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病态问题解算精度的相对均方误差比较分析方法

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大地测量与地球动力学 2024年第7期44卷 704-708页

作者：林东方朱凯林谢建王璇湖南科技大学地理空间信息技术国家地方联合工程实验室湖南省湘潭市411201 湖南科技大学测绘遥感信息工程湖南省重点实验室湖南省湘潭市411201 湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院湖南省湘潭市411201

病态问题导致参数估值方差较大,在参数真值未知的情况下,难以对正则化与TSVD(truncated singular value decomposition)方法进行精度比较。针对此问题,提出一种均方误差相对比较分析方法。首先,基于正则化估值相对变化量与TSVD估值相对... 详细信息

病态问题导致参数估值方差较大,在参数真值未知的情况下,难以对正则化与TSVD(truncated singular value decomposition)方法进行精度比较。针对此问题,提出一种均方误差相对比较分析方法。首先,基于正则化估值相对变化量与TSVD估值相对变化量确定二者相对于最小二乘估值的相对偏差,避免偏差计算对真值的依赖;然后,利用相对偏差以及相对标准差确定均方根误差相对下降量,通过比较相对下降量大小确定最优的解算方法;最后,通过两组实验验证均方误差相对比较分析方法的可行性与有效性。

关键词：病态问题正则化方法 TSVD 精度分析

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基于载波相位平滑伪距与精密单点定位获取的TEC在GNSS电离层层析中的对比分析

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地球物理学进展 2024年第2期39卷 460-470页

作者：李婷郑敦勇苑鹏飞何畅勇林东方廖孟光湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院湘潭411201 湖南科技大学地理空间信息技术国家地方联合工程实验室湘潭411201

利用GNSS(Global Navigation Satellite System)建立电离层层析(Computerized Ionospheric Tomography,CIT)模型反演电离层的结构,并探测和研究电离层的活动及其变化规律是目前的研究热点,其中相位平滑伪距(Carrier Phase Smoothing Pseudorange,CPSP)和精密单点定位技术(Precise Point Positioning,PPP)是两种主要的电离层电子含量(Total Electron Content,TEC)获取方式,但这两种方法对电离层层析的性能影响,目前尚未有研究进行比较分析.有鉴于此,本文利用欧洲区域2017年9月7、8两日的GNSS数据,分别基于CPSP和PPP获取TEC进行电离层层析反演并分析比较其精度,这两种反演方法分别称为CPSP-CIT和PPP-CIT.其结果显示,CPSP-CIT与测高仪之间的RMSE均值为0.9292×10^(11)el/m^(3)、PPP-CIT与测高仪之间的RMSE均值为0.6915×10^(11)el/m^(3),可看出,相较于CPSP-CIT,PPP-CIT的精度提高了25.6%.为进一步验证上述结果的准确性,分别计算了CPSP-CIT、PPP-CIT与Swarm卫星数据的RMSE值,其结果显示CPSP-CIT、PPP-CIT与Swarm卫星数据之间的平均RMSE值分别为0.4774×10^(11)el/m^(3)和0.4275×10^(11)el/m^(3),可看出,以Swarm卫星数据为参考,PPP-CIT的精度相较于CPSP-CIT提高了10.5%.综上所述,PPP-CIT的反演精度高于CPSP-CIT,其反演结果更趋近实测数据.

关键词：电离层层析相位平滑伪距精密单点定位电离层总电子含量

基于机器学习集成算法的电离层层析算法迭代初值精化

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地球物理学报 2022年第8期65卷 2796-2812页

作者：郑敦勇姚宜斌聂文锋林东方梁继陈春花湖南科技大学地理空间信息技术国家地方联合工程实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院湖南湘潭411201 武汉大学测绘学院武汉430079 广西空间信息与测绘重点实验室桂林541006 山东大学空间研究院山东威海264209 湖南省测绘科学技术研究所长沙410007

GNSS电离层层析技术在电离层探测中扮演着重要角色,然而,由于观测数据不足或分布不均,导致层析模型中固有的不适定性问题成为制约该技术推广应用的主要瓶颈,其主要表现在无信号射线像素的反演电子密度对初值比较依赖,而初值通常是由精... 详细信息

