海外大学的地理信息系统(GIS)专业课程设置

选择性介绍了一些地理信息系统专业的课程实例。调查了3种地理信息系统专业课程,分别是测量、地理、计算机科学系的单一地理信息系统(GIS)本科专业(理工学士);地理信息系统同商业、测量、计算机等其它学科结合的本科专业(理工学士);地理信息系统研究生班课程(理学硕士)。文中用到的课程分别选自于加拿大、英国、荷兰、美国和香港特区的多所大学。

广播星历旋转误差对低轨星载BDS-3/GPS实时精密定轨影响分析

基于LT-01A卫星星载BDS-3/GPS观测值进行了星载实时精密定轨研究,并重点分析了广播星历旋转误差对实时定轨精度的影响。通过赫尔默特转换评估了所选时段内GPS和BDS-3广播星历轨道旋转误差,显示BDS-3广播星历旋转误差可达-8.7 mas,平均量级较GPS大约2.5倍。BDS-3广播星历经旋转改正后,轨道切向、法向均方根(RMS)误差从25 cm左右提升至10 cm量级,提升幅度超过50%。因此,基于星载BDS-3以及BDS-3/GPS联合的实时定轨精度受BDS-3星历旋转误差影响严重,且主要作用于切向和法向。经过旋转改正后,单独BDS-3实时定轨在切向、法向、径向RMS分别为21.0 cm、10.7 cm及11.2 cm,其切向和法向精度比改正前分别提升15.0%和31.8%;BDS-3与GPS联合定轨进一步提升切向精度至19.4 cm。得益于BDS-3广播星历较高的精度,单BDS-3以及BDS-3/GPS联合的实时定轨在旋转改正前的三维RMS分别为31.9 cm和29.2 cm,较单GPS实时定轨分别提升9.1%和16.8%;添加旋转改正后,其定轨精度分别提升至26.7 cm和25.0 cm,较单GPS实时定轨分别提升22.6%和27.5%。

基于快速分布式目标探测的时序雷达干涉测量方法:以Lost Hills油藏区为例

针对当前分布式目标雷达干涉测量运算效率低、选点困难等问题,本文提出了一种建立在快速同质点选取下的干涉数据处理框架.相比之前的时序数据处理方法,新方法具有选点快速、自适应性强的特点,能在保留影像分辨率基础之上增加空间点密度.另外,在统计推断的基础上,提出基于无偏空间相干性估计的分布式目标选择方法,进而弥补了传统经验阈值设定的缺陷.本文以美国加州Lost Hills油田区为例,在论证数据处理框架的可行性基础之上,分析了因孔隙流体萃取和孔隙压力降低引起的地表变形.

香港实时GPS水汽监测系统的若干关键技术

香港已经建成实时GPS水汽监测系统。主要介绍实时估计可降水分中的几个关键技术问题,如梯度模型、干分量模型的标定、湿分量至可降水分的区域性转换参数计算,以及预报卫星星历中粗差的探测方法等。最后,采用双差网解和非差精密单点定位两种数据处理方法,分别计算可降水份,并进行比较。

顾及地理空间视角的区域SDGs综合评估方法与示范

目前世界各国正积极落实联合国《2030年可持续发展议程》及其17项可持续发展目标(Sustainable Development Goals,英文缩写为SDGs),重要举措之一是利用统计和地理信息进行SDGs进展评估监测。就总体而言,国内外这方面研究尚处于概念设计、方法探讨和单指标、小范围试点阶段。究其原因,主要是涉及因素众多、技术过程复杂,既面临全球指标体系的科学理解、海量时空数据的融合处理、顾及地理视角的指标计算、基于事实的SDGs分析评估等诸多技术难题,还要实现跨学科的综合分析、多机构的沟通协调等。针对这一国际前沿课题,笔者研究提出了统计和地理信息相结合的综合评估方法,完成了浙江省德清县践行2030议程情况的定量综合评估。既为总结当地践行SDGs经验、发现存在问题、制定改进方案提供了重要科学依据,也为国内外其他区域开展SDGs定量评估监测提供了可借鉴的方法与范例。

基于判断矩阵的观测量粗差发现和定位相关性分析

用布尔矩阵分析、研究判断矩阵,得到观测量粗差发现和定位的相关数以及测量系统的最大可发现粗差和定位粗差数的计算公式。试验证明,当粗差发现和定位相互影响的观测量同时含有粗差时,现行的迭代数据探测法和选权迭代法不可能完全正确定位粗差。通过算例验证了使用布尔矩阵和判断矩阵分析多维粗差发现和定位相关性的有效性和优越性。

