GPS网共模误差的灰色关联系数加权叠加滤波识别法

区域GPS网坐标时间序列存在共模误差,该误差影响GPS网站点坐标精度,因此去除共模误差具有重要意义.文中提出了一种基于灰色关联系数的叠加滤波方法,该方法以GPS网台站坐标时间序列的灰色关联系数作为叠加滤波的权重.通过实测GPS网数据分析表明,灰色关联系数叠加滤波方法是一种识别单站共模误差的有效方法;同时,该方法能够识别异常GPS台站坐标时间序列,避免异常台站对共模误差计算的影响.该方法在不同尺度GPS网坐标时间中提取共模误差的效果都优于叠加滤波方法.     

奇异谱分析在GPS站坐标监测序列分析中的应用

利用SSA(奇异谱分析)对测站坐标时间序列进行数据处理,包括数据补缺、趋势项和周期项的识别和提取.奇异谱分析是一种从时间序列的动力重构出发并与经验正交函数相联系的统计技术,可以较好地从含噪声的有限尺度时间序列中提取趋势和周期等信息,目前已应用于多种时间序列的分析中.将奇异谱分析的优点应用到GPS时间序列分析中:利用奇异谱分析对中国地壳运动观测网络GPS数据服务提供的测站坐标(NEU)时间序列(以BJFS(北京房山)站为例)进行补缺,各向插补的均方误差均为mm级;根据降噪重构序列提取坐标时间序列中的趋势成分(N方向-11.688 mm·年-1,E方向29.585 mm·年-1,U方向2.557 mm·年-1)和周期成分(N,U方向上存在年周期和半年周期,U方向上还存在着1.5年和0.25年左右的周期,E方向上只存在年周期);对完整序列进行重构降噪,即从原始序列中提取有用信息而丢弃一些干扰信息,起着平滑作用.试验结果表明,BJFS站的各方向上均存在显著的变动周期和明显的趋势,也有较多的噪声信息.     

GPS连续站水平位置时间序列共模白噪声识别与估计的欧拉-滤波法

根据GPS误差的特征,以天津地区连续观测资料为例,提出了在局域空间尺度上采用欧拉-滤波法来识别与估计共模误差,结果表明:GPS连续站水平向时序观测资料包含着非常明显的共模误差;综合利用欧拉-滤波法可以对共模误差中的白噪声做出较有效的估计;测站的综合白噪声、共模白噪声、测站自身白噪声大小的统计比例约为2.0∶1.7∶1.0。通过对观测值的修正,信噪比可提高1倍。     

山东CORS站噪声特征分析

针对不同区域坐标时间序列的周期和噪声特性存在差异问题,以山东27个连续运行参考站(CORS站)2015年至2018年的数据为研究对象,在数据预处理的基础上,对各站点坐标分量的周期和噪声进行研究.结果表明:水平方向存在着明显的线性运动,垂直方向的周期运动较为规律;坐标分量的谱指数显示大部分站点的噪声模型为白噪声+闪烁噪声...     

GPS相对定位技术在建立工程控制网中的应用

GPS定住精度高、观测时间短、测站间无需通视、可提供三堆坐标，操作简便、全天候作业等特点，GPS取代了常规测量技术并广泛应用于各种工程控制网中。     

CPIII平面控制网数据处理方法的研究

目的为了能够精确计算CPIII平面控制点坐标的最优估计值并评定其精度,提出一种CPIII平面控制网的数据处理方法.方法以各测站点为原点,计算各测站上所有观测点坐标;采用相邻测站同名观测点坐标计算四参数,将相邻测站观测点坐标统一到假定坐标系统下;采用CPI和CPII已知坐标和假定坐标再次计算四参数,计算所有观测点概略坐标;利用间接平差的方法求得CPIII控制点的近似坐标,并进行精度评定.结果以武广客运专线中某8 km平面控制网为例,计算84个CPIII控制点间接平差后坐标,最弱点的点位精度为0.000 92 m,所有CPIII网的点位精度达到±0.001 m.结论该数据处理方法能够精确计算CPIII平面控制点坐标并评定其精度,满足CPIII平面控制网数据处理要求.     

