球面三角格网单元面积的分形计算

王政, 赵学胜, 罗富丽, 李亚路, 孙中昶

王政, 赵学胜, 罗富丽, 李亚路, 孙中昶. 球面三角格网单元面积的分形计算[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2020, 45(10): 1541-1546. DOI: 10.13203/j.whugis20180478
引用本文: 王政, 赵学胜, 罗富丽, 李亚路, 孙中昶. 球面三角格网单元面积的分形计算[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2020, 45(10): 1541-1546. DOI: 10.13203/j.whugis20180478
WANG Zheng, ZHAO Xuesheng, LUO Fuli, LI Yalu, SUN Zhongchang. A Fractal Method for Area Calculation of the Spherical Triangular Grid[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2020, 45(10): 1541-1546. DOI: 10.13203/j.whugis20180478
Citation: WANG Zheng, ZHAO Xuesheng, LUO Fuli, LI Yalu, SUN Zhongchang. A Fractal Method for Area Calculation of the Spherical Triangular Grid[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2020, 45(10): 1541-1546. DOI: 10.13203/j.whugis20180478

球面三角格网单元面积的分形计算

基金项目: 

国家自然科学基金 41671394

国家重点研发计划 2018YFB0505301

详细信息
    作者简介:

    王政,博士,主要从事全球离散格网的性质与应用研究。wangzheng@ncst.edu.cn

    通讯作者:

    赵学胜,博士,教授,博士生导师。zxs@cumtb.edu.cn

  • 中图分类号: P228

A Fractal Method for Area Calculation of the Spherical Triangular Grid

Funds: 

The National Natural Science Foundation of China 41671394

the National Key Research and Development Program of China 2018YFB0505301

More Information
    Author Bio:

    WANG Zheng, PhD candidate, specializes in the theories and applications of discrete global grid. E-mail: wangzheng@ncst.edu.cn

    Corresponding author:

    ZHAO Xuesheng, PhD, professor. E-mail:zxs@cumtb.edu.cn

  • 摘要: 球面三角格网是一种多用途的全球离散格网,是数字地球领域空间信息表达的一种有效方案。针对球面三角格网单元面积计算的一般方法准确度不高的问题,提出一种面积计算的分形方法。在同一剖分层中,把球面三角格网重新编码为0或1,计算相同编码的格网单元的面积,拟合多重分形的面积计算函数,以此作为球面三角格网的面积计算模型。用相对中误差计算该模型的准确度,并用算例进行验证。结果显示, 随着多重分形的次数增加, 格网单元的面积计算准确度变高,面积计算准确度是可控的。
    Abstract: Spherical triangle grid is a versatile discrete global grid, which is an effective scheme for spatial information representation in the digital earth domain. The general methods for calculating the area of a spherical triangular grid are not accurate. So a fractal method for area calculation is proposed. Firstly, in the same level, areas of spherical triangular grid recoded to 0 or 1 are computed respectively. Then multi-fractal area calculation functions are fitted, which is used as an area calculation model. Finally, the accuracy of the model is calculated by relative root mean square error. Experimental result shows that, with the increase of the number of multifractals, the accuracy of area calculation of grid cells increases and is controllable.
  • 大地测量学科发展的总趋势是向地球科学纵深发展,深入到其他地学学科的交叉领域,其主要任务是监测和研究地球动力学现象,研究地球本体的各种物理场,认识与探索地球内部的各种物理过程并揭示其规律。以空间大地测量为标志的现代大地测量技术,不论在测量的空间尺度上还是已达到的精度水平方面,已经有能力监测地球动力学过程产生的运动状态和物理场的微变化[1]。利用GPS监测点复测资料所得的位移或速度研究区域地壳运动与应变是大地测量深入地球科学研究最常用的方法之一[2-7],在数据处理过程中基本都采用最小二乘方法(least squares, LS),没有考虑到反演模型中系数矩阵误差的影响。文献[8]采用总体最小二乘方法研究地壳应变参数的反演,考虑了系数矩阵的误差影响以及系数矩阵中含有非随机元素的情况,但是在公式推导时对公式进行了线性化处理,引入了模型误差,因此得到的参数结果存在偏差。目前关于地壳应变参数反演模型中系数矩阵误差对模型参数的具体影响情况,还没有明确的定论。

    部分变量误差(partial-EIV,PEIV)模型作为变量误差(errors-in-variables,EIV)模型一般化的表达形式,既考虑了函数模型中观测向量的误差,又顾及了系数矩阵含有误差的情况,同时对系数矩阵的结构及组成无特殊限制,更适合用于EIV模型问题的求解。目前,国内外研究并使用PEIV模型的文献并不多。文献[9]在PEIV模型的基础上,推导出了加权总体最小二乘(weighted total least squares, WTLS)更一般化的解,该算法涵盖了一般WTLS算法需要特殊处理的各种情况,同时大大减少了模型的待估量,算法的简单形式使后续估计值的精度评定更加便利;文献[10]提出了基于PEIV模型的可靠性理论,并分析了模型中观测向量和系数矩阵可靠性的基本特点。本文以PEIV模型为基础,采用加权总体最小二乘算法进行地壳应变参数反演,进一步揭示GPS站点坐标误差对地壳应变模型参数估计的影响。同时本文算法可以很好地解决反演模型的系数矩阵中存在的随机元素、非随机元素和重复元素的情况,算法的推导公式中也避免了文献[8]中存在的问题,结合推导得到的最小二乘改正项公式,对地壳反演模型中坐标点误差对反演参数求解的影响进行了分析。通过模拟数据和川滇地区的实际数据,分析了系数矩阵误差对地壳应变参数反演的影响,展示了更多反演过程的细节,对深入理解地壳应变反演机理有一定的价值。

