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当期目录

    2021年 第50卷 第9期    刊出日期:2021-09-20
    上一期   
    智能化测绘
    地理空间智能研究进展和面临的若干挑战
    张永生, 张振超, 童晓冲, 纪松, 于英, 赖广陵
    2021, 50(9):  1137-1146.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200420
    摘要 ( 108 )   HTML ( 19)   PDF (3435KB) ( 193 )  
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    随着地理空间科学、人工智能、高性能计算技术的迅速发展,地理空间智能已成为处理和分析地理空间大数据的主要手段,并将在地球科学、空间认知、智慧城市、智慧社会等科学研究、工程建设和社会发展中发挥越来越重要的作用。地理空间智能作为地理空间科学和人工智能深度融合的交叉领域,其发展受到多学科的驱动,目前已在算力增强软硬件研制、系统开发、数据与模型共享、服务与应用方面不断取得进展,显示出巨大的活力和潜能,同时难题和挑战也相生相伴。本文首先阐述地理空间智能的概念演进、若干技术系统构建思路和国内外科学研究现状,然后梳理地理空间智能的典型应用,分析地理空间智能面临的问题和挑战,最后对其重要的发展方向及趋势予以展望。
    动态精密工程测量技术及应用
    李清泉, 张德津, 汪驰升, 陈智鹏, 涂伟
    2021, 50(9):  1147-1158.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20210172
    摘要 ( 78 )   HTML ( 16)   PDF (11953KB) ( 262 )  
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    动态精密工程测量可用于监测工程结构物的建设期和运营期的状态变化。随着各类传感器及智能车、无人机、无人船、机器人等自动化移动平台的快速普及,工程测量逐渐向自动化、动态化、智能化方向发展,具备了运动状态下的测量能力。同时,也发展了系列成熟的测量设备,如测量机器人、移动测量车、专用集成测量装备等,它们可进行动态精密的位置、姿态、表观形状、内部状态等参数测量。本文围绕专用集成的智能化测量装备,首先梳理了智能化感知设备集成和智能化数据处理方法,然后阐述了在公路路面病害监测、大坝内部变形监测、城市排水管网病害监测、输水工程安全监测等不同场景下的应用实例。
    测量机器人的关键技术
    闫利, 陈宇, 谢洪, 戴集成, 赵英豪, 胡啸, 李瑶, 赵玏洋, 王月琴
    2021, 50(9):  1159-1169.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20210090
    摘要 ( 73 )   HTML ( 7)   PDF (2674KB) ( 104 )  
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    本文提出了测量机器人概念,重点分析了测量机器人的组成框架及关键技术,聚焦定位与建图、场景感知、路径规划及多机协同等测量机器人前沿研究领域,综述了最新研究进展,并剖析了当前面临的技术难题,简述了测量机器人的发展机遇。
    深度学习赋能地图制图的若干思考
    艾廷华
    2021, 50(9):  1170-1182.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20210091
    摘要 ( 76 )   HTML ( 11)   PDF (6480KB) ( 110 )  
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    地图制图学包含地图制作与地图应用两大任务,分别与人工智能技术有不解之缘。经历了符号主义智能表达的地图制图专家系统、行为主义智能表达的空间优化决策后,地图制图面临与连接主义下的深度学习的结合,以提升地图制图的智能化水平。本文针对“深度学习+地图制图”命题讨论了3个问题。一是从深度学习方法与地图空间问题解答策略思想的一致性,基于梯度下降、局部相关、特征降维和非线性化性质,回答了两者结合的可行性;二是从地图学独特的学科特点和技术环境分析了两者结合面临的挑战,涉及地图数据组织的非规范性、样本建立的专业需求、几何与地理特征的融合,以及地图固有的空间尺度性;三是分别讨论了地图制作与地图应用融入深度学习的切入点和具体方法。
