Using a H∞ filter assimilation procedure to estimate root zone soil water content     

Haishen Lü  Xiaoli Li  Zhongbo Yu  Robert Horton  Yonghua Zhu  Zhenchun Hao  Long Xiang 《水文研究》2010,24(25):3648-3660

Root zone soil water content impacts plant water availability, land energy and water balances. Because of unknown hydrological model error, observation errors and the statistical characteristics of the errors, the widely used Kalman filter (KF) and its extensions are challenged to retrieve the root zone soil water content using the surface soil water content. If the soil hydraulic parameters are poorly estimated, the KF and its extensions fail to accurately estimate the root zone soil water. The H‐infinity filter (HF) represents a robust version of the KF. The HF is widely used in data assimilation and is superior to the KF, especially when the performance of the model is not well understood. The objective of this study is to study the impact of uncertain soil hydraulic parameters, initial soil moisture content and observation period on the ability of HF assimilation to predict in situ soil water content. In this article, we study seven cases. The results show that the soil hydraulic parameters hold a critical role in the course of assimilation. When the soil hydraulic parameters are poorly estimated, an accurate estimation of root soil water content cannot be retrieved by the HF assimilation approach. When the estimated soil hydraulic parameters are similar to actual values, the soil water content at various depths can be accurately retrieved by the HF assimilation. The HF assimilation is not very sensitive to the initial soil water content, and the impact of the initial soil water content on the assimilation scheme can be eliminated after about 5–7 days. The observation interval is important for soil water profile distribution retrieval with the HF, and the shorter the observation interval, the shorter the time required to achieve actual soil water content. However, the retrieval results are not very accurate at a depth of 100 cm. Also it is complex to determine the weighting coefficient and the error attenuation parameter in the HF assimilation. In this article, the trial‐and‐error method was used to determine the weighting coefficient and the error attenuation parameter. After the first establishment of limited range of the parameters, ‘the best parameter set’ was selected from the range of values. For the soil conditions investigated, the HF assimilation results are better than the open‐loop results. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

基于灰关联分析方法卡尔曼滤波器的精度效能评估     

徐建中  李雪  陈明浩  张博 《海洋测绘》2009,29(2):42-44

针对综导系统卡尔曼滤波器的特点，深入研究了灰关联分析法在滤波器精度效能评估中的应用。给出卡尔曼滤波器进行灰关联分析的方法和步骤，并对某一类型的滤波器进行精度效能评估。仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。  相似文献   

BDS/GPS/GLONASS RTK定位算法研究     

王艺希  秘金钟  徐彦田  王铎 《测绘通报》2018,(3):9-13

实现了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK定位算法,介绍了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK数学模型,解决了多模融合导航定位时空基准统一问题,并针对附加模糊度参数的卡尔曼滤波函数模型,提出了一种确定实时动态定位中卡尔曼滤波参数的方法。编制了BDS/GPS/GLONASS RTK定位程序,并对28 m超短基线及31 km短基线实测数据进行了解算。对比分析了BDS、GPS、GLONASS、BDS/GPS、BDS/GLONASS、GPS/GLONASS、BDS/GPS/GLONASS七种模式下的定位结果。  相似文献   

南宁膨胀土持水性能的温度效应及微观机制     

曾召田  崔哲旗  孙德安  姚志  潘斌 《岩土力学》2023,(8):2177-2185

采用蒸汽平衡法测定了4种温度(T=5、25、40、60℃)条件下Whatman No.42滤纸的率定曲线,建立了考虑温度影响的双线性率定曲线方程,发现滤纸的持水性能随温度升高而降低,且温度对率定曲线高吸力段滤纸持水性能的影响要弱于低吸力段。在此基础上,以南宁膨胀土为研究对象,使用滤纸法测定了不同温度作用下膨胀土试样的土-水特征曲线。试验结果表明,随着温度的升高,膨胀土持水性能下降,但温度的影响幅度会随着吸力的增大而减弱,当基质吸力达到40MPa时,不同温度下试样的体积含水率并没有明显变化,即此时温度对膨胀土的持水性能变化几乎无影响。为解释上述宏观现象,选取部分试样进行了压汞试验和吸附结合水试验,并根据试验结果从土体中各相及各相界面相互耦合作用的物理机制角度阐述了南宁膨胀土持水性能的温度效应及微观机制。  相似文献   

洗砂泥浆压滤脱水性能及快速检测方法     

詹良通  尹昭宇  陈萍  王顺玉  陈为武  蒋建良  管仁秋 《岩土力学》2022,43(3):769-776

工程渣土在水洗砂过程中产生的洗砂泥浆存在脱水效果差、不稳定的问题,这与泥浆的脱水性能密切相关。通过模拟现场洗砂工艺获得不同脱水性能的洗砂泥浆,开展了改进滤失试验及模拟压滤试验,研究了洗砂泥浆脱水性能受洗砂工艺的影响规律,获得了一种能够快速表征泥浆脱水性能的指标,用以指导优化渣土洗砂工艺。结果表明：洗砂泥浆脱水性能受洗砂粒径和加水量影响明显,滤失量及渗透系数与脱水性能有较好的相关关系;而30 min滤失量与最终滤失量、最终泥饼含水率呈现较好的相关性,能够较准确地反映泥浆脱水性能;经模拟压滤试验进一步验证,30 min滤失量可以作为洗砂泥浆脱水性能的快速表征指标。基于此提出了一套洗砂泥浆脱水性能的快速检测及工程渣土洗砂工艺优化方法,能够及时为洗砂工艺参数调整提供指导,以获得脱水性能较优的洗砂泥浆,最终使脱水效果得以改善和稳定。  相似文献   

