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[硕士论文] 王军
交通测绘信息技术 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:由于全国各地的古建筑在不同程度上受到破坏,历史悠久的建筑文化遗产正在面临着严峻的考验,因此对古建筑的保护更加迫切。随着科学技术的飞速发展,三维激光扫描技术在测绘领域得到迅速发展。三维激光扫描技术以海量的点云数据改变了传统单点测量的方式,在古建筑测绘中得到应用。三维激光扫描技术对建筑物的保护、修复以及测绘成果数字化具有很重要的意义。本文运用地面三维激光扫描仪对古建筑测绘进行探究,主要完成以下工作:
  (1)介绍了中国古建筑与古建筑测绘方面的基本特点,介绍了地面三维激光扫描仪基本原理及其与传统测绘技术的区别。
  (2)对地面三维激光扫描仪从水平角、测距两个方向进行精度研究,分析Z+FIMAGER5010C三维激光扫描仪不同距离下水平角的精度,在20m与40m距离下水平角测角精度满足标称精度。在10m、20m、40m、60m、80m、100m距离段检测Z+F IMAGER5010C三维激光扫描仪的测距精度,测距精度也满足所需的精度要求。在本文古建筑数据采集的距离下,也满足所需的精度要求。
  (3)针对Z+F IMAGER5010C三维激光扫描仪拼接配准问题,分析了分辨率、距离、靶球数量和靶球表面扫描点数对于拼接精度的影响,进而分析各因素对拼接精度的影响程度及影响趋势。根据古建筑物的不同精度需求,调节不同的因素,采集相应的古建筑点云数据。
  (4)对整体点云进行不同位置的切片,在AutoCAD中绘制古建筑的平面图与立面图。对古建筑内部的塑像在Geomagic Studio中进行三角网建模。古建筑的房顶在3DSMax进行精细化建模,对三维模型进一步纹理贴图。在建模点位精度分析中,采用非线性模型与线性模型两种方法分析。
[硕士论文] 周华云
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:冰冻圈作为五大圈层之一,在气候变暖背景下,其变化趋势将会对全球的环境、资源、能水循环及社会经济发展产生重大影响。多年冻土作为冰冻圈的重要组成部分,近几十年来出现了不同程度的退化趋势。而青藏高原多年冻土区,是位于低纬度地区面积最大的多年冻土区,对气候变化十分敏感,其退化趋势更加明显。
  利用InSAR技术针对青藏高原多年冻土区的地面形变监测,不仅能够反映全球气候变化对青藏高原多年冻土环境的影响程度,并且可以为多年冻土区的工程建设、维护提供数据支撑和决策依据。
  本文利用欧洲空间局Sentinel-1数据结合SBAS-InSAR技术,获取了青藏高原五道梁多年冻土区2014年11月至2017年3月时间序列地面形变信息,结果与水准仪实测数据相吻合,相对误差为22.4%,均方根误差为4.3mm,表明InSAR技术可用于多年冻土区的形变监测。同时,结合五道梁长期的实时观测数据,分析了不同环境因子对Sentinel-1数据获取青藏高原多年冻土区地面形变信息的影响。结果表明:
  (1)植被类型对Sentinel-1数据获取地面形变信息影响较大。植被发育越好,其覆盖度越高,失相干也越严重,在一定程度上会影响Sentinel-1数据获取地面信息的精度。
  (2)多年冻土区不同地形地貌其形变量具有空间异质性。在高原地形起伏较大的山区存在垂直向和南北向差异;在河流、热融湖塘等水体较多的多年冻土区,由于雷达信号失相干严重,会对其获取地表形变信息的能力造成影响。
  (3)降水与日冻融循环对Sentinel-1降轨数据获取多年冻土区地面形变信息能力的影响不可忽略。持续性降水会影响雷达信号的传播,使得在利用Sentinel-1数据获取多年冻土地面形变信息时,存在较大误差;而日冻融循环作用,会使得多年冻土区地面形变在白天与夜晚产生较大的差异,这也是导致相对误差出现较大数值的主要原因。
[硕士论文] 朱钰
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:从地球形变响应的相关研究历史看,尽管在环境要素负荷地壳形变方面的研究在不断增多,但是受数据和计算模型的影响,一些地区由于江河湖库动态变化引起的地壳形变和局部重力场变化缺乏系统的、有效的监测。
  本文以多种数据为依托,系统的研究了江河湖库水负荷形变理论体系,并以三峡地区为例,实践了负荷形变计算的全过程。研究主要包括三部分内容:探讨基于ZY-3卫星影像提取江河湖库水体的方法;以负荷形变理论为支撑计算江河湖库水对区域的7种形变影响(以下简称计算结果);重构CORS站、重力台站数据的精细信号对比分析计算结果中大地高、地面重力变化的有效性。主要工作及成果如下:
  (1)通过探讨遥感影像中水体提取方法的研究概况,发现了现有水体提取方法应用于ZY-3影像的有限性,探索性的提出基于WI和单波段阈值求交的提取方式以及基于概率统计的纹理滤波提取方式,并对比了各种提取方式的优势和不足,获得三个主要结论:
  ①对于ZY-3影像,其近红外波段对水体有较高的敏感度,当存在较少与水体反射率相近的地物时,使用单波段阈值法或多波段谱间运算就能获得较为理想的水体提取效果。
  ②常用的NDVI、NDWI在该卫星影像中提取效果不佳,WI容易漏提水体,HIS最优指标法减小了结果中的噪音,但结果中水田信息较多。相比较,基于规则的面向对象提取方式有较大的应用潜力。
  ③谱间关系和水体指数的结合的方式能一定程度的排除阴影的干扰,有一定的开发应用空间。当研究区细小水体较少或进一步研究中不考虑细小水体时,基于概率统计的纹理滤波能有效降低水体提取结果中的噪音,一定程度上避免了水田和阴影的混入。
