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  • 国际新一代卫星重力探测计划研究现状与进展
  • 回顾了卫星重力探测技术的发展,讨论了当前卫星重力计划CHAMP、GRACE、GOCE研究现状和存在的主要问题,评述了国际下一代4个卫星重力计划E.motion、GRACE-FO、NGGM和GETRIS的最新研究进展,并介绍了SWARM卫星星群任务在地球重力场研究中的作用和地位,最后对我国未来卫星重力计划的实施提出了几点建议。
  • GNSS研究海潮负荷效应进展
  • 随着全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)技术的快速发展以及其定位精度的不断提高,GNSS反演海潮负荷(主要是位移)相比重力测量、甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)研究海潮负荷有着方便、快速、经济、精确等独特优势,因此受到国内外众多研究学者的关注。当前研究重点已从通过引入海潮负荷位移模型以"提高定位精度",发展到利用GNSS获取"海潮负荷信息"。本文对近十几年来国内外学者利用GNSS研究海潮负荷的进展进行了系统综述,并指出现有海潮负荷位移模型存在的问题(模型整体精度偏低,尤其在浅海地区)以及利用GNSS反演海潮负荷位移方法存在不完善之处(伪周年项的产生、系统差的存在以及部分分潮与GNSS残差的耦合效应)。
  • 北斗在极区导航定位性能分析
  • 北极蕴藏着丰富的资源,冰川融化使得夏季北极地区的航行成为可能,北极地区战略地位凸显。为了保障北极地区活动的安全性,精确导航定位是重要基础保障,本文分析了我国北斗卫星导航系统当前星座及未来全球星座在极区的可用性。详细分析了利用北斗卫星导航系统在极区进行导航、定位服务的基本性能,分析其优缺点,并提出了可能的应对方法。
  • 由GOCE引力梯度张量不变量确定卫星重力模型的半解析法
  • 提出了利用半解析方法解算重力场与稳态海洋环流探测器(gravity field and steady-state ocean circulation explorer,GOCE)引力梯度张量不变量观测值来恢复全球卫星重力模型的方法,该方法比最小二乘方法效率高,同样可给出模型的验后方差。推导了半解析法快速解算引力梯度张量不变量的理论公式,给出了该方法利用卫星重力梯度观测数据快速求解重力场模型的基本步骤。利用89.5°倾角圆形严格重复轨道上的模拟梯度观测值验证了半解析方法用于张量不变量解算的理论严密性,并利用GOCE任务61d梯度仪坐标系(gradiometer reference frame,GRF)下无噪声和有噪声的I2和Vzz模拟观测值进行了模型反演和结果分析。结果表明,利用I_2观测值求解模型的精度略优于仅用Vzz分量解算模型的精度。
  • 《武汉大学学报·信息科学版》荣获“中国国际影响力优秀学术期刊”称号
  • 日前,由《中国学术期刊(光盘版)》电子杂志社、中国学术文献国际评价中心和清华大学图书馆联合发布了《2015中国学术期刊国际引证年报》,根据年报统计数据,《武汉大学学报·信息科学版》荣获"2015中国国际影响力优秀学术期刊"称号。
  • 完全正常化缔合勒让德函数及其导数与积分的递推关系
  • 在地球重力场问题中,常用到完全正常化缔合勒让德函数及其导数、积分的递推关系。当前流行的地球扰动位模型均采用完全正常化的缔合勒让德函数,用此类模型可以高效方便计算各种扰动重力场元。随着本世纪多个新一代卫星重力探测计划成功实施,高阶或超高阶地球重力场模型的研究备受学界的关注。有关完全正常化缔合勒让德函数的递推关系对于高阶重力场模型具有特别意义。本文在前人研究的基础上,用初等微积分导出了若干新的递推关系式。同时还推导了正常化缔合勒让德函数及其导数、积分的检核式,这些检核式涉及地球位的球谐级数的数学性质。
  • 利用方差分量估计的地震同震滑动分布反演
