新时期技术推动下的GNSS实验室

为了提高测绘专业学生的专业操作技能,加深对GNSS课程的认知,培养学生的创新应用能力和知识创新精神,更新和完善实验室专业技术人员的知识结构体系,针对GNSS发展趋势,提出了新时期高校GNSS实验室发展和建设的方向,详细设计了实验项目改革和建设的内容,重点强调了中国自主研发、独立运行的全球卫星定位与通信系统北斗导航与定位系统,以及多星兼容系统综合定位与导航实验,探讨了提高GNSS实验室技术人员的专业技术水平和专业素质的几种途径,为培养测绘专业学生GNSS技术的创新精神和提高学生GNSS综合应用技术能力提供了良好平台。

GNSS实验室仪器设备信息化管理设计与实现

随着对GNSS实验室仪器设备投入的迅速增加,原有的繁琐粗放的手工仪器设备管理方式已不能适应GNSS实验室管理的发展需求。为实现GNSS实验室仪器设备信息化建设和科学管理,改变现有的繁琐的手工记录和统计工作,针对GNSS实验室仪器设备的作业模式和设备管理的发展需求,提出了GNSS实验室仪器设备信息化建设的方案,详细设计了信息化管理系统的功能,如设备基本信息管理、静态设备管理、单基站RTK设备管理、CORS RTK设备管理,以Foxtable软件为平台,实现了GNSS实验室信息化管理,提高了实验室的管理水平和工作效率,促进了实验室管理的科学化和信息化建设,建立、健全和完善了GNSS实验室设备信息化管理平台。

GPS单点测速技术在海浪测量中的应用研究(英文)

分析比对了GPS单点测速技术与其他已有测波手段的不同,讨论了基于多普勒频移的GPS测速方法,并分析了各类误差对测速精度的影响。分别利用原始多普勒值和导出多普勒值进行了静态测速试验和动态测速试验,将导出多普勒测速结果与RTK(Real Time Kinematic,实时动态测量系统)位置差分测速进行了比测。结果表明,使用静态数据采用高频导出多普勒值测速的精度可以达到亚厘米级每秒,而采用原始多普勒观测值进行测速因接收机型号的不同,结果差异较大;动态测速试验中,采用导出多普勒测速的方法与RTK位置差分测速的符合精度可达cm/s。

基于RFID技术的POS辅助室内定轨移动摄影测量方法研究

研究了一种基于无线射频识别技术(RFID)的POS辅助室内定轨移动摄影测量方法,应用RFID非接触识别功能确定曝光点,同时根据标签中存储的唯一编码进行单一识别确定曝光时刻事先获得的像片外方位元素,将其作为加权观测值参与摄影测量光束法区域网平差,并给出了相应的误差方程,解决了某些特定环境下只能布设少量控制点的室内定轨移动摄影测量问题。

干涉图滤波去噪处理的实验

在介绍滤波去噪基本原理和干涉图去噪质量评价指标基础上,采用整体去噪法和分解去噪法2种方法对干涉图进行滤波去噪实验,并对实验结果进行定性和定量分析研究。结果表明,整体去噪法在图像保真,相位平滑程度效果较好,分解去噪法在抑制斑点噪声影响、图像边缘保持能力接好。

多波束测深瞬时姿态误差的改正方法

详细分析多波束测深瞬时姿态误差对水深的影响及在3维地形图上的外观表现,针对性地提出相应的改正措施。将测量的水深数据去除地形趋势信号,得到受姿态误差影响的水深误差数据,采用其是否与横摇变化率和横摇测量值具有线性关系判断属时延还是尺度引起的姿态误差,再搜索确定时延值或尺度系数,以此参数对受影响的区域进行改正。从实测数据处理结果来看,改正结果较理想。

TOPEX/Poseidon卫星监测博斯腾湖水位变化及其与NINO3 SST的相关性分析

利用TOPEX/Poseidon卫星十年(1992—2002)监测博斯腾湖水位变化的地球物理记录(GDR)数据,经过数据的地球物理改正、编辑、约化和滤波后,分别采用小波分析和傅里叶分析得到了博斯腾湖水位变化的平均周期为1034d、363d、182d和47d。季节性变化是湖泊水位变化的主项,利用最小二乘法得到周年振幅为0.7196m,半年振幅为0.5322m,因此季节性变化的主周期是周年,次周期是半年。博斯腾湖水位变化趋势为+0.2012m/a,说明博斯腾湖水位在升高。由博斯腾湖月水位变化的时间序列与NINO3SST进行相关性分析,发现延迟6个月的博斯腾湖月水位变化序列与NINO3SST数据相关性最大(-0.2784),表明ElNio对我国西部降水的影响具有一定的滞后性。

