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乘性误差随机模型的粗差探测

乘性误差随机模型的粗差探测

作者：陈杨西安科技大学

学位级别：硕士

众所周知,测量值中含有粗差,则平差所得的结果不是最优的。然而从观测数据自身是无法辩别哪个是粗差的,因此需要采取一定的方法或措施来识别出数据中的粗差位置或在平差过程中减弱、乃至是消除其所带来的影响。目前,对于测量数据中存在... 详细信息

众所周知,测量值中含有粗差,则平差所得的结果不是最优的。然而从观测数据自身是无法辩别哪个是粗差的,因此需要采取一定的方法或措施来识别出数据中的粗差位置或在平差过程中减弱、乃至是消除其所带来的影响。目前,对于测量数据中存在粗差的处理大致可分为两类:第一类是把粗差当作函数模型误差的粗差探测法,也称为平均漂移模型探测,比如,巴尔达数据探测法、t法、标准正态检验法和F-T法等将粗差数据识别出来。第二类是把粗差作为随机模型的方差扩大模型,如岭估计法、稳健估计和选权迭代法等减弱或消除粗差在平差中的影响。应指出上述方法都是基于高斯-马尔科夫模型(G-M模型)取得成效的,但是,随着数据采集的工具越来越先进与观测环境的可塑性,随机误差不再以加法的形式影响测量值而是以乘性或加乘性混合扰动。如果我们仍采用G-M模型发展而来的粗差探测理论与方法来进行粗差识别或减弱其在平差中的影响,能否达到我们预期的效果呢?本文的主要内容是介绍并分析上述第一类当中较为常见的几种方法的适用条件及其缺点,然后详细推导出在乘性误差随机模型下的标准正态检验法、t法及F-T法的表达式。再通过实验,验证其可行性。我们发现:当先验单位权中误差已知时,无论样本数据中存在多少个粗差,标准正态检验法均能够检验出粗差的位置,但有时会因为粗差量较大或多个粗差的存在,对参数影响较大,导致其它点产生误判,即弃真错误。当先验单位权中误差未知时,采用偏差改正的t法只能判断一个粗差的位置,当数据中存在多个粗差时,t法只能探测到部分粗差的位置,存在纳伪错误。那么再结合F-T法是能够探测到与实际相符的粗差位置,从而有效的避免弃真和纳伪错误的产生。就实验结果分析可得出的结论是采用上述的标准正态检验法、t法及F-T法来进行乘性误差随机模型的粗差探测是可行的。

关键词：乘性误差随机模型粗差探测标准正态检验法 t法 F-T法

基于数据驱动的GNSS坐标时间序列粗差探测及降噪方法研究

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基于数据驱动的GNSS坐标时间序列粗差探测及降噪方法研究

作者：何锦亮东华理工大学

学位级别：硕士

随着GNSS基准站网的相继建立与完善,为建立和维持高精度的地球参考框架,研究板块运动、火山喷发或地震引起的形变等地球物理现象提供了连续高精度的观测数据。受测站外部环境、多路径效应、未建模误差以及地球物理效应等因素的影响,GNS... 详细信息

