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当期目录

    2020年 第49卷 第7期    刊出日期:2020-07-20
    上一期   
    大地测量学与导航
    GNSS广播协调世界时偏差误差评估方法与分析
    焦文海, 张慧君, 朱琳, 李孝辉, 朱峰
    2020, 49(7):  805-815.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190352
    摘要 ( 118 )   HTML ( 14)   PDF (10898KB) ( 151 )  
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    全球卫星导航系统(GNSS)广播协调世界时偏差误差(UTCOE)近年来成为卫星导航供应商和用户关注的焦点之一。本文研究了UTCOE的定义,提出了基于中科院国家授时中心保持的协调世界时UTC (NTSC)和国际权度局(BIPM)时间公报的UTCOE间接评估方法,并采用GPS UTCOE直接评估方法对该方法的有效性进行了验证,给出了评估的不确定度预算。利用搭建的GNSS系统时间偏差监测系统输出数据,评估了BDS、GPS、GLONASS的UTCOE。在2018年全年的评估周期内,BDS UTCOE的均方根(RMS)为17.33 ns。BDS、GPS、GLONASS 3大系统的UTCOE的95%统计值分别为35.47、2.08以及8.64 ns。结果表明,BDS、GPS和GLONASS的UTCOE都符合性能承诺,但GPS远优于系统承诺,GLONASS次之,BDS的UTCOE结果临界,且呈现出明显的系统误差特性。BDS的UTCOE具有较大的提升空间。
    融合正交几何信息的非线性等式约束整体最小二乘平差及迭代算法
    胡川, 方兴, 赵立都
    2020, 49(7):  816-823.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190112
    摘要 ( 70 )   HTML ( 13)   PDF (2134KB) ( 99 )  
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    正交距离最小二乘和加权整体最小二乘是解自变量含误差拟合问题的两种独立准则。加权整体最小二乘与正交距离最小二乘不同,它不考虑测量点与拟合点之间的连线垂直于拟合对象的几何信息,不能确保测量点到拟合对象的距离的平方和为极小值。针对该问题,将正交几何信息作为约束条件融入加权整体最小二乘,提出一种约束方程带有误差改正数的非线性等式约束整体最小二乘平差法。首先,把加权整体最小二乘平差的函数式看作是非线性方程,连同正交几何约束方程一并线性化,得到线性的平差函数方程;然后,采用拉格朗日乘数法推导其参数估计及精度评定公式,并给出迭代计算算法;最后,以平面直线拟合为例,对新方法和计算算法进行验证。试验结果表明:①新的方法和算法具有可行性;②与加权最小二乘和加权整体最小二乘相比,新方法计算的测量点到拟合直线的垂直距离平方和最小;③新方法计算的测量点到拟合直线的距离与测量点到拟合点的距离相等。
    3种PPP模型的统一模糊度固定方法
    杜祯强, 柴洪洲, 向民志, 尹潇, 刘春鹤
    2020, 49(7):  824-832.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190467
    摘要 ( 143 )   HTML ( 10)   PDF (2076KB) ( 100 )  
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    精密单点定位(PPP)的模糊度经未校准硬件延迟小数部分(FCB)产品改正后,可恢复整周特性,能够显著缩短PPP的初始化时间。然而由于用户端模糊度固定模型需与服务端FCB产品保持一致,不仅造成了用户端面临不同FCB产品无法使用的问题,而且加重了服务端的链路传输压力。本文提出一种基于用户端3种PPP模型(消电离层组合、无电离层约束的非组合以及先验电离层约束的非组合模型)的统一模糊度固定方法,不同用户端可采用同一种FCB产品实现模糊度的快速固定。选取全球116个MGEX测站作为服务端生成3种FCB产品,选取未参与服务端解算的50个测站作为用户端进行验证。试验结果表明,本文方法解决了用户端面临不同FCB产品的PPP模糊度固定问题,在定位精度、收敛时间、固定率方面与传统方法保持一致。
    利用GPS-IR监测土壤湿度的多星线性回归反演模型
    梁月吉, 任超, 黄仪邦, 潘亚龙, 张志刚
    2020, 49(7):  833-842.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190095
    摘要 ( 103 )   HTML ( 6)   PDF (8253KB) ( 75 )  