  • 提出了基于方差分量估计的地震同震滑动分布反演方法,该方法不仅可以确定不同数据集的相对权重,而且还能得到平滑因子的值,突破了方差分量估计方法仅用于各类数据定权的实际应用范围。模拟算例验证了此方法的有效性,从解的概率后验密度分布分析来看,方差分量估计方法得到的结果是线性和非线性混合方法反演结果的一个解。用方差分量估计方法反演了Bam地震同震滑动分布,并与线性非线性混合方法反演的结果进行了对比分析。两种方法得到的Bam地震断层滑动分布之间的空间互相关系数为0.999 9,地震同震的最大滑动量相同,都为3.04m;其深度仅有微小区别,前者为4.50km,后者为4.47km;平均滑动量前者为0.714m,后者为0.718m。但前者反演计算用时227s,后者却达到1.5×106 s,约17d,前者仅为后者的1/6 608。结果表明,本文方法相对于线性和非线性混合方法具有计算简单、计算量小和计算效率高的优点。
  • 祝贺晁定波教授执教55周年
  • 晁定波(贡人。大地测量学家,武汉大学教授,博士生导师。1936-10——),江西进1961年毕业于武汉测绘学院(武汉测绘科技大学前身)天文大地测量系,1982-08-1984-08赴美国俄亥俄州立大学(OSU)大地测量科学系进修高等物理大地测量和空间大地测量;1994-05-1994—11重赴美国OSU进行利用卫星测高数据建立高阶重力场和海面地形模型的合作研究。
  • 湿延迟与可降水量转换系数的全球经验模型
  • 利用2005-2011年的全球大地测量观测系统(global geodetic observing system,GGOS)Atmosphere提供的2.5°×2°(经度×纬度)的天顶湿延迟(zenith wet delay,ZWD)格网数据和欧洲中尺度天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)提供的2.5°×2°可降水量(precipitable water vapor,PWV)格网数据,在全球范围内计算得到各格网点的地基GPS水汽反演关键参数Π-1的时间序列,分析了其时空分布特征,建立了一种转换系数Π的全球经验模型。该模型无需站点气象数据,仅与站点经纬度、年积日和海拔相关。利用未参与建模的2012年的GGOS Atmosphere和ECMWF格网数据、2012年661个无线电探空站的探空资料对模型进行精度检验。结果显示,采用格网数据检验,其偏差的平均值(Bias)为-0.179mm,均方根误差(root mean square error,RMS)的平均值为1.806mm;采用无线电探空资料进行检验,其Bias为0.465mm,RMS为0.789mm。结果都表现出了较小的系统性偏差与较高的精度,说明所建立的湿延迟与可降水量转换系数模型在全球范围内具有较高的精度与稳定性。
  • 海洋垂直基准及转换的技术途径分析
  • 分析了不同海洋垂直基准面的含义及相互转换关系,研究了在高程基准和地球椭球面上表示深度基准面的实现途径,利用长期验潮站观测数据验证了不同时段平均水位和深度基准的确定精度水平。以南海为例,构建了深度基准面(L值)模型、正常高模型和大地高模型。分析和验证表明,长期验潮站的垂直基准可以实现cm级精度确定。更新和统一验潮站垂直基准确定,为海域垂直基准及转换模型提供了必要的基础条件。
  • 联合GRACE与TRMM探测阿富汗水储量能力及其发生洪水的可能性
  • 联合重力恢复和气候探测任务(gravity recovery and climate experiment,GRACE)确定的陆地水储量变化以及降水测量卫星任务(tropical rainfall measuring mission satellite,TRMM)提供的降水观测数据,探测局部地区发生洪水的可能性,是一种非常有用的遥测方法。本文提出了一种改进的方法来探测阿富汗陆地水储量能力及其发生洪水的可能性。首先,根据GRACE数据确定的陆地水储量变化获取改进的水储量不足,进而估计阿富汗水储量能力;其次,联合TRMM降水数据,建立阿富汗洪水因子模型;最后,将阿富汗洪水因子结果与中国气象局国家气候中心观测图进行对比。结果表明,洪水因子与中国气象局国家气候中心观测结果基本吻合,并从时间和空间角度真实地反应了阿富汗地区发生的洪水。因此,联合GRACE和TRMM卫星观测数据可探测阿富汗发生洪水的可能性,并为研究区域洪水预警提供了新的有利工具。