    时空知识中心的研究进展与应用
    刘万增, 陈军, 翟曦, 李然, 王新鹏, 赵勇, 朱秀丽, 徐柱, 赵婷婷, 彭云璐, 慎利
    2021, 50(9):  1183-1193.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20210160
    摘要 ( 52 )   HTML ( 4)   PDF (4223KB) ( 80 )  
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    时空知识是对实体空间位置、形态、分布、关系、运动、变化、趋势等信息进行概括和凝练,形成具有时间和空间特性的知识。时空知识中心是时空知识获取、积累、创造、演化和利用的服务平台或环境。构建时空知识中心是智能化测绘面临的机遇和挑战,相关研究还处在起步探索阶段,尚无可供借鉴的、成熟的建设和服务模式。本文瞄准测绘“两服务,两支撑”的基本定位,借鉴国内外知识中心建设的实践,融入智能化测绘的有关理念,提出时空知识中心概念、内涵、技术框架、主体实现方法及研究进展,指出时空知识中心是现有地理信息中心智能化转型升级的发展方向。
    从地理信息服务到地理知识服务:基本问题与发展路径
    慎利, 徐柱, 李志林, 刘万增, 崔秉良
    2021, 50(9):  1194-1202.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20210183
    摘要 ( 59 )   HTML ( 10)   PDF (1227KB) ( 86 )  
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    从地理信息服务升级到地理知识服务,既是一种必然的发展趋势,也是信息爆炸困境下的迫切现实需求。本文辨析了地理知识服务的内涵、与地理信息服务的联系及区别,以及其对形式化知识表示与智能化知识处理的要求。在分析传统人工智能技术的局限性和人工智能技术新近突破性进展的基础上,指出最新发展水平的人工智能技术为发展地理知识服务提供了令人乐观的认知智能基础。从地理知识服务的时空本质特性的角度,指出了发展地理知识服务面临的空间表示知识化、空间分析认知化、知识服务情境化3方面的主要问题,进而提出了地理知识服务的分级发展策略和推进路径。
    面向地理路网的交通信号智能协同控制方法
    郑晔, 郭仁忠, 马丁, 赵志刚, 李晓明
    2021, 50(9):  1203-1210.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20210191
    摘要 ( 44 )   HTML ( 3)   PDF (7794KB) ( 40 )  
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    城市交通运行效率是影响城市生产力发展的重要因素之一,也是智慧城市建设过程中的重要研究课题。随着计算机技术的发展,人工智能特别是强化学习在交通信号控制中发挥重要作用。目前,基于强化学习的交通信号控制主要针对单路口或城市干道进行优化,面向城市地理路网区域协调控制研究较少。本文结合马尔可夫序列决策,提出一种基于强化学习的双层智能体协同控制方法。第1层,针对单个路口实现粗调训练,智能体通过观察路口每一车道的排队长度调控信号配时,实现单个路口不堵塞;第2层,将多个粗调训练后的智能体模型放入地理网络中,实现多路口的协同微调训练。本文以宁波某中学片区的交通协调为优化目标展开试验。结果表明,调控方法与原有固定配时方案相比,具有更高的通行效率。
    大地测量学与导航
    联合少量地面控制源的空间信息网轨道确定与时间同步
    陈锐志, 蔚保国, 王甫红, 龚学文, 鲍亚川, 王磊, 刘万科, 付文举
    2021, 50(9):  1211-1221.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20210009
    摘要 ( 58 )   HTML ( 7)   PDF (7989KB) ( 41 )  
