赫尔默特方差分量估计在边角网中的应用

在融合多源异构信息时,不同种类的观测值应具有不同的权阵。但是在数据处理前,往往不知道不同观测值之间的关系,进而无法对不同观测值进行定权。针对边角网布设时对角度和边长两类观测值进行测量平差时观测值种类不同的问题,本文在经典最小二乘基础上将赫尔默特(Helmert)方差分量估计应用到边角网平差过程中,并通过算例进行分析。结果表明,将Helmert方法应用于两类观测值的平差后,精度有所提高,可为多类观测值、平差网形较大、精度要求高的工程应用提供一定的参考。

协方差阵非负约束的赫尔默特方差分量估计

在多源数据联合反演同震滑动分布过程中,各类观测数据之间相对权比的确定是当今大地测量与地球物理联合反演领域的研究热点和难点。近年来,赫尔默特方差分量估计法因其可以同时估计虚拟观测数据及实际观测数据之间的比例因子的优势,在联合反演滑动分布领域中得到了广泛应用。然而,利用HVCE法确定多源数据联合反演相对权比过程中易出现负方差现象。针对以上问题,本文提出在HVCE法确定联合反演相对权比过程中添加线性不等式约束,利用带有线性不等式约束的平差模型进行求解(LC-HVCE),解决计算过程中出现负方差问题。为了验证LC-HVCE法的有效性,开展模拟地震试验,结果表明LC-HVCE法可以有效地解决HVCE法在确定联合反演相对权比过程中存在的不足,保证了同震滑动分布反演精度。蒙特卡洛模拟试验及拉奎拉实际地震反演结果进一步表明了LC-HVCE法在确定正则化参数与相对权比过程中较HVCE法的适用性与稳定性。

赫尔默特方差分量估计方法在嫦娥一号卫星测角计算中的应用

在我国探月工程嫦娥一号卫星测轨中,需要对测距观测和VLBI时延观测进行综合解算,以确定卫星的角位置时间序列,因而需要考虑不同类型观测资料之间的权重分配问题。本文通过仿真计算,具体比较了不同情况下最小二乘平差方法与赫尔默特(Helmert)方差分量估计方法下测角计算的精度。虽然通常情况下观测资料都提供误差估计,但此估计却不一定能够准确反映实际的观测精度。仿真计算表明,此时应用Helmert求解方法,能够显著提高解算的精度。相比于最小二乘平差方式,Helmert求解方式在计算量上略有增加,但这对于现代计算设备几乎可以忽略。

赫尔默特方差分量估计在水准、CORS联合平差中的应用

测量中会遇到因为定权问题导致平差后的结果不理想的情况.主要研究了在水准测量数据与CORS数据进行联合平差时通过赫尔默特方差估计的方法定权的问题,并通过实例进行了验证,结果表明赫尔默特方差分量估计在进行迭代定权时较为实用,可以提高平差精度.

基于MATLAB的赫尔默特方差分量估计法实现

本文通过对赫尔默特方差分量估计法的理论、模型和算法的研究,应用MATLAB平台,使用MATLAB语言编写程序,开发出通用的模块,制作可视化界面,操作简单,减少了测绘工作的内业工作量,提高了工作效率,并可作为其他平差问题编程的参考,此模块具有极高的实际意义和应用价值。

方差分量估计在多卫星导航系统联合定位中的应用

随着北斗卫星导航系统的逐步建成和完善,全球卫星导航系统进入多系统联合定位时代。多系统联合定位能明显增加可用卫星数量,保障定位能力。全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统以及北斗卫星导航系统观测值精度存在一定差异,采用赫尔默特方差分量估计确定三个系统观测值的权值比,能进一步提高定位的准确性。为同时减弱系统中较大粗差的影响,研究赫尔默特方差分量估计的抗差解在三系统联合定位中的应用。算例结果表明,此方法不仅能有效解决组合定位中的权值比问题,也能减弱观测值中粗差对定位结果的影响。当观测值含粗差时,比较使用抗差赫尔默特方差分量估计方法前后的定位误差可以得出:北(N)、东(E)、及天顶(U)三个方向上定位精度分别提高了16.5%、41.6%、81.0%。