随着GNSS基准站网的相继建立与完善,为建立和维持高精度的地球参考框架,研究板块运动、火山喷发或地震引起的形变等地球物理现象提供了连续高精度的观测数据。受测站外部环境、多路径效应、未建模误差以及地球物理效应等因素的影响,GNSS坐标时间序列表现出明显的非线性变化,除各类信号外,还包含粗差和复杂噪声。在GNSS坐标时间序列的分析中,粗差的存在会对建模精度和结果的可靠性产生重大影响;而噪声成分复杂,掩盖了构造运动信息和季节性信号,影响测站速度及其不确定度的估计,甚至造成一些地球物理现象的错误解释。因此,如何探测粗差并有效降低噪声的影响,获取准确的测站速度及其不确定度,对地球物理现象的解释和分析具有重要意义。鉴于此本文从粗差探测和降噪两个方面出发,研究建立完善且高效的数据处理方法,主要工作如下:(1)针对非线性、不平稳性的GNSS高程时间序列中粗差难以有效探测的问题,在传统中位数绝对偏差(MAD)方法的基础上,构建了一种引入小波分析的WTMAD粗差探测方法。利用模拟数据和实测数据进行实验,将WT-MAD法与基于最小二乘的3s法、IQR法和MAD法进行对比分析。结果表明,本文建立的WTMAD法能够更有效地探测出粗差,可为后续的分析处理提供更“干净”的数据。(2)为了有效地降低噪声对GNSS坐标时间序列精度的影响,针对传统变分模态分解(VMD)方法在降噪时未考虑先验误差的问题,构建一种利用先验误差构造权重因子的加权VMD降噪方法。仿真数据和实测数据实验的结果表明,噪声对站速度的影响不可忽略,新构建的加权VMD方法滤除噪声的效果优于传统VMD方法,并能大幅降低GNSS基准站的速度不确定度。(3)针对VMD方法在GNSS坐标时间序列中降噪不充分的问题,构建了一种优化VMD-NLM降噪方法。模拟数据和实测数据实验的结果表明,通过两次VMD分解可进一步细化原始数据的低频信号,有效避免了低频信号与噪声混叠,对其分离出的噪声进行非局部均值(NLM)滤波可充分提取被噪声掩盖的部分真实信号,有效缓解降噪不充分或过度降噪的现象,且降噪效果优于VMD、IVMD-WPT、EWT-NLM和EEMD-改进阈值四种方法。(4)针对VMD在降噪过程中无法自适应确定合适的模态分解个数K和二次惩罚因子a,导致信号过分解或欠分解,从而影响GNSS坐标时间序列降噪效果的问题,构建了一种以排列熵结合互信息为适应度函数,利用灰狼优化(GWO)算法自适应获取VMD的K和a最优参数组合的GWO-VMD降噪方法。仿真信号和实测数据实验的结果表明,相比EMD、WD和IVMD方法,GWO-VMD方法能够更为有效地去除噪声且能较好地保留信号的原始特征,同时表明获取合理的K和α参数组合可有效提升VMD方法的降噪效果。(5)将本文构建的加权VMD、优化VMD-NLM以及GWO-VMD三种降噪方法进行了对比实验,结果表明,优化VMD-NLM方法的降噪效果优于其他两种方法。

关键词： GNSS坐标时间序列粗差探测信号降噪变分模态分解中位数绝对偏差

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粗差探测在水准网平差程序设计中的实现

煤炭科技 2012年第3期33卷 94-95页

作者：张胜付春杰天津市普迅电力信息有限公司天津300384 天津华太电池有限公司天津300132

基于Visual C++开发平台,在水准网平差程序中加入粗差探测模块,将含有粗差的观测数据剔除后进行平差,得到较为准确的平差结果。

关键词：水准网测量平差粗差探测程序设计

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粗差探测在地质产状测定中的应用

铁道勘察 1993年第3期29卷 10-14页

作者：朱宜萓王树根邵巨良武汉测绘科技大学

从现有地质节理面产状测定的方法对比入手,分析了各种方法的利弊,简单介绍了用摄影测量方法测定产状的原理及方法,着重阐述了在平差计算过程中采用选权迭代法粗差探测来提高产状测定的精度和可靠性的理论与实践,并举例说明。

关键词：粗差探测地质产状地面摄影测量选权迭代法

基于函数模型GPS粗差探测方法比较及实例分析

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地理空间信息 2020年第6期18卷 80-84,I0002页

