电离层TEC(Total Electron Content,电子含量总数)的研究对科研、测绘、航空航天、通讯、国防等需利用电磁波进行远程空间通信的众多领域均有重大意义.应用空间统计学方法对IGS中心发布的全球电离层TEC数据进行空间数据挖掘并作出相关分析.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阶球谐函数为最适合的全局趋势;对去掉趋势后的残差,通过半变异函数进行结构分析,变异函数并不满足平稳性.通过经度方向二次差分、纬度方向一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;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数据的斑点噪声服从泊松分布.对不同历元的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,并受服从泊松分布的斑点噪声扰动.
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