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IRI-2016在中国西部时空变化及对太阳辐射变化的响应

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桂林理工大学学报 2023年

作者：肖艳鲁张东水韩用顺韦建超李泳兴湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院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

针对IRI-2016预报TEC对太阳辐射变化的响应关系研究较少，缺少非线性量化关系分析，缺失该模型在我国西部区域不同纬度的精度异质性评估问题，本文利用2008—2013年中国西部不同纬度Lhaz 、Urum测站的GPS-TEC、IRI-TEC和F10.7指数，分析... 详细信息

针对IRI-2016预报TEC对太阳辐射变化的响应关系研究较少，缺少非线性量化关系分析，缺失该模型在我国西部区域不同纬度的精度异质性评估问题，本文利用2008—2013年中国西部不同纬度Lhaz 、Urum测站的GPS-TEC、IRI-TEC和F10.7指数，分析了IRI-2016与实测数据的差异以及模型对太阳辐射F10.7指数的响应预报性能。结果表明：①GPS-TEC与IRI-TEC表现出周日、季节和纬度变化特征。在日变化上，TEC白天高、夜间低，但IRI-TEC峰值出现的时间存在推迟，白天符合较好，夜间差异较大。中纬Urum测站出现“双峰”结构，表现出“中纬夏季夜间异常”。在季节上，春秋季大于夏冬季，且春季大于秋季。在不同纬度上，GPS-TEC与IRI-TEC的年内增幅存在一定差异。低纬GPS-TEC的年内极大值与极小值之比＞4，IRI-TEC的比值＜3；中纬GPS-TEC的年内极大值与极小值之比＞3，IRI-TEC的比值＜3。②太阳活动低年IRI-2016在我国西部中纬地区对电离层TEC的预报精度更高，在冬季时对TEC的预测最好。IRI-TEC在整体上呈现出太阳活动低年较低，太阳活动高年较高的年度变化，但预报灵活性较差，只能表现出单一的双峰结构。③我国西部电离层TEC对太阳辐射变化的线性和饱和响应特征在不同季节、纬度上存在差异，春秋季线性相关性较高，冬季线性相关性最低；低纬饱和趋势更明显，中纬线性程度更高。IRI-2016不能较好地预报出这种响应特征，IRI-TEC与F10.7指数的线性相关性较低，低纬的饱和趋势更明显，响应的季节特征也与GPS-TEC存在差异。

关键词： IRI-2016模型电离层总电子含量太阳辐射变化响应

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一种顾及地形特征的布料模拟滤波改进方法

遥感技术与应用 2019年第6期34卷 1261-1268页

作者：李雅盟李朝奎王书涵方军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

为了提高激光点云滤波算法在地形复杂区域的精度、效率以及自适应性,基于布料模拟滤波算法,提出了一种面向大范围复杂场景的顾及地形特征的点云滤波方法。该方法首先采用基于坡度的动态格网分割方法,对剔除粗差后的点云建立格网索引;其... 详细信息

为了提高激光点云滤波算法在地形复杂区域的精度、效率以及自适应性,基于布料模拟滤波算法,提出了一种面向大范围复杂场景的顾及地形特征的点云滤波方法。该方法首先采用基于坡度的动态格网分割方法,对剔除粗差后的点云建立格网索引;其次利用每个格网的邻域格网中的最低点建立曲面方程拟合高程值,通过计算真实高程与拟合高程差值实现高程归一化;然后使用布料模拟算法模拟布料下降过程得到地形布料的最终形态,进而通过阈值限定实现地面点提取。在地形复杂的测试区使用相同滤波参数进行算法改进前后对比测试,结果表明:改进算法的正确率由原CSF算法的88.9%提高到改进后算法的95.19%;I类误差、II类误差分别由9.71%、1.39%下降到4.57%、0.24%,且滤波时长由164 s缩减至60.9 s。本文提出的改进算法在保证大范围复杂场景区域滤波正确率的基础上,对不同地形具有较强的自适应性,且提高了滤波计算效率。

关键词：机载激光点云点云滤波布料模拟滤波地形特征高程归一化

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

利用均方误差相对变化规律确定正则化参数及其在PolInSAR测量反演中的应用

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测绘学报 2023年第9期52卷 1480-1491页

作者：林东方姚宜斌郑敦勇廖孟光谢建武汉大学测绘学院湖北武汉430079 湖南科技大学测绘遥感信息工程湖南省重点实验室湖南湘潭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湖南湘潭411201