  (2)以负荷形变理论为依托,详细说明了实践计算的具体过程和关键步骤,提出了水面DTM和水体等效水高生成的方法,模拟计算了研究区水位从145-175m每上升5m的负荷形变量,详细计算了研究区域2011年1月至2015年6月地面重力、大地水准面、大地高、正常高、扰动重力、垂线偏差、水平形变7种形变量的月变化。计算获得的主要成果有四点:
  ①模拟计算中7种形变量随着水位的上升而增大,且呈现由河道向外发散的特征。
  ②实际计算中水体对区域重力负荷影响的月变化保持在±45uGal之间,对大地水准面的影响基本保持在0-5mm之间,对区域大地高的影响保持在-25-0mm之间;对区域正常高的影响保持在-30-0mm之间,对区域扰动重力的影响基本在±45uGal之间,对区域垂线偏差的影响大部分区域保持在0-10ms之间,对区域水平形变的影响普遍较小,整体不高于0.40mm。除水平形变外,其他形变量在河道处的数值是其基本变化量的几倍甚至数十倍。
  ③从距水体5km至20km,随着与水体距离的增加,7种形变量逐渐减小。
  ④从时间序列看,形变量存在明显的季节性,汛期(7-9月份)形变量高于非汛期。
  (3)基于CORS站和重力台站实测数据对比分析了江河湖库水负荷形变体系计算结果中的大地高变化和地面重力变化。简要说明了CORS站和重力台站数据的预处理过程,实验探索了CORS站及重力台站数据的非潮汐精细信号重构过程。在CORS站大气影响剔除过程中提出两种解算导纳的方式,使用回归法计算了三峡地区30座、关中地区24座CORS站的大气导纳值。对精细重构之后的数据求取月平均与计算结果进行对比得到:江河湖库水负荷形变体系计算的大地高变化结果有效性较高,且计算的结果能反映区域大地高整体的变化,较单点监测有一定的优越性,计算所得的重力变化结果符合实际情况,但不能代表地面实际重力变化的总趋势,尤其是距离水体较远的点。
  此外,研究过程中还系统地总结了地表环境负荷形变理论及方法,基于前人的研究成果,以负荷格林函数为依托,构建了江河湖库水负荷形变计算的理论体系,并撰写了一系列计算相关的DOS程序及批处理Python脚本。这不仅为本文研究过程提供了极大的便捷,且可作为研究者和工作人员做江河湖库水负荷形变研究时的工具,供其使用。
[硕士论文] 王涛
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:GNSS组合单点定位中,普遍采用经典最小二乘作为数据平差模型;然而,定位线性化方程系数中包含了观测误差,利用经典最小二乘法是无法顾及系数矩阵误差对最终定位结果的影响。因此,本文主要从总体最小二乘角度出发,研究顾及系数矩阵误差条件下,优化GNSS组合单点定位数学模型,旨在提高组合定位算法的稳健性和可靠性。
  本文主要研究内容和结论如下:
  1.基于总体最小二乘理论,以矩阵迭代允解为基础,研究并建立了GNSS组合单点定位总体最小二乘函数模型;基于GNSS组合定位中粗差及异常观测值的探测,提出了综合增广矩阵最小奇异值分解、残差统计分析对观测值进行重构的方法;同时,设计了GNSS多系统组合的时间系统与坐标系统统—理论与GNSS卫星坐标计算方法基础上的组合的主体方案。
  2.基于奇异值分解原理,从理论上分析了总体最小二乘的基本思想;针对混合最小二乘问题,基于矩阵OR分解原理和约化分解方法推导了混合最小二乘的解算方法;分析了总体最小二乘与普通最小二乘的差异,证明了经典最小二乘是总体最小二乘的—种特殊形式,总体最小二乘为经典最小二乘的扩展。
  3.最后基于本文提出的理论与方法,编程实现了基于VC++的GNSS组合LS/TLS标准单点定位程序,通过大量实验对算法进行验证。
  最后,对比了香港、内蒙古地区GPS、BDS定位精度,和最小二乘、总体最小二乘算法优劣性。利用实验,得出总体最小二乘在数据异常值较多时优于最小二乘;多系统定位精度、稳定性要优于单系统;BDS在现阶段香港地区定位精度略好于内蒙古。
[硕士论文] 肖明
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文结合GNSS网的空间无约束平差,对基于方差膨胀模型的相关抗差估计理论及应用做了一些探讨,论文所做工作概括如下:
  1.GNSS网空间无约束平差理论研究以及程序实现。阐述了无约束平差的作用,介绍了GNSS空间无约束平差数学模型以及平差结果的精度评定。利用C++程序语言对平差模型进行程序设计,程序实现了基线文件的读取与存储、GNSS网无约束平差误差方程的自动列写以及平差计算与成果输出。
  2.推导了观测值误差对平差改正数的影响模型,针对独立观测量阐述了M估计理论以及等价权原理,在此基础上,介绍了抗差M估计理论,最后列举了常用的抗差估计等价权函数模型,并通过一个实例对比分析了各种等价权模型的抗差效果。实验结果表明,IGG方案较于其他抗差方案具有更好的探测和抵抗粗差的能力。
  3.介绍了基于等价权的相关抗差估计模型,重点分析了其在相关观测量抗差估计过程中存在的不足。阐述了基于方差膨胀模型的相关抗差估计模型,针对基于等价权的相关抗差估计模型中存在的不足,基于方差膨胀模型构建了一个新的相关观测量抗差估计模型,模型能够较好的解决基于等价权的相关抗差估计模型中出现的权矩阵不对称等问题,并在迭代计算中使用稳健性较强中位数计算单位权中误差,使得标准化残差计算更具抗差性。
  4.相关观测量抗差估计模型程序实现。利用C++程序语言将相关观测量的抗差估计模型嵌入GNSS网的无约束平差程序中。