黑河流域植被FAPAR时间序列模拟分析与预测

以2001?2010年黑河全流域MODIS FAPAR产品为研究对象, 结合同期MODIS土地覆盖分类产品, 提取FAPAR随时间变化的趋势项、周期项及残差, 对趋势和周期成分建立自回归模型, 并结合卡尔曼滤波方法过滤反演误差噪声, 获取高质量的FAPAR时间序列数据。在此基础上, 进一步分析黑河全流域不同植被类型FAPAR时间序列的变化差异, 并选取具有不同植被季相变化特征的研究区, 利用该方法预测某一时刻该区域各像元的FAPAR。结果表明: 黑河流域不同类型植被的FAPAR都具有明显的季节变化特征; 受气候等条件的影响, 流域不同区域的同种植被存在差异。提出的时间序列分析与预测方法适用于不同植被类型, FAPAR预测结果与MODIS当日产品较为相似, 预测误差约为3%。     

不同采集模式的泥石流沟谷点云空间配准处理技术

选择东川大白泥河沟为施测对象,分别采用基于独立站点和基于GPS站点的点云采集模式,进行多测站点云数据采集,对2种不同采集模式下获取的点云进行配准技术处理及精度比较分析.结果表明,基于GPS站点采集模式下的点云空间配准处理精度总体要好于独立站点,原因是GPS站点采集模式在每一站点扫描采集点云时,内置GPS站点定位坐标实质上已初步完成对多测站间点云数据的统一坐标体系构建,因此内业配准处理中可避免基于独立站点采集模式下点云配准中存在的同名点对点位误差的影响.基于GPS站点采集模式优势明显,可为泥石流沟点云数据的地面三维激光扫描技术采集与配准提供实用技术参考,有利于推动泥石流沟精确监测与预警技术应用发展.     

中国地壳运动观测网络昆明基准站GPS观测时间序列研究

对昆明基准站坐标时间序列进行了深入研究,分析了时间序列的一些特征及其产生的原因.首先,对昆明基准站坐标时间序列进行了线性拟合,拟合结果显示其南向运动速度为21.2 mm/a,东向运动速度为33.4mm/a,下降速度为4.1 mm/a.之后,用FFT滤波器平滑时间序列非线性部分,发现南北向和东西向坐标时间序列没有明显的周期变化或规律性变化,高程方向坐标时间序列有幅度达40 mm左右的年周期变化,周年波峰出现在4月份左右,波谷出现在10月份左右.对极潮和大气压对昆明站坐标的影响做了一些探讨.最后,研究了昆明基准站在水平方向的加速运动现象与云南及周边地区发生的地震之间的时间关系.发现在云南及周边地区发生大的地震以前,昆明基准站水平方向的运动会出现明显的加速运动现象.这种加速运动现象可能是预测地震的一个可参考手段.     

气候变化对亚热带—暖温带过渡区信阳冬小麦生育期的影响

选择地处中国亚热带和暖温带生态地理分界线(秦岭—淮河)的信阳地区,利用1992-2012年信阳冬小麦从播种到各生长发育期大于0℃活动积温数据和1951-2013年气温、降水量月值数据,主要运用Morlet小波分析方法,分析信阳地区冬小麦在出苗、分蘖、返青、拔节、抽穗、乳熟六个生长发育阶段的活动积温和气温序列的多时间尺度变化规律.信阳地区近60a的增温速率达到0.18℃/10a,平均气温变暖幅度约为1.1℃,上世纪90年代中期开始增温较为显著;信阳地区近60a的降水量变化较为平稳,没有明显的增减趋势,降水变率为20%;这些特征与中国及全球同期的变化特征较为相似.信阳地区近60a冬小麦各生育阶段大于0℃活动积温时间序列和气温时间序列都存在着明显的多尺度震荡周期,存在着复杂的多重时间尺度的嵌套结构;各生育阶段积温时间序列存在着2a为周期的高频震荡和4~6a为周期的低频震荡,这些尺度的震荡周期信号强弱不等.研究对提高气候敏感区冬小麦产量、降低病虫害风险及应对旱涝等极端气象灾害有一定的现实意义.     