    在假定介质均匀且邻近测点间应变均匀的情况下,可以建立邻近点间相对形变量与地壳应变量的线性关系。设第j点两期纵坐标位移uj,横坐标位移vj,网中共有m点,由坐标位移反演应变参数的公式(二维)为[11]

    $$ \left\{ \begin{array}{l} {u_j} = u + {x_j}{\varepsilon _x} + {y_j}{\varepsilon _{xy}} - {y_j}w\\ {v_j} = v + {x_j}{\varepsilon _{xy}} + {y_j}{\varepsilon _y} - {x_j}w \end{array} \right. $$ (1)

    式中,xjyj(j=1, 2, …, m)为第j点近似坐标;uv为网的平移量;w为其转动量;εxεyεxy为应变状态参数。

    将式(1) 改写成矩阵形式:

    $$ \left[{\begin{array}{*{20}{c}} {{u_1}}\\ {{v_1}}\\ \vdots \\ {{u_m}}\\ {{v_m}} \end{array}} \right] = \left[{\begin{array}{*{20}{c}} 1&0&{{x_1}}&0&{{y_1}}&{-{y_1}}\\ 0&1&0&{{y_1}}&{{x_1}}&{{x_1}}\\ {}&{}& \vdots &{}& \vdots &{}\\ 1&0&{{x_m}}&0&{{y_m}}&{-{y_m}}\\ 0&1&0&{{y_m}}&{{x_m}}&{{x_m}} \end{array}} \right]\left[{\begin{array}{*{20}{c}} u\\ v\\ {{\varepsilon _x}}\\ {{\varepsilon _y}}\\ {{\varepsilon _{xy}}}\\ w \end{array}} \right] $$ (2)

    y=[u1 v1um vm]TyR2m×1β= [u v εx εy εxy w]T, βR6×1; AR2m×6

    $$ \mathit{\boldsymbol{A = }}\left[{\begin{array}{*{20}{c}} 1&0&{{x_1}}&0&{{y_1}}&{-{y_1}}\\ 0&1&0&{{y_1}}&{{x_1}}&{{x_1}}\\ {}&{}& \vdots &{}& \vdots &{}\\ 1&0&{{x_m}}&0&{{y_m}}&{-{y_m}}\\ 0&1&0&{{y_m}}&{{x_m}}&{{x_m}} \end{array}} \right] $$

    所以,式(2) 可以表示为:

    $$ \mathit{\boldsymbol{y}} = \mathit{\boldsymbol{A\beta }} $$ (3)

    基于PEIV模型的坐标位移反演应变参数的思想是:不仅考虑坐标位移的误差,即y的误差对应变参数的影响,以及系数矩阵A误差的影响,同时考虑系数矩阵的元素并非全都是随机的,而部分是由0或者1等常数组成的,所以有[9]:

    $$ \left\{ \begin{array}{l} \mathit{\boldsymbol{y}} = \left( {{\mathit{\boldsymbol{\beta }}^T} \otimes {\mathit{\boldsymbol{I}}_{2m}}} \right)\left( {\mathit{\boldsymbol{h}} + \mathit{\boldsymbol{B\bar a}}} \right) + \mathit{\boldsymbol{\varepsilon }}\\ \mathit{\boldsymbol{a}} = \mathit{\boldsymbol{\bar a}} + {\mathit{\boldsymbol{\varepsilon }}_a}\\ {\rm{vec}}\left( {\mathit{\boldsymbol{\bar A}}} \right) = \mathit{\boldsymbol{h}} + \mathit{\boldsymbol{B\bar a}} \end{array} \right. $$ (4)

    式中,yR2m×1表示观测向量;εR2m×1表示观测向量y的随机误差;hR12m×1主要由系数矩阵A中非随机元素组成;BR12m×t是固定矩阵,其阶数取决于系数矩阵A中随机元素的数目(此处假设为t);I2mR2m×2m为单位阵;ARt×1是系数矩阵A中随机元素组成的列向量(若随机元素重复出现,则只提取一次),其真值用a表示;εaRt×1A中包含的随机误差;A·β=(βTIn)vec(A),其中A表示系数矩阵A的真值,vec(·)表示矩阵拉直运算。

    地壳应变参数反演的PEIV模型中各矩阵的具体形式表示为:

