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地壳形变分析的抗差最小二乘配置迭代解法

地球物理学报 2017年第8期60卷 3062-3071页

作者：王乐洋陈汉清东华理工大学测绘工程学院南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室南昌330013 江西省数字国土重点实验室南昌330013

利用最小二乘配置进行地壳形变分析,其结果的合理性关键在于经验协方差函数的拟合.考虑到观测数据存在粗差的情况,提出基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法和基于中位参数法的抗差最小二乘配置方法.两种方法首先分别利用观测值... 详细信息

利用最小二乘配置进行地壳形变分析,其结果的合理性关键在于经验协方差函数的拟合.考虑到观测数据存在粗差的情况,提出基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法和基于中位参数法的抗差最小二乘配置方法.两种方法首先分别利用观测值中位数给出观测值初始权阵以及利用中位参数法给出最小二乘配置初始解,然后均在给定协方差函数参数初始值的情况下,应用合适的等价权进行抗差估计并通过迭代计算,最终获得稳健的协方差函数参数估值及最小二乘配置解.利用本文提出的两种方法以及传统方法分别对庐山地震的GPS垂直位移数据和意大利L'Aquila地震的InSAR同震位移数据进行处理分析.结果表明:相对传统方法,基于观测值中位数初值的抗差最小二乘配置方法效果更好,更具稳健性.

关键词：协方差函数抗差拟合中位数中位参数最小二乘配置粗差

拟牛顿修正法解算不等式约束加权总体最小二乘问题

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武汉大学学报（信息科学版） 2018年第1期43卷 127-132页

作者：王乐洋李海燕陈晓勇东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 东华理工大学流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室江西南昌330013 东华理工大学江西省数字国土重点实验室江西南昌330013

根据总体最小二乘准则,可以将附有不等式约束的变量误差（errors-in-variables,EIV）模型转化为标准最优化问题,并运用有效集法、序列二次规划法等优化方法求解。已有算法在涉及计算目标函数的Hesse矩阵（二阶导数）时,存在计算量较大... 详细信息

根据总体最小二乘准则,可以将附有不等式约束的变量误差（errors-in-variables,EIV）模型转化为标准最优化问题,并运用有效集法、序列二次规划法等优化方法求解。已有算法在涉及计算目标函数的Hesse矩阵（二阶导数）时,存在计算量较大的缺陷。针对上述问题,利用基于拟牛顿法修正Hesse矩阵的序列二次规划算法解算附有不等式约束加权总体最小二乘问题,新算法减少了计算量,可以提高收敛速度。通过实例,证明了该算法具有很好的适用性和计算效率。

关键词：总体最小二乘不等式约束 EIV模型序列二次规划 Hesse矩阵

2016年台湾美浓M_W6.4地震震源参数的InSAR和GPS反演

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地球物理学报 2017年第7期60卷 2578-2588页

作者：王乐洋高华冯光财东华理工大学测绘工程学院南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室南昌330013 江西省数字国土重点实验室南昌330013 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

2016年2月6日台湾西南部高雄市美浓区发生了M_w6.4地震.本文结合ALOS2卫星升降轨、Sentinel-1A升轨SAR数据,采用两轨差分干涉技术获取了该区域的同震形变场,形变结果表明震中西北部以抬升为主,最大视线向形变量约为11.2 cm.基于均匀位... 详细信息

2016年2月6日台湾西南部高雄市美浓区发生了M_w6.4地震.本文结合ALOS2卫星升降轨、Sentinel-1A升轨SAR数据,采用两轨差分干涉技术获取了该区域的同震形变场,形变结果表明震中西北部以抬升为主,最大视线向形变量约为11.2 cm.基于均匀位错模型和多峰值粒子群(MPSO)算法,利用InSAR和GPS形变数据联合反演了美浓地震的断层几何参数,结果表明震源中心位于22.920°N,120.420°E,深度约12 km,发震断层长度约15 km,走向角307°,倾角16.5°,平均滑动角为51.5°,此次地震是以逆冲倾滑兼左旋走滑的破裂模式.利用格网迭代搜索法得到最优倾角为15.7°,GPS和InSAR最优权比为18:1,最优平滑因子为0.06.基于非均匀位错模型,利用非负最小二乘方法进行线性反演,结果显示最大倾滑和走滑量分别为51.7 cm和55.3 cm,对应矩震级为M_w6.38,略小于GCMT(M_W6.4)的结果.通过与已有文献的比较和对该区域断层构造的分析,发现美浓地震的发震断层为单一断层的解释更为合理,我们推测发震断层是位于左镇、后甲里等断层之间的一条东南-西北走向往东北倾斜的盲断层,并初步推测2010年M_w6.3甲仙地震也同该断层有关.

