缔合Legendre函数的快速插值计算及其在六边形网格模型重力异常计算中的应用

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作者 李新星 范昊鹏 +2 位作者 万宏发 范雕 冯进凯 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1737-1747,共11页

鉴于局部区域非等纬度分布点的超高阶次球谐综合计算效率较低,本文深入研究了缔合Legendre函数的插值算法,结合模型重力异常求解的展开式,提出了超高阶模型空间重力异常插值快速计算方法,为了验证本文方法在东西狭长分布的点集更具有应... 鉴于局部区域非等纬度分布点的超高阶次球谐综合计算效率较低,本文深入研究了缔合Legendre函数的插值算法,结合模型重力异常求解的展开式,提出了超高阶模型空间重力异常插值快速计算方法,为了验证本文方法在东西狭长分布的点集更具有应用优势,采用球谐旋转变换技术进一步提升了计算效率。试验结果表明,利用2160阶次EGM2008模型计算日本地区同一高度的30303个非等纬度分布的六边形网格点处模型重力异常,插值快速计算方法相比逐点计算,在误差不超±0.005 mGal水平下,计算耗时从3669.41 s缩减到98.05 s,同时经过球谐旋转变换,将南北狭长的日本区域点集旋转为东西狭长分布,使得上述相应计算内容的耗时进一步由98.05 s缩减到19.06 s,计算效率相比最初方法提速比达到近200倍,有效解决了非等纬度分布点的超高阶模型重力异常快速解算的效率难题,且验证了该方法在东西狭长分布的情况下具有更高的提速比。 展开更多

关键词 地球重力场模型 球谐综合 勒让德函数 六边形网格 球谐旋转变换 插值方法

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联合卫星测高重力数据构建海底地形的理论与方法研究

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作者 范雕 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期204-204,共1页

卫星测高技术反演海底地形是目前主要依赖的高效构建全球海底地形方法。论文主要针对利用卫星测高反演海底地形存在的关键技术问题,重点研究了联合卫星测高重力异常(gravityanomaly,GA)与重力异常垂直梯度(vertical gravitygradientanom... 卫星测高技术反演海底地形是目前主要依赖的高效构建全球海底地形方法。论文主要针对利用卫星测高反演海底地形存在的关键技术问题,重点研究了联合卫星测高重力异常(gravityanomaly,GA)与重力异常垂直梯度(vertical gravitygradientanomaly,VGG)反演海底地形的非线性最小二乘迭代和顾及地形非线性项的最小二乘配置等理论与方法。 展开更多

关键词 海底地形 最小二乘配置 卫星测高 重力异常垂直梯度 最小二乘迭代 数据构建

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基于抗差自适应CKF的水下重力匹配导航SITAN算法

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作者 付林威 赵东明 +1 位作者 范雕 付林 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2024年第2期5-8,26,共5页

为提高水下重力匹配算法的定位精度和稳健性,将容积卡尔曼滤波应用到水下重力匹配惯性导航中,同时引入抗差估计和自适应因子,提出了基于抗差自适应容积卡尔曼滤波的水下重力匹配导航SITAN算法。利用重力异常模型数据开展仿真实验,结果表... 为提高水下重力匹配算法的定位精度和稳健性,将容积卡尔曼滤波应用到水下重力匹配惯性导航中,同时引入抗差估计和自适应因子,提出了基于抗差自适应容积卡尔曼滤波的水下重力匹配导航SITAN算法。利用重力异常模型数据开展仿真实验,结果表明,所提算法能有效修正惯导整体航迹,在观测值未加入粗差的情况下较普通容积卡尔曼滤波算法提高了76%的导航定位精度,在观测值加入30 mGal粗差的情况下,提高了88%的导航定位精度。该研究成果可为后续水下重力匹配导航算法的理论研究及工程实践提供一定的数据支撑。 展开更多

关键词 水下重力匹配导航 容积卡尔曼滤波 抗差估计 自适应因子 SITAN算法

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基于CEP的重力自适应并行EKF匹配算法

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作者 黄炎 李姗姗 +3 位作者 范雕 谭勖立 冯进凯 吕明昊 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期50-62,共13页