GIS叠置图层方差分量的极大似然估计

针对GIS叠置中的同名点,以维希特分布密度为似然函数,提出了各图层方差分量的极大似然估计方法。该方法不依赖残差,不需要迭代就能估计未知参数和方差分量。

Helmert方差分量估计在GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合定位权比确定中的应用

针对全球定位系统/格洛纳斯/北斗/伽利略(GPS/GLONASS/BDS/Galileo)多系统组合定位时,因不同系统的星座结构与观测值精度不一致,系统间等权方式组合不合理的问题,提出采用基于赫尔默特方差分量估计(Helmert)确定系统间观测值权比的方法,并选取位于南半球、北半球和赤道附近的多个测站观测数据进行伪距单点定位对比实验。结果表明,与等权方案相比,采用Helmert方差分量估计的定权方案在北、东、天顶方向上的定位精度与可靠性均有所提升,部分测站的东方向定位精度最大可以改善29%。在对多系统组合定位时,建议采用Helmert方差分量估计确定系统间的相对权比,以提高定位的精度与可靠性。

基于赫尔默特方差估计的不等精度导线网分析

在实际工程中,可能需对不同地形和地貌条件建立不同等级的导线控制网。目前对导线网的平差一般采用在不同阶段或不同精度进行模块化平差计算的方法。该方法将导致不同精度导线模块之间的平差存在一定不足:①增加了平差计算时的工作量,增大了投入,还可能导致模块衔接时出现平面点的错位现象;②利用普通近似方法平差使得导线的平差结果与实际数据差距较大,导线产生旋转或平移。针对这些问题,提出了一种基于赫尔默特方差分量估计的不同精度导线网平差方法,并进行了适当的定权计算,减少了人为定权的主观性。

方差分量估计在三维七参数坐标转换中的应用

将方差分量估计应用于三维七参数坐标转换模型参数求解,并通过实例计算与传统的解算方法进行精度比较,实验结果表明,将方差分量估计用于三维七参数坐标转换模型参数求解,可有效提高坐标转换的精度。

Helmert方差分量估计在GPS/GLONASS/BDS组合单点定位中的应用

针对GPS/GLONASS/BDS组合单点定位中,由于不同系统之间轨道及噪声差异,系统间采用等权模型并不合理的问题,提出采用赫尔默特方差分量估计(Helmert Variance Component Estimation)模型确定GPS/GLONASS/BDS组合定位中的权阵。为验证该方法在组合单点定位中的有效性,分别采用Helmert模型与等权模型进行定权,对比两种方法下的定位精度。实验结果表明,与等权模型相比,采用Helmert模型定权解算,其精度在x,y,z方向上均有着不同程度的提升。因此,采用Helmert方差分量估计确定权阵,能够有效提高GPS/GLONASS/BDS组合伪距单点定位的精度与可靠性。

利用赫尔默特方差分量估计法定权的相对定向方法

为了解决相对定向过程中匹配得到定向点的合理定权问题,提高解算的精度和可靠性,提出了结合赫尔默特方差分量估计和选权迭代粗差剔除的相对定向方法.在格鲁伯区域,通过SURF(快速鲁棒)特征匹配和RANSAC(随机抽取一致性)算法剔除误匹配,提取大量亚像素级精度的相对定向点,利用赫尔默特方差分量估计法估算6个格鲁伯区域对应6组观测值的单位权中误差,并给其定权,然后使用选权迭代法进行粗差剔除,最终得到相对方位元素.利用相对方位元素校正后,航空影像和无人机影像上下视差最大值分别由传统方法的1.045像素和2.093像素减小到0.376像素和0.766像素;利用半全局匹配方法生成的视差图,明显优于传统方法生成的视差图.