  5.通过一实测GNSS网,通过人为加入符号和大小不同的两组粗差的方式,对比本文构建的模型和最小二乘以及RECO方案,在验后单位权方差、观测值改正数与无粗差改正数差值、坐标平差值中误差、平差坐标偏离四个方面,比较各方案的平差结果。实验结果表明,在粗差不显著时,本文建立的模型能与最小二乘平差得到较为一致的平差结果;在粗差显著(加入粗差)时,最小二乘受粗差影响较大,平差结果严重扭曲,RECO方案与本文所构建的模型都能够较好的识别和抵抗粗差。
[硕士论文] 杜文选
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)在科学、军事以及商用领域的不断发展,高精度导航定位应用愈加广泛。网络RTK(Network Real Time Kinematic,NRTK)技术作为GNSS新一代的高精度定位技术,克服了常规RTK技术的缺陷,拓展了定位的作用距离,其定位结果和可靠性都得到了很大提高。虚拟参考站(Virtual Reference Station,VRS)技术是网络RTK中一种比较成熟的、可实时提供高精度导航定位信息的技术,主要优点为覆盖范围广,定位精度高,可靠性强,该技术逐渐成为精密定位研究的一个热点。本文围绕基于GNSS的VRS算法技术进行研究,论文的主要内容包括如下几个方面:
  (1)首先,本文研究了基于GPS/BDS的系统融合的时间系统与坐标系统统一理论,重点介绍了融合系统的非差与双差定位模型,卫星高度角定权模型,对流层误差改正模型、电离层误差改正模型等。
  (2)介绍了整周模糊度固定基本理论,详细研究单历元整周模糊度解算技术,并针对VRS技术中参考基准站间模糊度解算以及主参考站与流动站间整周模糊度的解算方法进行了研究。
  (3)详细研究了基准站网的区域内插模型,分别比较LCM算法、LIM算法、LSM算法以及DIM算法四种区域内插模型对电离层和对流层等大气相关误差内插改正的效果和精度,选择最合适的内插模型改正虚拟参考站区域的误差,并根据改正信息生成虚拟参考站观测值,用于流动站的定位计算。
  (4)本文详细介绍了VRS算法技术的原理,采用文中所述VRS算法自主开发了VRS后处理定位程序,并采用开发的VRS定位程序处理接收机实测数据,结果分析得出在东方向与北方向定位精度可以达到1~3cm,在高程方向精度高于10cm,总体表明基于GNSS的VRS算法技术可以实现厘米级高精度定位。
[硕士论文] 徐炜
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着美国GPS系统的现代化、俄罗斯GLONASS系统的回归、欧盟GALILEO系统的组建、我国BDS-3系统面向全球的组网,GNSS多系统组合定位将是未来导航定位的必然趋势,多系统的数据融合也成为GNSS组合基线解算中的关键技术之一。基线解算技术在GNSS定位中具有不可替代的地位,可获得高精度的定位结果,已广泛应用于国防、工程测量、变形监测、交通等各个领域。而GNSS中长基线解算更具有广阔的应用前景,各省市建立的高铁、大型跨海跨江大桥、特大隧道工程控制网都有中长基线解算的需求。实现GPS/BDS组合的中长基线解算将可改善单系统定位脆弱的问题,保证定位解算结果的准确性,具有重要的理论意义与工程应用价值,并将有利于我国BDS系统的推广与应用。本文的主要研究内容及结论包括:
  1.针对GPS系统、BDS系统在时间与坐标系统间的差异,对GPS/BDS组合定位中的时空基准统一理论进行了相应研究,在推导出GPS卫星与BDS卫星坐标计算方法的基础上,进一步提出了GPS/BDS组合定位的主体方案。
  2.研究了GPS/BDS组合定位的非差、单差、双差、宽窄巷、无电离层组合等数学模型和卫星高度角定权、信噪比定权、验后方差定权的随机模型,并对与卫星有关、与传播路径有关、与接收机有关的误差源及其改正方法进行了分析。
  3.实现了对GNSS中长基线解算中的一些关键问题的研究,主要包括:利用电离层残差法与M-W组合法联合进行周跳探测与修复的技术,在固定宽巷模糊度的基础上构建无电离层组合模型,并基于Kalman滤波实现基础模糊度浮点解的解算技术,以及利用LAMBDA算法实现基础模糊度固定的技术等。
  4.基于C++平台结合面向对象的理念,根据文中的算法开发出一套集GPS、BDS系及其组合系统的中长基线数据处理软件,并以香港CORS网及三维移动变形平台实测数据为例,对算法进行了验证。计算结果表明,香港CORS网28.1km基线的RMS值在X、Y方向优于13.0mm,Z方向优于18.0mm,49.9km基线的RMS值在X、Y方向优于16.0mm,Z方向优于25.0mm;三维移动平台20.8km、45.5km、63.6km六条基线各系统X、Y、Z三个方向的RMS值均优于3.0cm,三维移动变形距离中误差均优于24.3mm,相对中误差优于1/55.8。
[硕士论文] 苏迪
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:坐标转换是测量工作中常见问题,大地测量、工程测量、摄影测量与遥感等都会用到坐标转换,常用坐标转换模型主要依据最小二乘准则进行平差约束。随着测绘数据处理理论的深入研究,能够同时考虑观测值误差以及系数阵中误差的整体最小二乘平差模型就被提出来,并发展出Partial-EIV模型、Gauss-Helmert模型的TLS等;TLS的解算方法:奇异值分解法,拉格朗日函数法等;坐标转换参数的求解,在TLS平差准则下得到了发展。本文通过列举算例比较了LS以及TLS的几种解法,讨论了其优劣。坐标转换方面讨论了LS、TLS、WTLS等几种平差算法,并进行了精度比较。
