新文科背景下理工科院校学科交叉人才培养模式实践与探索

传统文科人才培养具有“守正创新”的特性。新时代对传统文科的创新力提出了更高的要求。近年来,交叉专业种类有所增加,但交叉专业的设立对学校以及院系的要求较高,学生修读难度大,且政府和企事业单位仍侧重于“科班出身”的拔尖人才,在就业问题的加持下,新文科建设道阻且长。山东大学(威海)空间科学与物理学院在不改变原有学科专业的基础上,以学院优势学科开设的通识课程为依托,大力推进新兴学科交叉建设,设立“遥感+金融”本科生选修课程,率先开展空间科学与金融领域的交叉人才培育,结合学院大力实施的本科生导师制,探索由通识教育到专业融合、由理论传授到实践创新的跨学科新文科人才培养模式。

星载GNSS-R土壤湿度反演中开放水域的影响

通过星载全球导航卫星系统-反射测量(GNSS-R)技术可以获取高时空分辨率的土壤湿度(SM)信息,但开放水域会影响反演结果的精度。针对此问题,提出一种开放水域剔除的改进方法。校正其模拟功率得出反射率,结合掩膜数据精确剔除开放水域。为验证改进方法的可行性,处理了2个开放水域比较密集的试验区内为期一年的飓风全球导航卫星系统(CYGNSS)1级数据。反演结果与主被动土壤湿度(SMAP)3级土壤湿度产品进行对比分析,其均方根误差为0.0521 cm^(3)/cm^(3),相关性为0.654。与开放水域剔除前的结果相比分别提升6.2%和9%;与CYGNSS官方发布的产品相比分别提升32%和24%。反演结果可以作为SMAP的SM补充,提供高时间分辨率的SM值。

水下声速场构建方法综述

实时、精确地构建区域声速场是建设水下综合定位、导航、授时与通信体系的重要组成部分。本文梳理并分析了水下声速场构建领域的研究现状,总结了声速剖面直接测量方法与反演方法。声速反演法相比于直接测量法具有更高的便捷性和可接受的精度性能。然而,声速反演方法依赖于声呐观测数据,因此难以适用于无水下观测系统覆盖的地区,并且无法对未来时刻的声速分布进行预测。如何在无声场观测数据情况下,综合利用历史先验信息进行智能化、高精度地全海深声速场构建,弹性化为水下用户提供不同精度、实时性需求的声速分布估计服务,是未来声速场构建研究主流趋势。

顾及ENSO的UT1-UTC预报干预模型

为了进一步提高地球自转参数(ERP)的预报精度,提出一种顾及ENSO的UT1-UTC预报干预模型:分析厄尔尼诺(El Niño)和拉尼娜(La Niña)现象对世界时与协调世界时之差(UT1-UTC)的短期影响;给出干预模型类别,以及干预模型作用时机的确定方法,并构建ERP预报干预模型。结果表明,采用干预事件的影响逐渐开始,并短暂影响的干预模型类别,基于拟合误差作为干预基础序列,结合提出的干预模型作用时机标准,提出的干预模型能够显著改善UT1-UTC的短期预报精度,预报跨度180 d的提升幅度在3 ms左右。

利用CHAMP卫星几何法轨道恢复地球重力场模型

介绍了利用CHAMP几何法轨道恢复地球重力场模型的基本原理和算法,提出了基于牛顿数值微分公式并辅助移去-恢复方法计算卫星速度的算法.利用现有重力场模型标定CHAMP加速度计数据的差分算法,采用TechnicalUniversityofMunich(TUM)提供的CHAMP几何法轨道,计算出了三组5 0×5 0地球重力场模型.与GRIM5_C1、EIGEN_1S和EIGEN_2模型的比较表明,无论位系数差值阶方差或大地水准面差值,恢复出的模型与EIGEN_2模型都最接近.利用北极实测重力数据对上述模型进行了检验,结果显示,本文得到的三组模型均优于GRIM5_C1模型,且与EIGEN_1S、EIGEN_2模型精度相当.