针对现有惯性/重力/重力梯度组合导航EKF匹配算法滤波状态方程存在模型误差以及惯性导航系统定位存在累积误差而造成的滤波失准乃至发散问题,提出一种基于CEP(Circular Error Probable,圆概率误差)的自适应并行EKF匹配算法.该算法首先... 针对现有惯性/重力/重力梯度组合导航EKF匹配算法滤波状态方程存在模型误差以及惯性导航系统定位存在累积误差而造成的滤波失准乃至发散问题,提出一种基于CEP(Circular Error Probable,圆概率误差)的自适应并行EKF匹配算法.该算法首先通过自适应因子调节状态预测信息的权重,削弱预设动力学模型不准确产生的误差;同时利用惯性导航系统圆概率误差半径构建基于CEP的移动窗口分层模型,然后根据滤波量测值与窗口坡度等信息,对移动窗口范围进行约束;最后组建分层窗口并行滤波器,得到最优匹配结果.南海海域实验结果表明,基于CEP的自适应并行EKF匹配算法相较于传统EKF算法和自适应EKF算法的水下重力匹配导航定位精度分别提升了74.0%和49.8%.该算法能够在一定程度上克服惯性导航系统由于时间推移误差积累的缺陷,提高系统导航定位精度,增加匹配算法的鲁棒性. 展开更多

关键词 CEP 自适应滤波 EKF 移动窗口 重力异常 重力梯度

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基于重力异常数据构建海陆交界区域海底地形模型

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作者 杜斌 范雕 +3 位作者 胡兴猛 谭勖立 万宏发 裴宪勇 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2024年第8期873-880,共8页

针对使用重力反演海陆交界区非规则形状海域海底地形算法实施困难的问题,基于海底地形数据与重力数据间近似线性的关系,提出使用改进的GGM(gravity-geologic method)和回归分析方法,联合水深测量数据和重力异常数据构建海陆交界区非规... 针对使用重力反演海陆交界区非规则形状海域海底地形算法实施困难的问题,基于海底地形数据与重力数据间近似线性的关系,提出使用改进的GGM(gravity-geologic method)和回归分析方法,联合水深测量数据和重力异常数据构建海陆交界区非规则形状海域海底地形。选择中国南海2°×2°(6°~8°N,115°~117°E)范围为研究区域,采用改进的GGM和回归分析方法分别构建海陆交界区海底地形模型SCS_iGGM和SCS_iRA,并与SCS_Grid(研究区声学水深数据直接格网化结果)和SCS_topo_23.1等模型的结果进行比对。结果表明,SCS_iGGM和SCS_iRA模型与SCS-DTU18、SCS-ETOPO1、SCS_topo_23.1模型整体统计结果相似度较高,相关系数高于0.99。外部检核结果表明,SCS_iGGM和SCS_iRA模型精度相当,相较于SCS-DTU18、SCS-ETOPO1和SCS_topo_23.1模型,二者精度分别提高约76%、70%和53%。联合实验海域重力异常和船载水深数据建立的海底地形模型的数据恢复能力和模型构建效果均优于仅依靠船载水深数据所得结果。 展开更多

关键词 卫星测高重力异常 海底地形 重力地质法 回归分析技术 非规则形状海域

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初建海洋测绘课程的探索与体会

6

作者 范昊鹏 柴洪洲 范雕 《中国现代教育装备》 2024年第1期165-168,共4页

介绍了测绘工程专业背景下建设海洋测绘课程的起步过程,着重从教法和学法两个角度阐述了课堂组织形式,提出了“问题引导+课程关联引导+实操引导+反馈引导”的讲授方法;围绕海洋测绘课程的建设过程进行总结,并从宏观和微观两个层面分析... 介绍了测绘工程专业背景下建设海洋测绘课程的起步过程,着重从教法和学法两个角度阐述了课堂组织形式,提出了“问题引导+课程关联引导+实操引导+反馈引导”的讲授方法;围绕海洋测绘课程的建设过程进行总结,并从宏观和微观两个层面分析了建设中产生的一些问题。 展开更多

关键词 海洋测绘 海测装备 学科建设

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基于最小二乘配置的陌生海域海底地形反演方法

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作者 范雕 李姗姗 +4 位作者 冯进凯 黄炎 范昊鹏 张金辉 李新星 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期2039-2053,共15页