    $$ \begin{array}{l} \mathit{\boldsymbol{h}} = {\left[{\mathit{\boldsymbol{h}}_1^{\rm{T}}\;\;\mathit{\boldsymbol{h}}_2^{\rm{T}}\;\;\mathit{\boldsymbol{h}}_3^{\rm{T}}\;\;\mathit{\boldsymbol{h}}_4^{\rm{T}}\;\;\mathit{\boldsymbol{h}}_5^{\rm{T}}\;\;\mathit{\boldsymbol{h}}_6^{\rm{T}}} \right]^{\rm{T}}}, \\ \mathit{\boldsymbol{B}} = {\left[{\mathit{\boldsymbol{B}}_1^{\rm{T}}\;\;\mathit{\boldsymbol{B}}_2^{\rm{T}}\;\;\mathit{\boldsymbol{B}}_3^{\rm{T}}\;\;\mathit{\boldsymbol{B}}_4^{\rm{T}}\;\;\mathit{\boldsymbol{B}}_5^{\rm{T}}\;\;\mathit{\boldsymbol{B}}_6^{\rm{T}}} \right]^{\rm{T}}}, \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\mathit{\boldsymbol{h}}_1} = {\left[{1\;\;0\;\; \ldots \;\;1\;\;0} \right]^{\rm{T}}}, \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\mathit{\boldsymbol{h}}_2} = {\left[{0\;\;1\;\; \ldots \;\;0\;\;1} \right]^{\rm{T}}}, \end{array} $$
    $$ \begin{array}{l} {\mathit{\boldsymbol{h}}_3} = {\mathit{\boldsymbol{h}}_4} = {\mathit{\boldsymbol{h}}_5} = {\mathit{\boldsymbol{h}}_6} = {\left[{0\;\;0\;\; \ldots \;\;0\;\;0} \right]^{\rm{T}}}, \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\mathit{\boldsymbol{h}}_i} \in {R^{2m \times 1}}, \left( {i = 1, 2 \ldots 5, 6} \right), \end{array} $$
    $$ \begin{array}{l} {\mathit{\boldsymbol{B}}_1} = {\mathit{\boldsymbol{I}}_\mathit{\boldsymbol{m}}} \otimes \left[{\begin{array}{*{20}{c}} 0&0\ 0&0 \end{array}} \right], {\mathit{\boldsymbol{B}}_2} = {\mathit{\boldsymbol{I}}_\mathit{\boldsymbol{m}}} \otimes \left[{\begin{array}{*{20}{c}} 0&1\ 0&0 \end{array}} \right], \\ {\mathit{\boldsymbol{B}}_3} = {\mathit{\boldsymbol{I}}_\mathit{\boldsymbol{m}}} \otimes \left[{\begin{array}{*{20}{c}} 1&0\ 0&0 \end{array}} \right], {\mathit{\boldsymbol{B}}_4} = {\mathit{\boldsymbol{I}}_\mathit{\boldsymbol{m}}} \otimes \left[{\begin{array}{*{20}{c}} 0&0\ 0&1 \end{array}} \right], \\ {\mathit{\boldsymbol{B}}_5} = {\mathit{\boldsymbol{I}}_\mathit{\boldsymbol{m}}} \otimes \left[{\begin{array}{*{20}{c}} 0&1\ 1&0 \end{array}} \right], {\mathit{\boldsymbol{B}}_6} = {\mathit{\boldsymbol{I}}_\mathit{\boldsymbol{m}}} \otimes \left[{\begin{array}{*{20}{c}} 0&{-1}\ 1&0 \end{array}} \right], \end{array} $$
    $$ \begin{array}{l} \;\;\;\;\;\;\;\;\;{\mathit{\boldsymbol{B}}_i} \in {R^{2m \times 2m}}, \left( {i = 1, 2, \cdots, 5, 6} \right), \\ \mathit{\boldsymbol{a}} = {\left[{{x_1}\;\;{y_1}\;\; \cdots \;\;{x_m}\;\;{y_m}} \right]^{\rm{T}}}, \mathit{\boldsymbol{a}} \in {R^{2m \times 1}}; \end{array} $$

    其中⊗表示直积运算。

    平差的随机模型为:

    $$ \left\{ \begin{array}{l} \mathit{\boldsymbol{D}}\left( \varepsilon \right) = {\sigma ^2}{\mathit{\boldsymbol{Q}}_{\mathit{\boldsymbol{\varepsilon \varepsilon }}}}\\ \mathit{\boldsymbol{D}}\left( {{\varepsilon _a}} \right) = {\sigma ^2}{\mathit{\boldsymbol{Q}}_{{\varepsilon _a}{\varepsilon _a}}} \end{array} \right. $$ (5)

    式中,D表示方差-协方差矩阵;σ2为单位权方差;Qεε=P1-1为观测值的协因数阵;Qεaεa=P2-1为系数矩阵中随机元素的协因数阵。

    通过观测值y和系数矩阵随机元素A估计PEIV模型中aβ的加权总体最小二乘平差准则为[9]

    $$ \varphi = {\mathit{\boldsymbol{\varepsilon }}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{\varepsilon }} + \mathit{\boldsymbol{\varepsilon }}_\mathit{\boldsymbol{a}}^{\rm{T}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_2}{\mathit{\boldsymbol{\varepsilon }}_\mathit{\boldsymbol{a}}} = \min $$ (6)

    当初始权阵P1P2已知时,可以采用下面的步骤进行未知参数求解[9]

    第1步  初始值设定。给定观测向量y和系数矩阵A,提取矩阵A中随机元素组成列向量a,根据系数矩阵结构,构造常数向量h和固定矩阵B,计算参数初始值$ {{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}^{\left( 0 \right)}} = {\left( {{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}A} \right)^{ - 1}}{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{y}} $;