均方误差意义下正则化解优于最小二乘解的条件

利用矩阵理论导出了均方误差意义下正则化解优于最小二乘解的条件 ,构造了相应的检验统计量 。

坐标转换模型尺度参数的假设检验

介绍了基于空间尺度为各向异性的三尺度参数坐标转换模型及其转化形式 ,从理论上分析了坐标转换中如何对尺度参数进行选择 ,给出了坐标转换模型中尺度参数假设检验模型的统一表达形式 ,构造了相应的检验统计量。该检验模型能对三尺度坐标转换模型、双尺度模型和单尺度模型间的相互转化及尺度参数的显著性等情况进行假设检验。通过该假设检验方法对两算例进行了解算 ,得出了一些有益的结论。

改进的Sage自适应滤波方法

本文首先介绍了 Sage自适应滤波方法 ,分析了基于新息向量、残差向量和状态参数预报值改正向量的协方差自适应估计所存在的问题 ,提出了改进 Sage自适应滤波的新方法。结果表明 。

基于能量守恒方法恢复CHAMP重力场模型

介绍了基于能量守恒定律恢复地球重力场模型的基本原理和算法。指出了CHAMP加速度计数据存在的问题,提出了整体求解尺度因子、偏差参数和偏差漂移的数学模型及差分算法。利用2002年1月的CHAMP快速科学轨道数据和加速度计数据计算出了50×50地球重力场模型XISM02。将该模型与EGM96,GRIM5C1,EIGEN1S,EIGEN2模型进行了比较,并用北极实测重力数据对上述模型进行了检验。结果表明:XISM02模型在北极地区精度与EIGEN1S,EIGEN2相当。

利用CHAMP卫星星历及加速度计数据推求地球重力场模型

讨论基于CHAMP卫星星历和加速度计数据推求地球重力场模型的数值微分算法。首先利用牛顿内插公式,根据CHAMP卫星星历观测值求解卫星运动加速度。在计算卫星加速度时,建议采用速度数据内插加速度。扣除其他非地球引力摄动加速度后,基于牛顿运动定律建立观测方程。利用GFZ数据中心提供的24天CHAMP星历数据和加速度计数据解算出50×50阶地球重力场模型,并与EGM96模型进行比较,结果表明两者在低阶位系数上有较好的一致性。

利用现有重力场模型求定CHAMP卫星加速度计修正参数

CHAMP卫星加速度计数据的标定是通过确定其尺度因子和偏差参数来完成的。本文基于能量守恒方程,给出利用现有重力场模型标定CHAMP卫星加速度数据的基本原理和数学模型;提出相邻历元间差分算法,大大简化了观测方程,同时避免积分常量的计算。该算法既能同时解算尺度因子和偏差参数,也可任意求解其中之一。基于实测的CHAMP卫星加速度数据,利用EGM96模型和最新公布的EIGEN 2模型进行计算与比较,验证该方法的有效性。

抗差Tikhonov正则化方法及其应用

提出了抗差Tikhonov正则化方法 ,并给出了 3种常用的计算正则化参数的抗差估计方法 ,即抗差L 曲线法、抗差广义交叉检核法和抗差广义不符原理。计算结果表明 ,抗差Tikhonov正则化方法不仅能克服方程病态 。

近20年海平面变化成因研究进展及挑战

揭示海平面变化成因有助于深入认识当前的全球气候变化,并做出积极应对。空间大地测量技术及海洋浮标观测极大地促进了对全球及区域海平面变化成因的研究,有效弥补了海洋模式对长期趋势估计不准确的缺点,有助于理解海平面长期趋势及年际变化的驱动因素。本文系统回顾了近20年关于海平面上升成因的研究进展,分析了陆地质量迁移不同成分对海平面上升的贡献。多源观测数据表明,海水质量增加贡献了2/3的海平面上升,其余1/3由海水热膨胀引起。由于气候变暖趋势没有减弱,陆地冰川消融和海水热膨胀均伴随加速度变化。这些研究成果不仅极大地提升了对当前海平面变化的认识,而且有助于约束对未来海平面上升的预测。最后,讨论了海平面变化成因研究中面临的困难与挑战:①在局部尺度上,使用观测数据尚不能完全揭示海平面长期趋势变化成因;②2016年后,全球平均海平面平衡方程的闭合差显著增大。

移动开窗检验法及其在GOCE数据粗差探测中的应用

简单回顾观测值粗差探测、识别及控制的基本方法,基于最小二乘推估理论给出卫星重力时间序列数据的粗差探测方法,其基本思路是利用除被探测点以外的观测数据对该点进行推估,并与其真实观测值进行比较,依照某种统计量和一定的准则进行粗差判别。基于上述思想,构造服从t-分布检验统计量,提出了移动开窗检验法,给出一种简单的时间相关函数、窗口宽度的确定方法以及详细的循环检验步骤。利用模拟的GOCE卫星重力梯度数据验证了新方法的有效性。