考虑动态泥膜效应的盾构开挖面稳定理论研究     

金大龙  袁大军 《岩土力学》2022,43(11):2952-2962

泥水盾构工法被广泛应用于高压富水复杂地质环境中修筑隧道,其中开挖面稳定控制是工程成败的关键,在盾构掘进时,由于刀盘不断旋转切削地层,开挖面上的泥膜处于“形成―破坏―再形成”的动态循环过程,泥膜透水性增强,这种动态泥膜作用下开挖面的稳定如何评价有待于进一步探索。对此,对泥水盾构掘进过程中的动态泥膜进行了分类,提出了考虑盾构运动和泥浆渗滤特征的动态泥膜理论。在此基础上,采用空间离散法将泥水压力引入旋转体模型,建立了考虑动态泥膜效应的开挖面稳定力学模型,提出了泥水盾构动态掘进过程中开挖面临界泥浆压力及泥浆支护效率评估方法,研究指出：当盾构在强渗透性地层中掘进时,在尽量提高泥浆成膜率的同时,应注重泥浆黏度调节,充分发挥渗透力支护作用,同时可适当提高盾构掘进速度并降低刀盘转速,有利于开挖面稳定控制。以泥浆成膜率、等效渗透系数为依据给出了泥浆支护效率设计图,研究工作对盾构掘进支护压力控制和泥浆配置有一定的借鉴意义。  相似文献   

顾及时空特性的SBAS高质量点选取算法     

熊文秀  冯光财  李志伟  杜亚男  李宁 《测绘学报》2015,44(11):1246-1254

SBAS技术中常用的相干系数选点方法受旁瓣效应的影响,容易造成部分高质量点的漏选以及低质量点的误选。针对这一问题,本文提出了顾及时空特性的SBAS高质量点选取算法,根据干涉相位各个成分的空间特性,分离出噪声相位判别点的质量。试验表明考虑同质点的Non-Local滤波能够更加可靠地提取干涉相位中的空间相关相位,从而提高噪声相位估计的准确性。利用覆盖上海地区1992—1998年的24景JERS-1影像作为试验数据,分别用相干系数法以及本文的方法进行选点。结果表明本文算法能够有效地选出相干系数法在农田与村落交错地区漏选的高质量点,同时排除了相干系数法由于旁瓣效应影响的误选点。  相似文献   

基于卡尔曼滤波的GPS高动态载波跟踪环路设计     

张小军  郭承军  曹建蜀 《测绘科学》2015,40(3):21-25

针对高动态环境会使接收机接收信号载频上产生很大的多普勒频移及其变化率,普通的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪等问题,通过综合分析传统的二阶叉积自动频率控制环(CPAFC)辅助三阶锁相环(PLL)的高动态载波跟踪环路,以及卡尔曼滤波器在动态跟踪中的优势与劣势,该文设计了一种基于卡尔曼滤波的二阶CPAFC辅助三阶PLL的GPS高动态载波跟踪环路。通过仿真分析证明,新的环路能更好地适应动态性,整体跟踪性能更好;并且在信噪比较低的情况下,环路优势更明显。  相似文献   

前后向平滑算法在动态精密单点定位中的应用     

门葆红  刘帅  孙付平  董文亮  徐海鑫 《测绘科学》2015,40(5)

针对PPP初始收敛段定位精度低而造成的定位结果无法利用的问题,文章提出将前后向平滑算法应用于动态PPP解算中,以获取整个观测时段的高精度定位结果;针对PPP成果缺乏质量检核手段的问题,文章提出构造前后向位置不符值作为质量检核指标。模拟动态算例和船载动态算例表明:平滑后的动态PPP克服了前向、后向滤波初始收敛段定位精度差的问题,整体位置误差RMS在10cm内,提高了数据利用率;收敛段的前后向位置不符值RMS也在10cm内,该指标可用来对PPP成果进行质量检核。  相似文献   

震前电离层TEC异常探测方法的研究进展     

黄海莎  刘庆元 《测绘与空间地理信息》2015,(1)

介绍了震前电离层TEC异常探测原理的研究进展和主要的异常探测方法,详细介绍了时间序列法、Kalman滤波和小波变换在电离层异常探测中的原理和应用,总结了传统方法和新方法在电离层异常探测的应用发展情况,并分析了每种方法的优势与不足。为未来中国采用电离层异常探测开展地震预测工作提出了建议。  相似文献