海域航空重力测量数据向下延拓的实用方法

针对航空重力测量向下延拓过程固有的不确定性,根据海域重力场的变化特点和现有技术条件,分别提出了利用卫星测高重力向上延拓和超高阶位模型(EGM2008)直接计算延拓改正数,从而实现航空重力测量向下延拓归算的两种实用方法,联合使用卫星测高、海面船测和航空重力测量数据进行了实际数值计算和精度评估,验证了新方法的有效性。     

顾及地形效应的重力向下延拓模型分析与检验

向下延拓是航空重力测量数据实际应用中必不可少的技术环节。向下延拓属于不适定反问题,其解算过程具有较大的不确定性,故该问题一直是大地测量领域国内外学者的研究热点。本文深入分析研究了当前国内外最具代表性的3种向下延拓计算模型的技术特点和适用条件,提出了应用超高阶位模型、局部地形改正和移去—恢复技术顾及地形效应,以及位场延拓结果球面化曲面的工程化方法,重点探讨了计算模型的稳定性及数据观测误差对延拓计算结果的影响。通过理论分析、数值仿真和实测数据计算等手段,定量评估了不同向下延拓模型的解算精度及其可靠性。其主要结论是:传统逆Poisson积分模型解严重受制于输入数据观测噪声的干扰,在现有作业条件下,该模型至多只能用于1km以下高度的延拓解算;频谱截断积分和位模型加地改两种延拓新模型具有良好的计算稳定性,完全适用于2′分辨率和5km飞行高度条件下的航空重力测量数据向下延拓解算,其延拓计算精度可达2×10~(-5) m/s~2,可满足各方面实际应用需求。     

基于矩谐分析的航空重力向下延拓

提出基于矩谐分析的航空重力向下延拓方法,以重力扰动作为基本观测值,给出基于矩谐分析的向下延拓模型和算法。利用EGM2008重力位模型设计模拟数值试验,对比研究矩谐分析、直接法和基于广义岭估计的逆泊松积分法,分别采用这3种方法将飞行高度处含高斯白噪声的2.5′×2.5′重力扰动向下延拓至大地水准面,与真实值作外部检验。数值比较结果表明:矩谐分析在延拓精度、稳定性和边界效应等方面都要优于直接法和基于广义岭估计的逆泊松积分法,能取得良好的向下延拓效果。     

航空重力测量数据向下延拓的正则化算法及其谱分解

基于Poisson积分方程,提出了以地面重力观测值作为控制并顾及外区影响的向下解析延拓数学模型,推导了向下解析延拓的谱分解式,在频域内分析了造成向下延拓结果不稳定的原因,进而给出了向下延拓的正则化算法,并讨论了向下延拓中的地形影响.通过对我国首次航空重力测量试验数据的处理表明,提出的方法可获得稳定、精确的向下延拓结果.     

航空重力向下延拓病态问题的求解

提出将广义岭估计用于求解航空重力向下延拓病态问题,研究了求解逆Poisson积分问题的3种正则化方法：Tikhonov正则化、岭估计和广义岭估计。利用EGM2008地球位模型设计模拟数值实验,将飞行高度处含白噪声的2.5′×2.5′重力扰动向下延拓至大地水准面上,与参考值作外部检验,全面检验、比较了各向下延拓方法的可靠性、精度和稳定性,数值结果表明基于多个最优正则化参数的广义岭估计在延拓精度、稳定性和抗差性等方面要显著优于基于单个正则化参数的Tikhonov法和岭估计。     

航空重力测量向下延拓破损点的搜寻与修复

航空重力测量数据向下解析延拓通常是一个病态方程的求解问题,从空中延拓到地面上的重力异常数据因受病态干扰质量不等。把其中质量较差的部分挑选出来,然后再进行有针对性的处理,这种做法的好处是尽量减少对于质量较好数据的破坏,以保持其原有的完好性。提出了两种破损点修复的方法:一是部分岭估计,可在不增加任何新观测的情况下实施;二是部分贝叶斯估计,利用已有的地面数据对破损点做有节制的修复。两种方法均具有较强的可操作性。     

航空重力测量向下延拓破损点的搜寻与修复

航空重力测量数据向下解析延拓通常是一个病态方程的求解问题,从空中延拓到地面上的重力异常数据因受病态干扰质量不等。把其中质量较差的部分挑选出来,然后再进行有针对性的处理,这种做法的好处是尽量减少对于质量较好数据的破坏,以保持其原有的完妤性。提出了两种破损点修复的方法：一是部分岭估计,可在不增加任何新观测的情况下实施;二是部分贝叶斯估计,利用已有的地面数据对破损点做有节制的修复。两种方法均具有较强的可操作性。     

点质量模型在航空重力数据向下延拓中的应用

研究探讨了基于逐级余差思想的分层点质量模型在航空重力数据向下延拓中的应用,首先给出其基本原理,然后对澳大利亚某区域实测航空重力测量数据进行了向下延拓实验,并分析了分层方案的选择、"背景场"的建立与否和地面重力数据的选取对实验结果的影响以及采用点质量模型向下延拓的精度,给出了在地面重力基础数据缺乏与否的情况下建立点质量模型的具体建议。实验结果表明,点质量模型可以有效进行航空重力数据的向下延拓,实验区2'×2'分辨率的数据延拓精度可达±4.8×10-5m.s-2。     

航空重力向下延拓分组修正的正则化解法

在航空重力向下延拓中,针对病态性对解算结果各个部分影响的不同进行分组修正,提出了分组修正的正则化解法。利用信噪比评估病态性影响,得到将参数分组的方式;依分组修正思想构造正则化矩阵;通过极小化均方误差选取正则化参数。基于EGM2008重力场模型仿真一组航空重力数据,验证了该方法对航空重力数据向下延拓过程的有效性,并与另外3种方法作比较。结果表明,新方法具有更高的精度。     