CHAMP卫星快速科学轨道数据的使用及精度评定

指出了德国GFZ数据中心提供的CHAMP卫星快速科学轨道数据存在的两个问题 ,即 :1)轨道数据文件开始、结束段精度较低 ;2 )轨道数据中存在粗差。针对这些问题 ,给出了CHAMP卫星快速科学轨道数据的拼接及粗差探测方法。利用德国慕尼黑技术大学提供的精密约化动力法轨道对CHAMP卫星快速轨道数据的精度进行了评估。结果表明 :CHAMP卫星快速科学轨道的位置精度在 10～ 2 0cm左右 ,速度精度为 0 .3～ 0 .5mm/s。

顾及系统误差的GEO卫星几何法定轨

基于GEO卫星几何法定轨的基本原理,推导出了顾及系统误差情形下的GEO卫星几何法定轨的数学解算模型,以及系统误差参数与位置参数间的相关性分析公式。以卫星钟差为例,分别考虑系统误差为常数项、线性项和二次多项式3种情形下的GEO卫星几何法轨道的确定。结果表明:该方法可大大减弱系统误差对GEO卫星几何法定轨结果的影响。同时还发现,上述情形下的系统误差与地固系下的位置分量X、Y具有较强的相关性,且相关系数大小随着PDOP值的变化而变化,由此降低了X、Y分量的计算精度。系统误差参数与Z分量的相关性较弱,因此Z分量的精度几乎不受影响。

CHAMP轨道及加速度计误差对恢复重力场的影响

介绍了惯性系和地固系下的能量守恒方程。基于能量守恒方法,研究了CHAMP卫星轨道和加速度计误差对卫星高度处的扰动位及由此恢复得到的地球重力场模型精度的影响。结果表明:能量守恒方法对速度精度要求较高,10-8ms-2的加速度计精度可满足1m2s-2的扰动位精度,而该扰动位精度对位置和速度的精度要求分别为10cm和0.13mms-1;利用一个月的CHAMP数据恢复50阶次的重力场模型,要获得优于2×10-5ms-2精度的5°×5°平均重力异常,对位置、速度和加速度计的精度要求分别为:5cm、0.1mms-1和10-8ms-2。

CHAMP卫星加速度计数据的使用

给出利用GFZ数据中心提供的CHAMP卫星加速度计数据提取惯性系下非保守力摄动加速度的计算方法 ,讨论加速度改正数的归算和姿态数据间断的处理。用实测的CHAMP卫星加速度计数据进行计算 ,结果表明 :加速度改正数的归算影响在10 - 1 0 m/s2 量级 ,因此 ,实际的计算中可不进行改正数的归算 ;当姿态数据间断小于 10个采样间隔 ( 10s采样 )时 ,利用线性内插方法 ,精度在 10 - 9m/s2 量级 ,满足精密定轨及重力场反演的精度要求 ;而当姿态数据间断超过 15个采样间隔时 ,内插结果的精度在10 - 8m/s2 量级 。

基于方差分量估计的CHAMP重力场恢复方法

基于德国慕尼黑技术大学(TUM)提供的100 d的CHAMP卫星几何法轨道和GFZ提供的加速度计数据,计算出了50×50阶地球重力场模型XISM-CHAMP01,并与EIGEN-CG03C、EIGEN-CHAMP03S、EIGEN2、EIGEN1S、EGM96模型进行了比较。结果表明,XISM-CHAMP01模型精度明显优于相同阶次EGM96模型和EIGEN1S模型,并与EIGEN2模型精度相当。

CHAMP重力场恢复时域法和空域法比较研究

利用CHAMP数据恢复重力场的解算方法分为时域法和空域法.本文首先介绍了这两种方法恢复CHAMP重力场的基本原理和算法,分析了它们的优缺点.针对空域法中的延拓误差和格网化误差进行了讨论.计算表明:延拓误差中的截断误差部分影响量级约0.001m^2·s^(-2)(均方误差意义下),最大误差仅为0.11m^2·s^(-2) ,可完全忽略;延拓误差中的参考重力场模型误差影响随参考场选取的不同而有所差异,整体而言小于0.1m~·s^(-2),但最大误差可达1.3m^2·s^(-2),采用高精度的参考重力场模型能大大减小延拓误差影响.目前最常用的格网化方法包括加权平均方法和最小二乘配置方法,计算表明,利用30天的CHAMP数据进行2°×2°格网化处理,加权平均法的格网化误差在0.13m~·s^(-2)量级,最大误差可达1.58m^2·s^(-2),而最小二乘配置法的格网化误差在0.006 m^2·s^(-2)量级,最大误差仅为0.15m~·s^(-2) ,明显优于加权平均法.文章最后对时域法和以快速最小二乘配置(FSC)为代表的空域法恢复60阶次的CHAMP重力场的精度进行了比较,结果表明:两种方法的得到的重力场模型精度相差不大,整体而言,时域法略优于空域法.