  最小二乘准则是测量数据处理过程中常用方法,它在参数计算估计时具有良好效果。对于数学模型平差计算之前,如果观测数据中含有粗差,最小二乘平差结果会出现比较严重的变形,其优良效果也会大打折扣。因此,如何正确找出粗差就比较关键了。因而可靠性理论的研究非常有必要,其主要包括内部可靠性和外部可靠性。本文主要针对EIV模型的整体最小二乘可靠性进行研究,通过误差传播规律求解协因数阵,以及单个备选假设下对于粗差值的假设检验;由于EIV模型考虑了系数矩阵中可能存在粗差,其可靠性的多余观测值分布在系数矩阵和观测值向量中,根据各数据受到约束条件强弱不同,各数据所占的多余观测值大小不同;对应的可控性数值与观测值成反比的关系。可控性数值可以作为描述内部可靠性大小的一个度量标准,其主要是与中误差倍数有关,反映了粗差下界值与中误差倍数的关系。根据实例证明,一般内部可靠性可控性数值至少是其中误差的3.5倍到5倍左右,这与常见的粗差值的最小情况比较相符。内可靠性粗差的下界值与可控性值成正比,其与中误差也成倍数关系。通过实验对比G-M模型与EIV模型可靠性计算结果,验证了EIV模型可靠性的可行性。
[硕士论文] 冯黎刚
交通测绘信息技术 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:首先,本文论述了研究斜轴椭球高斯投影理论的背景和意义,横轴椭圆柱等角投影(即高斯投影)存在的缺陷,分析了投影变形的主要误差来源以及目前工程上控制投影变形所采取的方法。简述了高斯投影在长大线路工程中的应用现状,以及大地测量学的基础理论知识等等。
  其次,深入分析了椭球变换理论和法截线椭球高斯投影模型理论,引入大地坐标微分公式分析椭球变换理论使其内容更趋完善。阐述了法截线椭球高斯投影模型参心空间坐标转换时各参量所代表的意义以及实现的效果,结合实例验证了法截线椭球高斯投影在处理长线工程中控制网数据时的优越性。
  再次,重点研究了大椭圆线椭球高斯投影模型,大椭圆线椭球的研究分三个方面进行。一是运用线性最小二乘公式求解大椭圆的法向量,根据非线性优化方法中的拉格朗日乘子法求解出非线性方程的最优值,再根据坐标旋转的规律确定参心空间直角坐标转换的正交矩阵,从而求得大椭圆线椭球几何参数,大地经纬度等椭球参量。二是以归化纬度、球心纬度为参数表示子午线弧长公式、大椭圆平面方程的系数,根据二次曲线不变量理论确定大椭圆的标准方程,从而求得大椭圆线椭球几何参数;然后以大椭圆平面方程系数为参数,推导出大椭圆线椭球经纬度与基础参考椭球经纬度之间的关系式。三是结合椭球变换理论中的变形法推导出大椭圆线椭球变形模型。
  最后,通过三种方法(高斯投影法、法截线法、大椭圆线法)处理某一在建铁路线路的测区控制点数据,根据其解算结果深入分析比较各种方法控制投影变形的效果。
[硕士论文] 吴世明
交通测绘信息技术 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:GPS精密单点定位技术是利用IGS提供的精密星历和卫星钟差,以单台GPS接收机采集的载波相位和伪距数据为观测值,利用距离交会法来确定测站位置,GPS精密单点定位也分为静态定位和实时定位,其定位精度有分米级、厘米级和毫米级。本文对无电离层影响的精密单点定位模型和误差改正模型进行了研究,并且借助MATLAB编写了相应的数据处理程序,利用采集的数据对模型的定位精度进行了验证和分析,所做的主要工作有:
  利用滑动式拉格朗日插值法和切比雪夫拟合法来求解对应历元时刻卫星坐标和卫星钟差,详细分析了不同阶数的滑动式拉格朗日插值法的插值精度和不同阶数的切比雪夫拟合精度,从而选择出适合无电离层影响的精密单点定位模型的插值方法。
  分析了利用M-W组合法和电离层残差法进行周跳探测和修复的优缺点,为了弥补两种方法在周跳探测时的不足,本文提出了采用联合M-W组合和电离层残差法进行周跳的探测和修复,并通过编写的程序验证了该方法的可行性和可靠性。
  针对对流层延迟误差,本文比较了应用Hopfield模型、Black模型以及Saastamoinen模型进行对流层延迟误差改正的情况,通过比较本文最终选用Saastamoinen模型和Niell投影函数进行对流层延迟误差改正。本文将接收机钟差当作白噪声进行处理,并且通过实际算例验证了此方法的有效性。
  本文详细推导了无电离层影响的精密单点定位模型的误差方程,并且在对无电离层影响的精密单点定位模型理论研究的基础上,借助MATLAB平台编写了适用于静态无电离层影响的精密单点定位数据处理的程序,通过采集的数据对程序进行了测试,最终得到了分米级的定位结果。
[硕士论文] 张成龙
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在建构筑物的施工建设及运营管理阶段,为掌握监测目标的形变情况,及时发现形变信息,需要进行变形监测。而随着GPS(Global Positioning System,GPS)现代化进程的加快,我国BDS(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)卫星的相继发射以及俄罗斯GLONASS(Global Navigation Satellite System,GLONASS)系统的重建,借助于GNSS(Global Navigation Satellite System,GNSS)全天候、定位精度高并且无需通视的优点,多系统组合GNSS观测在变形监测中被广泛的运用。GNSS多系统组合观测系统数目的增多,可见卫星的数量、卫星的几何结构等相对于单GPS系统有明显的改进。但短距离变形监测的主要误差,多路径误差却没有任何改善,因此探究削弱GNSS多系统多路径误差的方法,对于提高变形监测结果精度具有十分重要的意义。本文主要从以下几个方面进行了研究。