    第2步  迭代过程,利用公式$ \widehat {\mathit{\boldsymbol{\overline a}} }\mathit{\boldsymbol{ = }}{\left( {\mathit{\boldsymbol{S}}_\beta ^{\rm{T}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{\mathit{\boldsymbol{S}}_\beta } + {\mathit{\boldsymbol{P}}_2}} \right)^{ - 1}}\left( {{\mathit{\boldsymbol{P}}_2}\mathit{\boldsymbol{a}} - \mathit{\boldsymbol{S}}_\beta ^{\rm{T}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\left( {\sum\limits_{i = 1}^m {{\mathit{\boldsymbol{h}}_\mathit{\boldsymbol{i}}}{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_\mathit{\boldsymbol{i}}}} } \right) + \mathit{\boldsymbol{S}}_\beta ^{\rm{T}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{y}}} \right) $计算$ \widehat {\mathit{\boldsymbol{\overline a}} } $,式中$ {\mathit{\boldsymbol{S}}_\beta } = \sum\limits_{i = 1}^m {{\mathit{\boldsymbol{B}}_\mathit{i}}{{\mathit{\hat \beta }}_\mathit{i}}} $;利用公式$ \mathit{\boldsymbol{\hat \beta }} = {\left( {{{\mathit{\boldsymbol{\hat A}}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{\hat A}}} \right)^{ - 1}}{{\mathit{\boldsymbol{\hat A}}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{y}} $计算$ {{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}^{\left( {i + 1} \right)}} $,式中$ \mathit{\boldsymbol{\hat A}}\mathit{ = }{\rm{ve}}{{\rm{c}}^{ - 1}}\left( {\mathit{\boldsymbol{h}} + \mathit{\boldsymbol{B}}\widehat {\mathit{\boldsymbol{\overline a}} }} \right) $,其中vec-1(·)表示拉直运算的逆运算。

    第3步  迭代终止。$ \left\| {{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}^{\left( {i + 1} \right)}} - {{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}^{\left( i \right)}}} \right\| \le {\delta _0} $,其中δ0表示设定的阈值。

    对基于PEIV模型的地壳应变参数加权总体最小二乘解的表达式进行相应调整可以得到[10]

    $$ \begin{array}{l} {{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{WTLS}}}} = {\left( {{{\left( {\mathit{\boldsymbol{A}} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}_A}} \right)}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\left( {\mathit{\boldsymbol{A}} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}_A}} \right)} \right)^{ - 1}}\\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\left( {\mathit{\boldsymbol{A}} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}_A}} \right)^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\left( {\mathit{\boldsymbol{A}}{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y}} \right) \end{array} $$ (7)

    式中,$ {{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{WTLS}}}} $表示加权总体最小二乘估值;$ {{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}}} $表示加权最小二乘估值;$ {{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}_A}} $表示通过WTLS估计得到的系数矩阵误差的残差;$ {{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y}} $表示通过WLS估计得到的观测向量的残差。

    将式(7) 展开可以得到:

    $$ \begin{array}{l} {{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{WTLS}}}} = {\left( {{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}} + {\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}_A} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}_A}} \right)^{ - 1}}\left( {{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}}} \right.{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} + \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\left. {{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}}{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y}} \right) \end{array} $$ (8)

    令$ {\mathit{\boldsymbol{N}}_1} = {\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}}, {\mathit{\boldsymbol{N}}_2} = {\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}_A} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\hat E}}_A} $,根据分块矩阵求逆公式,式(8) 可以改写为:

    $$ \begin{array}{l} {{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{WTLS}}}} = \left( {\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1} - \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{{\left( {{I_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)}^{ - 1}}\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}} \right)\\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\left( {{\mathit{\boldsymbol{N}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} + {\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\hat e}}_y} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}}{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} + {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y}} \right) = \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{P}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}}{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\hat E}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y}\\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; - \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)^{ - 1}}{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} - \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)^{ - 1}}\\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} - \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)^{ - 1}}\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}}{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} - \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)^{ - 1}}\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} \end{array} $$

    对上式进行移项调整可以得到:

    $$ \begin{array}{l} \mathit{\boldsymbol{b}} = {{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{WTLS}}}} - {{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} = \left( {\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}} - \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)}^{ - 1}}} \right. - \\ \;\;\;\;\;\;\;\left. {\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)}^{ - 1}}\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}}} \right){{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} + \\ \;\;\;\;\;\;\;\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} - \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)^{ - 1}}\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} - \\ \;\;\;\;\;\;\;\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)^{ - 1}}\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} \end{array} $$ (9)

    令$ \begin{array}{l} {\mathit{\boldsymbol{H}}_1} = \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}} - \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)^{ - 1}} - \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)^{ - 1}}\\ \;\;\;\;\;\;\;\;\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}\mathit{\boldsymbol{A}}, \;\;{\mathit{\boldsymbol{H}}_2} = \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} - \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)^{ - 1}}\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{A}}^{\rm{T}}}{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} - \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}{\left( {{\mathit{\boldsymbol{I}}_6} + \mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{\mathit{\boldsymbol{N}}_2}} \right)^{ - 1}}\mathit{\boldsymbol{N}}_1^{ - 1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}^{\rm{T}}}_A{\mathit{\boldsymbol{P}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} \end{array} $。

    式(9) 可以改写为:

    $$ \mathit{\boldsymbol{b}} = {\mathit{\boldsymbol{H}}_1}{{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{LS}}}} + {\mathit{\boldsymbol{H}}_2} $$ (10)

    式中,b表示WTLS估值和WLS估值之间的改正项,由于采用最小二乘求解地壳应变参数反演模型得到的是一个近似解,在求解过程中未考虑函数模型中系数矩阵误差的影响,且系数矩阵误差对WLS估计值的影响未知,因此解算结果的优劣无法判断。采用总体最小二乘进行地壳应变参数的求解,得到的是一个严密解,此时在WTLS估值和WLS估值之间需要添加一个改正项。在式(10) 的基础上进行模拟算例和实际算例的定量分析,可以对最小二乘准则和总体最小二乘准则之间的差异性有一个初步的了解,同时可以客观研究系数矩阵误差对地壳应变参数WTLS解的影响。

