航空重力垂直梯度探测潜艇方法研究

航空重力梯度测量属于被动探测,抗干扰能力强,如果能和其他探潜手段相配合将极大地提高航空搜潜的效率。针对航空重力梯度测量是否能够用于探测潜艇的问题,依据俄亥俄级弹道导弹核潜艇的结构特点,建立了适用于重力梯度计算的潜艇模型,分别给出了潜艇外壳、内部质量亏损产生的重力垂直梯度的计算方法,并对不同精度重力梯度仪可探测的潜艇重力垂直梯度值进行了计算,从航空反潜的角度对探测潜艇效果进行了分析。经计算表明,如航空重力梯度仪精度达到10~(-2) E,将具备一定的实际探潜效能;如精度达到10~(-4) E,反潜机搜索宽度可与现有航空磁性探潜相当。     

基于DEM重力地形改正方法比较研究

为了比较研究直立长方体(Prism)模型、Tesseroid单元体模型、质量线(Line-mass)模型和质量点(Point-mass)模型等4种基于DEM(digital elevation model)重力地形改正模型的精度。通过模型分析、精度对比和数据试验等手段,基于计算距离、地形高度和DEM分辨率等因素对模型精度的影响进行了对比和研究。结果表明:距离越近,模型间相对误差越大,极近区应优先选用Prism模型;模型间相对误差随距离衰减情况受地形高度和DEM分辨率等多种因素影响;地形起伏越大,对模型的精度要求越高;DEM分辨率越高,模型精度越好;质量线模型的验算精度不及质量点模型。     

基于椭球不确定性的平差模型与算法

测量平差模型中的参数通常存在一些不确定的附加信息或先验信息,充分利用它们可以对部分参数进行约束,从而保证参数解的唯一性和稳定性。本文利用椭球集合描述不确定性,建立了一个新的带有椭球不确定性的平差模型。以两个椭球交集的外接椭球的特征矩阵的迹最小平差准则,分析了不确定度的传播规律,给出了带有椭球不确定性的平差方法。最后,通过算例验证了算法的有效性,说明了平差解与带权混合估计的关系。     

不规则三角网数字水深模型缓冲面快速构建的滚动球加速优化算法

针对TIN_DDM缓冲面构建与应用中存在的数据类型特殊、算法效率与模型精度不匹配的问题,本文将滚动球模型应用扩展至TIN_DDM缓冲面的构建过程。在分析滚动球模型构建精度局限的基础上,建立了滚动球半径关联的滚动球模型整体精度控制方法;结合大数据量TIN_DDM缓冲面多次构建的应用效率需求,阐明了关键采样点与滚动球半径对TIN_DDM缓冲面构建效率的影响规律;设计了TIN_DDM缓冲面构建关键采样点的判定准则,建立了关键采样点与滚动球半径的数值关联关系;提出了一种基于滚动球加速优化模型的TIN_DDM缓冲面快速构建算法,算法时间复杂度为O(n)。试验结果表明:本文算法可实现任意缓冲半径条件下TIN_DDM缓冲面的多次快速构建,且算法精度控制在2σ内。     

Bevis公式在不同高度面的适用性以及基于近地大气温度的全球加权平均温度模型

加权平均温度(T_m)是全球卫星导航系统(GNSS)反演可降水量(PWV)过程中的关键参量。利用Bevis公式和地表温度可以方便地得到地表附近的高精度T_m估计值。然而,不少研究指出,Bevis公式在高海拔地区存在较大误差。本文对Bevis公式在不同高度面的适用性进行研究后发现,Bevis公式在海拔较低时精度较高,随着海拔升高,精度逐渐降低。为了解决Bevis公式在高海拔地区适用性较低的问题,本文对近地空间范围内(本文指0～10 km的高程范围)的T_m与大气温度的关系展开了研究,发现两者在全球范围内都拥有很高的相关性,由此本文构建了基于近地大气温度的全球加权平均温度模型。对模型的检验结果表明,该模型在近地空间范围内的任意高度面上都可以提供高精度的T_m估计值。     

