利用地面控制点相位残差定权方法减弱InSAR轨道误差相位

两次SAR图像成像时卫星位置的差异导致即使在平坦地区InSAR干涉图上也会有参考面相位存在。由于定轨精度有限,InSAR数据处理过程中需去除轨道误差相位。目前常用的去除轨道误差的方法为基于轨道状态矢量计算出初始基线,再根据地面控制点信息,利用最小二乘算法得到精密基线;或将初始基线对应的参考面相位去除后,再对剩余相位进行快速傅里叶变换或曲面拟合,得到趋势性相位再去除。由于去除参考面相位在去除大气相位和获取形变相位之前,因而基线精密估计的过程中易受到大气相位和形变相位的影响,影响形变解算结果。在实际应用中发现存在干涉图在去除参考面相位后依然有趋势性相位的现象,本文针对此现象考虑大气相位和形变相位影响,提出了利用地面控制点相位残差定权的基线估计方法,提高了估计形变结果的精度,模拟试验和实际应用表明该方法具有一定的有效性和可行性。     

AR模型中AO类异常值探测及其在GPS卫星钟差预报中的应用

基于EM算法,提出一种AR模型中AO类异常值(additive outlier)探测的算法。该算法可同时进行AR模型拟合与AO类异常值探测,并可有效地解决成片AO类异常值探测时所产生的掩盖和淹没问题。最后,将本文算法应用于GPS卫星钟差预报之中。本文算法可以准确探测出钟差历史观测序列中的AO类异常值,并可对卫星钟差进行精确预报。     

RANSAC-PSO算法的抗差反演——以芦山地震为例

本文利用RANSAC-PSO算法研究在反演断层滑动参数时所用大地测量数据包含粗差的问题。在模拟实验中对理论观测值加入1%、5%、10%粗差,分别采用粒子群算法、选权迭代算法和RANSAC-PSO算法反演断层滑动参数。结果表明,当观测值中包含粗差率达10%时,PSO算法反演的滑动参数与理论值相差23.2 cm,选权迭代法反演的滑动参数与理论值相差26.2 cm,而RANSAC-PSO反演的滑动参数与理论值相差小于1 cm。芦山地震具有以逆冲为主兼具少量左旋走滑性质,采用芦山地震同震GPS位移数据分别以PSO算法和RANSAC-PSO算法反演断层滑动参数,RANSAC-PSO算法反演的走滑量为0.051 8 m,倾滑量为0.828 9 m,均大于PSO的反演结果;释放能量1.000 9×1019 N·m（MW6.63）,与GCMT 的1.060 0×1019 N·m更加吻合。分别用RANSAC-PSO算法与PSO算法反演的滑动参数计算地表水平位移,并与GPS观测进行对比,发现二者在计算距断层的远场点时,计算的水平位移基本一致;而在计算距断层的近场点时,RANSAC-PSO算法表现更为优秀,尤其体现在LS07点上,其计算值与GPS观测值完全重合。     

基于神经网络模型误差补偿技术的对流层延迟模型研究

针对传统对流层延迟模型精度较低的缺点,基于神经网络模型误差补偿技术,在Hopfield模型基础上建立一个适用于北半球的高精度融合模型。以Wyoming大学提供的2010年全球120多个观测台站的气象探空数据精密解算的天顶对流层延迟(ZTD)作为近似“真值”,分析比较Hopfield模型、传统BP模型和融合模型的计算精度。结果表明,Hopfield模型的均方根误差（RMSE）为35.31 mm,传统BP模型为30.34 mm,融合模型为23.31 mm。     

探地雷达在土地整治道路工程验收中的应用研究

道路验收工作中,厚度、压实度等工程参数常常是验收工作中的重要指标,基于探地雷达的道路工程质量检测技术在土地整治项目区的道路验收中可以达到无损、快速和准确。研究采用pulse EKKO PRO 1000型探地雷达,使用剖面法对道路工程混凝土路面进行雷达探测,结合现场钻孔取心进行电磁波速度修正,经过校正、增益、背景去噪、反褶积等多项预处理,有效抑制噪声,提高分辨力,最后根据相应的电磁波传播速度值完成厚度分析工作,获得不同设计标准的道路工程面层与基层的厚度结构与路面的均匀度情况。结果表明,探地雷达对道路厚度结构探测最大相对误差不超过1.43%,标准差介于0.08~0.66之间,可见其准确度超越了传统方法,精度可靠;经处理后雷达图像清晰,可同步了解道路面层与基层的介质均匀度情况,其中面层厚度起伏不大,个别路段基层压实不充分,厚度不均。符合设计标准与验收要求,为土地整治道路工程的验收与质量评价工作提供有效的帮助。     

共模误差对坐标时间序列分析的影响

基于2013年至2018年环渤海地区GPS基站6年的观测数据,研究了共模误差对坐标时间序列分析的影响。首先利用主成分分析方法提取环渤海区域27个基准站的共模误差,以N、E、U三个方向的第一主成分来计算共模误差;然后使用最大似然估计法得到各测站剔除共模误差前后的噪声。发现在消除共模误差后,N,E,U方向的相对坐标时间序列得到改善,白噪声,闪烁噪声和随机行走噪声明显减小。结果表明,共模误差的剔除有效的提高了坐标时间序列分析的精度。     