针对目前在无船测水深数据支撑的陌生海域海底地形模型构建困难的现状,提出了可将船测水深数据和重力数据已知海区协方差函数统计结果迁移、推广并应用于与已知数据海区重力异常相似的船测水深数据空白的陌生海区,运用最小二乘配置方法... 针对目前在无船测水深数据支撑的陌生海域海底地形模型构建困难的现状,提出了可将船测水深数据和重力数据已知海区协方差函数统计结果迁移、推广并应用于与已知数据海区重力异常相似的船测水深数据空白的陌生海区,运用最小二乘配置方法实现陌生海域海底地形模型构建。首先在西太平洋某1°×1°数据已知海区,依据最小二乘配置方法构建了相应的海底地形模型(BAT_LSC_1)。模型评估结果表明,BAT_LSC_1模型与导纳函数构建的海底地形模型检核精度相当,检核相对精度优于4%。海区重力异常作灰度化处理后,应用影像粗匹配和精匹配技术搜寻出与已知海区重力异常特征相似区域,迁移已知海区协方差统计结果应用于陌生海区,运用最小二乘配置方法构建陌生海区海底地形模型(BAT_LSC_2)。试验检核结果表明,BAT_LSC_2整体表现优于ETOPO1模型和应用导纳函数构建的海底地形模型,验证了本文方法思路的可行性和适用性。 展开更多

关键词 海底地形 卫星测高 重力异常 最小二乘配置 协方差函数

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超高阶全球地形球谐系数模型的构建方法与实现

8

作者 单建晨 李姗姗 +3 位作者 范雕 李新星 黄炎 邢志斌 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期748-759,共12页

针对10800阶地形球谐系数模型构建的计算精度、计算稳定性及超大规模运算量等问题,本文首先通过比较分析矩形离散积分方法、Gauss-Legendre积分方法和Driscoll/Healy积分方法,验证了Driscoll/Healy积分方法具有更高的计算精度。然后,给... 针对10800阶地形球谐系数模型构建的计算精度、计算稳定性及超大规模运算量等问题,本文首先通过比较分析矩形离散积分方法、Gauss-Legendre积分方法和Driscoll/Healy积分方法,验证了Driscoll/Healy积分方法具有更高的计算精度。然后,给出了改进的Belikov公式,将完全正常化缔和勒让德函数在全球范围内以优于10^(-12)精度高效、稳定递推至10800阶;提出了联合FFT和基于OpenMP的多核并行方法求解超高阶球谐系数的优化策略,显著提高了球谐系数模型构建的计算效率。最后,利用Earth2014_TBI与全球海底地形模型STO_IEU2020格网数据建立了全球10800阶地形球谐系数模型sph.10800_IEU,总体精度与Earth2014_TBI2014.shc相当,在试验海域的相对精度略优于模型Earth2014_TBI2014.shc。 展开更多

关键词 地形球谐系数模型 Gauss-Legendre积分法 Driscoll/Healy积分法 矩形离散积分法 FFT OPENMP

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局域重力场球冠谐建模与联邦滤波相结合的重力匹配导航算法

9

作者 黄炎 李姗姗 +3 位作者 李新星 宋星光 范雕 万宏发 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期1844-1857,共14页

本文提出一种基于联邦Kalman滤波器(federated Kalman filter,FKF)和局部重力场球冠谐分析(spherical cap harmonic analysis,SCHA)建模的水下重力匹配导航方法。首先基于适定边值问题构建FKF子系统滤波器的重力梯度复数组合观测量;然... 本文提出一种基于联邦Kalman滤波器(federated Kalman filter,FKF)和局部重力场球冠谐分析(spherical cap harmonic analysis,SCHA)建模的水下重力匹配导航方法。首先基于适定边值问题构建FKF子系统滤波器的重力梯度复数组合观测量;然后采用改进球谐分析技术(adjusted spherical harmonic analysis,ASHA)优化局部重力场球冠谐建模方法,快速建立以匹配点为中心的局部海洋重力场与空间位置之间较为准确的移动窗口球冠谐模型,并依据该模型组建子滤波器量测方程;最后利用预测残差向量设计自适应信息分配因子将各子滤波器状态估值及协方差进行融合得到惯导位置误差最优估计量。试验结果表明:采用SCHA建模的重力FKF匹配算法24 h航行导航定位误差保持在1.1 n mile以内,导航定位精度提高85%以上;10 d长时间航行导航定位精度提高了88.7%。本文算法能够在一定程度上克服惯性导航系统由于时间推移误差积累的缺陷,提高系统导航定位精度,增加匹配算法的稳健性。 展开更多

