变形信号与噪声的分离方法及其应用

在对变形体进行监测的时候会得到一系列不同时间的观测结果,比如对滑坡的位移监测,得到一系列的坐标,通过与首期观测数据的比较可获得变形量,然而测量中不可避免的含有误差,如何将变形信息和观测噪声分离是一个需要解决的问题。本文在变形是一个连续过程的假设下,以给定的验前方差为约束条件,通过三次连续逼近样条函数建立变形曲线,达到变形信号与噪声分离的目的,文中通过对某滑坡多年监测数据的分析验证了该方法的可行性。     

地面三维激光扫描地形测量数据粗差剔除算法及实现

本文基于地面三维激光扫描技术用于地形测量时点云数据的特点,得到引起结果存在粗差的障碍物上的点云具有坡度大于实际地形上坡度的特征,并据此提出了一种实用的粗差提取算法。对算法的原理、实现过程和其中重要参数的确定进行了分析,并编程实现了算法。最后,应用实例对粗差提取效果进行了检验,证明了算法的可行性和可靠性。     

基于变形观测数据粗差探测与修复的小波变换法

研究小波变换在变形监测数据中探测与修复粗差的应用问题,实例分析证明：借助小波的多分辨率分析和数理统计的知识,能有效地探测出粗差,并通过对高频系数模极大值点的插值处理,结合小波重构等理论有效地修复粗差,为进一步进行变形分析与预报提供可靠保证。     

Spheroidal equal angular DEMs: The specificity of morphometric treatment

Digital elevation models (DEMs) are commonly constructed using two main types of regular grids: plane square grids and spheroidal equal angular grids. Methods and algorithms intended for plane square‐gridded DEMs should not be directly applied to spheroidal equal angular DEMs. This is because these grids have fundamentally different geometry. However, some researchers continue to apply square‐grid algorithms to spheroidal equal angular DEMs. It seems appropriate to consider once again the specifity of morphometric treatment of spheroidal equal angular DEMs. This article, first, demonstrates possibilities of direct calculation of local, nonlocal, and combined morphometric variables from spheroidal equal angular DEMs exemplified by slope gradient, catchment area, and topographic index. Second, the article shows computational errors when algorithms for plane square‐gridded DEMs are unreasonably applied to spheroidal equal angular DEMs. The study is exemplified by two DEMs. A medium‐resolution DEM of a relatively small, high‐mountainous area (Mount Elbrus) was extracted from the SRTM1 DEM. A low‐resolution DEM of a vast region with the diverse topography (the central and western regions of Kenya) was extracted from the SRTM30_PLUS DEM. The results show that application of square‐grid methods to spheroidal equal angular DEMs leads to substantial computational errors in models of morphometric variables.     

风廓线雷达大气风场观测误差分析

依据风廓线雷达工作原理和风的计算公式,分析影响大气风场观测误差的主要因素,重点分析了雷达回波SNR对风的观测精度影响和GPS探空对比试验。结果表明:①风速观测精度主要取决于波束倾角、雷达技术参数和大气折射率结构常数C2n的垂直分布;风速及风速观测精度越大,风向观测精度越大。②在同种观测模式下,波束倾角与C2n越大,风场观测精度越高。③同一观测模式的SNR越大,风速观测误差越小;不同模式间的大气风场观测精度相差较大。④对比试验的风速风向相关性较好,但相对偏差较大,尤其低空更为明显。     

三种非线性回归逐时气温预报比较订正

选取ECMWF和T639的2013年1月至2014年12月的数值预报场构造预报因子,基于神经网络、支持向量机和构造函数的非线性方法,预报地面逐时气温。试验结果显示,在单个方法预报误差较大时,3种方法的偏差订正集成方法更利于减小误差,通过偏差订正,3种非线性方法预报效果良好,平均绝对误差减小了0.5 ℃。在近1年独立样本的预报检验中,集成方法、神经网络、支持向量机和构造函数预报的平均绝对误差分别为1.5 ℃、1.7 ℃、1．8 ℃和1．4 ℃,总体上构造函数预报更为准确。     

