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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn#探索性GPS全球电离层TEC数据分析**秦昆，彭军还（中国地质大学（北京）土地科学技术学院，北京100083）5摘要：本文应用空间统计学方法对IGS中心发布的全球电离层TEC数据进行挖掘并做出分析。通过分析全球TEC数据的三维图、频率直方图、半变异函数并计算均值、中位数、偏度、峰度等统计量，揭示TEC数据的空间分布呈非平稳性；其全局趋势用球谐函数描述，采用最小二乘拟合，根据残差的统计特征确定9次球谐函数为最适合的全局趋势；对去掉趋10势后的残差，通过半变异函数进行
2、结构分析，变异函数并不满足平稳性。通过经度方向一次差分、纬度方向二次差分后的残差分析，呈现几乎无空间相关性的独立噪声空间过程，说明局部变化呈现非平稳的三阶偏随机游动。差分后的误差标准差从9.221TECU降低至1.175TECU。同时，用基于Delaunay三角网的自然邻域方法对TEC数据进行空间异常（斑点噪声）探测，并分析其空间分布，得出TEC数据的斑点噪声呈单调下降趋势。对不同历15元的TEC数据，可由同样的混合模型描述，即电离层TEC呈现由球谐函数描述的全局趋势，局部（或小尺度）变化呈现3阶非平稳偏随机游动，并受服从单点
3、下降的斑点噪声扰动。关键词：地图制图学与地理信息工程；GPSTEC；变异函数；球谐函数；偏随机游动；空间异常中图分类号：P352.720ExploratoryGPSGlobalIonosphericTECanalysisQINKun,PENGJunhuan(SchoolofLandScienceandTechnology,ChinaUniversityofGeoscience(Beijing),Beijing100083)25Abstract:Inthispaperweapplyspatialstatisticsformini
4、ngandanalyzingglobalionosphericTECdatapublishedbyIGScenter.Thespatialnon-stationarypropertyoftheglobalTECisdiscoveredbyanalyzingthree-dimensionalmap,histogram,semivariogramandcountingthestatisticssuchasmean,median,skewness,kurtosis,etc.TheglobaltrendsurfaceofTECcanb
5、emodeledbytheSphericalHarmonicsand9-orderisthemostsuitablebycomparingresiduals’30statisticalcharacteristicsafterleast-squaresfitting.Afterremovingthetrend,thesemivarigramoftheresidualsdoesn’tshowstationarycharacter.Afterdoingsecond-orderdifferenceinlongitudinaldirec
6、tionandthendoingfirst-orderdifferenceinlatitudinaldirection,theresidualresultshowsthewhitenoiseproperty,andwhichindicatesthelocaland/orsmallscaleofvariationisathreeorderofpartialrandomwalkingspatialprocess.Andafterthreeorder’sdifference,35error’sstandarddeviationdec
7、reasedfrom9.221TECUto1.175TECU.Atthesametime,spatialoutliers(specklenoises)aredetectedonTECdatabyusingthenearestneighbormethodbasedontheDelaunaytriangulationanditsspatialstatisticaldistributionisfoundobeyingmonotonicdecreasing.FortheTECdataobtainedatdifferentepoch,i
8、tsspatialdistributioncanbedescribewiththefore-mentionedmixedmodelincludingglobaltrend,localvariationandabnomaly,that40is,theTECglobaltrend