关键词 FKF SCHA 重力梯度 复数组合 匹配导航 ASHA

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联合CTD、海底地形和ARGO数据构建北太平洋深海时变温度模型

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作者 张金辉 李姗姗 +2 位作者 杨光 范雕 凌晴 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2023年第12期94-101,126,共9页

面对深海温度实测数据不足的现实,本文依据CTD温度剖面随海深变化特性对北太平洋海域重新划分区域,联合海底地形和Argo数据构建了2005—2020年北太平洋深海月均格网化温度模型,并反演了其深海比容海平面变化。试验结果表明:(1)本文构建... 面对深海温度实测数据不足的现实,本文依据CTD温度剖面随海深变化特性对北太平洋海域重新划分区域,联合海底地形和Argo数据构建了2005—2020年北太平洋深海月均格网化温度模型,并反演了其深海比容海平面变化。试验结果表明:(1)本文构建的深海温度剖面均值数学模型相较于其他数学模型与CTD实测数据的差异小1~2个数量级,更能准确地反映各区域深海温度剖面随海深变化特性;(2)本文构建的深海温度模型与CTD实测数据、EN4的差异最大不超过0.20℃和0.60℃,平均差异不超过0.03℃和0.50℃,标准差不超过0.06℃和0.002℃;(3)基于该温度模型和EN4计算得到的北太平洋深海比容海平面变化趋势基本一致,其中2005—2010年上升趋势分别为0.52±0.09和0.73±0.11 mm/a,2010—2020年上升趋势分别为0.02±0.03和-0.01±0.01 mm/a,与相关文献基于热含量变化研究结论一致,整个研究时间段内上升趋势分别为0.11±0.17和0.09±0.11 mm/a。这说明本文构建的深海温度模型数据具有一定的可靠性,对于细化区域海平面平衡方程成因变化具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 CTD 深海 温度区域 模型构建 深海比容海平面变化

原文传递

基于STO_IEU2020的海底地形数据尺度提升方法比较

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作者 杜斌 范雕 胡兴猛 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2023年第6期24-28,共5页

栅格小于1′的全球海底地形数据通常以卫星测高海洋重力数据构建的1′海底地形数据作为背景场模型,采用数据格网化方法得到。基于此,以STO_IEU2020模型作为海底地形背景场数据,使用反距离加权法、改进Shepard拟合方法、径向基函数法、Kr... 栅格小于1′的全球海底地形数据通常以卫星测高海洋重力数据构建的1′海底地形数据作为背景场模型,采用数据格网化方法得到。基于此,以STO_IEU2020模型作为海底地形背景场数据,使用反距离加权法、改进Shepard拟合方法、径向基函数法、Kriging方法4种常规网格化方法以及“移去-恢复”方法,分别构建了试验区域栅格大小为30″和15″海底地形模型,并对试验结果开展了分析评估。试验结果表明,采用改进Shepard拟合方法构建的30″和15″栅格海底地形模型相较其他3种常规海底地形格网化方法检核精度高。进一步基于改进Shepard网格化方法,采用“移去-恢复”方法构建的30″和15″栅格海底地形模型结果显示,“移去-恢复”方法可进一步提升建模精度,据此建议制作多尺度海底地形数据,可重点考虑基于“移去-恢复”的改进Shepard拟合方法。 展开更多

关键词 海洋测绘 海底地形 尺度变换 数据统计 模型评估

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联合多源重力数据反演菲律宾海域海底地形 被引量：22

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作者 范雕 李姗姗 +3 位作者 孟书宇 邢志斌 冯进凯 张驰 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期1307-1315,共9页

对比分析重力-海深的"理论导纳"和实际数据的"观测导纳",获得研究海域有效弹性厚度理论值为10km。联合重力异常和重力异常垂直梯度数据,应用自适应赋权技术,采用导纳函数方法构建菲律宾海域1′×1′海底地形模... 对比分析重力-海深的"理论导纳"和实际数据的"观测导纳",获得研究海域有效弹性厚度理论值为10km。联合重力异常和重力异常垂直梯度数据,应用自适应赋权技术,采用导纳函数方法构建菲律宾海域1′×1′海底地形模型。试验发现,当重力异常垂直梯度反演海深结果与重力异常反演海深结果的权比为2∶3时,所构建的海深模型检核精度最高。同时,联合多源重力数据反演海深能够综合重力异常和重力异常垂直梯度在对待不同海底地形上的反演优势,生成精度优于单独使用重力异常数据和重力异常垂直梯度数据反演的海底地形模型。以船测数据作为外部检核条件,反演模型检核精度略低于V18.1海深模型,而相较于ETOPO1海深模型和DTU10海深模型检核精度分别提高了27.17%和39.02%左右;反演模型相对误差的绝对值在5%范围内的检核点大约占检核点总数的94.25%。 展开更多

