球面离散网格系统中地理空间数据集成的思考

随着对地观测技术、地理信息技术和计算机技术的快速发展,地理空间数据呈现出多源化、实时化和海量化等趋势,球面离散网格系统作为一种新的数字地球参考模型,它为多尺度、多源异构的地理空间数据集成提供了统一的框架。主要研究了球面离散网格系统为地理空间数据集成所提供的统一框架,并分别讨论了多尺度、多种格式和投影的地理空间数据的集成方法。通过特征归一化处理和构建地名索引服务,试图解决数据尺度不同所带来的挑战,实现海量地理空间数据的动态管理。     

对自相似扩展(SSE)模型的改进和研究

自相似扩展拟合法(Self-Similar Expansion,SSE)假设日冕物质抛射(CME)具有恒定角宽度、沿径向向外传播的、自相似扩展的球形前沿,由日心出发的、与这个球形前沿相切的圆锥的圆锥角就是通常所说的CME角宽度,半角宽度取值范围是[0°,90°],固定Φ角拟合法(Fixed-Φ,FΦ)和调和均值拟合法(Harmonic-mean,HM)分别对应SSE模型的半角宽度为0°和90°的特殊情况.本文中修改后的自相似扩展拟合法(MSSE)假设CME具有自相似扩展的半球形前沿,能够提取的CME参数包括由日心出发的、圆锥截面过球心的圆锥的半圆锥角和CME的主传播方向、传播速度,其中半圆锥角取值范围是[0°,90°],FΦ和HM分别对应MSSE模型的半圆锥角为0°和45°的特殊情况,半圆锥角为90°时,CME前沿是以日心为圆心的半圆.MSSE拟合法扩大了SSE模型对CME前沿形态的描述范围,将半圆锥角作为判断CME是否能够到达、何时到达某颗卫星的重要参数.基于单颗STEREO卫星日球层成像仪(Heliospheric Imager,HI)图像,结合STEREO和ACE卫星的太阳风实地观测数据,本文深入分析了2010年23个CME事件,结果发现:在用于预报CME事件是否能到达某颗卫星、何时到达时,MSSE拟合法相比FΦ、HM和SSE拟合法,不但可以更准确地拟合CME主传播方向和传播速度,也可以缩小预计到达时间和到达速度的误差.     

水平角和高度角测量值的二维倾斜改正算法

在进行常规的水平角和高度角测量时,都需要将测量仪器精确整平或通过仪器的自动补偿功能对观测值进行改正。但是部分设备如普通光学经纬仪、测量相机等测量仪器不具备精确整平或自动补偿的功能,影响了水平角和高度角的观测。本文提出了一种水平角和高度角测量值的二维倾斜改正方法。利用倾角传感器检测测量仪器的二维倾角,并根据倾角值对水平角和高度角的观测值进行改正。实验表明:利用该方法只需将测量仪器概略整平,即可将水平角和高度角观测值从测量平面改正到水平面;并且能够估计其精度。     

利用COSMIC掩星弯曲角数据分析中国区域对流层顶结构变化

对流层顶是地球大气的一个最基本的结构特征,对流层与平流层通过对流层顶交换气团、水汽、微量气体、能量等.对流层顶结构变化与气候变化密切相连.本文采用掩星弯曲角自然对数协方差变换法确定对流层顶,利用气象、电离层与气候星座观测系统(Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate,COSMIC)2007年1月至2011年12月共5年的掩星观测数据分析了中国区域对流层顶高度、温度、气压等参数随经度、纬度、时间变化的特征.采用2°×2°网格法,把包括中国在内的16°N-54°N、72°E-136°E区域共分成19×32个格网单元,然后计算每个格网单元内对流层顶高度、温度、气压的平均值,结果表明对流层顶参数呈明显的纬度分带分布特征.计算每个格网单元内对流层顶参数季节平均值,结果显示对流层顶高度和气压具有明显的季节性变化特征.采用中位数斜率回归法分析对流层顶参数年平均值,发现在研究时段内中国区域对流层顶高度平均每年降低8 m.     

