ASO-S/HXI太阳指向镜算法研究

硬X射线成像是研究太阳耀斑等爆发现象的重要手段.由于采用调制成像而非直接成像的原因, X射线图像在日面上的位置需要借助太阳指向镜提供的仪器指向的日面坐标来确定.因此,指向信息对于耀斑定位实现多波段研究,理解太阳耀斑的物理过程具有重要的科学意义.在此对两种太阳指向镜指向信息的获取算法进行了测试.结合太阳指向镜的设计方案,首先利用SDO (Solar Dynamics Observatory)/AIA (Atmospheric Imaging Assembly) 4500?的数据产生测试图像,其次对其进行二值化处理,分别提取日面轮廓和4个边角指定区域面积;最后分别利用最小二乘法和四象限法对太阳中心坐标进行反演.初步结果显示最小二乘法受随机噪声影响小,定位精度相对稳定约为0.25′′,并可提供四象限法解算的初值;后者的精度可以优于0.14′′,但受随机噪声影响较大.两种算法的精度都显著优于硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager, HXI)太阳指向镜的设计要求,可为指向数据在将来科学分析中的实际应用提供参考.     

近25 a甘肃省人口分布的时空格局及影响因素

人口分布是在一定时间、一定地域范围人口在空间上的表现,它会受社会、经济、自然和政策等多种因素影响,甘肃省人口分布处于不平衡状态。以甘肃省86个县域及嘉峪关市共87个研究单元为对象,常住人口数据为基础,对研究区1990—2015年之间人口的分布特征、密度变化、分布结构指数、基尼系数、重心迁移等时空格局变化进行了分析。以县域为研究单元,选取12个自然和社会经济因素,利用偏最小二乘法（PLS）对影响甘肃省人口分布空间格局的因素进行分析。研究发现：（1） 近25 a来甘肃省人口空间分布差异显著,形成“东南密集西北稀疏”格局;（2） 从人口密度变化来看,相较于1990年,2015年甘肃省87个研究单元中,有67个县域属于增加类型,20个县域属于降低类型;（3） 全省人口分布的均衡性发展态势在增强;（4） 人口分布的重心逐渐向西北方向迁移;（5） 甘肃省人口分布格局的形成受自然因素与社会经济因素的同时影响,但社会经济因素影响最大。     

基于加权最小二乘曲面拟合的规则格网DEM

数字高程模型（DEM）是描述地表起伏形态特征的空间数据模型。DEM完全可以代替传统使用等高线对地形表面的描述,进而满足对等高线数据相同的各种需求。内插是DEM的核心问题,它是DEM各种应用的基础。介绍了加权最小二乘曲面拟合法构建规则格网DEM的理论和方法。试验结果表明：加权最小二乘曲面拟合算法具有插值结果较精确、处理效率较高和模拟地表效果较好等优点。     

海洋重磁资料的最小二乘平差处理方法

海洋重磁资料的平差处理是海洋重磁资料处理过程中必不可少的环节之一。从最小二乘算法意义下的平差处理基本理论出发,建立起平羞测线网系统交点误差的方程组,给出了方程组系数矩阵的简单求取方法。理论计算和实际资料处理结果表明,该方法不仅原理简单,计算机实现方便,而且经平差处理后的系统交点误差可以达到最小二乘意义下的极小。最后讨论了实际重磁资料平差处理中任意常数的确定问题。     