关键词 海底地形 导纳函数 地壳均衡 有效弹性厚度 功率谱密度

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线性回归分析技术推估海底地形 被引量：15

13

作者 范雕 李姗姗 +2 位作者 孟书宇 邢志斌 李新星 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期24-32,共9页

为了填补船测海深数据空白,给出了海底地形起伏与重力异常和重力异常垂直梯度之间的导纳函数关系。据此,以测高重力异常、重力异常垂直梯度作为输入数据,采用线性回归分析技术,在西南太平洋相关海域开展了海底地形反演试验。结果表明,... 为了填补船测海深数据空白,给出了海底地形起伏与重力异常和重力异常垂直梯度之间的导纳函数关系。据此,以测高重力异常、重力异常垂直梯度作为输入数据,采用线性回归分析技术,在西南太平洋相关海域开展了海底地形反演试验。结果表明,通过不同方法获取的比例因子与海底地形呈现一定的内在联系,地形平坦海域,比例因子较小;海山分布较多的地形起伏较大的海域,比例因子相对较大,反映了重力数据与海底地形较强的相关性。同时,采用线性回归方法构建的海底地形模型检核精度最高,相较于传统方法获取的海底地形模型,精度最高提升了46%左右,与ETOPO1海深模型和DTU10海深模型相比较,模型精度最大提高了近一倍有余。另外,不同方法对于不同的海底地形具有各自不同的优势,靠近海山区域,采用线性回归技术反演的海深结果优于传统方法;在海山部分,传统方法反演精度又好于线性回归技术。不同数据源反演海底地形的统计结果表明,以重力异常垂直梯度构建的海底地形模型的检核精度优于以重力异常作为输入数据构建的海底地形模型。 展开更多

关键词 重力异常 重力异常垂直梯度 海底地形 线性回归 地壳均衡

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利用重力异常反演马里亚纳海沟海底地形 被引量：12

14

作者 范雕 李姗姗 +2 位作者 孟书宇 邢志斌 冯进凯 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1483-1492,共10页

针对利用船舶测量海底地形效率低和成本高的缺点,选取西太平洋板块俯冲菲律宾板块而形成的马里亚纳海沟所在海域作为实验区域,依据重力地质方法(GGM),利用重力异常数据反演海底地形。采用移去恢复技术确定了重力地质法模型的密度差异常... 针对利用船舶测量海底地形效率低和成本高的缺点,选取西太平洋板块俯冲菲律宾板块而形成的马里亚纳海沟所在海域作为实验区域,依据重力地质方法(GGM),利用重力异常数据反演海底地形。采用移去恢复技术确定了重力地质法模型的密度差异常数为2.32g/cm3。分析比较了GGM海深模型、ETOPO1模型和直接将船测点海深数据格网化(模型1)3种海深模型之间的差异,并依据反演结果对"挑战者深渊"两侧地貌进行了研究。结果表明:GGM模型反演海底地形的结果优于ETOPO1模型,更优于将船测点海深数据直接格网化的结果;模型相对误差与海深的关系不大,受海底地形变化影响明显;在船测数据匮乏或者过于稀疏的海域,模型间海深差值结果较大;"挑战者深渊"海沟两侧的地貌有明显差异,在海沟南侧水深小于5 000m的浅海部分,坡度平缓(2°～5°),而在水深大于5 000m的部分,坡度明显增大(10°～15°);海沟北侧在整个下降阶段坡度很大(10°～15°),11°45′N附近出现一个缓冲地带。 展开更多