  • VLBI和GPS观测联合解算地球自转参数和日长变化
  • 利用GAMIT软件处理了2005年9月、2006年1月和2月每天17个IGS国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)站的GPS观测数据,获得了地球自转参数(Earth rotation parameter,ERP)和日长变化(ΔLOD),并与IGS综合解进行了对比。利用OCCAM 6.2软件处理了相同时间内的甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)观测数据,将解算结果与国际VLBI服务(International VLBI Service,IVS)结果进行了对比。分别采用基于内符合精度和IERS 08C04序列的定权方法对VLBI解算结果与GPS解算结果进行了加权平均,获得了VLBI和GPS技术对ERP和ΔLOD的协议结果。研究结果表明,VLBI解算结果与采用的插值方法有较大的关系,基于IERS 08C04序列的加权平均方法达到了利用VLBI解算结果对GPS解算结果进行修正的目的。VLBI和GPS技术的联合弥补了VLBI观测数据密度不够和GPS解算结果不稳定的缺陷,使解算结果的稳定性和可靠性有所提高。
  • 卫星重力梯度观测数据的时变信号影响分析
  • 系统地讨论了时变重力中潮汐信号与非潮汐信号对GOCE卫星重力梯度观测数据的影响。结果表明:(1)时变改正的量级为0.1mE,比GOCE卫星设计精度(3.2mE)低,但其为有色噪声,在数据预处理中必须剔除;(2)潮汐影响(0.1mE)比非潮汐影响(0.01mE)要高一个量级,决定着时变重力改正的精度。将本文计算结果与GOCE官方公布结果进行对比,二者具有较好一致性,验证了本文计算方法及结果的有效性。
  • 北极新奥尔松地区Austre Lovénbreen冰川温度变化特征
  • 冰川温度是冰川最重要的物理参数之一。2009-2011年间,在北极新奥尔松地区Austre Lovénbreen冰川上B_2、E_2和F点开展了20m浅层冰温监测工作。结果表明,三点冰温曲线在春季5月表现为冷季型,秋季9月属于暖季型。在9m深度以下,E2点冰温总是要比B2和F点低。三点处冰温活动层下界的深度都为14m,冰温年平均值分别为-2.76、-3.23和-2.84℃。随着海拔的升高,B2和E2点之间20m深处冰温递减率(0.3℃·100m^-1)要大于10m深处的(0.15℃·100m^-1)。三点在10m深处冰温比近地层气温要高1-4℃,这也显示了冰川融水再冻结释放的潜热导致冰川升温的重要性。
  • 利用滚动圆变换的多波束测深数据滤波算法
  • 针对现有多波束测深数据自动滤波算法通常存在因过分追求人工滤波平滑效果,而有可能造成海底微地貌或小型障碍物被不合理删除的问题,以Ping为多波束测深数据处理单元,利用滚动圆变换具有在给定精度条件下可对线要素一定尺度的凹(凸)部进行定量识别和分析的特性,提出了基于滚动圆变换的多波束测深数据滤波算法。在VC++环境下对此算法的正确性和有效性进行了实验验证,结果表明,该算法能在保持海底地形完整性的基础上较好地滤除多波束测深数据中的粗差数据,有利于提高粗差检测的效率。
  • GRAIL月球重力场模型定轨性能分析
  • 由最新GRAIL跟踪数据解算的月球重力场模型相较于之前的模型在分辨率和精度上有了巨大的飞跃,本文采用月球重力场模型GRGM660PRIM,通过与历史LP150Q和SGM150j模型对比,从轨道预报和精密定轨两个角度定量分析了GRGM660PRIM的定轨性能。计算结果表明,对于卫星轨道寿命预报,GRGM660PRIM并未体现出较大优势,与LP150Q和SGM150j相当;对于大倾角的Apollo 16子卫星的精密定轨,GRGM660PRIM体现出其高精度、高阶次的优势,双程Doppler测速残差RMS由1.36~1.48mm/s降低至0.722mm/s,三程Doppler测速残差RMS由1.67~1.69mm/s降低至1.2mm/s,定轨精度得到显著的提高。