关键词：美浓地震震源参数反演 InSAR 同震形变场 PSO

结合尺度不变特征的Super 4PCS点云配准方法

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遥感信息 2019年第5期34卷 15-20页

作者：鲁铁定袁志聪郑坤东华理工大学南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室南昌330013

点云配准是三维模型重建中的关键步骤。针对传统初配准方法效率低等问题,提出一种结合点云特征的超四点快速鲁棒匹配算法(super four point fast robust matching algorithm,Super4PCS)。首先对点云数据进行尺度不变特征提取,凸显点云... 详细信息

点云配准是三维模型重建中的关键步骤。针对传统初配准方法效率低等问题,提出一种结合点云特征的超四点快速鲁棒匹配算法(super four point fast robust matching algorithm,Super4PCS)。首先对点云数据进行尺度不变特征提取,凸显点云的局部特征;然后把提取的特征点作为Super4PCS算法的初始值,以便实现源点云与目标点云的初配准;最后在初配准的基础上利用最近点迭代(ICP)算法进行精确配准。通过斯坦福兔子点云及实测点云数据对比分析,表明该算法具有更好的配准性能。

关键词：点云配准尺度不变特征特征点超四点快速鲁棒匹配算法 ICP算法

一种Partial EIV半参数模型的系统误差处理方法

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测绘学报 2018年第1期47卷 25-34页

作者：王乐洋熊露雲东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室江西南昌330013 江西省数字国土重点实验室江西南昌330013

在使用总体最小二乘求解参数时,若观测值中包含系统误差,此时得到的参数估值则会受到系统误差的影响,从而得到不可靠的解,因此必须削弱系统误差对参数估计的影响,以获得相对可靠的解。本文提出在partial errors-in-variables(Partial E... 详细信息

在使用总体最小二乘求解参数时,若观测值中包含系统误差,此时得到的参数估值则会受到系统误差的影响,从而得到不可靠的解,因此必须削弱系统误差对参数估计的影响,以获得相对可靠的解。本文提出在partial errors-in-variables(Partial EIV)模型的基础上给观测值增加非参数部分(系统误差),从而构建Partial EIV半参数模型;基于补偿最小二乘准则进行公式推导,并分别通过选取适当的正则化矩阵及通过L曲线法确定平滑因子。通过算例结果分析表明,与传统方法相比,本文的方法在一定程度上能够削弱系统误差的影响,得到更为可靠的参数解,从而验证了该方法的有效性和可行性。

关键词： Partial EIV半参数模型系统误差正则化矩阵 L曲线平滑因子

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地震同震滑动分布反演平滑因子的确定

测绘学报 2018年第12期47卷 1571-1580页

作者：王乐洋赵雄东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室江西南昌330013 江西省数字国土重点实验室江西南昌330013

针对大地测量地震同震滑动分布反演中平滑因子(又称正则化参数)的确定问题,一般采用模型粗糙度与数据拟合残差之间的折中曲线来确定(为便于区分,本文将该方法称为"L曲线")。本文在L曲线的基础上提出一种确定平滑因子的新方法——折中相... 详细信息

针对大地测量地震同震滑动分布反演中平滑因子(又称正则化参数)的确定问题,一般采用模型粗糙度与数据拟合残差之间的折中曲线来确定(为便于区分,本文将该方法称为"L曲线")。本文在L曲线的基础上提出一种确定平滑因子的新方法——折中相交曲线法。模拟试验反演结果表明,利用折中相交曲线法确定的平滑因子反演地震滑动分布各参数精度要优于L曲线法。利用折中相交曲线法确定平滑因子反演拉奎拉与台湾美浓实际地震,并与L曲线法反演结果进行对比分析。分析结果表明,利用折中相交曲线法确定的平滑因子反演拉奎拉与台湾美浓实际同震滑动分布各参数结果均在国内外其他学者研究的范围内,并且利用折中相交曲线法确定平滑因子较L曲线法具有计算效率高、无需依赖数据拟合度、确定平滑因子大小更为合适等优点。