    对3个方案(见表 1)进行模拟实验,以方案1为例,在边长为100 m2的正方形区域,沿xy轴每隔10 m进行取样,共得到121个坐标点,如图 1。给定该区域应变参数εx=200×10-8εy=-80×10-8εxy=1 000×10-8ω=1 100×10-8(模拟算例中未考虑平移量),将坐标数据代入式(2) 得到各点对应的位移量真值。分别给坐标点和位移量加入服从正态分布的随机误差,此时函数模型式(4) 中,观测向量y由加入误差后的位移量组成,其中D(ε)=σ2Qσ2=1 cm2Q=diag(0.1, 0.1, …, 0.1);而系数矩阵中的随机元素A由含有误差的坐标组成,且满足D(εa)=σ2QεaεaQεaεa=diag(0.3, 0.3, …,0.3)。采用加权最小二乘(WLS)、基于PEIV模型的加权总体最小二乘法(PEIV-WTLS)两种方法求解表 1中3种方案的应变参数,同时计算相应的改正项b用于衡量WLS与PEIV-WTLS法解算结果之间的差距。表 2为方案1、方案2、方案3的应变参数计算结果。图 2给出了利用基于PEIV模型的加权总体最小二乘法(PEIV-WTLS)求解得到的各方案观测向量和系数矩阵随机元素残差值。在算例模拟过程中,为了使模拟的位移量符合实际情况,在方案2和方案3中,当模拟区域扩大时,相应的应变参数需要进行调整。

    表  1  各方案的情景设置
    Table  1.  The Scene of the Three Schemes
    方案1 方案2 方案3
    区域 100 m×100 m 200 m×200 m 1 000 m×1 000 m
    采样间隔 沿xy轴每隔10 m 沿xy轴每隔20 m 沿xy轴每隔100 m
    坐标点总数(采样) 121个 121个 121个
    模拟应变参数真值 εx=200×10-8
    εy=-80×10-8
    εxy=1 000×10-8
    ω=1 100×10-8
    εx=200×10-9
    εy=-80×10-9
    εxy=1 000×10-9
    ω=1 100×10-9
    εx=200×10-10
    εy=-80×10-10
    εxy=1 000×10-10
    ω=1 100×10-10
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    图  1  方案1中地壳应变参数反演的模拟站点
    Figure  1.  Simulated Network Stations of the Inversion of Crustal Strain in Case 1
    表  2  各方案参数计算结果
    Table  2.  Results of Parameters in Each Case
    εx εy εxy w
    方案1 真值 200×10-8 -80×10-8 1 000×10-8 1 100×10-8
    WLS 189×10-8 -86×10-8 1 006×10-8 1 097×10-8
    PEIV-WTLS 189×10-8 -86×10-8 1 006×10-8 1 097×10-8
    b -1.5×10-18 2.6×10-17 -1.5×10-17 -1.7×10-17
    方案2 真值 200×10-9 -80×10-9 1000×10-9 1100×10-9
    WLS 195×10-9 -81×10-9 1005×10-9 1100×10-9
    PEIV-WTLS 195×10-9 -81×10-9 1005×10-9 1100×10-9
    b -3.2×10-21 8.9×10-21 -4.8×10-21 -7.1×10-21
    方案3 真值 200×10-10 -80×10-10 1 000×10-10 1 100×10-10
    WLS 202×10-10 -83×10-10 999×10-10 1 103×10-10
    PEIV-WTLS 202×10-10 -83×10-10 999×10-10 1 103×10-10
    b -2.9×10-23 9.8×10-23 -1.0×10-22 -1.2×10-22
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    图  2  各方案观测向量和系数矩阵随机元素残差值(PEIV-WTLS)
    Figure  2.  Residuals of Observation Vector and Coefficient Matrix in Each Case(PEIV-WTLS)

    表 2中可以看出,采用WLS和PEIV-WTLS这两种算法求解得到的应变参数估值基本相同,无法看出两者之间的区别,因此通过分析表格中的改正项b对这种现象进行探索。从式(10) 中可以看出,影响改正项b大小的主要因素来自地壳应变参数的加权最小二乘估值$ {{\mathit{\boldsymbol{\hat \beta }}}_{{\rm{WLS}}}} $,以及矩阵H1H2中的元素(主要为系数矩阵的残差$ {{\mathit{\boldsymbol{\hat E}}}_A} $和WLS估计得到的观测向量的残差$ {{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} $)。在地壳应变参数反演模型中,系数矩阵的随机元素是由观测站点的坐标组成的,站点坐标所含误差的量级一般为10-3~10-2,观测向量元素由位移量组成,残差$ {{\mathit{\boldsymbol{\hat e}}}_y} $的量级一般在10-3~10-2,应变参数估值的量级一般与观测站点坐标的量级呈负相关。从表 1中可以看出,随着模拟区域扩大,站点坐标值增大,应变参数随之减小。比较方案1和方案2可以看出,当模拟区域扩大4倍,即坐标点观测值量级扩展到102时,相应的改正项减小10-4个量级;比较方案2和方案3,当模拟区域扩大25倍,即坐标点观测值量级扩展到103时,相应的改正项减小10-2个量级,产生这一现象的主要原因为随着坐标点观测值量级的增大,求解得到的应变参数变小,从式(3) 中可以看出,系数矩阵中随机元素的误差是通过与应变参数的乘积形式对函数模型产生影响的,因此当应变参数减小的同时也会削弱系数矩阵中随机元素对模型解算的影响。也可以解释为,由于反演模型系数矩阵基本是由监测点坐标组成的,数值一般在106量级,坐标观测值中含有的误差被坐标值本身淹没,导致计算结果与WLS结果基本相同。在许多研究坐标转换的文献中也存在相同的问题[12]。从图 2可以看出,采用严密的PEIV-WTLS算法可以求解得到观测向量的残差值,却无法恢复系数矩阵中随机元素的残差值。区域性形变研究是一个长期的过程,任何微小的变化经过长时间的积累都会达到一个可观的量级,因此在监测地壳形变和运动时,再微小的变化也需要考虑在内,地壳应变参数反演模型中系数矩阵的误差随着观测区域的扩大会逐渐减小其对整个模型参数估计的贡献,却不能忽略其微小的影响,需要采用严密的方法将其考虑在内。