  • TanDEM-X双站InSAR地形提取及精度评估
  • 在介绍TanDEM-X/TerraSAR-X SAR数据获取模式和零秒时间基线等双站干涉测量优势的基础上,提出了一种基于TanDEM-X双站SAR数据的高精度地形提取方法,并利用ICEsat激光测高数据进行了精度评估。该方法采用引入外部DEM进行相位差分的策略,减少相位残差,提高相位解缠精度与效率。另外,在双站模拟相位和地理编码过程中考虑到双站几何结构和零时间多谱勒时间参数,采用ICESat高程数据进行绝对相位偏移校正。以复杂地形环境下的普若岗日冰原为例,获取了空间分辨率10m、高程精度0.8m的DEM结果,精度可满足国家1∶10 000地形制图的要求。
  • 一种卫星钟差异常实时监测算法
  • 卫星钟差在精密定位中占有重要地位,应当对卫星钟差异常进行实时监测。本文在建立卫星钟差模型的基础上,提出了一种基于递推遗忘因子最小二乘算法(RFFLS)的卫星钟差异常实时监测算法,并利用IGS事后精密钟差产品,对比分析了RFFLS算法与最小二乘算法(LS)、遗忘因子最小二乘算法(FFLS)的卫星钟差预报精度、预报耗时和对卫星钟差异常的监测性能。实验结果表明,RFFLS算法计算时间仅为LS算法和FFLS算法的十分之一,且RFFLS算法钟差异常监测能力最优。该方法简便易行,应用灵活,在实时应用中具有明显优势。
  • 一种基于多尺度特征簇的舰船目标快速定位与识别方法
  • 针对海天背景下彩色近景舰船图像,采用了一种基于多尺度特征簇的舰船目标快速定位与识别方法,此方法对旋转具有鲁棒性,对光照具有良好的适应性。借鉴Canny边缘检测与图像金子塔及最小生成树聚类算法的思想,设计了一套可适应目标多尺度特性并提高Canny边缘检测自适应性的"特征簇"目标定位算法,结合概率树分类器与二维主成分分析算法,可对多视角、多目标类型舰船目标进行识别,并根据全概率公式评估识别结果。
  • 大规模遥感影像全球金字塔并行构建方法
  • 金字塔模型是大规模遥感影像可视化的基础,是在保证精度的前提下,采用不同分辨率的数据来提高渲染速度,从而在网络环境下实现大规模数据共享、服务和辅助决策支持。在构造金字塔的过程中,由于遥感数据经常会突破内存的容量,同时会产生大量的小瓦片,小瓦片存贮非常耗时,传统的串行算法很难满足应用需求。本文提出了一种并行大规模遥感影像的全球金字塔构造算法,利用图形处理器(graphics processing unit,GPU)的高带宽完成费时的重采样计算,使用多线程实现数据的输入和输出,在普通的计算机上实现大规模影像的全球金字塔的快速构建。首先,采用二级分解策略突破GPU、CPU和磁盘的存储瓶颈;然后,利用多线程策略加速数据在内存和磁盘之间的传输,并采用锁页内存来消除GPU全局延迟的影响;最后,用GPU完成大规模的并行重采样计算,并利用四叉树策略提高显存中数据的重复利用率。实验结果表明,本文方法可以明显地提高全球金字塔的构造速度。
  • 基于元拓扑关系的线面空间关系集成表达模型
  • 空间关系的研究在空间冲突检测、制图综合、空间查询和分析等方面都有着重要的应用。对空间关系进行细化、集成描述,以解决生产与工程实践中的问题,已经成为空间关系的一个重要研究方向。本文分析了目前线面空间关系集成表达方法的不足,通过对线面简单拓扑关系的分析和类型划分,提出了元拓扑关系的概念;研究了元拓扑关系的方位、方向和元拓扑关系之间的连接方式,并提出了线面复合关系的集成表达模型;提出了空间关系集成表达模型的评价指标,并利用该指标对本文提出的模型特点进行了分析。
  • 利用DEM提取山顶点精度研究