特殊地形条件的精密高程测量

在特殊地形条件下采用精密三角高程测量和水准测量结合的方法进行高程控制,从三角高程测量的原理出发,分析了误差来源,采用类似水准测量的方法消除仪器高误差,计算出精度;并对两类观测值,利用赫尔默特方差分量估计,通过多次迭代计算,提高平差精度。

一种确定联合反演中相对权比的两步法

提出确定联合反演中相对权比的两步法。第1步是不考虑相对权比,建立两类或多类数据的联合反演模型,通过赫尔墨特方差分量估计使得两类或多类观测数据的单位权方差相等(或单位权方差的比值接近1),从而理论上确定观测数据合理的权阵,同时对不同种类数据进行归一化;第2步是在获得合理的观测数据权阵之后,建立顾及相对权比的联合反演模型,以目标函数值为最小来确定权比例因子。通过模拟数据,设计多个反演方案,证明两步法的有效性和可行性。

附加空间约束的径向点质量模型方法反演区域地表质量变化

径向点质量模型反演方法本质上是空间扰动重力的向下延拓,属于病态问题,通常采用正则化方法求解。针对该问题,对径向点质量模型方法进行改进,提出附加空间约束的径向点质量模型方法,引入符合实际的空间约束条件,建立空间约束条件的虚拟观测方程,并采用赫尔默特方差分量估计确定原始观测方程和虚拟观测方程的合理权比,使反演结果更加稳定。以南美大陆区域为研究区域进行陆地水储量变化反演,试验结果表明:增加空间约束后,法方程组条件数明显减小、病态程度降低,反演结果与球谐系数法反演结果、GLDAS模型结果整体相一致,验证了方法的正确性,说明该方法可有效应用于区域地表质量变化反演,为利用卫星重力监测地表质量变化提供了一种新途径。

组合GPS/GLONASS加权伪距相对定位方法

GPS与GLONASS系统的组合应用有利于提高相对定位的精度及稳定性。正确合理的确定观测值的权是GPS/GLONASS组合定位中的一个关键技术问题。文中讨论了GPS/GLONASS伪距相对定位的函数模型和随机模型。并以GPS/GLONASS的实测数据为例进行了实验,结果表明:组合定位精度优于单系统定位;赫尔默特方差分量估计定权理论上严格,实践上可行,比根据经验给GPS/GLONASS组合观测量值定权更合理。

广东省高程基准框架网改造升级技术设计研究

在广东省高程基准框架建设现有工作的基础上,结合国家第三期一等水准测量成果,对广东省高程基准框架网的技术设计进行研究,提出采用赫尔默特方差分量估计法进行水准路线定权,并对整网平差计算方法进行探讨,以期实现全省二、三等水准网的整网平差计算,最终达到与国家第三期一等水准网全面对接,完成对本地区高程基准框架网的全面改造升级。

水准和重力数据联合反演中权问题的研究

利用两种及两种以上观测数据进行联合反演时,确定各数据间的权比例因子λ是一个关系到反演结果的重要问题。通过用模拟观测数据联合反演断层及位错参数,对几种确定权比例因子的方法进行了具体的分析。结果表明:在利用水准和重力数据联合反演时,归一化处理对反演结果很重要;利用综合考虑了先验信息和验后信息的赫尔默特方差分量估计方法确定权比例因子进行反演,可以得到较好的结果;此外,联合反演时,观测点的分布和反演参数的个数都会影响λ的量值。

GPS与GLONASS组合定位时权值分配问题的研究

本文就GPS与GLONASS组合定位时权值分配的问题开展研究,分别提出了基于经验的先验定权方法和基于Helmert方差分量估计的验后定权方法,并利用实测数据对以上两类权值评定方法展开可行性评估。结果显示:在双系统定位时采用基于Helmert方差分量估计的验后定权方法能得到更高精度的定位结果。

GPS/BDS组合系统伪距联合单点定位算法的对比分析

文章针对高斯-牛顿迭代法和UofC(University of Calgary)模型,采用了联合高斯-牛顿迭代法和UofC模型的定位解算方法。对算法用GPS/BDS组合系统进行实测数据处理,分别与高斯-牛顿迭代法和采用UofC模型的定位解算方法做了比较。对比和分析了伪距联合单点定位算法在GPS、BDS、GPS/BDS组合系统三种模式下的单点定位精度。结果表明伪距联合单点定位算法在GPS/BDS组合系统中的单点定位精度有明显提高。