基于地理认知的G IS数据元模型研究

将G IS相关认知活动分为类型分层、实体分层和地理实体的具体描述,并在此基础上对G IS数据元模型的结构进行描述。该数据元模型可以较好的实现地理数据不同层次的语义表达及数据间一定程度语义关系的表达,并有利于不同尺度地理分析和决策所需相关地理信息的高效提取。

香港海域叶绿素-a浓度的时空分布规律

选取香港海域7个水环境控制区在1988～1999年期间每月或每半月定位连续取样的37个水质测站,每个测站选用17个水质参数,研究香港海域海岸带水体叶绿素-a浓度及其相关因子的时空分布规律.对37个测站17个参数作聚类分析,结果表明,香港海域东部由半封闭海湾组成的水域控制区,其赤潮发生频率较高;西部水域属于河口环境.多变量分析结果表明,BOD5对叶绿素-a浓度普遍存在显著性影响,氮和光照条件在东部海域对叶绿素-a浓度的影响比西部海域更显著,而磷以及包括盐度、温度、溶解氧和pH在内的海洋物理化学条件在西部海域有更显著的影响.在整个香港海域,年内平均最高叶绿素-a浓度主要出现在冬末春初和夏末秋初,东部海域的年平均叶绿素-a浓度一般高于西部海域.香港海域的叶绿素-a浓度普遍存在一个8～10年的周期性变化规律.

基于观测值质量指标的GPS观测量随机模型分析

卫星高度角、载噪比及信号强度是反映GPS观测值质量的重要指标,基于这些指标的随机模型可进一步削弱GPS残余大气延迟、衍射以及多路径效应等误差的影响,但这些随机模型对不同误差的处理效果具有一定差异。为合理利用这些随机模型,利用实际观测数据进行了比较计算,结果表明信号强度和载噪比随机模型的效果基本一致,当观测数据中载噪比输出时,可用信号强度代替载噪比建立随机模型;信号强度和载噪比随机模型对削弱衍射误差十分有效,而高度角随机模型能更有效地削弱残余对流层延迟误差。

GPS在物理大地测量中的应用及GPS边值问题

针对GPS技术逐步用于物理大地测量的现状,从物理大地测量的基本原理及方法入手,分析了GPS对传统物理大地测量理论及方法所产生的影响、GPS在解决物理大地测量中的一些难题所发挥的作用以及对物理大地测量的一些功能所造成的变化。重点讨论了物理大地测量边值问题的基本属性的改变、第二边值问题的应用、高程系统的确定、GPS边值问题的定义、特征及求解。最后,对GPS与物理大地测量进一步结合所面临的有关问题进行了简要论述。

JPEG压缩对摄影测量点定位精度的影响

对某城区一对 1∶80 0 0航摄立体数字影像利用Intergraph数字摄影测量工作站上的立体量测软件IS DM进行手工量测 ,然后通过用自行开发的GPS辅助光束法区域网平差软件WuCAPSGPS的单模型光束法平差精确测定了 18个加密点的位置。经过对数字影像采用 1到 10 0不同质量因子的JPEG压缩 ,获得一组质量各异的压缩影像 ,从分析重建影像点定位结果的变化入手 ,探讨了JPEG压缩对摄影测量点定位精度的影响。试验表明 :失真JPEG压缩对摄影测量点定位精度的影响是显著的。随着压缩比的增大 ,影像可视化质量逐渐衰减 ,像点量测精度不断降低 ,加密点位精度几乎呈线性趋势下降 。

地理信息系统数据的不确定性问题

在总结当前GIS数据不确定性问题的研究进展和动态的基础上,论述GIS数据不确定性的框架体系,并分析探讨GIS数据不确定性的核心理论和主要研究内容,特别是位置不确定性、属性不确定性、时域不确定性、不确定性传播和管理等问题,最后对GIS数据不确定性的数学研究方法进行分析、归纳和阐述。

地理国情监测可靠性分析

可靠性是地理国情监测最重要的理论问题之一。本文依据空间数据可靠性基础理论,研究地理国情监测可靠性。回顾与分析了可靠性理论,定义了地理国情监测数据可靠性的范畴;提出了地理国情监测可靠性研究框架以及相应的可靠性评估内容、指标以及流程;介绍了理论成果应用于第一次全国地理国情普查数据成果总体可靠性评估;最后展望了地理空间数据可靠性的未来发展方向。