基于卫星测高交叉点的海洋表面地转流速度

在流体静力平衡状态下,海洋Coriolis力和压力梯度平衡就形成地转流,世界上大多数海流都近似为地转流.本文利用卫星测高交叉点方法计算海洋表面地转流速度,分析了利用测高交叉点计算地转流速度的不确定性,上升和下降弧段的海面倾斜在分辨率50km上可以达到10^(-7)量级,才可能获得优于10cm/s的地转流速度.在低纬度或者纬度接近卫星轨道倾角的地区,由交叉点方法计算的地转流速度精度低于中纬度地区.以中国台湾东部黑潮为试验区,利用最新的中国台湾周边海域大地水准面模型参考场计算高精度的大地水准面高,利用TOPEX/Poseidon和Jason-1的GDR数据(2002～2005年)计算海面高,然后计算交叉点的动力高,确定交叉点的地转流速度,结果与中国台湾NCOR(National Center for Ocean Research)的流速基本一致.

海上动态GPS大气可降水量信息反演

基于精密单点定位(PPP)技术,对海洋上空大气可降水量(PWV)信息反演方法进行研究。采用随机游走过程估计方法,动态模拟船载GPS接收机天顶对流层湿延迟(ZWD)在时间和空间尺度上的随机变化。利用渤海湾船载动态GPS测量数据和同步气象观测数据,结合海洋动态环境,以渤海湾MM5模式积分水汽为参考值,详细分析不同随机过程噪声约束和卫星截至高度角等因素对PWV提取精度的影响。结果表明,选取槡2～5mm/h的随机过程噪声约束以及7°～10°的卫星截至高度角,海上船载动态PWV反演结果与MM5模式积分水汽基本一致,其偏差的绝对值均小于3 mm,均方根误差优于1.2 mm。

近岸海域EnviSat卫星测高波形重定的Threshold优化算法

波形重定是改善近岸海域卫星测高数据精度的一种有效方法.分析了EnviSat雷达测高波形重定算法,并对Threshold算法进行了优化,开发了波形重定程序;以地中海为实验区,利用几种波形重定方法,对近岸海域的EnviSat测高波形进行重定,认为优化的Threshold算法是几种波形重定算法中最稳健的重定算法,适合于地中海近岸海域EnviSat测高波形的重定,对其他近岸海域的应用也有一定的参考意义.

一种改进的遥感图像配准方法

在分析当前主要的图像配准方法的基础上,提出一种改进的基于点特征的遥感图像配准方法:首先对参考图像进行分块,每块提取一定数量的特征点,以确保各块图像特征点分布均匀;根据已知的同名点对,拟合变换方程,将待配准点代入变换方程得到粗匹配点坐标,再以粗匹配点为中心在一个较小的范围内搜索,根据相似性测度进行精配准,确定正确的同名点位置,在此基础上实现整体遥感图像配准。为了验证该方法的有效性,针对变形较大和传感器位移较大的光学遥感图像设计了仿真实验。实验结果表明,改进方法能很好地解决光学遥感图像之间的配准问题,降低特征点提取和同名点匹配的时间复杂度。

单点GPS多普勒测速模型比较与精度分析

讨论GPS单点测速的观测方程,重点讨论基于多普勒频移测速的两种方法,分析其误差来源及对测速精度的影响;然后用静态数据模拟动态测速试验,数据处理采用自编单点测速软件。通过对比分析表明,采用原始多普勒观测值进行测速时因接收机型号的不同,结果差异较大,较差者可达17 cm/s左右;而采用高频导出多普勒值进行测速的精度可以达到1 cm/s左右,甚至可以达到mm/s量级。

基于验潮资料的CSR4．0模型和NAO．99b模型在中国海域的精度分析

卫星测高资料可以提供全球海洋的海面地形、海面波浪及海面粗糙度的信息,探测洋流的边界和趋势,分析极区冰层厚度及变化,因此,深入研究卫星测高技术对于人类更好地认识地球和海洋都具有重要意义.而在近海,由于卫星测高数据受到多种因素的影响,数据质量较差.其中,海洋潮汐模型在近海海域的精度是影响卫星测高数据质量的一个主要因素.本文通过利用卫星测高数据常用的两种潮汐模型(CSR4.0和NAO.99b)和验潮站资料得到的海面高误差以及四个主要分潮的振幅、迟角误差,对两种潮汐模型在中国海域的精度进行了详细地分析.用CSR4.0潮汐模型和NAO.99b潮汐模型的海面高与中国近海11个验潮站的水位数据进行了比较,在中国大陆近海,CSR4.0模型的平均精度比NAO.99b模型好,其RMS分别为0.6493m和0.8967m.两种模型在中国台湾两个验潮站的精度都比较高,其RMS的平均值分别为0.3673m和0.3043m.与验潮站数据比较得到的振幅误差、迟角误差、潮高均方根误差以及相对误差中,NAO.99b模型的振幅误差均比CSR4.0潮汐模型的振幅误差小,其中O1分潮的振幅误差最小,仅为1.78cm,最大为M2分潮误差,为3.58cm.在潮高误差中,NAO.99b模型的潮高误差也均比CSR4.0潮汐模型要小.其中,最小潮高误差为O1分潮的潮高误差,仅为1.66cm,最大为M2分潮潮高误差,为4.35cm.对于相对误差,NAO.99b模型的相对误差也均比CSR4.0潮汐模型要小.两种潮汐模型相对误差最大的是S2分潮,其相对误差分别为0.16和0.48.通过以上分析,本文建议当利用卫星测高数据进行海平面变化的研究时,在中国海域适宜采用CSR4.0模型进行海潮改正.当利用潮汐模型进行海洋潮汐分布特征的研究时,在中国海域适宜采用NAO.99b模型.