基于广义补偿最小二乘法的航空重力向下延拓

航空重力向下延拓是病态问题,而广义补偿最小二乘法可以很好地克服病态性。研究了基于广义补偿最小二乘法的逆Poisson积分的航空重力向下延拓模型,并设计实验方案,将EGM2008地球位模型计算的重力异常作为仿真实验的数据,分别用最小二乘、Tikhonov正则化、广义补偿最小二乘3种方法求解,对其精度及仿真效果进行比较。结果表明,广义补偿最小二乘方法精度高,对仿真效果有显著提高。     

重力场的局部虚拟向下延拓以及利用EGM96模型的模拟实验检验

阐述了基于虚拟压缩恢复法导出的虚拟向下延拓法,该法从理论上解决了重力场的向下延拓问题。为了检验理论的正确性,选取EGM96模型进行了模拟实验检验,实验结果支持局部虚拟向下延拓法。同时,对观测值加进随机误差的情形也进行了模拟实验检验,结果表明,局部虚拟向下延拓几乎不损失精度。     

航空重力测量的偏心改正

导出了航空重力测量偏心改正的实用计算公式 ,利用某航空重力测量实测数据 ,计算了位置、速度和加速度的偏心改正 ,并对垂直加速度、厄特弗斯改正、水平加速度改正和空间改正的偏心影响进行了详细分析 ,讨论了偏心改正对偏心距、姿态角的测定精度要求。     

Topographic correction of ALOS-PALSAR images using InSAR-derived DEM

Topographic corrections of synthetic aperture radar (SAR) images over hilly regions are vital for retrieval of correct backscatter values associated with natural targets. The coarse resolution external digital elevation models (DEM) available for topographic corrections of high resolution SAR images often result into degradation of spatial resolution or improper estimation of backscatter values in SAR images. Also, many a times the external DEMs do not spatially co-register well with the SAR data. The present study showcases the methodology and results of topographic correction of ALOS-PALSAR image using high resolution DEM generated from the same data. High resolution DEMs of Jaipur region, India were generated using multiple pair SAR images acquired from ALOS-PALSAR using interferometric (InSAR) techniques. The DEMs were validated using differential global positioning system measured elevation values as ground control points and were compared with photogrammetric DEM (advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer – ASTER) and SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) DEM. It was observed that ALOS-PALSAR images with optimum baseline parameters produced high resolution DEM with better height accuracy. Finally, the validated DEM was used for topographic correction of ALOS-PALSAR images of the same region and were found to produce better result as compared with ASTER and SRTM-DEM.     

利用地形信息强度进行DEM地形简化研究

在对现有的DEM地形简化方法进行总结分析的基础上,提出了一种利用地形信息强度指数的DEM简化方案。首先提取DEM点位地形信息强度指数值,然后通过阈值法确定候选地形特征点重构DEM,以国家基本比例尺1∶5万DEM作为参照目标,并将重要点法和三维道格拉斯法作为对比方法,对应用该方法进行地形简化的效果进行了综合评价。实验结果表明,该方法应用于大范围DEM简化中可以有效地保留地形骨架的结构特征,同时具有较高的数值精度,可以满足不同层次的多尺度DEM建模的要求。     

Analysing topographical changes in open cast coal-mining region of Patratu,Jharkhand using CARTOSAT-I Stereopair satellite images

This study provides an assessment of changes in the terrain topography due to opencast coal mining in the Patratu region of Jharkhand state during the period of 1962–2007. It demonstrated the potential of digital elevation model (DEM) differencing technique using Cartosat-I satellite (2007) derived DEM with reference to DEM derived from contours obtained from Survey of India topographical map (1962). The topographical changes through DEM differencing revealed positive relief changes (up to 49 m) due to coal-mining overburden dumps. The dumping of overburden near the banks of perennial Damodar River also caused positive topographic changes (up to 20 m) indicating adverse effects on its hydrological regime. Negative relief changes are represents by deep depressions (up to 66 m) created within coal mines due to the extraction of coal. These depression areas within the abundant mines generally become the zones of water accumulation causing wastage of surface and ground water resources.     

Lidar遥感基本原理及其发展

介绍了航空激光扫描(Airborne laser scanning)或者Lidar遥感信息获取系统的基本原理、系统的组成、数据获取的方法及其步骤;对近数十年来应用激光扫描遥感信息获取地形表面模型方面取得的主要成果、应用现状做了简要回顾和评述;结合GIS和影像融合方法对Lidar遥感技术未来发展趋势进行了展望。     

DEM坡度、坡向的有效尺度范围

采用曲面矢量合成方法,通过比较点位上的坡度、坡向的矢量值与以点为中心、一定范围地形曲面上的矢量值,进行了DEM坡度、坡向的有效尺度范围研究。结果表明,格网中心点上计算得到的坡度、坡向所代表的范围是DEM分辨率的1.7~2.7倍。这种规律在不同的地貌样区是普遍存在的,且不受DEM分辨率的影响。     

综合EGM2008模型和SRTM/DTM2006.0剩余地形模型的GPS高程转换方法

利用SRTM以及DTM2006.0全球地形模型构建剩余地形模型（RTM）数据,并将其转换为RTM高程异常。通过GPS/水准点的优化选择法,选择少量GPS/水准点的实测高程异常,扣除EGM2008模型以及SRTM与DTM2006.0模型求得的剩余模型高程异常,对残余高程异常进行拟合,从而进一步提高GPS高程转换的精度。最...