  (1)研究多路径误差产生的原理,并推导多路径误差与反射距离之间的函数关系,得出当反射距离超过50m时多路径误差已基本可以忽略不计;对不同系统动态变形监测数据进行傅立叶变换,分析不同系统多路径误差的频谱特性,验证了多路径误差主要表现为低频性;通过广播星历法与相关系数法计算多路径误差的周日重复性,验证单一系统多路径误差具有较强的周日重复性,并且相关系数法得到的重复周期相较于广播星历法更为可靠。从而得出多系统组合后多路径误差基本不具有周日重复性,恒星日滤波的方法也不再适用的结论,因此需寻找消除GNSS多系统多路径误差的方法。
  (2)对GPS动态变形监测的恒星日滤波方法进行升级,引入一种改进的集合经验模式分解方法(Improved Ensemble Empirical Mode Decomposition,IEEMD),进行多路径误差的建模。与EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法相比较,新方法可以有效地克服模态分量数目不一致和分解不彻底等问题。并利用包含高斯白噪声的模态分量,其能量密度与平均周期之积为常数的特性,设计一种的尺度提取方法,对模态分量进行选择和重构多路径误差。在此基础上,采用恒星日滤波技术,进行临近周日GPS坐标序列中多路径误差的实时削弱。实验结果表明:采用同样的尺度选择方法和恒星日滤波技术,采用IEEMD方法可以得到比EEMD方法更高精度的GPS坐标序列,一定程度上完善了GPS恒星日滤波方法。
  (3)GNSS多系统组合造成多路径误差的叠加,使得利用周日重复性进行多路径误差的建模消除的难度增大。因此从机器学习全新的角度对GNSS多路径误差的消除进行研究,提出基于机器学习的GNSS多系统多路径误差的挖掘与削弱,采用使用广泛,较为基础的BP(Back Propagation,BP)神经网络作为基本网络。进行变形监测观测数据中的多路径误差规律的学习,建立GNSS多路径误差神经网络模型,达到消除GNSS多系统多路径误差的目的。实验结果表明,针对GNSS三系统组合多路径误差,该方法的改善效果可达到51.18%;相较于GPS恒星日滤波,可以得到与恒星日滤波同等精度的改善效果;并且在任意系统组合多路径误差中,改善情况最好的方向也达到了39.58%。
[硕士论文] 闫壮壮
测绘工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:近二十年来,是现代空间大地测量技术飞速发展的时期,新型技术的应用和进步,也使人们对科研成果的质量和精度提出新的要求。国际地球参考框架(ITRF)是空间大地测量技术发挥作用的基础,人们对其精度的要求也越来越高。SLR台站作为ITRF的重要组成部分,其站坐标的精确测定对建立和维持高精度ITRF、研究板块运动运和质地活动等有着十分重要的意义。
  基于此,本文进行了以下几项工作:
  1)基于SLR的台站坐标解算。选取四颗卫星的测距资料,基于进行精密定轨技术,制定解算策略,利用GEODYNⅡ软件对国内五个SLR站的站坐标进行解算。获得五个站的三个坐标分量X、Y和Z的时间序列。
  2)解算结果的分析。分析各台站站坐标解算结果的质量,从中选取SLR7237长春站的解算结果与ILRS的数据进行对比,然后在MATLAB平台上实现SLR7237长春站的解算结果的MORLET小波分析,分析其时变规律及物理机制;
  3)软件实现。设计自动化站坐标计算软件。分析软件的需求,介绍软件的设计流程和功能,最后将解算用到的各类程序打包封装,形成可视化软件界面。
[硕士论文] 刘学俊
测绘工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:随着中国经济的高速发展,社会对资源的需求日益增大,地下煤炭、石油、矿产等资源源源不断地被开采出来,地面沉降日益显著,极大地影响到人民的生产和生活,甚至危及人民的生命安全。国内国际的测绘研究者使用了多种监测手段来监测和预报地表沉降。常规的测量方法如GPS法、高精度水准测量等,尽管技术较为成熟,精度较高,但从适用范围、成本及测量周期来说,已经不太适于现代测绘的需要了。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)的出现给人们提供了一种新的方法和技术,相对传统技术,InSAR对于测控面积、监测周期、经费等具有极大的优势。
  本文利用42景SAR数据,采用常规D-InSAR技术进行数据处理,分析差分干涉纹图,得出数据时间段内试验区的塌陷变化过程,各个矿区开采沉陷的时空变化特征。利用PSInSAR技术对数据进行处理与分析,在多期地面沉降信息分析与综合的基础上编制出实验区地面沉降(陷)速率图和累积沉降量图,通过对累积地面沉降量空间插值分析得到该区域累积沉降等值线图。
  针对实验区区域性地面沉降和煤矿开采区快速沉陷两种类型地表形变,利用多期EVSATASAR雷达数据,采用PSInSAR处理技术与常规D-InSAR差分干涉处理方法,获取了全区2个不同时间段的区域性地面沉降速率和6年时间内全区累积沉降量结果,以冬季相干性良好的差分干涉纹图实现了开采沉陷动态过程监测,得到了多个时段试验区动态沉陷监测成果。
[硕士论文] 范春艳