  • 山顶点是重要的地形特征点之一,针对现有的基于DEM的山顶点提取算法存在的缺陷,本文首先依据山顶点的地表形态特征,建立了基于最大起伏度阈值的山顶点提取模型;然后,以黄土丘陵1∶5万不同格网属性DEM为基础,分析了DEM格网属性对山顶点提取精度的影响特征;最后,基于1∶100万DEM提取了中国内陆山顶点数量及分布情况。研究结果表明:1基于最大起伏度阈值的山顶点提取模型提取的山顶点符合实际地形意义,具有很好的应用价值。2对于已知综合尺度的地形,存在最佳DEM格网分辨率阈值,当实际DEM格网分辨率不低于该阈值时,提取的山顶点具有很好精度,否则提取的山顶点数量及空间位置均存在不确定性偏差;3在我国的1∶100万DEM中,中国内陆满足海拔高度500 m以上、相对起伏大于200m的山顶点共有40 038个。
  • 利用低频时空GPS轨迹进行交叉口通行时间探测
  • 交叉口是城市交通网络中各向交通流汇聚和转向的核心部位,往往形成城市交通的"瓶颈"和"堵点",其通行时间具有很大的不确定性。利用低频时空GPS轨迹数据,本文分析了交叉口的不同通行模式,动态确定不同通行模式下的交叉口范围,建立了交叉口通行时间的模糊回归模型,实现了交叉口通行时间的准确探测。以武汉市路网和GPS轨迹数据为例进行了实验验证,结果表明本文方法能够有效探测交叉口通行时间。
  • [院士论坛]
    国际新一代卫星重力探测计划研究现状与进展(宁津生[1,2];王正涛[1,2];超能芳)
    GNSS研究海潮负荷效应进展(刘经南;张化疑[1,2,3];刘焱雄;陈武;周兴华)
    北斗在极区导航定位性能分析(杨元喜[1,2,3];徐君毅)
    由GOCE引力梯度张量不变量确定卫星重力模型的半解析法(李建成[1,2];徐新禹[1,2];赵永奇;万晓云)
    [科技信息]
    《武汉大学学报·信息科学版》荣获“中国国际影响力优秀学术期刊”称号
    [院士论坛]
    完全正常化缔合勒让德函数及其导数与积分的递推关系(魏子卿)
    [学术论文]
    利用方差分量估计的地震同震滑动分布反演(许才军[1,2,3];邓长勇;周力璇)
    [科技信息]
    祝贺晁定波教授执教55周年
    [学术论文]
    湿延迟与可降水量转换系数的全球经验模型(姚宜斌;郭健健;张豹;胡羽丰)
    海洋垂直基准及转换的技术途径分析(暴景阳;翟国君;许军)
    联合GRACE与TRMM探测阿富汗水储量能力及其发生洪水的可能性(王正涛[1,2];超能芳;姜卫平[1,3];晁定波[1,2])
    VLBI和GPS观测联合解算地球自转参数和日长变化(魏二虎;刘文杰;WEI Jianan;金双根;刘经南)
    卫星重力梯度观测数据的时变信号影响分析(邓文彬[1,2];许闯;阿力甫·努尔买买提)
    北极新奥尔松地区Austre Lovénbreen冰川温度变化特征(孙维君;闫明;艾松涛;朱国才;王泽民;刘雷保;徐跃通;任贾文)
    利用滚动圆变换的多波束测深数据滤波算法(董箭;彭认灿;张立华;汪志军)
    GRAIL月球重力场模型定轨性能分析(叶茂;李斐[1,2];鄢建国;郝卫峰;邵先远)
    TanDEM-X双站InSAR地形提取及精度评估(孙亚飞[1,2];江利明;柳林[1,2];孙永玲[1,2];汪汉胜)
    一种卫星钟差异常实时监测算法(于合理;郝金明;刘伟平;谢建涛;张辉)
    一种基于多尺度特征簇的舰船目标快速定位与识别方法(刘进;杨洁;庞瑞帆;陈慧颖)
    大规模遥感影像全球金字塔并行构建方法(刘坡[1,2];龚建华)
    基于元拓扑关系的线面空间关系集成表达模型(曹亚妮[1,2];吴芳华[2,3];王丽君[4,5];李嘉星)
    利用DEM提取山顶点精度研究(顾留碗;王春;李鹏;王靖;王壮壮)
    利用低频时空GPS轨迹进行交叉口通行时间探测(唐炉亮;阚子涵;黄方贞;李清泉;SHAW Shihlung[1,2];董坤)
    《武汉大学学报:信息科学版》封面
      2010年
    • 01

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    主  编:刘经南

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