关键词：地震同震滑动分布平滑因子折中相交曲线法 L曲线法拉奎拉地震美浓地震

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地震同震滑动分布反演的总体最小二乘方法

测绘学报 2017年第3期46卷 307-315页

作者：王乐洋李海燕温扬茂许才军东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室江西南昌330013 武汉大学测绘学院湖北武汉430079

同震滑动分布参数与地表形变间的线性关系依赖于格林函数矩阵的构造,格林函数矩阵元素与破裂面位置、几何参数、破裂方式及位错模型假设等因素有关。本文尝试考虑格林函数矩阵元素的误差来补偿上述原因在一定程度上对反演参数的影响,采... 详细信息

同震滑动分布参数与地表形变间的线性关系依赖于格林函数矩阵的构造,格林函数矩阵元素与破裂面位置、几何参数、破裂方式及位错模型假设等因素有关。本文尝试考虑格林函数矩阵元素的误差来补偿上述原因在一定程度上对反演参数的影响,采用同时顾及系数矩阵(格林函数矩阵)和观测向量两者误差的总体最小二乘方法反演同震滑动分布。首先确定了系数矩阵元素和观测向量的协因数矩阵,考虑到格林函数矩阵的病态性(秩亏),借助拉普拉斯二阶平滑得到正则化矩阵,采用总体最小二乘正则化法反演同震滑动分布。并对2009年意大利中部拉奎拉(L’Aquila)Mw6.3级地震实例进行同震滑动分布反演研究。结果表明,拉奎拉地震的走向为144.37°,倾角为59.06°,滑动分布的最大滑动量为0.95m,平均滑动角为-96.4°,主要滑动深度为4~15km的范围,地震矩为3.63×10^(18)N·m,对应的矩震级为Mw6.34。总体最小二乘与最小二乘法的滑动分布解存在一定差别,但差别的量级在10-4以内。

关键词：同震滑动分布总体最小二乘反演正则化拉奎拉地震

偏差改正的Partial EIV模型方差分量估计

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测绘学报 2019年第4期48卷 412-421页

作者：王乐洋温贵森东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室江西南昌330013 江西省数字国土重点实验室江西南昌330013

针对Partial EIV模型的方差分量估计中未考虑参数估值偏差所带来的影响,将Partial EIV模型视为非线性函数得到参数估值的偏差及二阶近似协方差表达式,计算得到偏差改正后的参数估值,结合方差分量估计方法,更新由参数估值影响的矩阵变量... 详细信息

针对Partial EIV模型的方差分量估计中未考虑参数估值偏差所带来的影响,将Partial EIV模型视为非线性函数得到参数估值的偏差及二阶近似协方差表达式,计算得到偏差改正后的参数估值,结合方差分量估计方法,更新由参数估值影响的矩阵变量,给出了基于偏差改正的方差分量估计迭代方法。试验结果表明,参数估值及其协方差主要受参数估值偏差大小的影响,加入偏差改正能够得到更加合理的参数估值及方差分量估值,偏差改正后的方差分量估值可更加合理地评估参数估值的精度信息。

关键词： PartialEIV模型非线性偏差改正方差分量估计

Partial EIV模型的非负最小二乘方差分量估计

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测绘学报 2017年第7期46卷 857-865页

Partial Errors-in-Variables(Partial EIV)模型是EIV模型的扩展形式,权阵构造简单,当系数矩阵中存在非随机元素和随机元素时,Partial EIV模型的适用性更强。针对Partial EIV模型中随机模型不准确的情况,将系数矩阵和观测向量分别作为... 详细信息

Partial Errors-in-Variables(Partial EIV)模型是EIV模型的扩展形式,权阵构造简单,当系数矩阵中存在非随机元素和随机元素时,Partial EIV模型的适用性更强。针对Partial EIV模型中随机模型不准确的情况,将系数矩阵和观测向量分别作为一类数据,本文在该模型的基础上,使用最小二乘方差分量估计方法,推导相关计算公式及迭代算法,分别估计出相应的方差分量估值。并对出现的负方差使用非负最小二乘理论,增加约束条件,对随机模型进行修正,得到更加合理的参数估值。试实验结果表明,本文的方法与其他方差分量估计方法等价。

关键词： Partial EIV模型 EIV模型最小二乘方差分量估计非负最小二乘