联合使用位模型和地形信息的陆区航空重力向下延拓方法

为了规避传统逆Poisson积分向下延拓解算过程的不适定性问题,借鉴导航定位中的"差分"概念,利用超高阶位模型直接计算海域航空重力测量向下延拓改正数的方法。本文在此基础上提出联合使用重力位模型和地形高数据,计算陆部航空重力向下延拓总改正数的改进方案,以飞行高度面与地面对应点的位模型差分信息表征总改正数的中长波分量,以相对应的局部地形改正差分修正量表征总改正数的中高频成分,从而实现航空重力数据点对点向地面的全频段延拓。在地形变化不同区域,联合使用EGM2008位模型、地面实测重力和高分辨率高程数据进行了实际数值计算和精度评估,验证了该方法的有效性。     

机载LiDAR数据估算样地和单木尺度森林地上生物量

利用机载激光雷达点云数据,结合大量实测单木结构信息,分别从样地和单木尺度估算了森林地上生物量AGB。首先,利用局部最大值单木提取算法提取了每个样地内的单木结构参数,并针对样地和单木尺度分别计算了一组激光雷达变量。然后,利用激光雷达变量和地上生物量及其两者的对数形式,从样地和单木尺度分别构建了估算模型。最后,针对两种尺度估算过程中存在的不确定性进行了详细讨论。结果表明:(1)样地和单木尺度模型估算的森林地上生物量与地面实测值都具有明显的相关性,且对数模型估算效果要优于非对数模型;(2)样地尺度模型估算效果(R2=0.84,rRMSE=0.23)明显优于单木尺度模型(R2=0.61,rRMSE=0.46);(3)按树木类型分别进行估算可以提高单木地上生物量的估算精度;(4)不论是样地还是单木尺度地上生物量估算都存在一定的不确定性,与样地尺度相比,单木尺度估算过程的不确定性更大,这种不确定性主要来自单木识别过程。     

航空重力梯度数据的模拟研究

针对提高模拟航空重力梯度的精度研究不足的现状,文章运用地球重力场模型构建了计算单点的扰动重力梯度分量的数学模型,推导了Legendre函数及其导数的无奇异性递推计算公式,克服了计算高阶次Legendre函数Pnm(cosθ)的下溢问题,随之对数学模型进行优化;最后利用EGM2008地球位模型模拟生成4km飞行高度处的扰动重力梯度张量作为航空重力梯度观测值。模拟试算表明,该模型能够满足当前航空重力梯度测量的精度要求。     

Airborne Gradiometry Error Analysis

Gravity gradiometry is one of the older methods of determining the Earth’s local gravitational field, but lies in the shadow of more conventional static and moving-base gravimeter-based systems. While the static torsion balance appears to have been relegated to the museum, support for the airborne and space-borne differential accelerometer (gradiometer) continues so as to overcome limitations in spatial resolution and accuracy inherent in ordinary moving-base gravimetry. One airborne system exists, building on 30 year old technology concepts, and new technologies (e.g., cold-atom interferometry) promise significant improvements. Concomitant advances are required to measure accurately the angular velocity and angular acceleration of the platform, which inseparably combine (in an absolute sense) with the Earth’s gravitational gradients. A numerical analysis of instrument errors, with simulated aircraft dynamics, shows that navigation-grade gyros are just sufficient to account for these effects in gradiometers with 1E/ sensitivity. More accurate instruments, with 0.1 E/ sensitivity, require commensurate sensitivity in the gyros, of the order of 0.01°/h/ = 1.5\times10^{−4 °} \ for typical survey aircraft dynamics. On the other hand, typical orientation errors in the platform, which are problematic for vector gravimetry, are much less of a concern in gradiometry. They couple to the gradient signals and affect only the very low frequencies of the total gradient error.     