关键词 重力地质法 密度差异常数 向下延拓 移去恢复 马里亚纳海沟

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多特征值分析的重力辅助导航适配区选择方法 被引量：6

15

作者 张驰 李姗姗 +2 位作者 邢志斌 范雕 马越原 《测绘科学技术学报》 北大核心 2019年第1期28-33,共6页

对适配区进行一定的选择可以提高重力匹配导航精度。目前传统重力匹配导航区域的选择方法通常是利用单一评价指标,导致评价结果不全面。针对这种情况,本文基于信息熵、模糊综合决策和主成分分析3种方法对适配区进行多指标综合选取;并通... 对适配区进行一定的选择可以提高重力匹配导航精度。目前传统重力匹配导航区域的选择方法通常是利用单一评价指标,导致评价结果不全面。针对这种情况,本文基于信息熵、模糊综合决策和主成分分析3种方法对适配区进行多指标综合选取;并通过ICCP匹配算法进行实验计算分析,结果表明3种方法均具有较好的效果。利用3种方法计算出的可导航能力高的区域匹配效果更优,其中基于模糊综合决策方法和主成分分析法的结果优于信息熵法。 展开更多

关键词 重力辅助导航 重力特征参量 信息熵 模糊决策 主成分分析 匹配区选择

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蚁群-势场算法在水下重力辅助导航航迹规划中的应用 被引量：5

16

作者 张驰 李姗姗 +2 位作者 史颜俊 邢志斌 范雕 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期865-873,共9页

水下潜器航迹处于重力特征变化明显的适配区域才能保证重力辅助导航的有效实施,因此在重力匹配导航阶段,潜器的航迹规划至关重要。本文首先依据重力统计特征参数对水下潜器航行区域进行适配性划分,并给出适配、非适配区标签;然后在蚁群... 水下潜器航迹处于重力特征变化明显的适配区域才能保证重力辅助导航的有效实施,因此在重力匹配导航阶段,潜器的航迹规划至关重要。本文首先依据重力统计特征参数对水下潜器航行区域进行适配性划分,并给出适配、非适配区标签;然后在蚁群算法进行航迹规划的基础上引入人工势场算法,重新构建启发函数,避免了蚁群算法的局部最优问题;同时利用最大-最小蚁群系统改进算法信息素更新规则,防止了“早熟”现象发生。仿真试验结果表明,本文提出的蚁群-势场算法可以有效解决水下潜器在重力辅助导航中的航迹优化问题,提高了问题解的可行性。 展开更多

关键词 航迹规划 蚁群算法 人工势场法 重力辅助导航

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利用多元回归分析反演西南印度洋区域海底地形 被引量：9

17

作者 范雕 李姗姗 +4 位作者 杨军军 孟书宇 邢志斌 张驰 冯进凯 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期147-161,共15页

针对海底地形与重力异常和重力异常垂直梯度在相应频段呈现强线性相关的特点,引入多元回归分析技术,提出并详细推导了联合多元重力数据的海底地形建模方法。然后,在西南印度洋SWIR(Southwest India Ridge)所在部分海域开展了海底地形反... 针对海底地形与重力异常和重力异常垂直梯度在相应频段呈现强线性相关的特点,引入多元回归分析技术,提出并详细推导了联合多元重力数据的海底地形建模方法。然后,在西南印度洋SWIR(Southwest India Ridge)所在部分海域开展了海底地形反演试验及地形地貌分析研究。试验结果表明:6种海深模型中,基于多元回归分析技术构建的海深模型(BDVG模型)检核精度最高,相较于S&S V18.1模型和ETOPO1模型精度分别提高了11.51%和57.81%左右;2000 m以上水深海域,各个海深模型的检核精度较高,相对误差波动较小,反映了深海海域具有良好的反演效果;地形起伏剧烈海域或者浅海海域,BDVG海深模型,相较于以重力异常和重力异常垂直梯度作为单一输入源建立的BDG模型和BVGG模型相对误差及相对误差波动变化较小,反映了BDVG模型拥有更好的稳定性,从而体现了联合反演的必要性和优势。Indomed FZ—Gallieni FZ上唯一轴部缺失裂谷洋脊段(27洋脊段)目前属于岩浆供应充足阶段,构造作用的海底扩张对其影响较小;同时由于对称裂离方式影响,27洋脊段沿轴南北对称分布有地形隆起。 展开更多

关键词 多元回归分析 海底地形 重力异常 重力异常垂直梯度 相干性

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顾及海底地形非线性项的最小二乘配置反演方法 被引量：7

18

作者 范雕 李姗姗 +4 位作者 欧阳永忠 孟书宇 陈成 邢志斌 张驰 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期953-971,共19页