海洋多道地震拖缆数据实时传输系统的设计与实现

为满足深拖式高分辨多道地震勘探需求,设计并实现了海洋地震拖缆数据的实时传输系统。系统由数传包与地震采集站连接组成,采用推荐标准485(Recommended Standards 485,RS485)串行总线实现了采集站与数传包的物理连接,利用低电压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling,LVDS)、预加重/均衡器、8位/10位(8 bit/10 bit)编码等技术实现了数传包之间的通信链路。设计了无等待反馈重传的差错控制方法,提高系统高效性和可靠性;在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)内部采用先进先出(First Input First Output,FIFO)构建多优先级任务队列的多级流水线设计,解决了大容量数据并发而产生的数据漏帧问题。在实验室用已知正弦信号对系统进行了对比测试,结果表明系统能够满足海洋多道地震勘探的数据传输需求,对于海洋多道高分辨率地震资料的可靠获取具有重要的意义。     

基于单水声信标距离量测的匹配定位方法

水声通信和测距能力是实现水下航行器准确定位的重要技术手段。当前基于水声定位的方法主要有利用测距和测向功能的水声定位技术以及水声测距辅助导航技术,二者的系统物理复杂度都比较高。本文提出了一种基于单水声信标距离量测的匹配定位方法,航行器在水声信标测距覆盖范围内,利用航行过程中多次测距信息构建测距圆序列形成位置约束,基于航位推算导航信息,将航行器在连续测距时间段内的相对航迹在圆序列上进行最优匹配,从而获得位置估计,通过对测距误差进行补偿可进一步提升定位精度。本方法所需物理系统结构复杂度低、可操作性强,仿真实验表明,该方法可以独立实现较高精度的定位。     

ECMWF对不同天气形势下影响浙江台风的路径预报评估

对2012—2016年影响浙江台风进行天气形势场基本分型,依次是:(Ⅰ)东侧副高+浅槽型、(Ⅱ)副高+深槽\低涡型、(Ⅲ)带状副高型、(Ⅳ)副高西伸脊型、(Ⅴ)近海块状副高型、(Ⅵ)其他型。基于此对ECMWF台风路径预报进行评估,包括路径预报距离误差、移向误差和二者的分布特性。结果表明:(1)不同天气型的台风预报:24 h、48 h、72 h的平均距离误差为:57 km,105 km,183 km,其随时效增长增大,以Ⅰ类、Ⅱ类预报效果最差,Ⅲ类和Ⅳ类效果较好,与此对应路径多为登陆浙闽交界或者登陆浙江后西行和登陆台湾二次登陆闽中或登陆闽中转向北上;移向误差绝对值看:24 h、48 h、72 h绝对移向误差分别为5.41°,4.85°,6.46°,从移向偏差看,24 h预报移向总体偏右概率大,而对Ⅰ类预报偏左概率大,Ⅲ类、Ⅳ类预报偏右概率大;Ⅳ、Ⅴ型偏离程度小,Ⅱ型偏离程度大,Ⅰ型、Ⅳ型、Ⅴ型偏离程度随时效增长变化较小,较为稳定,Ⅱ型和Ⅲ型较不稳定;(2)从两种误差的分布可知:影响浙江的台风24 h距离误差主要在100 km内,移向误差范围是-10°～10°;随预报时效增长,离散程度增强,说明移向误差随着距离误差的增大而增大。     

全球降水计划IMERG和GSMaP反演降水在四川地区的精度评估

IMERG和GSMaP是全球降水计划（GPM）时代最主要的高分辨率降水产品。为研究其在中国四川地区的适用性,以中国气象局提供的自动气象站融合降水数据为参考基准,采用6种统计指数分析了IMERG（IMERG_Uncal, IMERG_Cal）和GSMaP（GSMaP_MVK, GSMaP_Gauge）系列产品在四川的误差特征。结果表明：① 在日和小时尺度上,GSMaP系列产品均高估地面降水观测,GSMaP_MVK高估最显著,校正产品GSMaP_Gauge的相关系数（CC）、相对偏差（BIAS）和均方根误差（RMSE）较GSMaP_MVK均有较大提高,尤其对川西高原降水的高估现象改善明显,而IMERG_Uncal存在低估川西高原降水、轻微高估四川盆地降水的问题,校正产品IMERG_Cal一定程度上降低了对川西高原降水的低估现象,但整体精度（CC, RMSE）提高不明显。② IMERG系列产品对降水事件的探测准确性更好,GSMaP_Gauge虽然在四川表现出较高的命中率（POD）,但存在较多的误报降水,在盆地和四川南部各产品均表现出较高的POD和关键成功指数（CSI）以及低误报率（FAR）,而四川西北部表现最差,尤其是在无自动站分布地区。③ 4套降水产品中,IMERG_Cal表现出最好的探测强降水和弱降水的能力,具有一定的监测极端降水的潜力。总体上,IMERG和GSMaP在盆地的反演精度优于高原山区,校正产品精度优于纯卫星产品,不同地形地区精度差异明显,表明对卫星降水产品进行不同地形误差订正仍是未来降水反演工作的重点和难点。