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关键词： 海底底质分类   多波束测深系统   特征优选   反向散射强度   海底地形  

摘要： 海底表层底质分布信息的准确获取在构建海洋基础地理数据库中发挥着重要作用。目前,多波束是实现大范围海底底质分类的有效手段之一,基于多波束测深和反向散射强度数据所派生的声学特征被广泛应用于底质分类建模。然而,随着特征维度的增加,特征空间中存在的无关和冗余特征严重影响底质分类精度。为了定量评估声学特征对底质类别的表征能力,并消除无效特征对分类结果的干扰,本文提出了基于多维度声学特征优选的海底底质分类方法。首先,结合实际底质样本的物理属性对多维特征进行排序和优选,排除冗余和无关特征。其次,分别应用支持向量机、随机森林和深度信念网络构建海底底质监督分类模型。通过利用爱尔兰海南部多波束调查数据和实地取样信息进行试验,结果表明提出方法对海底底质的总体分类精度和Kappa系数分别最高达到了86.20%和0.834,相较于主成分分析和熵指标特征选择方法有明显提高,突出了该方法在海底底质探测及制图的应用潜力。

关键词： GNSS   速度场   克里金插值法   格网距离加权法   应变场  

摘要： 利用GAMIT/GLOBK软件解算2009-01~2019-06广西地区83个GNSS站数据,获得ITRF2014框架下GNSS站速度场,并通过Kriging插值法构建广西区域三维速度场模型。联合广西及周边136个GNSS站观测结果,采用格网距离加权法计算区域应变场,并对应变场特征进行分析。结果表明,ITRF2014框架下广西区域平均水平运动速率为34.95 mm/a,优势方向为N106.3°E,垂向运动表现为区域性缓慢隆升和沉降。23.5°N以北区域呈面应变压缩变形状态,以近SN向、NW向主压应变为主;23.5°N以南区域则呈面应变拉张变形状态,并以自西向东扇形展开的张应变为主。剪切应变场表现为四周高值、中部过渡带为低值。研究区内近10 a内地震主要发生在剪切应变高值向低值转变的区域,且时空上具有从断裂带一端向另一端迁移并折返的变化特点。

关键词： 多层感知机   海底地形   南海   垂线偏差   重力异常   垂直重力梯度  

摘要： 本文融合SIO(Scripps Institution of Oceanography)发布的垂线偏差、重力异常和垂直重力梯度数据及NCEI(National Centers for Environmental Information)发布的船载测深数据,利用多层感知机神经网络(Multi-Layer Perceptron,MLP)建立南海海域(108°E—121°E,6°N—23°N)分辨率为1'×1'的海底地形模型(MLP_Depth).首先,将642716个船载测深控制点的位置信息与周围4'×4'格网点处的地球重力信息(垂线偏差、重力异常、垂直重力梯度)作为输入数据,将船载测深控制点处实测水深值作为输出数据,训练MLP神经网络模型,训练结束时决定系数R2为99%,平均绝对误差MAE为39.33 m.然后,将研究区域内1'×1'格网正中心点处的输入数据输入于MLP模型中,可得格网正中心点处的预测海深值.最后,根据预测海深值建立研究区域范围内分辨率为1'×1'的MLP_Depth模型.将MLP_Depth模型预测水深与160679个检核点处实测水深对比,其差值的标准差STD(75.38 m)、平均绝对百分比误差MAPE(5.89%)与平均绝对误差MAE(42.91 m)皆优于GEBCO_2021模型、topo_23.1模型、ETOPO1模型与检核点实测水深差值的STD(108.88 m、113.41 m、229.67 m)、MAPE(6.11%、6.94%、18.37%)与MAE(47.33 m、52.24 m、130.08 m).同时,为了研究不同区域内利用该方法建立的海底地形模型的精度,本文在研究区域内分别建立了A、B区域的海底地形模型(MLP_Depth_A、MLP_Depth_B).经过验证得:MLP_Depth_A、MLP_Depth_B相比于MLP_Depth模型具有更高的精度,更能反应海底地形的变化趋势.

关键词： 铁路工程   带状控制网   高精度解算   优化策略   全球导航卫星系统  

摘要： 铁路工程控制网三网合一,采用GNSS卫星导航定位基准站(CORS)方式建网是发展的趋势,但其长距离、带状布设的控制网要确保高精度且连续均匀,具有一定的难度。针对长距离带状控制网的特点,分析影响GNSS控制网解算的影响因素,引入IGS站点坐标的松弛约束,筛选出优化解算策略:融合多星座卫星观测数据,基于电离层约束模型求解宽巷模糊度,当控制网的基线长度小于100 km时,对流层延迟采用站间差分改正、电离层延迟采用差分或模型改正,并结合环境条件顾及其他负荷改正。实际铁路工程带状控制网解算测试表明,优化策略控制网处理精度相较于常规策略在Y和Z方向上提升2~5 mm。通过对复杂地形环境下长距离带状控制网的解算质量分析,进一步表明该策略可优化铁路工程长距离带状控制网高精度解算性能。

关键词： 全球卫星导航系统   海洋环境   有效波高   降雨强度   海面风   水汽监测  

摘要： 实时、准确、可靠地监测海洋环境信息,对于海洋灾害预警预报、防灾减灾、海洋资源开发、保障海洋安全等具有至关重要的作用。近年来,随着全球卫星导航系统(GNSS)不断发展与升级,基于GNSS导航信号进行大气和海洋环境信息探测发展成为新技术新方法,并成为海洋环境监测技术研究热点,已在海洋气象监测、数值预报、科学研究等领域得到了广泛应用。系统综述了GNSS技术在海面有效波高、风速、降雨强度、水汽及潮位监测等海洋环境监测领域的应用研究现状,对新技术新方法进行了系统总结,并对未来发展趋势进行了展望,以期对相关领域的研究提供参考。