作者：甄龙付江缺徐辉欧阳亚中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司湖北武汉430071

通过将基于函数模型的三维巴尔达粗差方法与传统最小二乘法进行VB编程并实例分析,比较出二者在实际应用中的优缺点,更好地指导实际GPS粗差处理中的方法模型选取。

关键词：三维无约束网平差粗差探测三维巴尔达最小二乘法

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三维坐标转换算法的粗差探测比较研究

甘肃科学学报 2020年第1期32卷 18-21,71页

作者：蔡宁黄腾钱龙夏玉国河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

三维坐标转换的算法有很多种,除了最常使用的经典最小二乘平差外,还有整体最小二乘平差。整体最小二乘根据对误差分配方式的不同,又可分为奇异值分解法和混合最小二乘法。为了比较3种算法的粗差探测能力,通过实验模拟在不同粗差情况下,... 详细信息

三维坐标转换的算法有很多种,除了最常使用的经典最小二乘平差外,还有整体最小二乘平差。整体最小二乘根据对误差分配方式的不同,又可分为奇异值分解法和混合最小二乘法。为了比较3种算法的粗差探测能力,通过实验模拟在不同粗差情况下,使用方差比值验证法进行粗差的探测。实验结果表明最小二乘和混合最小二乘算法均能识别较小的粗差,其粗差探测能力更加可靠。

关键词：坐标转换粗差探测方差比值检验最小二乘

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某高程网中观测高差数据的粗差探测

中小企业管理与科技 2018年第5期2卷 167-168页

作者：李军亮山东省地质矿产勘查第五地质大队山东泰安271000

以某一工程场地的高程网为例,分析其粗差的探测方法。运用巴达尔教授提出的数据探测法,对该高程网的观测高差中存在的粗差进行了探测,在显著水平为α/2的条件下,检测到了一个粗差。实践证明,该方法简单易行,容易操作,便于广大测绘技术... 详细信息

以某一工程场地的高程网为例,分析其粗差的探测方法。运用巴达尔教授提出的数据探测法,对该高程网的观测高差中存在的粗差进行了探测,在显著水平为α/2的条件下,检测到了一个粗差。实践证明,该方法简单易行,容易操作,便于广大测绘技术人员掌握。

关键词：粗差粗差探测高程网间接平差

小波分析在GPS动态监测数据粗差探测中的应用

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南通航运职业技术学院学报 2013年第3期12卷 47-50页

作者：陈向阳南通职业大学建筑工程学院江苏南通226001

文章分析了GPS监测数据序列中粗差的不确定性,提出了采用小波分析检测成片粗差,并通过实例进行应用分析,在此基础上进而对原变形数据序列中包含大量粗差的情况进行探测。实例分析表明,合理选择小波函数进行分析可以准确探测出粗差所在位... 详细信息

文章分析了GPS监测数据序列中粗差的不确定性,提出了采用小波分析检测成片粗差,并通过实例进行应用分析,在此基础上进而对原变形数据序列中包含大量粗差的情况进行探测。实例分析表明,合理选择小波函数进行分析可以准确探测出粗差所在位置,解决了传统方法每次只能探测单个粗差的不足。

关键词：数据奇异点小波分析离散态粗差区域态粗差粗差探测

一种GNSS控制网基线向量粗差探测方法研究

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工程建设与设计 2023年第21期 142-144页

作者：李宗勋上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海200125

介绍了测量粗差探测的基本理论,讨论了GNSS基线分量的粗差探测模型。在此基础上根据GNSS基线的特点,提出了按照基线构造投影到某个方向统计量的最大值进行粗差探测的模型,与传统的单分量探测方法作出对比,并将该方法应用于实测GNSS控制... 详细信息

介绍了测量粗差探测的基本理论,讨论了GNSS基线分量的粗差探测模型。在此基础上根据GNSS基线的特点,提出了按照基线构造投影到某个方向统计量的最大值进行粗差探测的模型,与传统的单分量探测方法作出对比,并将该方法应用于实测GNSS控制网观测值的粗差探测,该探测模型探测出了传统模型未能探测出的一条基线粗差。

关键词： GNSS控制网基线向量粗差探测假设检验