    在实际情况中,GPS监测站点的分布一般比较分散,且数量较少,站点质量存在差异。这也给区域性地壳形变研究带来了更多的不确定性。本文采用GPS速度场数据对川滇地区8个块体的应变率参数进行反演,以此来探索在实际情况中是否也存在上述3个模拟方案中相同的情况。川滇地区主要包括北纬20°~34°、东经96°~106°的中国大陆西南区域的青藏高原东南部,分布于其中的大量活动断层将该区域分成了许多块体,主要的断层有红河断层、小江断层、腾冲-景洪断层、鲜水河断层、安宁河断层、丽江断层、金沙江断层和龙门山断层等,这些断层所分割成的块体有马尔康块体(Ⅰ)、川西北块体(Ⅱ1)、滇中块体(Ⅱ2)、保山块体(Ⅲ1)、景谷块体(Ⅲ2)、勐腊块体(Ⅲ3)、羌塘块体(Ⅳ)和华南块体(Ⅴ)[13],各块体与断层之间的空间关系见图 3

    图  3  川滇地区GPS监测点分布图[14]
    Figure  3.  The Distribution of GPS Stations in the Region of Sichuan and Yunnan[14]

    本文所用的GPS水平速度场的数据来自于文献[15],即1998~2004年中国地壳运动观测网络的GPS水平速度场及其方差-协方差矩阵数据,主要来源于中国地壳运动观测网络。在应变率参数反演过程中,首先将每个GPS速度场数据对应的测站的经、纬度坐标经过高斯投影转换为高斯平面直角坐标(区域坐标),在坐标转换过程中,选取每个块体中心单独投影[16]。由于GPS测站的经纬度坐标的测定必然含有误差,而且在坐标转换中也会引入其他误差,而本文采用的地壳应变参数反演的PEIV模型求解方法可以顾及这些坐标误差。利用式(10) 计算各个块体的改正项b,具体计算结果见表 3。此处需要明确,当采用的观测数据为位移时,计算得到的是地壳应变参数; 当采用的观测数据为速度时,计算得到的是应变率参数。图 4给出了利用基于PEIV模型的加权总体最小二乘法求解得到的各个块体反演过程中观测向量和系数矩阵随机元素残差值,图中实线表示观测向量残差,虚线表示系数矩阵残差。

    表  3  各块体应变率参数计算改正项b结果
    Table  3.  The Calculation Results of Each Block Strain Rate Parameter
    改正项 u/a v/a εx/a εy/a εxy/a ω/a
    b -5.6×10-16 -2.2×10-15 -4.4×10-22 8.7×10-24 1.9×10-23 6.9×10-23
    bⅡ1 2.2×10-15 -1.2×10-15 3.1×10-23 -1.6×10-23 -3.4×10-23 -5.0×10-23
    bⅡ2 2.2×10-15 7.5×10-18 1.2×10-24 -4.5×10-25 -2.7×10-24 -4.3×10-24
    bⅢ1 -2.7×10-15 9.4×10-15 1.6×10-20 -1.1×10-21 -2.7×10-21 -2.5×10-21
    bⅢ2 8.6×10-16 2.1×10-15 1.7×10-23 -2.4×10-23 -2.8×10-24 -1.2×10-24
    bⅢ3 -3.4×10-13 5.4×10-13 5.3×10-22 2.2×10-22 3.0×10-22 1.8×10-22
    b 1.8×10-13 1.8×10-13 -1.3×10-20 -4.8×10-22 -6.9×10-21 -6.4×10-21
    b -5.6×10-16 -3.7×10-16 -1.9×10-24 7.1×10-25 5.4×10-26 1.2×10-24
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    图  4  川滇地区地壳应变参数反演过程中观测向量和系数矩阵随机元素残差值
    Figure  4.  Residuals of Observation Vector and Coefficient Matrix in the Region of Sichuan and Yunnan

    1) 在利用GPS监测点复测资料所得的位移、速度反演应变或应变率参数时,用最小二乘方法未考虑由监测点坐标组成的反演模型系数矩阵的误差影响,而PEIV-WTLS算法考虑了观测向量的误差,同时考虑了反演模型系数矩阵的扰动对反演应变参数的影响,从理论上,PEIV模型算法更加合理。

    2) 结合图 3表 3可以看出,保山块体(Ⅲ1) 区域内的GPS监测点分布较为集中,且覆盖区域较小,因此相比于其他块体,改正项b的量级更大些;滇中块体(Ⅱ2) 和羌塘块体(Ⅳ)区域内的GPS监测点覆盖范围较广,因此相比于其他块体,改正项b的量级更小些,这也与上述模拟方案中得到的结论相一致。