近半个世纪以来中国季风区气温与降水变化及其时空差异

利用中国东部季风区20个测站1960-2012年气温和降水量的月值数据,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,分析了季风区各区域年平均气温和年降水量的变化趋势、突变现象和周期特征.结果表明1960-2012年季风区各区域均有增温趋势,在20世纪90年代发生突变,东北地区发生突变要早于其他地区,北方地区的增温幅度大于南方,存在4年左右周期,8～16年的准周期,气温的高频变化周期在内陆地区表现更为明显;年降水量在53年里处于波动状态,四川盆地、华北地区和季风区西北部地区降水有减少趋势,长江流域下游降水有增加趋势,其他地区没有明显变化趋势,存在2～4年周期、8～16年左右准周期,降水的低频变化周期在近海地区表现更为明显.     

非平稳大地测量信号特征信息小波识别

将小波变换和Fourier变换的谱分析结合起来,在时域中记录大地测量信号序列的突变时间,在频域中提取信号突变的频段,通过序列在小波变换各尺度上的小波能量时谱和能量频谱可以得到大地测量内涵的主要复杂过程的有关尺度层次,进而分析、识别内涵的特征信息.仿真实例表明,该方法既保证了特征信息提取的质量,又降低了计算的时空复杂度.对山东基准站的YATI站和WUDI站的年周期、半年周期、季节周期数据进行实例分析,识别提取了特征信息,效果良好.     

Vondrak滤波法用于结构振动与GPS多路径信号的分离

根据Vondrak滤波法在信号的截断频带上具有较高信号分辨率的特点，将Vondrak带通滤波法应用于全球定位系统（GPS）结构变形监测中以分离结构振动和多路径效应的影响。对GPS实际观测资料进行分析，结果表明：采用该方法不仅能从坐标序列中成功提取结构振动信息，也能正确分离载波相位双差观测值的残差序列中的结构振动和多路径效应影响，因而在提高GPS定位精度上具有较大的应用潜力。     

基于改进粒子滤波算法的GPS多路径效应理论与试验研究

为了有效地提高GPS定位结果的精度,进行了多路径误差的理论与试验研究.建立了一套GPS多路径信号模拟与监测系统,通过在流动站天线不同高度、不同距离处放置反射板,获取了连续两天的GPS监测数据;将改进的粒子滤波算法用于GPS数据后处理中.结果表明,改进的粒子滤波算法能够有效地消除GPS信号接收机本身的系统噪声,消噪后连续两天多路径信号的相关性较消噪前有了大幅度提高.通过比较发现,反射物在不同距离引起的多路径误差具有一定的规律性,随着距离的增加多路径误差逐渐减小,且在增加相同距离的情况下减小的幅度越来越小.     

区域GPS空间基准网的建立

随着GPS的广泛应用，如何提高GPS的定位效率，实现实时定位，已经成为有待解决迫切的问题，目前RTK技术(实时动态全球定位系统)不需要数据的后处理即可快速定位，但在定位之前，需要在足够的已知点上进行观测，计算获得所需区域的坐标系统的转换参数，这在很大程度上影响了RTK的定位效率和点位的相关与一致性，此外，目前许多城市的地方坐标系统与国家坐标系统之间缺乏精确严格的换算关系，结合区域GPS空间基准网的建立项目，阐述了GPS空间基准网的布设与施测、投影与坐标系统转换等相关的数学模型和解算方法，探讨了多套参数的差异与应用，观测分量的误差对于拟合参数精度的影响等问题，并给出了相应的分析数据．基于上述方法可以获得区域统一的、精确的多套坐标系统之间的转换参数，将WGS84的大地坐标与现行实用的坐标系统如1954年北京坐标系统、80西安坐标系统以及地方坐标系统紧密联系起来，从而实现坐标系统之间实时精确的转换，为RTK实时定位奠定基础。     