针对目前常用的反演海底地形方法主要考虑海底地形和卫星测高重力数据线性趋势项而忽略非线性项影响现状,提出了顾及海底地形非线性项的最小二乘配置反演方法。选择日本海某海域作为目标海区,利用卫星测高重力异常和重力异常垂直梯度数... 针对目前常用的反演海底地形方法主要考虑海底地形和卫星测高重力数据线性趋势项而忽略非线性项影响现状,提出了顾及海底地形非线性项的最小二乘配置反演方法。选择日本海某海域作为目标海区,利用卫星测高重力异常和重力异常垂直梯度数据作为输入源进行了方法试算并构建了相应的海深模型,然后以实际船测海深作为外部检核参考,评估了反演模型效能,同时分析了反演模型频谱特征。目标海区试验结果表明:相较于本文仅仅考虑海底地形和重力数据线性趋势项采用最小二乘方法建立的海深模型,基于最小二乘配置方法,利用相同重力异常和重力异常垂直梯度数据获得的目标海区反演海深模型检核精度最低分别提高了大约2.5倍和3.5倍,相对精度最高分别提升了9.76%和13.07%,极大地提升了海底地形建模质量;采用本文方法建立的海底地形模型在研究海域表现良好,反演模型与S&S V18.1、ETOPO1、GEBCO和BAT_VGG模型在研究海域相关系数均达到了0.95以上;在研究海区本文模型检核精度与S&S V18.1相当,远远优于ETOPO1等海深模型;本文模型可有效改善船测海深相关波段信息(本文反演波段范围为15~160 km),其中重力异常垂直梯度构建的海深模型相比重力异常为输入源建立的海深模型改善船测海深相关波段信息更为明显,验证了本文方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 海底地形 最小二乘配置 重力异常 重力异常垂直梯度 非线性项

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结合向量化和FFT技术的模型扰动引力快速计算 被引量：3

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作者 邢志斌 李姗姗 +2 位作者 范雕 张驰 马越原 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期321-326,共6页

用地球重力场模型计算扰动引力矢量时,随着模型阶次的提高,计算效率会迅速降低。针对此问题,研究了扰动引力矢量计算的矩阵表示形式、计算过程的向量化技术以及顾及起始计算点坐标的快速傅里叶变换(FFT)计算表达式。利用EGM2008地球重... 用地球重力场模型计算扰动引力矢量时,随着模型阶次的提高,计算效率会迅速降低。针对此问题,研究了扰动引力矢量计算的矩阵表示形式、计算过程的向量化技术以及顾及起始计算点坐标的快速傅里叶变换(FFT)计算表达式。利用EGM2008地球重力场模型进行数值实验,结果表明:结合向量化和FFT技术可实现快速计算区域和全球格网模型扰动引力矢量,计算全球扰动引力矢量时,当重力场模型展开至2160阶次对应5′×5′的分辨率,计算效率可提高5倍,展开至360 阶次对应30′×30′的分辨率,计算效率可提高近10倍。所提出的方法对于快速计算模型重力场元具有一定的参考作用。 展开更多

关键词 扰动引力矢量 矩阵运算 向量化技术 快速傅里叶变换

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几款全球海底地形模型比较分析 被引量：6

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作者 范雕 李姗姗 +3 位作者 单建晨 张金辉 黄炎 王傲明 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2021年第4期20-27,共8页

近几十年,随着卫星测高技术和相关数据精密处理技术发展,依托卫星测高技术业已成为快速获取全球海底地形数据的可靠手段,国内外相关组织机构已发布了一系列全球海底地形模型。整理评述了多款全球海底地形的基本情况,以及相互间的内在联... 近几十年,随着卫星测高技术和相关数据精密处理技术发展,依托卫星测高技术业已成为快速获取全球海底地形数据的可靠手段,国内外相关组织机构已发布了一系列全球海底地形模型。整理评述了多款全球海底地形的基本情况,以及相互间的内在联系,包括DBDB系列模型、ETOPO系列模型、Sandwell系列模型、GEBCO系列模型、SRTM+系列模型、EARTH地形球谐系数模型、BAT_VGG模型、BAT_WHU2020模型、STO_IEU2020模型等。通过对全球海底地形模型的认识和梳理,以期为下一步全球海底地形模型高效、低成本构建提供方法参考。 展开更多

关键词 海洋测绘 卫星测高 全球海底地形模型 重力异常 重力异常垂直梯度 地形球谐系数模型

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