3Dsurs系统激光扫描点的理论精度评定

从理论上详细分析车载式城市信息采集与3维建模系统(3Dsurs系统)激光扫描点的误差来源,误差主要包括GPS接收机天线定位误差、车载平台姿态测量误差、坐标传递误差和扫描仪标定误差,利用误差传播定律严密推导系统的误差影响,分析并评定系统的理论精度。通过理论分析和大量试验计算表明:当车载系统距离扫描立面为50m左右,物方扫描点精度在10cm左右,而距离为100m左右,物方扫描点精度为20cm左右,该精度能够满足1:2000比例尺的测图要求。

一种新的基于局部重力图逼近的组合匹配算法

惯性导航系统定位误差随时间积累发散,利用重力场辅助惯性导航已成为组合导航领域的新方向,该技术对实现潜艇无源定位意义重大.首先利用二维高斯基函数对局部离散格网重力异常基准图进行逼近获取其解析表达式,在此基础上对传统相关极值匹配算法进行重新建模,采用拟牛顿BFGS非线性寻优方法对该模型进行解算,最终完成基于连续解析形式重力异常基准图的相关极值匹配算法设计.为进一步提高算法性能进行以下两点改进:(1)采用TERCOM算法进行预匹配以缩小寻优范围提高寻优速度;(2)采用差分法减小实测过程中Etvs效应对重力匹配的影响.最后在2′×2′卫星测高反演重力异常数据库基础上进行了三组对比仿真实验,从实验结果可以看出,在重力测量误差、系统误差及初始定位误差较大的情况下,通过该组合匹配算法获得的匹配定位仍能以较高的精度跟踪真实航迹,且其性能较传统单一匹配算法有较大提高.

GPS精密单点定位中影响收敛时间的因素及措施分析

在GPS实时单点定位参数估计中,待估参数的收敛时间及稳定性与定位精度同样重要,如果参数解算花费很长时间,则不能满足实时定位要求。影响实时单点定位参数解算收敛时间的因素包括观测数据质量、采样间隔、误差模型、卫星空间几何构型以及用户所要求达到的精度等,在分析这些影响因素的基础上,提出了改善收敛时间的措施,并进行了相关算例分析。

基于动态聚类分析的卫星测高波形分类

结合卫星测高回波波形特征,以移动最小欧氏距离为相似度统计量,提出了一种基于动态聚类分析原理的雷达测高波形分类算法——最短距离法,实现了对雷达测高波形的有效分类。利用穿过台湾海峡的T/P波形数据,对比分析Beta-5和脉冲峰值方法分类结果,验证了该分类方法的可行性,并确定了近海测高波形合理分类的K值。

基于Bernese软件的CORS网基线解算

介绍了高精度GPS数据处理软件Bernese的功能及数据处理流程,基线解算前先利用TEQC软件对GPS数据进行质量检核,再利用Bernese软件对某一区域CORS网数据进行静态基线解算,将解算结果与GAMIT软件处理结果进行比较,从而验证了Bernese软件解算精度的可靠性。

附有周期项的预报模型及其在GPS卫星钟差预报中的应用研究

为了有效进行GPS卫星钟差预报和更好地反映卫星钟差特性,除了考虑卫星原子钟频移、频漂和频漂率等物理性质外,还应考虑到卫星钟差的周期性变化特点.在二次多项式模型基础上,增加了周期项因素,构造了新的预报模型.选取部分GPS卫星铯钟(Cs.clock)和铷钟(Rb.clock)钟差资料,根据钟差变化趋势分3种情况,按不同时间长度进行钟差预报分析,并与二次多项式模型的预报结果比较分析,大量数据分析表明:附有周期项的二次多项式模型预报精度优于二次多项式模型,铷钟预报精度略优于铯钟.

加权最小二乘相位解缠的一种改进

基于最小二乘相位解缠原理,针对现有的加权和不加权最小二乘在残差点过多时计算结果平滑问题,提出利用相位导数变化图对其进行加权改进。结合真实数据,通过现有的加权与不加权最小二乘算法的比较和分析,证明该改进算法能有效处理残差点过多的情况,解缠精度高,解缠结果更可靠。