公路工程GPS控制网起始数据误差影响的研究

在公路工程的GPS控制测量中,起算数据的精度在平差计算中起着至关重要的作用。本文对一个实例采用不同的方案进行数据处理,通过对处理结果的分析比较,发现以分段方式传递坐标的情况下,起算边长的小误差会使整个控制网产生较明显的缩放。为了确保控制成果准确,对于采用分段方式传递坐标的带状区域GPS控制测量,要采用不同网形进行预处理,如果起算数据的误差较大,建议宜采用一个已知点进行GPS控制网的数据处理。     

VRS RTK在地籍测量中应用

为了解决地籍测量外业要求时间短、精度较高等技术问题,在理论研究的基础上,在某市城区采用了VRSRTK技术建立测量控制网。通过成果分析得知,由于基于载波相位的GPS相对定位具有较高精度,只要控制网变形可以忽略或者进行建模,则不需要进行相邻控制点的联测,因此布设VRSRTK是非常适合的,减少了传统控制网埋石造标工作量。在RTK多测站解算中,建立了由电离层、对流层和卫星轨道引起的GPS观测误差在空间和时间的相关模型,得出在人口密集或重要经济地区布设局域GPS网的设计与测量模式。     

利用出租车GPS轨迹数据进行短时交通流量预测：以重庆市解放碑街区为例

交通流量预测是智能交通系统的重要组成部分。本文以重庆市解放碑街区为研究区域进行交通流量预测分析,基于研究区域内出租车GPS轨迹数据处理获取时间间隔为5min、10min、15min的交通流量序列。同时为充分挖掘交通流量序列特征规律,减小序列非线性、非平稳性带来的影响,本文提出一种基于信号分解的预测模型GE-RL。通过一般线性模型（GLM）将原始序列分解成周期序列、趋势序列和残差,同时引入经验模态分解方法（EMD）对残差进一步分解以充分挖掘序列特征;模型预测方面,构建随机森林模型（RF）对周期序列和趋势序列进行预测,接着引入长短期记忆网络模型（LSTM）构建RF-LSTM残差模型对EMD分解的各分量进行预测,通过叠加各模型预测成果得到最终预测结果;同时为验证模型精度,设置对照模型进行比对。结果表明,所构建的GE-RL模型在预测精度上均高于对照模型,可以满足基于不同样本时间间隔的交通流量预测的需要。     

综合GPS和NCEP在区域降雨预报中的应用研究

利用GPS估计大气可降雨量（Precipitable Water Vapor,PWV）时,除了需要GPS观测数据外,还需要对相应的GPS测站进行气象观测.然而,我国多数GPS网是用于大地测量学的应用与研究,并未配备相应的气象传感器.针对这一情况,本文利用美国环境预报中心（NCEP）和国家大气研究中心（NCAR）联合推出的逐6h再分析资料,提出一种GPS测站附近无气象传感器时估算PWV的新方法.利用此方法对上海地区的GPS数据进行试验,结果证明,即使在GPS测站附近没有气象观测设备时,地基GPS气象学同样能够获得精度较高的PWV,可以用于区域降雨预报.     

中国地壳运动观测网络的海潮位移改正系数

大型GPS分析软件包GAMIT从10.0以上版本开始，正式采用由瑞典Onsala空间观测站Mr.H.G.Scher-neck提供的海潮位移改正系数表stations.oct,用来计算GPS测站的海潮位移改正，但是系数表中只包含少数中国的IGS站，不能满足国内高精度大地测量，特别是地壳形变监测等数据处理的需要，为此，利用NAO99b全球海潮模型和基于1066A地球模型的格林函数，计算了中国地壳运动观测网络全部25个基准站的海潮位移改正系数，将计算得到的系数替换或补充到原有的stations,oct文件中，就可以在计算海潮位移改正时减少测站坐标内插所带来的误差，提高GPS数据处理的精度。