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:在大尺寸空间坐标测量领域,由于测量空间大、对精度要求高、测量对象结构特征复杂、测量时的环境条件多变,往往采用组合测量方法来实现对整个测量空间的控制。组合测量方法既包括单测量设备的多站测量、多种测量设备融合的简单集成测量,也包括远距离全局控制与近距离终端测量相结合的组合式测量。其中采用全局控制与终端测量相结合的组合式测量方法,可以实现测量空间内大范围整体测量与局部观测的分别控制,是当前大尺寸测量领域的研究热点。该方法针对各测量部位的测量要求,充分利用各测量设备性能优势,将不同的测量设备进行串联并优化组合,最后通过将测量数据集成融合,达到提高测量效率、控制测量精度的目的。而在整个组合测量过程中,全局控制测量作为一项基础性工作,对测量精度的控制起着至关重要的作用。
  本文以高精度全站仪为工具,针对全局测量空间构建及精度控制过程中涉及的关键技术问题,开展的主要研究工作如下:
  (1)分析总结了点位误差度量常用的方法,并根据全站仪测量系统的测量原理,利用Matlab界面设计与编程,分别采用数学解析法、数理统计法、误差椭球法对全局测量空间内全站仪点位测量精度的分布规律进行了仿真分析。
  (2)介绍了坐标变换的七参数转换模型,对利用几种常用的坐标转换方法做初步转换的结果进行了比较分析;介绍了转站精度分布模型的构建过程,采用无约束优化法解算转站精度最高的点位坐标及最高的转站精度值,研究了转站精度分布模型的控制半径问题。
  (3)探讨了全局测量空间构建过程中转站精度的影响因素。分别从公共点的个数、基准公共点的点位精度、公共点位置分布以及待测点位置分布等几个方面具体分析了转站精度的空间分布规律。
  (4)介绍了全局测量空间中转站精度的控制方法,分别对以原始观测值和坐标值为基础的整体平差方法进行了探讨,并利用Matlab编程软件实现了平差解算;结合点位测量精度与转站精度的分布规律,利用Leica TM30全站仪测量系统模拟全局测量空间构建实验,通过对实验数据处理分析,比较了两种整体平差方法进行转站精度控制的优势与不足。
[硕士论文] 任天宇
测绘工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:目前中国中东部地区的大多数省市已建成连续运行基准站系统(Continuously Operating Reference Station System,CORS),随着CORS在技术和功能上的不断完善,用户对于CORS定位精度的要求也越来越高。目前CORS一定程度上满足了不同行业对测绘数据的要求,但是由于数据计算中参数选择等问题,往往并不能得到精度高且稳定的基准站的坐标计算结果,这直接影响整个CORS数据的可靠性和准确性。
  本文为了提升基准站的解算精度,有必要对数据的解算策略进行分析。本论文采用不同参数,对比不同方案下的基线解算和网平差结果,对其稳定性和精度进行分析,获得CORS基准站坐标解算的最优策略。主要研究工作如下:
  1、研究了GAMIT/GLOBK软件解算基线和基准站坐标的策略。对GAMIT/GLOBK软件中的参数进行设置,按照不同的参数选择取值,并制定了数据分析方案。
  2、对不同参数下GAMIT/GLOBK解算结果进行方案比较和精度分析。对GAMIT/GLOBK中不同的基准站数量、观测类型参数、起算点坐标约束、卫星截止高度角参数,利用标准化均方根误差、基线重复率等对比分析基线解算和网平差结果,对基准站坐标解算的最优策略进行探究。得出使用9个IGS站作为固定站能提供较高的解算精度和稳定性;LC_HELP参数相对LC_AUTCLN参数在基线解算和网平差中结果更好;0.5cm的起算点坐标约束在CORS数据解算中有较高的解算精度和稳定性。
[硕士论文] 肖恭伟
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:对流层位于大气层最低的部分,与人类的生活息息相关。对流层延迟对卫星信号的影响是重要误差来源。由于对流层延迟与信号的频率无关,因此不能使用双频组合的方式消除,只有通过模型改正法、参数估计法、外部修正法等方法改正。
  目前,人工智能的飞速发展极大推进了人工神经网络算法的研究,人工神经网络是一种非线性动力学系统,从上世纪40年代开始出现,由浅层的网络结构发展到今天的深度学习算法,在图像识别、语音识别、机器翻译、医学研究等方面产生了极大的影响,也逐渐深入到大众生活中,同时也为对流层建模提供了一种新方法。
  本文主要介绍了大气层结构以及卫星导航中常用的对流层估计模型,结合浅层的神经网络和深度学习算法,针对区域精密对流层以及经验对流层模型提出了:基于改进的BP(Back Propagation,BP)神经网络构建区域精密对流层模型和基于深度学习算法构建区域经验对流层模型。主要的研究了以下的两个方面:
  (1)基于改进的BP神经网络建立区域精密对流层延迟模型。1)针对BP神经网络应用在区域对流层建模中的问题,进行了改进措施:数值模拟求得最佳隐层节点数目,减少模型参数,提高计算速度。2)改进模型参数小,适用于信号的播发,可以实时估计区域精密对流层。3)讨论了测站数目对建模精度的影响,随着测站数目的增加,建模精度逐渐升高,当测站数目达到一定数目时,改进BP模型预报精度不在有明显提高。4)改进的BP神经网络模型在拟合和预报精度上都有较大提升,RMSE(Root Mean Square Error,RMSE)分别为:7.83mm和8.52mm,而四参数模型拟合、预报RMSE分别18.03mm和16.60mm。