关键词： 遥感卫星   光照角   侧视   偏航导引   成像畸变   太阳帆板光照角  

摘要： 遥感卫星通常工作在太阳同步轨道,姿态控制较为复杂。卫星可采用姿态侧视来扩大成像载荷探测范围,并通过姿态偏航导引来消除或补偿成像畸变。上面两种模式的姿态机动对太阳帆板光照角产生了较大影响,使得卫星一年当中不同时段太阳电池阵光照角差异很大,这对卫星电源系统设计有很大影响。文中通过分解卫星姿态和帆板安装位置影响因素,分析二者的影响,并利用坐标矩阵转换将光线矢量和帆板法线映射到同一坐标系下进行解算,从而得到光照角关系式。经过仿真验证该计算方法对光照角分析的有效性。

关键词： LoW-cost GNSS   GNSS/IMU   Single Point Positioning-IMU(SPP/IMU)   Differential GNSS-IMU(DGNSS/IMU)   Unscented Kalman Filter(UKF)   Outageconditions  

摘要： For the last two decades,low-cost Global Navigation Satellite System(GNSS)receivers have been used in various applications.These receivers are mini-size,less expensive than geodetic-grade receivers,and in high demand.Irrespective of these outstanding features,low-cost GNSS receivers are potentially poorer hardwares with internal signal processing,resulting in lower quality.They typically come with low-cost GNSS antenna that has lower performance than their counterparts,particularly for multipath mitigation.Therefore,this research evaluated the low-cost GNSS device performance using a high-rate kinematic survey.For this purpose,these receivers were assembled with an Inertial Measurement Unit(IMU)sensor,which actively transmited data on acceleration and orientation rate during the observation.The position and navigation parameter data were obtained from the IMU readings,even without GNSS signals via the U-blox F9R GNSS/IMU device mounted on a vehicle.This research was conducted in an area with demanding conditions,such as an open sky area,an urban environment,and a shopping mall basement,to examine the device’s performance.The data were processed by two approaches:the Single Point Positioning-IMU(SPP/IMU)and the Differential GNSS-IMU(DGNSS/IMU).The Unscented Kalman Filter(UKF)was selected as a filtering algorithm due to its excellent performance in handling nonlinear system models.The result showed that integrating GNSS/IMU in SPP processing mode could increase the accuracy in eastward and northward components up to 68.28%and 66.64%.Integration of DGNSS/IMU increased the accuracy in eastward and northward components to 93.02%and 93.03%compared to the positioning of standalone GNSS.In addition,the positioning accuracy can be improved by reducing the IMU noise using low-pass and high-pass filters.This application could still not gain the expected position accuracy under signal outage conditions.

关键词： GNSS   BDS   系统时间偏差   时间频率公报  

摘要： 分析各GNSS在系统时差参数设计上的特点和变化,并以国际权度局(BIPM)和时间频率公报发布的数据为参考对GNSS播发的系统时差进行评估分析。结果表明,BDS播发的3种系统时差均存在十几ns的偏差,通过BDS间接获得的GLONASS与GPS、Galileo与GPS的系统时差准确度优于GLONASS和Galileo系统电文发播的同种时差参数。

关键词： International GNSS Service(IGS)Global Ionosphere Maps(GIM)   Crustal Movement Observation Network of China(CMONOC)   total electron content(TEC)   data assessment  

摘要： The global ionosphere maps(GIM)provided by the International GNSS Service(IGS)are extensively utilized for ionospheric morphology monitoring,scientific research,and practical application.Assessing the credibility of GIM products in data-sparse regions is of paramount importance.In this study,measurements from the Crustal Movement Observation Network of China(CMONOC)are leveraged to evaluate the suitability of IGS-GIM products over China region in 2013-2014.The indices of mean error(ME),root mean square error(RMSE),and normalized RMSE(NRMSE)are then utilized to quantify the accuracy of IGS-GIM products.Results revealed distinct local time and latitudinal dependencies in IGS-GIM errors,with substantially high errors at nighttime(NRMSE:39%)and above 40°latitude(NRMSE:49%).Seasonal differences also emerged,with larger equinoctial deviations(NRMSE:33.5%)compared with summer(20%).A preliminary analysis implied that the irregular assimilation of sparse IGS observations,compounded by China’s distinct geomagnetic topology,may manifest as error variations.These results suggest that modeling based solely on IGS-GIM observations engenders inadequate representations across China and that a thorough examination would proffer the necessary foundation for advancing regional total electron content(TEC)constructions.

关键词： 地壳形变监测系统   跨断层形变测量   页岩气开采   静态定位   动态定位  

摘要： 为探索页岩气开采与地壳形变的关系、地表形变对页岩气压裂的响应等,布设一套GNSS跨断层形变监测系统。该系统综合使用静态和动态测量方法采集地表形变信息,结合多种GNSS定位方式增加监测区域地表动态位移信号探测的可靠性,并利用网络通讯与云服务器实现数据的自动化传输、设备的远程管理和站点的动态监测。考虑到测量误差与形变量之间的可区分度问题,文章从测量精度方面进行详细的分析。静态测量计算结果表明,单日基线解和PPP静态解精度在水平和垂直方向均可达到10 mm以内。四川泸定6.8级地震动态定位计算结果表明,RTK解、PPK解和PPP动态解时间序列中,瞬态地表位移信号的可识别程度也可达到10 mm以内。精度分析结果认为该系统可以较好地反映监测区域的部分长期和瞬态形变信息。