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    全球低轨卫星通信星座的发展以及全球导航卫星系统卫星轨道和钟差确定技术的进步,为地基连续运行参考系统(CORS)向近地空间转移提供了必要的基础。空间信息网中低轨卫星节点的使用有助于突破地面参考站布设范围的限制,联合少量境内地面控制源可实现全球高精度空间基准服务。针对空间信息网具有的高动态、网络重构性和伸缩性强的特点,如何利用境内少量地面控制源准确确定空间信息网中低轨卫星轨道和时间基准,是实现天基CORS网全球服务的关键。本文研究了基于骨干网和接入网策略进行空间基准和时间基准统一的方法。试验表明,仅利用5个中国境内测站和2个南北极测站,结合12个低轨卫星节点,即可实现约7 cm精度的骨干网中导航卫星和低轨卫星精密轨道确定。在精确确定骨干网节点轨道的条件下,其他节点的实时定轨精度可达10 cm左右。在空间信息网的时间同步体系方面,提出了网络分层自治策略和新型星间链路用于星间和星地高精度时间比对的方法。结果表明基于通信信号体制可实现10 ns精度量级的时间同步性能。
    InSAR三维同震地表形变监测——窗口优化的SM-VCE算法
    刘计洪, 胡俊, 李志伟, 朱建军
    2021, 50(9):  1222-1239.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200610
    摘要 ( 63 )   HTML ( 5)   PDF (42615KB) ( 99 )  
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    三维同震地表形变场对于地震形变特征解译和断层滑动分布反演具有重要意义。本文基于地表应力应变模型(SM)和方差分量估计(VCE)的InSAR三维地表形变监测方法(SM-VCE),通过顾及一定窗口范围内不同像素点三维形变之间的力学关系(SM)建立函数模型,显著增加了多余观测个数,进而可利用VCE实现不同类InSAR观测值之间的精确定权。相比于传统的单点解算方法,基于窗口的SM-VCE方法可显著提高三维地表形变的估计精度。在原始SM-VCE方法中,求解不同目标点的三维形变时,窗口大小是固定不变的,并且窗口内的InSAR观测值被认为是等精度的。对于同震形变场而言,InSAR技术在地震破裂带附近往往难以获得有效的形变监测结果,使得固定窗口大小的SM-VCE方法无法获取完整的三维同震地表形变。即使在断层附近有InSAR观测值的情况下,窗口内往往会包含断层两侧的异质InSAR观测值,使得原始SM-VCE方法难以得到可靠的近场三维形变。同时,InSAR观测值极易受到失相干等噪声影响,窗口内不同像素点的形变测量值精度往往各不相同,因此,忽略窗口内InSAR观测值精度差异的做法将会降低三维地表形变精度。鉴于此,本文在SM-VCE方法的框架下,提出一种顾及断裂线及自适应变化搜索窗口的观测值选取策略,进而基于邻近的InSAR有效观测值重建地震破裂带附近的三维地表形变场;引入迭代加权最小二乘方法实现窗口内同一类InSAR观测值内部的自适应定权,有效降低了误差较大的观测值对三维地表形变精度的影响。模拟试验和基于升降轨哨兵数据的2019年Ridgecrest地震研究表明,相对于原始SM-VCE方法,本文提出的窗口优化SM-VCE方法获取的三维同震地表形变场更加精确、完整。
    摄影测量学与遥感
    全波形星载激光测距误差抑制的滑动窗口高斯拟合算法
    谢俊峰, 刘仁
    2021, 50(9):  1240-1250.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200466
    摘要 ( 36 )   HTML ( 6)   PDF (7475KB) ( 33 )  
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    星载激光测距精度是影响激光测高仪几何检校与处理精度的主要来源之一。针对由全波形星载激光模拟信号经数字化处理后的量化误差带来的激光测距提取精度不高、稳定性低的问题,本文提出一种全波形星载激光测距误差抑制的滑动窗口高斯拟合算法。该方法利用滑动窗口剔除波峰附近似噪声点,并基于高斯曲线拟合优化波形峰值,从而精化激光测距值。然后以高分七号国产星载激光测高仪为试验对象,利用冰面、内陆湖面和平坦陆地地表进行激光高程相对和绝对精度对比验证。结果表明,相对于一般峰值方法,本文算法使得激光测距精度提升了7.5 cm;基于本文方法提取的测距值,计算的激光高程相对精度提升4.2 cm;利用机载LiDAR点云数据验证,高程绝对精度提升了4.5 cm;充分说明本文方法可作为有效减少星载激光测距随机误差的一种方法,为高分七号卫星亚米级高程测量精度处理提供了不可或缺的基础。
    车载激光点云中交通标线自动分类与矢量化
    方莉娜, 王爽, 赵志远, 付化胜, 陈崇成
    2021, 50(9):  1251-1265.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200351