加权整体最小二乘EIV模型与算法——与"加权整体最小二乘EIO模型与算法"一文的讨论

加权整体最小二乘方法是一种能同时顾及EIV（errors-in-variables）模型中系数矩阵和观测向量误差的参数估计方法。根据不同的应用场景,EIV模型则表现出不同的结构特征。"加权整体最小二乘EIO模型与算法"一文采用EIO模型处理EIV模型中的结构化问题^*。为了将其与现有方法进行对比,本文罗列出4种处理EIV模型结构特征的方法,并归纳了8种参数估计公式。同时从精度评定的角度讨论了整体最小二乘解的一阶及更高阶精度近似评定方法。需要强调的是,针对EIV模型及其参数估计理论可以从函数模型、随机模型和参数估计方法3个方面展开研究,但各方法殊途同归。     

非差模型与双差模型的定位精度比较

为了分析高精度GNSS数据处理中常用的双差模型和非差模型定位性能的差异,选取ITRF核心站组成长度不同但相对位置长期不变的基线,对2013年全年的有效数据分别采用两种模型进行解算,分析两者的相对坐标差异。结果表明:全年数据的非差解与双差解相对坐标的三维偏差序列的标准差达到8.2 mm,非差解与双差解存在定位偏差;非差解的相对坐标全年数据时间序列的平均标准差是(5.6,4.5,5.4) mm,而双差解是(3.4,3.1,4.0) mm,双差模型的解算精度和稳定性整体优于非差模型;随基线的增长,双差模型的差异呈现累积性,而非差模型的差异基本无变化,如42 m超短基线STJ2-STJO非差解和双差解全年数据的标准差分别为(6.2,4.8,5.7) mm和(3.0,2.9,3.0) mm,而487 km长基线HERS-WSRT则是(5.7,4.5,5.4) mm和(4.7,2.8,4.7) mm。     

多类重力场模型的精度分析

分析国际公布的EGM2008、GECO和EIGEN-6C4等超高阶重力场模型及GOCO03S、GOCONSGCF2DIRR5和GOCONSGCF2TIMR5等低阶重力场模型的内符合精度。利用实测的GNSS/水准数据对各模型进行外符合精度的检核。分析6个模型在不同阶次组合的精度,进而选取可靠的截断阶次确定组合重力场模型。计算结果表明:EGM2008、GECO、EIGEN-6C4及DIRR5四个重力场模型的阶方差均保持在mm级,而GOCO03S在191阶之后的精度达到dm级,TIMR5模型在228阶之后的精度达到dm级;6个重力场模型中,EIGEN-6C4模型的累计阶方差最小;EGM2008、GECO模型的互差阶方差在高频部分呈现差异,而在超高阶部分两种模型的互差阶方差符合性好;与EGM2008模型相比,其组合重力场模型高程异常精度最优可达0.063 m,精度提升幅度为15%,与GECO模型相比,其组合重力场模型高程异常精度最优可达0.060 m,精度提升幅度为23%,与EIGEN-6C4模型相比,其对应的组合重力场模型高程异常精度最优可达0.064 m,精度提升幅度为18%,因此,组合重力场模型能提高重力场模型高程异常的精度。     

威特无人机航摄系统在露天矿开采中的应用

在露天矿的建设和生产过程中,主要任务有测量对象的空间位置,比如矿体的产状和形态,采剥工程的位置、形状、大小和它的空间变化,工业设施的布置,矿区边坡安全性、土石方量计算等工作~([1])。本文以威特(WingtraOne)下文简称威特无人机航摄系统在山西某露天矿航测项目为例,分析总结航测成果正射影像图DOM、数字线划图DLG、三维模型3D scence等在矿山测绘中的各种应用,为十三五提出的智慧矿山做出有力的推动作用。     

基于EIGEN-6C4的区域重力异常插值方法

重力异常作为地球重力场的一种基本指标,广泛应用于大地测量、地球物理、地质、地震与海洋领域。为了快速获取高精度的未知点重力异常,本文基于EIGEN-6C4重力场模型解算某110 km×110 km区域内重力异常,构建5′×5′的重力异常格网模型,结合格网节点数据采用6种不同的插值算法拟合未知点的重力异常,最后使用外部检核的方法评价插值算法的精度。实验结果表明,6种插值算法的拟合精度均达到4 mgal以内,自然三次样条法和反距离加权插值法拟合精度最高,得到精度达到2.7 magl的重力异常。