  (2)基于深度学习建立区域经验对流层延迟模型。1)将深度学习算法引入到卫星信号对流层延迟的研究工作中是值得尝试的一种方法。由于对流层延迟是非线性的,深度学习方法具有很强的非线性建模能力,根据丰富的对流层延迟历史数据发掘对流层信息的分布特征进行建模是非常合适的。2)使用中国和日本区域性的对流层数据,基于深度学习算法建立了经验对流层模型,在中国区域探讨了单个测站两种不同模型估计的延迟量与真实产品的对比结果,同时对多个测站进行了Bias和RMSE结果进行了统计,由于中国区域数据较少,区域面积大,得到RMSE也比GPT2w(Global Pressure and Temperature2Wet,GPT2w)大2.26mm。3)在日本区域对单个测站得到的估计值与真实值进行了对比,发现GPT2w模型与FCN建立的模型精度大致相同,然后对多个测站进行了Bias和RMSE的统计分析。发现基于深度学习算法建立模型的Bias比GPT2w模型小9.15mm,极大的消除了系统误差,新模型的RMSE比GPT2w模型大0.07mm对精密定位的精度影响可以忽略。4)建立的新模型具有对硬件要求较低、建模流程简单、模型参数少等优点,可以方便应用于移动设备端。
[硕士论文] 闫忠宝
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:GNSS导航卫星系统的不断完善,使导航定位服务从单一GPS技术向多卫星融合技术发展,多系统融合数据处理成为可能。根据数据处理模型差异,可将数据处理方法分为非差组合模型和双差组合模型。非差组合模型定位精度受卫星轨道和各种改正模型精度的限制,而双差组合模型在一定程度上可消除各类误差源干扰,得到更优解算精度。
  随着BDS系统建设,构建基于GPS/BDS双差融合技术的国家或全球级参考框架成为研究热点。基于双差组合模型实现坐标参考框架,核心问题即模糊度固定。本文深入研究了基于法方程层面的双差松组合模型、基于观测量层面的双差紧组合模型法方程融合特点和法方程秩亏解决思路,并结合Sigma-dependent、QIF模糊度固定算法,提出了GPS/BDS双差融合松、紧组合模型的模糊度固定算法,利用开发软件开展短、长基线模糊度固定和多天组网平差实验测试所提算法的模糊度固定率和固定正确性。本文的主要研究内容和工作如下:
  (1)推导了L5/LC、MW/LC等双差观测方程与误差方程、由差分算子构建双差随机模型;阐述双差松组合法方程消除秩亏方法:法方程中消除参考星模糊度;提出双差紧组合法方程消除秩亏方法:对模糊度附加权值较小的绝对约束。
  (2)将双差松、紧组合模型与Sigma-dependent、QIF算法结合,阐述模糊度固定算法原理、基准传递思想;结合不同长度基线探究固定模糊度与基准传递关系和固定模糊度RMS值与迭代次数关系。
  (3)推导了基于参数变换思想的参数初始值统一方法;证明了各观测方程相互独立是序贯平差与经典最小二乘平差的等价性条件;推导了基于无网平移条件的最小约束基准算法在法方程中实现形式。
  (4)为检验所提算法的模糊度固定率和固定正确性,并顾及BDS存在未校正误差;利用开发软件开展短、长基线模糊度固定实验和GPS/BDS等权、BDS降权实验。结果表明,双差松、紧组合模型的Sigma-dependent、QIF算法长基线模糊度固定率都在80%以上;短基线Sigma-dependent模糊度固定率在80%左右较QIF算法略高;BDS降权前后21天组网平差除个别测站外,站点N、E、U坐标分量在±5.0mm以内。证明了提出算法具有较好的模糊度固定效果。
[硕士论文] 柴燕妮
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:20世纪末,伴随着全球城市化进程的深入,我国城市化逐渐步入加速发展时期,党的十八大把城镇化上升为国家战略,进一步带动了城市化的步伐。快速城市化引起城市人口增加、城市建设用地持续增长等一系列城市问题,因此,研究城市扩张及其驱动因素对构建城市可持续发展决策变得尤为重要。
  本文首先梳理了太原建城以来的空间格局发展变迁进程,而后基于Landsat遥感影像、DEM数据及统计年鉴等多源数据,进一步分析与研究了1990年后太原城区建设用地时空扩张特点及驱动力因素,主要研究成果如下:
  1、从时间和空间两个角度,分析了20世纪90年代至今太原城区建设用地扩张的特点。时间角度上:太原城区建设用地面积由1990年的195.78 km2扩展到2015年的416.50 km2,25年的时间共增长了220.72 km2,年均扩张面积达到8.83 km2,年均扩张强度为0.63,年均扩张动态度是4.51%。其中,2000-2005年间的扩张面积最大,达到57.37 km2,扩张速度为11.47km2/a,扩张强度为0.82;扩张面积最小的时期是1995-2000年,这5年间的扩张面积仅为30.47 km2,扩张速度与最大扩张速度相差5.38 km2/a,扩张强度也最小。就扩张动态度而言,1990-1995年间的扩张动态度最大为4.40%,其次是2000-2005年期间,最小的是2010-2015年,此阶段的扩张动态度只有2.49%。空间角度上:太原城区建设用地的重心,在近三十年的时间内向东南方向转移了1425.81m,2000-2010年转移距离最大,达到742.35 m。在各象限方向上均呈现正向扩张的趋势,其中向南部扩张面积最大(57.57 km2),高速扩张区域主要分布在尖草坪区、小店区和晋源区;扩张强度高的象限集中在东南部、南部和北部,分布在小店区和尖草坪区,东南部的年均扩张强度远远高于其它象限,年均扩张强度指数为1.52,属于较高强度扩张类型。1990年后,太原城区建设用地的分形维数一直低于1.5,除在2000-2005年间发生小幅度的递增外,整体呈现逐渐降低的趋势。紧凑度指数在2005年最低为0.044,在2015年达到最高为0.051,25年间虽有小幅波动,但整体上表现为上升状态。总体说来,从1990年到2015年,太原城区建设用地的扩张面积、扩张速度与扩张强度变化状况基本一致,而扩张动态度的变化则有所不同;太原城区建设用地扩张的主要方向为南北方向,次要方向为东西方向,高速扩张区域主要分布在尖草坪区、小店区和晋源区,分形维数降低、紧凑度增加的变化趋势表明太原城区建设用地边缘的空间不规则程度在降低,城市用地趋向于紧凑节约的状态。