    3)表 3中的改正项b主要用于衡量WLS与PEIV-WTLS算法解算结果之间的差距。通过比较不同块体地壳应变率参数反演改正项b的大小,可以更直观地分析影响地壳应变率参数反演过程的因素。地壳应变率参数反演模型中系数矩阵的随机元素由监测点坐标组成,含有随机误差,若不考虑其影响,则会导致解算结果存在偏差。

    4) 从图 4中可以看出,利用PEIV-WTLS算法可以估算出各块体相应区域中GPS监测站点位移中包含的随机误差,而无法估算出GPS监测站点坐标含有的随机误差,即系数矩阵中的随机误差,这与模拟方案中的结果相同,主要是由于GPS监测站点坐标值量级过大,相应的应变参数偏小,较小的应变参数抑制了系数矩阵中的随机误差对模型估计的贡献度。

    5) 区域性地壳应力应变研究需要极高的测量精度,因此在进行地壳应变率参数求解时必须采用理论严密的算法。虽然系数矩阵中随机元素的误差相对于随机元素本身量级过小,但在一定程度上也会影响模型估计过程,因此必须将其考虑在内。

    本文将以PEIV模型为基础的加权总体最小二乘算法应用于地壳应变参数反演,该算法考虑了以往一直被忽略的系数矩阵误差的影响,得到了合理的参数解。通过改正项b定量分析系数矩阵误差对参数估计的影响。通过对模拟数据和川滇地区的实际数据进行处理,可以得知系数矩阵误差对地壳应变参数反演的影响主要受到GPS站点坐标值量级以及应变参数量级的牵制。同时存在加权总体最小二乘算法无法恢复系数矩阵随机元素误差这一问题,对于这一问题的解决方法还有待进一步研究。

  • 图  1   球面三角形直接剖分

    Figure  1.   Direct Subdivision Method

    图  2   球面三角形与剖分所得球面三角形面积比

    Figure  2.   Area Ratio of Spherical Triangle to That of Spherical Sub-triangles

    图  3   球面三角格网单元的子集特征

    Figure  3.   Cell Subsets of Spherical Triangular Grids

    图  4   UTM投影下的试验对象试验对象示意图

    Figure  4.   Test Objects in UTM Projection

    图  5   基于不同方法计算的试验对象的面积

    Figure  5.   Areas Calculated by Different Methods

    表  1   子集模型与均匀格网模型的准确度

    Table  1   Accuracy of the Subset Model and the Uniform Grid Model

    层次 σBG/m σSL/m σAvg/m γBG/% γSL/% γAvg/%
    1 1 431 543.379 3 341 614.090 4 300 933 108 340.890 0 0 26.922
    2 408 424 739 196.440 186 702 379 955.430 998 634 254 578.553 7.285 5.402 25.005
    3 105 219 774 196.952 48 056 323 978.280 244 182 169 430.843 7.507 5.562 24.456
    4 26 352 081 047.338 12 035 043 972.553 60 693 648 203.963 7.520 5.571 24.315
    5 6 588 752 511.296 3 009 087 071.344 15 151 275 607.137 7.521 5.572 24.280
    6 1 647 199 554.119 752 276 858.055 3 786 433 169.730 7.521 5.572 24.271
    7 411 800 067.058 188 069 294.077 946 521 649.861 7.521 5.572 24.268
    8 102 950 019.569 47 017 324.776 236 624 996.769 7.521 5.572 24.268
    9 25 737 504.940 11 754 331.217 59 155 910.703 7.521 5.572 24.268
    10 6 434 376.237 2 938 582.806 14 788 956.520 7.521 5.572 24.268
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    表  2   试验对象范围及面积预测相对误差

    Table  2   Test Objects Ranges and Their Relative Error of Areas

    实体 试验对象位置范围/(°) 面积预测相对误差/%
    东经 北纬 东经 北纬 平均值法 子集法 文献[7]
    GL -73.042 83.627 -11.312 59.977 18.249 2.331 4.222
    US -124.733 49.389 -66.955 24.947 9.239 0.603 1.667
    CH 73.499 53.558 135.087 18.161 5.279 0.485 3.921
    AS 113.147 -10.693 153.639 -39.139 29.767 2.926 1.818
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  • [1] 赵学胜, 王磊, 王洪彬, 等.全球离散格网的建模方法及基本问题[J].地理与地理信息科学, 2012, 28(1): 29-34 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dlxygtyj201201006

    Zhao Xuesheng, Wang Lei, Wang Hongbin, et al. Modeling Methods and Basic Problems of Discrete Global Grids[J]. Geography and Geo-Information Science, 2012, 28(1): 29-34 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dlxygtyj201201006

    [2]

    Lin B, Zhou L, Xu D, et al. A Discrete Global Grid System for Earth System Modeling[J]. International Journal of Geographical Information Science, 2018, 32(4): 711-737 doi: 10.1080/13658816.2017.1391389

    [3]

    Zhou L, Lian W, Lv G, et al. Efficient Encoding and Decoding Algorithm for Triangular Discrete Global Grid Based on Hybrid Transformation Strategy[J]. Computers, Environment and Urban Systems, 2018, 68: 110-120 doi: 10.1016/j.compenvurbsys.2017.11.005

    [4]