正则化方法是大地测量解算病态问题的常用方法,而正则化参数是影响正则化方法解算结果的关键参数。以均方误差最小为准则选取正则化参数,具有较充分的理论依据,可有效实现模型参数估值精度的提升。但是,均方误差计算过程中需要未知参数... 详细信息

正则化方法是大地测量解算病态问题的常用方法,而正则化参数是影响正则化方法解算结果的关键参数。以均方误差最小为准则选取正则化参数,具有较充分的理论依据,可有效实现模型参数估值精度的提升。但是,均方误差计算过程中需要未知参数的真值,在实际情形中只能通过参数估值替代真值估算均方误差,难以获得可靠准确的均方误差值,限制了正则化参数的有效性。鉴于此,本文分析了正则化参数变化引起的方差与偏差变化规律,提出了一种均方误差相对变化值确定方法。依据不同正则化参数下模型参数真值不变原则,计算不同正则化参数下的方差与偏差相对变化量,从而消除参数真值对均方误差估计的影响。本文首先利用不同正则化参数计算两相邻正则化参数间的方差与标准差相对变化量;然后计算两正则化参数间模型参数估值变化量,通过差分运算分析得到两相邻正则化参数下的偏差相对变化量;最后综合标准差变化与偏差变化关系,得到均方误差最大降幅的正则化参数。通过PolInSAR植被高测量试验对本文方法的可行性进行了验证。试验表明,本文方法可有效改善正则化法模型参数估计精度。两个PolInSAR测量试验模型参数反演精度均得到了提高,合理验证了本文方法的可行性与有效性。

关键词：均方误差正则化方法正则化参数相对变化 PolInSAR测量

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 704-708页

作者：林东方朱凯林谢建王璇湖南科技大学测绘遥感信息工程湖南省重点实验室湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院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

病态问题导致参数估值方差较大，在参数真值未知情况下，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，提出一种均方根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... 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，提出一种均方根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；其次，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，进而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

一种新的ROAM算法及其在地形建模中的应用

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地球信息科学学报 2018年第9期20卷 1209-1215页

作者：李朝奎王宁吴柏燕方军杨文涛褚楠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 湖南科技大学地理空间信息湖南省工程实验室湘潭411201

地形建模是数字地形分析的重要基础工作。实时优化适应性网格算法(ROAM算法)是目前常用的地形建模方法。但ROAM算法应用于地形可视化实时渲染时要求原始数据为正方形,且渲染后常有裂缝产生,因而该法在地形建模实践中受到较大的限制。针... 详细信息

地形建模是数字地形分析的重要基础工作。实时优化适应性网格算法(ROAM算法)是目前常用的地形建模方法。但ROAM算法应用于地形可视化实时渲染时要求原始数据为正方形,且渲染后常有裂缝产生,因而该法在地形建模实践中受到较大的限制。针对ROAM算法存在的上述不足,本文提出了基于内接正方形插值方法的改进ROAM算法。通过将多边形分割为一个内接正方形和多个边缘多边形,用多边形的一个顶点依次与其他顶点相连,使边缘多边形分割为多个三角形,并根据边缘三角形面积大小,确定是否对边缘多边形进行继续分割,由此解决数据源限定为正方形的问题,利用添加拆分点的方法消除地形渲染产生的裂缝。采用不规则地形的灰度图作为高程数据源进行地形模拟实验,结果表明:改进后的ROAM算法能够消除裂缝,且对数据源无约束性要求,降低了算法复杂度,提高了整体可视化性能,能够满足地形实时动态显示的要求。

关键词：地形建模 ROAM算法内接正方形插值算法改进裂隙

基于虚拟坐标的矢量地图差值扩展可逆水印方法

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地理与地理信息科学 2024年第1期40卷 11-17,25页

作者：戴千一吴柏燕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 湖南科技大学测绘遥感信息工程湖南省重点实验室湖南湘潭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

传统差值扩展技术受数据相关性限制,直接应用于矢量数据可逆水印方案易导致较低的水印容量和较大的数据失真,对顶点相关性低的矢量地图,水印效果更差。为实现更高的水印容量并控制数据失真,该文针对传统差值扩展技术提出改进:①在顶点... 详细信息