机载激光雷达技术的数据处理与4D产品制作

主要介绍了机载激光雷达的点云数据的获取、处理流程及其关键技术,并结合自己的工作经验详细阐述了运用点云数据制作4D产品的过程,预测未来遥感与GIS技术在数据获取方面的发展趋势,即借助机载激光雷达,再现真实三维场景。     

基于正交多项式的平原城区机载LiDAR数据滤波算法

从机载LiDAR点云数据中分离地面点与非地面点生成城区DEM,是构建数字城市的首要工作。该文对机载LiDAR数据处理中的滤波关键算法进行了研究。首先,利用常用的区域增长方法对机载LiDAR点云数据进行了滤波处理,然后基于正交多项式分带滤波方法进行了点云滤波,比较了两种算法的运行效率,分析了二者的特点,并通过试验对比进行了阈值参数优选,试验表明该算法具有较好的滤波效果,在平原城区的数字城市三维建模中具有很好的应用价值。     

机载微波辐射计反演云液水含量的云物理方法

用一维层状云模式产生云样本,通过统计回归求得机载对空微波辐射计测云中路径积分液态水含量的反演系数,与用历史探空统计资料作相对湿度诊断产生云样本的反演方法进行了比较,并通过因素分析、数值模拟检验等方法对机载微波辐射计的探测误差进行估计。对2001年7月8日的个例分析表明,用云模式得到的统计样本,由于加入了对层状云物理过程的考虑,较为符合当天的实际天气情况,在一定程度上减小了由于背景大气条件、云温、云内含水量的垂直分布等的不确定性所引起的反演误差。对反演精度的数值模拟检验表明,各高度层的均方根相对误差在9.5%～12.7%之间,反演精度在所有高度上都高于原方法。对探测误差的因素分析表明,与仪器漂移及背景场引起的误差相比,由云液水垂直分布的不确定所引起的误差是不可忽略的。因此为进一步提高反演精度,根据实际宏观观测资料,对云模式产生的大量样本进行筛选,从中选取与实际云况较为符合的云样本进行拟合,结果表明,采用这一措施可以使反演精度得到进一步改善。     

大比例尺高精度航磁异常查证方法的探讨

大比例尺、高精度航空磁测具有飞行高度低、定位误差小,磁测精度高的特点。在寻找深部隐伏矿时,查证高精度航磁异常可以省去地面面积性磁测环节,节省异常查证费用和加快异常查证速度。     

航空视电阻率填图技术在内蒙古自治区二连浩特～东乌旗地区应用研究

利用HDY-402型三频补偿式航电系统,在内蒙古自治区二连浩特～东乌旗地区获得的实测数据,通过反演计算,将实测的航空电磁场数据转换成反映地下地质体的视电阻率(ρs),根据ρs值的差异及分布趋势,以1:200000地质图为先验条件,对内蒙古自治区二连浩特～东乌旗地区进行了岩性构造填图,显示了该技术良好的应用效果。     

层析法微波辐射计遥感反演云液水含量的二维垂直分布

通过机载双天线微波辐射计的观测数据层析反演出云液水的空间分布是一个有限角度的图像重建问题。为提高这一反问题的适定性, 本文对已有的正则化方法进行了改进: 根据云液水的分布特征选择W1,2空间范数的离散形式作为正则项; 通过数值模拟试验确定双天线仰角的最优设置方案为 (30°, 90°) 等。为避免已有方法中对目标函数进行线性化处理而产生的模型误差, 采用L-BFGS-B算法对非线性目标函数直接求解。按照侧边界内云液水分布是否已知将反演模型分为已界模型和未界模型。已界模型的反演结果表明, 反演误差在8.6%～12.3%之间, 反演图像可以反映出不同云型的结构特征。敏感性试验表明, 影响反演精度的主要因素为投影数据的角度分辨率、 辐射计观测噪声以及侧边界云液水分布的不确定性; 受云液水含量、 正则算子特性及边界因素的综合影响, 不同云型的反演精度存在差异。为使微波辐射计探测云液水分布能够独立于其它探测手段, 本文针对未界模型提出嵌套反演方法。数值模拟试验表明, 嵌套反演方法可以为目标区域的反演提供足够的侧边界信息。