    摘要 ( 61 )   HTML ( 5)   PDF (22230KB) ( 176 )  
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    交通标线是重要的交通安全设施,其位置、属性和拓扑关系精细刻画道路交通结构,是智能交通、高精地图、位置与导航等应用的基础数据。本文提出一种融合空间上下文信息的车载激光点云标线分类图注意力模型(graph attention network with spatial context information,GAT_SCNet)。该模型利用图结构建立标线及其邻接对象的出现和依存关系,基于标线几何、拓扑、空间结构关系构建注意力机制进行节点特征动态更新,通过对节点分类实现标线的精细分类。基于分类后标线,设计不同方案实现对分类后标线提取标线矢量化数据。试验采用4份不同车载激光扫描系统获取的城市与高速场景数据验证本文方法的有效性,试验结果中9类标线分类的准确率分别为100.00%、93.77%、100.00%、100.00%、100.00%、96.73%、97.96%、100.00%、98.39%,召回率分别为100.00%、96.36%、100.00%、100.00%、100.00%、97.26%、85.72%、100.00%、94.16%。结果表明,本文方法能实现道路场景中全尺寸、多类型标线对象的精确识别,并对形状相似标线(如虚线、斑马线和停止线)的区分具有较强稳健性。
    地图学与地理信息
    多尺度GTWR城市住宅价格建模与分析
    叶健, 胡鑫, 徐鸿蒙, 陈曦, 吕琦
    2021, 50(9):  1266-1274.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20210010
    摘要 ( 79 )   HTML ( 9)   PDF (5422KB) ( 52 )  
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    尺度、时间、空间距离一直是制约地理时空加权回归模型求解精度的关键。本文基于欧氏距离约束和路网距离约束,将多尺度扩展到时空地理加权回归方法的建模中,以检验多尺度GTWR模型的改进性能,同时验证路网距离约束在多尺度GTWR模型中的优越性。以2015—2018年成都市主城区商品房社区作为案例对象,将多尺度GTWR与GTWR在拟合优度(R2)、残差平方和(RSS)及AIC等方面进行比较。试验结果表明,与GTWR相比,多尺度GTWR对影响住宅价格的自变量提供了更有效的解释,同时路网距离的使用也提高了模型的合理性。在基于欧氏距离约束和路网距离约束方面拟合优度分别提升了0.123和0.208,RSS和AIC值得到了有效的降低。相比于使用欧氏距离约束的GTWR与多尺度GTWR模型,路网距离约束的GTWR (RD)模型的拟合优度提高了0.007,多尺度GTWR (RD)模型的拟合优度提高了0.092,基于路网距离的计算结果进一步证实了多尺度GTWR模型的正确性,也进一步证明了综合考虑尺度、时空距离后的多尺度GTWR具有很好的通用性。
    博士论文摘要
    煤矿三维地质与巷道建模方法研究及应用
    贾庆仁
    2021, 50(9):  1275-1275.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200370
    摘要 ( 42 )   HTML ( 4)   PDF (714KB) ( 32 )  
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    煤与矸石的光谱分析方法与遥感应用研究
    宋亮
    2021, 50(9):  1276-1276.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200372
    摘要 ( 38 )   HTML ( 5)   PDF (719KB) ( 36 )  
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    倾斜立体影像匹配若干问题研究
    余美
    2021, 50(9):  1278-1278.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200401
    摘要 ( 39 )   HTML ( 10)   PDF (715KB) ( 39 )  
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