  2、太原城区建设用地扩张是包括自然、人为原因在内的多种因素共同作用、共同影响的结果,其发展和扩张同该区域的自然地理环境、社会经济条件、政策与规划等多方面因素密不可分。本文利用DEM数据获得太原城区的海拔高度与地形坡度,依此分析可知,太原城区“三面环山”的自然地理环境从根本和长远上最大程度地影响着城市扩张的方向、形态和趋势,政策与规划因素在一定时期内对太原城区建设用地扩张起到特定的导向作用。由于自然地理环境和政策与规划因素无法量化,所以本研究利用社会经济条件因素构建驱动力指标体系,并通过主成分分析与线性回归分析得出:太原城区建设用地扩张的核心社会经济驱动因素是居民生活水平的提高、经济快速发展、财政贸易的增长、城市道路的拓展、人口增加与固定资产投资额的加大等,且都与城区建设用地面积扩张呈现高度相关关系,拟合系数高达0.95以上。
[硕士论文] 谢韬
机械电子工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:姿态参数是表征载体运行安全的重要信息,例如航天器的姿态测控、飞机的偏航角测量及陆地车辆的方向信息获取等。姿态参数检测是发展主动性运动状态安全监测的基础,利用北斗卫星导航系统不仅可以获取载体的位置、速度和时间信息,还可以获取姿态参数,具有广阔的应用前景。
  基于导航卫星的姿态测量通常以载波相位作为基本观测量,其中如何有效地进行载波相位整周模糊度固定和正确的姿态解算,既关系着动态解算的效率,又关系着测量结果的可靠性。为此本论文结合北斗系统特点,在进行姿态测量模型构建基础上,重点进行整周模糊度固定方法和姿态解算算法的研究。此外,在兰新客专开展了动车组运行姿态检测试验。本论文的研究内容及成果如下:
  建立了基于北斗载波相位差分观测量的姿态测量模型。采用载波相位差分线性组合的观测量,推导了其与待定参数(基线矢量、模糊度、姿态角)之间的确定性数学关系,构建了姿态测量数学模型,并对其中涉及的坐标系及变换关系进行了论述。同时结合工程应用实际,分析了包括测姿系统结构和天线配置方法在内的姿态测量系统模型。
  研究了基于载波相位双差观测量的整周模糊度固定和姿态解算问题。针对多历元联合观测的高阶矩阵求逆问题,应用了QR分解技术去除观测方程中的方向阵坐标参数,只在模糊度域估计浮点解,减小了计算量。针对模糊度浮点解之间的强相关性导致的模糊度搜索困难问题,通过乔里斯基分解和可逆的整数Z变换有效地压缩了可能的模糊度组合数目,提高了模糊度的搜索效率。采用了直接法和最小二乘法进行姿态参数解算,通过基于MATLAB的仿真姿态测量实验结果表明,本文所述的整周模糊度解算算法有效进行了模糊度固定,同时采用最小二乘法的姿态解算精度相比直接法有所改进。
  针对高速铁路动车组运行安全检测中的车体姿态角检测问题,首次引入北斗姿态测量技术,在新疆进行了大风条件下的动车组车体测姿试验,有效采集了车体航向角、侧滚角姿态数据和三维坐标、实时车速等运行状态参数,表明了北斗测姿技术的可用性。
[硕士论文] 赵春霞
海洋测绘 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:多波束声呐系统是探测海底地形地貌的主要设备之一,不仅能够获得水下地形图,还可同时获取高分辨率声呐图像,为大范围海底底质分类提供一种可行的手段。然而,由于海洋环境及声呐系统本身的复杂性,多波束反向散射数据存在大量误差,势必影响其在海底底质分类中的应用。其中,海底地形起伏及镜面回波带来的误差最为显著,前者会造成波束海底入射角及声照区面积计算不准确;而后者会造成船底正下方出现条带状异常假象,是声呐图像中难以处理的系统误差之一。为此,本文严密推导了海底三维入射角及有效声照射面积的计算公式,然后重点研究了船底正下方条带状异常假象的改正方法,对有效利用多波束反向散射数据进行海底底质分类具有重要意义。主要工作如下:
  (1)在前人研究的基础上,构建了海底三维入射角的计算模型。基于多波束点云归位模型及海底地形模型,本文顾及了换能器三轴安装偏差角、船体姿态、声线弯曲及海底地形等因素,详细推导了海底真实入射角的实用公式,提高了入射角计算的准确度,易于编程实现。
  (2)构建了顾及海底局部倾斜的有效声照射面积计算模型。本文首先分析了影响有效声照射面积的不确定性因素,然后通过分析海底倾角分别对波束脚印面积及声脉冲照射面积的影响,精确推导了顾及海底局部倾斜的有效声照射面积的计算公式,与平坦海底假设结果相比,本文公式计算结果更符合海底实际起伏情况。
  (3)针对声呐图像中船底正下方区域条带状异常假象,提出了一种等均值方差拟合模型的改正方法。本文系统分析了该类假象的影响因素及表现,考虑到海底底质具有区域性平稳变化特征,船底正下方区域的数据变化程度及趋势应与两侧相同,故本文模型利用异常区域两侧一定范围内回波强度的均值和方差,压缩和移动船底正下方区域数据,算法物理意义明确。既有效利用了异常区域的原始采集信息,保留了船底正下方区域相对反向散射强度关系,又能有效去除条带状异常假象。文中用实测数据验证了算法的可行性。
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