    Guo H. Digital Earth and Future Earth[J]. International Journal of Digital Earth, 2016, 9(1): 1-2 doi: 10.1080/17538947.2015.1135667

    [5]

    Mahdavi-Amiri A, Alderson T, Samavati F. A Survey of Digital Earth[J]. Computers & Graphics, 2015, 53(Part B): 95-117 http://www.researchgate.net/publication/282433657_A_Survey_of_Digital_Earth/download

    [6]

    Kimerling J A, Sahr K, White D, et al. Comparing Geometrical Properties of Global Grids[J]. Cartography and Geographic Information Science, 1999, 26(4): 271-288 doi: 10.1559/152304099782294186

    [7] 赵学胜, 苑争一, 赵龙飞, 等.一种改进的近似等面积QTM剖分模型[J].测绘学报, 2016, 45(1): 112-118 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=chxb201601016

    Zhao Xuesheng, Yuan Zhengyi, Zhao Longfei, et al. An Improved QTM Subdivision Model with Approximate Equal-Area [J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2016, 45(1): 112-118 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=chxb201601016

    [8]

    Purss M, Gibb R, Samavati F, et al. The OGC Discrete Global Grid System Core Standard: A Framework for Rapid Spatial Integration[C]. IEEE, Beijing, China, 2016 https://www.researchgate.net/publication/309772812_The_OGCR_Discrete_Global_Grid_System_core_standard_A_framework_for_rapid_geospatial_integration

    [9] 童晓冲, 贲进, 谢金华, 等.全球六边形离散格网的几何最优化设计与空间度量[J].地球信息科学学报, 2015, 17(7): 774-782 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dqxxkx201507003

    Tong Xiaochong, Ben Jin, Xie Jinhua, et al. Geometry Optimization Design for Hexagonal Discrete Global Grid System and Spatial Measurement[J]. Journal of Geo-information Science, 2015, 17(7): 774-782 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dqxxkx201507003

    [10] 贲进, 童晓冲, 张永生, 等.球面等积六边形离散网格的生成算法及变形分析[J].地理与地理信息科学, 2006, 22(1): 7-11 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dlxygtyj200601002

    Ben Jin, Tong Xiaochong, Zhang Yongsheng, et al. A Generation Algorithm of Spherical Equal-Area Hexagonal Discrete Gird and Analysis of Its Deformation[J]. Geography and Geo-Information Science, 2006, 22(1): 7-11 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dlxygtyj200601002

    [11]

    Roşca D, Plonka G. An Area Preserving Projection from the Regular Octahedron to the Sphere[J]. Results in Mathematics, 2012, 62(3): 429-444 http://www.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2990173

    [12]

    Song L, Kimerling A J, Sahr K. Developing an Equal Area Global Grid by Small Circle Subdivision[D]. Santa Barbara: University of California, 2002 https://www.mendeley.com/catalogue/860e3807-e0cf-37f9-acd8-7ea13775eea7/

    [13] 周成虎, 欧阳, 马廷.地理格网模型研究进展[J].地理科学进展, 2009, 28(5): 657-662 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dlkxjz200905001

    Zhou Chenghu, Ou Yang, Ma Ting. Progresses of Geographical Grid Systems Researches[J]. Progress in Geography, 2009, 28(5): 657-662 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dlkxjz200905001

    [14] 赵学胜, 贲进, 孙文彬, 等.地球剖分格网研究进展综述[J].测绘学报, 2016, 45(S1): 1-14 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=chxb2016z1004

    Zhao Xuesheng, Ben Jin, Sun Wenbin, et al. Overview of the Research Progress in the Earth Tessellation Grid[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2016, 45(S1): 1-14 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=chxb2016z1004

    [15]

    Popko E S. Divided Spheres: Geodesics and the Orderly Subdivision of the Sphere[M]. New York: CRC Press, 2012

    [16]

    Goodchild M, Shiren Y. A Hierarchical Spatial Data Structure for Global Geographic Information Systems[J]. CVGIP: Graphical Models and Image Processing, 1992, 54(1): 31-44 doi: 10.1016/1049-9652(92)90032-S

    [17]

    Chen J, Zhao X, Li Z. An Algorithm for the Generation of Voronoi Diagrams on the Sphere Based on QTM[J]. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 2003, 69(1): 79-89 http://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=312616

    [18] 孙文彬, 周长江.一种近似等积球面菱形格网的构建方法[J].武汉大学学报·信息科学版, 2016, 41(8): 1 040-1 045 doi: 10.13203/j.whugis20140397

    Sun Wenbin, Zhou Changjiang. A Method of Constructing Approximate Equal-Area Diamond Grid[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2016, 41(8): 1 040-1 045 doi: 10.13203/j.whugis20140397

  • 期刊类型引用(4)

    1. 王乐洋,邹传义. PEIV模型参数估计理论及其应用研究进展. 武汉大学学报(信息科学版). 2021(09): 1273-1283+1297 . 百度学术
    2. 钟光伟,符平贵,杨钢,张俊. 融合LSC和REHSM的地壳形变分析模型. 矿山测量. 2020(05): 27-30 . 百度学术
    3. 韩杰,张松林. 附加一次和二次等式约束的Partial-EIV模型及相应算法. 测绘科学技术学报. 2019(01): 17-22+27 . 百度学术
    4. 吕志鹏,隋立芬. 基于非线性高斯-赫尔默特模型的结构总体最小二乘法. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(12): 1808-1815 . 百度学术

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-26
  • 发布日期:  2020-10-04

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