ERS卫星雷达干涉测量：1999年台湾集集大地震震前的和同震地表位移

1999年集集大地震（Mw=7.6)是20世纪以来台湾岛内最大的地震。在本研究中，5个不同时间获取的ERS-1/2卫星合成孔径雷达图像被组合，并被处理成多个差分干涉图，以此来考查与该地震相关的地表位移场。这些差分干涉图（空间分辩率为50m×50m）详细地揭示了沿台湾四海岸震中附近150km2陆地范围内的震前和同震地表形变。几个具有较长时间（2-3a)跨度的震前干涉图呈现出高度的相关性和一致性，并均显示出约1个干涉条纹，相当于沿雷达视线方向的地表位移在空间尺度上呈相对总量为28.3mm的分布；而具有短时间跨度（0.5-1a）的同震干涉图呈现出显著的反映地震形变的干涉条纹（9-10个条纹），相当于沿雷达视线方向的地表位移在空间尺度上呈相对总量为25.5-28.3cm的分布，这些由干涉处理所得到的形变观测结果与GPS测量结果吻合程度很高（相关系数达0.95)，证实了干涉形变精度可达1cm。特别地，这些高分辩率的同震形变干涉结果可以为该地震的物理机制解释提供极好的预测数据，同时也展示了使用短波段InSAR监测长时间累积的微小震前地表位移是可能的。

多波束回声测深系统测量数据的分离提取方法

通过对Em系列多波束测深系统原始数据结构分析,提出了从原始测量数据中提取各种测量数据的技术方法,并编程实现了该方法。该技术方法对多波束测量数据的分析处理有重要的意义。

陆架边缘的多波束测量

大陆架边缘和大陆坡的水深变化较快 ,在中国东海陆架边缘水深从 10 0m左右快速地变化到陆坡的几千米。从系统的测程和精度考虑 ,在陆架边缘和陆坡区同时使用浅水型和深水型多波束系统进行测量是一种合理的作业模式。深、浅水多波束系统在工作频率、发射更新率、信号取样率以及波束宽度上都有较大的不同 ,这些因素直接影响到海底地形测量成果。对用SimradEM95 0浅水型多波束系统和SeaBeam2 112深水型多波束系统在同一陆架边缘的测量结果进行了比较。

中国大陆和香港高程基准面重力位差的测定

根据海面地形与高程基准的定义 ,利用全球重力场模型EGM96及GPS水准数据计算了香港主要高程基准面与黄海 195 6高程基准面的重力位差 ,实现了两个高程基准的统一。计算结果表明两个基准面的重力位差为( 8.36 6± 0 .76 5 )ms-2 ,相当于香港主要高程基准面低于黄海 195 6高程基准面 ( 0 .85 5± 0 .0 78)m ,由此推算两个高程基准点 (验潮站 )处的海面倾斜为香港高于青岛 0 .4 4m (相对于历元 1994 .9) ,这些结果与水准联测及海面地形研究成果一致。

基于CGPS的CRInSAR大气改正——以香港地区为例

基于角反射器的合成孔径雷达干涉测量(Corner Reflector InSAR)在低相干地区的地表形变监测中具有很大应用潜力。在CRInSAR所有误差源中,大气影响是最主要的影响因素之一。针对CRInSAR中的大气影响改正问题,详述了利用连续GPS站的数据和地面气象观测资料来对角反射器的大气影响进行改正。并利用香港地区12个GPS连续站的数据对6个角反射器上的大气影响做出改正,得出了较为可靠的结果。

使用InSAR建立DEM的试验研究

重点考察使用星载 In SAR技术建立 DEM的关键数据处理过程和精度情况。首先介绍 In SAR的基本原理和所涉及的关键干涉雷达数据处理技术 ,然后对欧空局的 2颗卫星ERS-1 / 2以串接飞行方式分别于 1 996年 3月 1 8日和 1 9日对香港地区成像所获取的 2幅SAR复数影像作了干涉处理和分析 ,并生成了 DEM,最后以外部 DEM作参考标准 ,对干涉DEM的精度作了评价 ,并分析了其潜在的制约因素。

星载SAR复数图像的配准

星载干涉雷达测量已被证实用于生成大范围 (乃至全球 )的 DEM或监测地表位移具有广阔的应用前景 ,其中 SAR复数图像序列的精确配准是保证生成有效干涉相位图的重要环节之一。本文分析了卫星 In SAR系统中所涉及的几种坐标系统变换问题 ,并提出了基于此的几何配准方案 ,即基于卫星轨道状态矢量、SAR成像几何进行配准的算法 ;同时 ,还设计了基于几何配准结果和能量影像相关技术的配准算法。最后使用 ERS-1 / 2、JERS-1和RADARSAT卫星获取的 3种 SAR复数图像对分别做几何配准和相关配准试验和比较 ,并对卫星