GNSS电离层层析技术在电离层探测中扮演着重要角色,然而,由于观测数据不足或分布不均,导致层析模型中固有的不适定性问题成为制约该技术推广应用的主要瓶颈,其主要表现在无信号射线像素的反演电子密度对初值比较依赖,而初值通常是由精度不高的经验模型给出,从而拉低了电离层层析的整体精度.针对该问题,本文提出了一种基于机器学习集成算法(XGBoost)的电离层层析新方法(XGB-CIT),即基于传统层析算法,利用多个连续时段中有信号射线像素的特征及其电子密度反演值对机器学习模型进行训练,然后预测后续时段中所有像素的电子密度,并以此作为电离层层析的迭代初值,实现对电离层层析算法迭代初值的精化以及层析精度和效率的提升.利用湖南省连续两天共46个时段的CORS观测数据进行层析反演,并以23个连续时段为滑动窗口构建机器学习模型进行初值预测,并在此基础上利用正演误差和电离层测高仪数据对XGB-CIT的精度和适用性进行检验.其结果表明:相较于IRI2016模型,XGBoost算法提供的迭代初值精度提高了68%,而基于该初值得到的XGB-CIT模型,其精度和效率也比传统层析方法有所提高,其中收敛速度提高了20%,同时根据与测高仪数据的对比分析可知,XGB-CIT对无信号射线像素的电子密度反演结果与实测数据更加吻合.

关键词：电离层层析电离层电子密度总电子含量机器学习

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附有奇异值修正限制的改进的岭估计方法

武汉大学学报（信息科学版） 2017年第12期42卷 1834-1839页

作者：林东方朱建军中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

最小二乘估计具有无偏性,而岭估计是一种有偏估计,它通过引入偏差降低方差来降低均方误差。在模型出现病态时,岭估计优于最小二乘估计。对岭估计的方差与偏差进行分析发现,岭估计通过修正病态矩阵的奇异值降低均方误差,但对部分较大奇... 详细信息

最小二乘估计具有无偏性,而岭估计是一种有偏估计,它通过引入偏差降低方差来降低均方误差。在模型出现病态时,岭估计优于最小二乘估计。对岭估计的方差与偏差进行分析发现,岭估计通过修正病态矩阵的奇异值降低均方误差,但对部分较大奇异值的修正不能有效降低均方误差。通过比较修正奇异值的方差下降量与偏差引入量的大小关系确定需要修正的小奇异值,进而改进岭估计方法,实现选择性地修正小奇异值,提出附有奇异值修正限制的改进的岭估计方法,可有效改善岭估计的解算效果和可靠性,实验验证了新方法的可行性和有效性。

关键词：岭估计有偏估计方差偏差奇异值修正

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基于分枝定界算法的整数最小二乘估计

武汉大学学报（信息科学版） 2011年第10期36卷 1241-1245页

作者：宋迎春惠沈盈刘杰林东方中南大学地球科学与信息物理工程学院长沙市麓山南路410083 西安测绘研究所西安市雁塔路中段1号710054

在整数解的搜索过程中,对传统的分枝定界算法进行了改进,给出了如何沿最快下降的方向寻找下一分枝的算法,从而减少了分枝定界算法的分枝数,得到了一个可以用于解算混合整数平差模型的最小二乘估计方法。数值试验结果表明,所给算法大大... 详细信息

在整数解的搜索过程中,对传统的分枝定界算法进行了改进,给出了如何沿最快下降的方向寻找下一分枝的算法,从而减少了分枝定界算法的分枝数,得到了一个可以用于解算混合整数平差模型的最小二乘估计方法。数值试验结果表明,所给算法大大改进了传统的分枝定界算法,并有广泛的适用性。

关键词：整数约束最小二乘估计分枝定界法

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基于自适应因子设计的变形监测滤波算法

中南大学学报（自然科学版） 2015年第8期46卷 2957-2961页

作者：唐争气宋迎春谢雪梅林东方中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 湖南城市学院市政与测绘工程学院湖南益阳413000

利用滤波正常时的残差向量必须服从正态分布的性质,提出1种滤波是否异常的假设检验方法,判断动态模型误差和观测粗差对变形监测滤波解的影响。研究结果表明:当滤波出现异常时,通过给定置信度的假设检验,确定自适应因子来调节误差较大的... 详细信息

利用滤波正常时的残差向量必须服从正态分布的性质,提出1种滤波是否异常的假设检验方法,判断动态模型误差和观测粗差对变形监测滤波解的影响。研究结果表明:当滤波出现异常时,通过给定置信度的假设检验,确定自适应因子来调节误差较大的预报信息,从而较好地消除模型误差的影响;利用自适应抗差滤波解决变形监测数据处理中整体平衡观测信息和预报信息的贡献的问题,并通过实例验证算法的有效性和优良性。

关键词：自适应滤波自适应因子置信度假设检验

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甲氨蝶呤在类风湿关节炎中的正确应用

中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 2022年第11期 5-7页

作者：温义权张艳丽林东方中山大学附属第三医院粤东医院风湿免疫科广东广州510630 中山大学附属第三医院风湿免疫科广东广州510630

探究甲氨蝶呤在类风湿关节炎中的正确应用情况。方法概述甲氨蝶呤在不同型剂中药理机制、剂量最优化方案、毒性预防等方面的使用方法,评价其临床应用价值,从而为甲氨蝶呤在临床类风湿关节炎中治疗中的应用提供应用依据。结果使用甲氨... 详细信息