传统差值扩展技术受数据相关性限制,直接应用于矢量数据可逆水印方案易导致较低的水印容量和较大的数据失真,对顶点相关性低的矢量地图,水印效果更差。为实现更高的水印容量并控制数据失真,该文针对传统差值扩展技术提出改进:①在顶点坐标之间插入虚拟坐标,以虚拟坐标为参考点计算坐标差值;②将计算得到的坐标差值直方图向左平移,使直方图峰值点与原点重合;③水印以差值扩展的方式嵌入平移后的坐标差值中。实验结果表明:该算法的水印容量为2 bit/点,至少是传统差值扩展水印容量的6倍;与传统差值扩展方法相比,数据失真更小,原始地图坐标与水印地图坐标的RMSE和地图坐标最大改变量Max-R均大幅降低,算法严格可逆且对顶点相关性低的矢量地图水印效果仍然很好。

关键词：矢量地图可逆水印差值扩展虚拟坐标直方图平移

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面向道路边坡监测的高分二号应用研究

遥感技术与应用 2018年第4期33卷 638-645页

作者：梁继褚楠郑敦勇彭焕华张静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

全球变暖深刻地改变了极端天气事件,遥感技术正逐渐应用于生态环境灾害事故的监测与预警之中。以湘潭九华经济开发区为主体的长沙—湘潭毗邻地区为研究区,利用2016年3月27日国产高分二号高空间分辨率遥感的融合影像,对该区域内道路边坡... 详细信息

全球变暖深刻地改变了极端天气事件,遥感技术正逐渐应用于生态环境灾害事故的监测与预警之中。以湘潭九华经济开发区为主体的长沙—湘潭毗邻地区为研究区,利用2016年3月27日国产高分二号高空间分辨率遥感的融合影像,对该区域内道路边坡及其周边的生态环境进行监测。以归一化植被指数、地形坡度指数和土壤指数等参数为输入,通过综合指数法模拟生态环境综合因子,获得长潭西地区生态环境综合评价。结果表明:约占长潭西研究范围78.75%区域的生态环境表现良好,说明道路公路两侧及周边自然生态环境基本未受到破坏;而道路路面、水域(如湘江)、建筑用地(如湘潭高铁北站)以及工业区(如吉利汽车、泰富重工等)等区域的生态环境综合指数较差,在道路两侧某些边坡段仍然存在滑坡的潜在危险。因此,在雨水季节时期需要有更多时相高空间分辨率的高分二号遥感卫星及其他国产高分卫星的连续监测,以便更充分地了解道路边坡滑坡的风险并做好预警。

关键词：高分二号生态环境监测道路滑坡长潭西地区

丹江口库区陆地植被物候空间格局及其与海拔的响应关系

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长江流域资源与环境 2016年第10期25卷 1626-1634页

作者：彭焕华李朝奎唐志光梁继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

海拔高度变化对区域温度、降水都起着至关重要的作用,从而会对植被物候特征产生影响。以丹江口库区为研究区,分析库区植被物候随海拔变化特征,该工作的开展对进一步认识库区植物物候空间特征,进而监测库区土地覆盖变化具有重要实践意义... 详细信息

海拔高度变化对区域温度、降水都起着至关重要的作用,从而会对植被物候特征产生影响。以丹江口库区为研究区,分析库区植被物候随海拔变化特征,该工作的开展对进一步认识库区植物物候空间特征,进而监测库区土地覆盖变化具有重要实践意义。研究采用Savitzky-Golay滤波算法重建库区2001~2012年MODIS 16天最大合成EVI时序影像数据,对重建后的时间序列影像采用动态阈值法提取库区陆地植被关键物候特征信息,并对库区陆地植被物候特征随海拔梯度变化特征进行分析。研究结果表明,丹江口库区陆地植被生长季为4月上旬至10月上旬,南部山区林地生长季最长,而库区中部、东部耕地生长季较短。植被物候特征随海拔梯度变化呈现两个较为明显的区域,低海拔区域植被生长季开始时间（Start of Season,SOS）随海拔升高而提前,生长季结束时间（End of Season,EOS）随海拔升高而推迟,进而导致生长季长度（Length of Season,LOS）随海拔升高而延长。而在海拔较高山区,林地植被物候呈现完全相反变化趋势。受丹江口水库和人类活动的影响,丹江口库区植被分布随海拔变化呈现两个较为明显的区域。

关键词：物候特征海拔梯度丹江口水库 MODIS时序数据