应用近红外光谱法研究泻湖湿地沉积物重金属活动态特征及生态风险评价

沉积物中的重金属元素经自然作用下可以活动态进行迁移,具有潜在生物可利用性及潜在的区域生态风险。利用近红外光谱(NIRS)技术开展不同基体类型样品响应机理研究,可为评估重金属活动态提供无损、快速的分析方法,为生态风险研究提供依据。天津七里海泻湖湿地沉积物具有低有机质-高黏土含量的特征,本文基于近红外光谱分析技术,建立了沉积物中Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb重金属活动态组分含量近红外光谱-偏最小二乘回归预测模型。实验结果表明:样品在7290～6390cm~(-1)和4683～4000cm~(-1)波段存在的双羟基O—H伸缩振动、AlAl—OH及Al(Mg)—OH弯曲振动特征吸收,间接指示了重金属元素活动态含量。光谱预测结果显示,近百年来七里海沉积物中Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb活动态组分的变化特征对应了当地1934—1948年、1956—1963年、1976年至今三次较明显的升温过程,也对应了1980年七里海水库建设等大型人为扰动。本研究样品中Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb总量及活动态均低于国家标准中规定的生态风险阈值,七里海内村镇及周边农田来自湿地释放的重金属生态风险极低。     

多尺度遥感数据的非耕地系数变化特征分析

本文从非耕地系数的计算公式和遥感数据对地理要素的综合着手,研究在多尺度下非耕地系数的变化特征.研究结果表明:大尺度数据下的非耕地系数比中、小尺度数据下的要大;建立了TM和中巴数据尺度下的非耕地系数之间的数学模型,该模型使得非耕地系数在此两种尺度数据下可以相互转换.通过模型检验,线性模型符合精度要求.     

利用整体最小二乘法建立线性回归模型

对于在实际应用中的直线回归问题,存在着因自变量和因变量选取不同拟合结果存在差异的情况,文中采用了一种线性拟合参数估计的新方法,即整体最小二乘法。文章在描述普通最小二乘和整体最小二乘原理的基础上,并对比其异同,并采用奇异值分解的方法来求解整体最小二乘问题。算例结果表明,采用整体最小二乘方法估计线性回归参数的精度明显高于常规最小二乘法,是一种值得借鉴的算法。     

基于Hough变换的航空影像建筑物半自动提取

针对Hough变换不能检测直线段的缺点,提出了一种改进的Hough变换用于影像中矩形建筑物的半自动提取。同传统Hough变换相比,改进的Hough变换充分利用了Hough变换的参数空间数据,将Hough变换的“投票”过程和直线段的检测过程融为一体,获得直线段的端点坐标。根据直线段的端点坐标消除虚假直线段的过连接,并根据直线段的角度、距离条件合并直线段。最后通过直线段上的若干点利用最小二乘法拟合出一条最佳直线,通过计算最佳直线的交点确定建筑物的角点坐标,完成影像中建筑物的半自动提取。实验结果表明:用改进的Hough变换算法提取出的航空影像中建筑物边缘结果是正确的,定位精度较高。     

以三维坐标转换为例解算稳健总体最小二乘方法

稳健最小二乘方法能够有效解决平差计算中观测值存在粗差的情况,因此广泛应用于各种实际问题中。在最小二乘方法中,系数矩阵被认为是不含有误差的。然而在实际情况中,系数矩阵中的变量往往也包含观测值,因此不可避免地会被误差污染。为同时考虑系数矩阵和观测向量中的误差,同时对粗差进行探测和定位,本文提出基于选权迭代的稳健总体最小二乘方法,并以三维相似坐标变换为例展示解算过程。通过模拟计算,证明了采用本文提出的稳健总体最小二乘方法,能够较好地达到粗差探测和定位的目的,获得稳健的参数解。     

基于RWTLS的Allan方差算法简化

Allan方差是现在应用最广泛的随机误差辨识方法之一。大量的试验表明Allan方差可有效地分离出导航过程中的多项随机误差,但是Allan方差也有自身的局限性。针对Allan方差在处理大数据量时计算效率低下、辨识度受粗差的影响较大的问题,本文提出了简化Allan方差算法的方案。首先,在确保Allan方差计算准确的前提下,以提高Allan方差计算效率为目的,对Allan方差算法进行简化;然后,利用抗差加权整体最小二乘（RWTLS）模型的迭代算法对简化后的Allan方差辨识结果进行抗差拟合处理;最后,以光纤式惯性测量单元（IMU）为分析对象,设计试验方案对简化后的Allan方差进行验证。