探究甲氨蝶呤在类风湿关节炎中的正确应用情况。方法概述甲氨蝶呤在不同型剂中药理机制、剂量最优化方案、毒性预防等方面的使用方法,评价其临床应用价值,从而为甲氨蝶呤在临床类风湿关节炎中治疗中的应用提供应用依据。结果使用甲氨蝶呤作为国内外RA患者首选的锚定DMARDs药物可有效改善缓解类风湿关节炎患者病情发展,提高患者生活质量。结论甲氨蝶呤对类风湿关节炎患者治疗及恢复具有积极意义,具有卓越的疗效、安全性、良好的性价比,减轻医疗负担,提高患者生活质量。

关键词：甲氨蝶呤类风湿关节炎治疗

基于EM算法的不完全测量数据的处理方法研究

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基于EM算法的不完全测量数据的处理方法研究

作者：林东方中南大学

学位级别：硕士

在测量中,由于各种不利因素的影响,常常导致观测数据缺失或观测值中含有粗差,使测量数据变得不完全。目前,常规的测量数据处理通常是基于完全测量的,若缺失的观测值对于参数估计来说是一些必不可少的数据时,不对缺失数据进行处理,将会... 详细信息

在测量中,由于各种不利因素的影响,常常导致观测数据缺失或观测值中含有粗差,使测量数据变得不完全。目前,常规的测量数据处理通常是基于完全测量的,若缺失的观测值对于参数估计来说是一些必不可少的数据时,不对缺失数据进行处理,将会严重影响参数估计的准确性。目前,在测绘数据处理中,针对缺失数据的处理方法主要有填补法、拟合法、预测法,这些缺失数据的处理方法引入测量数据处理中,可以有效地提高不完全测量数据处理的质量,提高测量的精度和可靠性,然而这些方法是对缺失的数据进行弥补(伪数据),然后再进行估计,由于这些填补的数据有一定的局限性,填补数据本身就是一些不准确的数据,再用它来进行参数估计就会出现问题,另一方面,测绘数据处理有时并不是要求对缺失的数据进行填补,而仅仅是进行参数估计。因此,本文根据EM (expectation-maximization)算法的原理,展开对不完全观测数据的处理的研究,主要做了如下的研究：1.综述了现有的不完全数据处理方法,并对这些方法进行了总结比较,分析各种方法在测绘数据处理中的适用情形和优缺点,找出适用于测量中的不完全测量数据的方法。2.将EM算法应用于不完全测量数据的数据处理中,结合常规测量数据处理模型,推导了采用EM算法进行测量数据处理的公式,给出了采用EM算法进行测量数据处理的步骤,实现了基于EM算法的不完全测量数据处理。3.推广了EM算法在测量数据处理中的应用,将EM算法应用于含有不确定信息的测量数据处理中,推导了含有不确定信息的测量数据的EM算法处理公式,实现将不确定信息引入测量数据处理中,提高测量成果精度。4.结合具体实例,对所提出的基于EM算法的不完全测量数据处理方法和引入不确定信息的测量数据处理方法进行验证分析。说明算法的可行性和有效性。

关键词：缺失数据不完全测量数据 EM算法不确定信息 Gauss-Markov模型

TSVD截断新方法及其在PolInSAR植被高反演中的应用

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中国矿业大学学报 2017年第6期46卷 1386-1393页

作者：林东方朱建军张兵付海强中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 湖南科技大学地理空间信息技术国家地方联合工程实验室湖南湘潭411201

截断奇异值法(TSVD)通过截断参数截掉病态矩阵中较小的奇异值来改善模型病态性的影响,提高模型参数的估计精度.由均方误差的角度分析可知,TSVD通过引入少量偏差,降低方差,来实现均方误差的下降,截断参数则是改善模型参数估值均方误差的... 详细信息

截断奇异值法(TSVD)通过截断参数截掉病态矩阵中较小的奇异值来改善模型病态性的影响,提高模型参数的估计精度.由均方误差的角度分析可知,TSVD通过引入少量偏差,降低方差,来实现均方误差的下降,截断参数则是改善模型参数估值均方误差的关键因素.通过分析截掉奇异值后,TSVD模型参数估计方差与偏差的变化情况,提出了依据引入偏差量小于降低方差量确定截断参数的方法,理论依据更为充分,可靠性与准确性更高.将采用新方法确定截断参数的TSVD应用到测量坐标解算及PolInSAR植被高反演中,验证了新方法的可行性和有效性,相比于GCV法和L曲线法,新方法确定的截断参数有效提高了TSVD的解算质量,提高了坐标解算和植被高参数反演的精度和可靠性.

关键词： TSVD 截断参数 PolInSAR植被高反演方差偏差