动态定位自适应滤波解的性质

自适应抗差滤波具有控制观测异常及状态方程信息异常干扰的能力。着重研究自适应滤波解的性质。首先推导了动态自适应滤波与经典Kalman滤波解的解差，继而给出了状态向量估值的数学期望和均方误差，并分析了在自适应因子调控下解的偏差和均方误差的变化规律。由状态解向量的数学期望和均方误差的表达式可以看出，自适应因子能够控制状态异常对状态估值和均方误差的影响。     

复杂环境下地基SAR粗差探测及应用

雷达视线受施工机械等的间断遮挡导致部分影像产生相位奇异值,从而造成解缠错误及误差传递,简单的相关影像处理难以识别受遮挡影像。本文提出了改进的基于小波变换的信号奇异性检测方法,通过对地基SAR PS点时序相位特征进行分析,将遮挡影像识别转化为粗差探测问题;由PS点相位序列与影像位置关系,根据测区PS点相位序列的奇异点集合得到受遮挡影像集;最后将受遮挡影像剔除后得到的地基SAR监测结果与精密全站仪、水准与游标卡尺数据进行对比分析。结果表明：本文提出的方法用于受遮挡影像的识别是可行的,解决了地基SAR在实际工程应用中可能存在的影像遮挡带来的测量数据含有粗差的问题,提高了监测区域伪影像检测的效率与准确性。     

初值不确定性对暴雨数值预报影响的初步研究

为了研究初值不确定性对我国南方暴雨数值预报的影响,依据历史降水资料的统计分型,选取华南暴雨型、江淮暴雨型和黄淮暴雨型等三类型中具有代表性的暴雨过程,采用AREM模式以不同资料分析场(常规观测资料、NCEP和ERA40同化分析资料)作为初值进行暴雨预报对比试验。试验结果表明,对于各类型暴雨,不同资料初值的差异都会引起暴雨数值预报结果的较大差异;在此基础上,采用经验正交函数(EOF)分析方法,分析了各类暴雨初值误差及其变化信息,从中提取出主要的误差分量,并对这类误差的数值预报影响进行了敏感性试验和预报验证,结果显示,寻找和消除主要的初值误差,对改进暴雨数值预报结果具有重要作用。     

集合卡尔曼滤波同化中雷达位置的敏感性研究

针对对流尺度集合卡尔曼滤波（EnKF）雷达资料同化中雷达位置对同化的影响进行研究。为了考察强对流出现在雷达不同方位时集合卡尔曼滤波同化雷达资料的能力,以一个理想风暴为例,设计了8个均匀分布在模拟区域周围的模拟雷达进行试验。单雷达同化试验中,初期同化对雷达位置较敏感,而十几个循环后对雷达方位的敏感性降低。造成初期同化效果较差的雷达观测位于模拟区域正南和正北方向,这两部雷达与模拟区域中心的连线垂直于风暴移动方向（即环境气流的方向）。双雷达试验的结果表明,正东、正南、正西和正北方向的雷达组合观测会使同化初期误差较大,这说明并不是所有与风暴连线成90°的雷达组合都能在短时同化中得到合理的分析结果,还需要都处于模拟区域对角线上（即与环境气流成45°夹角）,同化效果才较好。短时同化后的确定性预报结果表明,较大分析误差也会导致较大预报误差。这些分析误差主要是由于同化初期不准确的集合平均场驱动出的不合理的背景误差协方差造成的。当背景场随着同化循环得到改进后,驱动出的合理的背景误差协方差使得不同位置雷达同化造成的差异逐步减小。基于上述结果,引入迭代集合均方根滤波（iEnSRF）算法,结果显示使用该算法后,雷达位置对同化效果的影响减小,同化不同位置的雷达资料均能有效降低分析和预报误差。