车载序列影像地理空间注册技术

搭建了一套车载动态准实时测绘系统,对其中的关键技术车载序列影像直接地理空间注册技术进行了研究。首先,完整具体介绍了搭载POS的车载移动测量系统中,彩像地理空间注册信息的全过程;然后,推导了多张像片精确求解偏移矢量和偏心角的严密公式;最后,在控制场中对本技术进行了精度测试实验。实验结果表明本技术注册的序列影像进行交会测量的点位精度满足1∶1万大比例尺测图的精度要求,证明了本技术的正确性和有效性。     

时序InSAR技术及其在京西北试验区微小形变的应用研究

时序InSAR技术是近些年发展起来的一种新的InSAR测量技术.其中PS-InSAR技术是通过分析高相干的永久散射体相位变化信息提取形变,受时间和空间基线的限制小,该方法需要假设形变特征为匀速,同时需要大量的SAR数据（25景）来估算大气效应贡献值;短基线技术（SBAS）可以降低几何去相干的影响,同时较短基线使DEM误差的敏感性大大降低,但该方法通过一定大小的窗体计算相干性,并据此来选择时间序列稳定点,窗体操作降低了被选像元的分辨率,但抑制了噪声相位的影响;干涉图叠加方法（interferogram stacking）是将多幅差分干涉图进行叠加,提高结果中形变信息对大气干扰的相对精度,可以获取大区域的连续形变场;CR-InSAR技术将人工角反射器作为观测对象,通过建立CR点上的形变模型,实现对重点目标如滑坡、水库和断层的形变监测.     

角度域叠前时间偏移振幅补偿方法

本文从单程波方程出发,推导出角度域叠前时间偏移成像幅值计算方法.文章首先在时间域实现了速度梯度引起的幅值透射损失补偿算法;借鉴波动方程偏移的反褶积成像条件,对地震波能量随传播距离的几何扩散进行部分补偿;针对观测系统中炮点覆盖引起的角度域非均匀照明提出了相应的振幅补偿方法.三维水平层状理论模型成像结果表明获得的角道集具有较好的AVA特性.     

约束Delaunay四面体剖分在三维地质建模中的应用

简要介绍了地质建模概念及层状地质体建模方法,考虑到Delaunay三角剖分良好的边界约束适应能力,提出了一种以地质层面Delaunay三角网为约束条件进行约束四面体剖分构建地质模型的方法。在通过对南京河西地区钻孔数据进行自适应插值处理后,应用此算法构建该地区的三维地下浅层空间地质体模型,实践证明该方法能够得到可视化效果较好的地质模型,并可高效地支撑地学空间分析与计算,为城市规划提供更好的决策支持。     

GRACE卫星精密定轨随机模型精化

合理的随机模型是确定高精度卫星轨道的前提条件,目前广泛应用于地面观测数据的随机模型主要有高度角模型和载噪比模型,本文通过对GRACE卫星实测数据的分析表明上述随机模型均不能很好地描述GRACE卫星星载GPS观测值的噪声特点,为此,文中提出了扩展的高度角模型和扩展的载噪比随机模型.利用自主研发的精密定轨软件,分别采用高度角模型、扩展的高度角模型、载噪比模型、扩展的载噪比模型对GRACE卫星进行了轨道确定.数值结果表明:(1)高度角模型的运动学轨道径向精度为3.4 cm,扩展的高度角模型的为3.3 cm;(2)载噪比模型的运动学轨道径向精度为4.9 cm,扩展的载噪比模型的则为3.4 cm,精度提高了1.5 cm.经比较分析,文中提出的扩展的高度角模型和载噪比模型能更好地描述GRACE卫星观测值噪声特点,并能取得更高的卫星定轨精度.     

中主应力对岩石变形局部化的影响

岩石局部化变形在水利、石油、核废料处理、二氧化碳地质储存以及工程地质和岩土工程中都具有很强的实际意义,为了研究中主应力对于岩石局部化变形的影响,本文把轴对称拉伸和压缩状态的变形带角属性选做边界条件,推导得到RR模型中的本构参数,最后预测得到其他应力状态的变形带角,与Dunham白云岩真三轴实验数据进行比较,发现中主应力对岩石强度、变形率以及变形带角都有影响;变形带角在最小压应力值固定的情况下,随着平均应力的增加而增加,随着最小压应力的增加而减小,与认为中主应力对岩石强度以及变形没有影响的摩尔库伦条件预测结果不同.