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    全球定位系统干涉反射测量(GPS-interferometric reflectometry,GPS-IR)是一种新的遥感技术,利用测量型接收机记录的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)观测值可实现近地表土壤湿度的监测。考虑到目前利用多星组合反演土壤湿度的研究较少,提出一种土壤湿度多星线性回归反演模型。试验表明:①多星组合反演能够更全面地反映测站附近有效监测范围内的土壤湿度信息,有效改善采用单颗卫星反演时反演过程极易出现异常跳变的现象,提高了突发性降雨时段的土壤湿度反演精度。②当组合卫星数达到6颗以上时,其反演结果与土壤湿度参考值之间的相关系数均大于0.9,相对于单颗卫星至少提高了20.8%。
    电离层局部格网降分辨率层析方法
    王文越, 余接情, 王颖, 贾忱祎, 吴立新, 张绍良
    2020, 49(7):  843-853.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190227
    摘要 ( 77 )   HTML ( 6)   PDF (1971KB) ( 41 )  
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    网格划分是电离层层析的重要一环,也是影响层析精度的重要因素之一。然而,现有研究更多地关注如何通过反演算法及模型来提高精度,较少关注格网划分这一手段。本文拟从格网划分这一角度来对电离层层析方法进行优化。先利用若干试验研究了格网分辨率与层像精度的关系,然后在此结论基础上提出了一种通过降低非感兴趣区域格网分辨率来提高感兴趣区域层像精度的方法。为验证新方法的可行性,分别开展了两个不同的层析试验。两个试验同时表明:相对传统的格网划分方法,本文方法在均方根误差、平均绝对误差、68%及95%百分位、标准差等多个精度指标上均存在不少的优势。根据本文试验,利用本文方法均方根误差及平均绝对误差可望减少15%至40%。
    GNSS/声学联合定位的自适应滤波算法
    邝英才, 吕志平, 王方超, 李林阳, 杨凯淳
    2020, 49(7):  854-864.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190393
    摘要 ( 94 )   HTML ( 4)   PDF (3946KB) ( 69 )  
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    海底控制点布设是构建海洋时空基准的重要环节,而可靠的海洋基准定位模型及方法又是实现高精度海底控制点布设的前提和基础。应用广泛的走航船测量方式兼具灵活性和可控性,但载体异常扰动影响不可避免,易致使海底控制点联合定位模型解算失真。针对这一问题,本文提出一种基于自适应选权滤波的GNSS/声学联合解算方法。首先推导了统一海面及水下观测过程的GNSS/声学联合定位数学模型;然后研究了在联合模型的自适应滤波解算中对载体异常扰动的判别标准,给出了各状态参数自适应因子的构造方法,最后通过仿真和实测数据进行了试验验证。结果表明:引入自适应滤波算法后,能有效改善状态扰动对GNSS/声学联合定位的异常影响,提升其定位稳定性及定位精度;当分别对各类状态参数的自适应因子进行合理构造后,滤波效果可达最佳。
    蚁群-势场算法在水下重力辅助导航航迹规划中的应用
    张驰, 李姗姗, 史颜俊, 邢志斌, 范雕
    2020, 49(7):  865-873.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190194
    摘要 ( 58 )   HTML ( 1)   PDF (5741KB) ( 38 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    水下潜器航迹处于重力特征变化明显的适配区域才能保证重力辅助导航的有效实施,因此在重力匹配导航阶段,潜器的航迹规划至关重要。本文首先依据重力统计特征参数对水下潜器航行区域进行适配性划分,并给出适配、非适配区标签,然后在蚁群算法进行航迹规划的基础上引入人工势场算法,重新构建启发函数,避免了蚁群算法的局部最优问题;同时利用最大-最小蚁群系统改进算法信息素更新规则,防止了“早熟”现象发生。仿真试验结果表明,本文提出的蚁群-势场算法可以有效解决水下潜器在重力辅助导航中的航迹优化问题,提高了问题解的可行性。
    摄影测量学与遥感
    车载探地雷达地下目标实时探测法
    杨必胜, 宗泽亮, 陈驰, 孙文鹿, 米晓新, 吴唯同, 黄荣刚
    2020, 49(7):  874-882.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190293
    摘要 ( 107 )   HTML ( 4)   PDF (11533KB) ( 74 )  
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    中国的城镇化加快了地下空间大规模开发与利用的进程。摸清地下空间目标的分布状况,保障城市可持续发展和地下空间资源的永久利用,是维护未来城市安全中的重要任务。探地雷达(GPR)凭借其数据采集速度快、成像分辨率高、无损检测等优点在地下空间资源调查中得以广泛应用。但仍存在GPR数据地下目标识别不准确、自动化程度低等缺陷,自动检测GPR数据中的地下目标或目标缺陷仍然是一个亟待解决的难题。为此,本文分析并确定了GPR影像中可进行识别的城市道路地下空间的7类典型目标(如雨水井、电缆等)。并根据其反射信号特征,标记了GSSI SIR30设备以400 MHz波段采集的GPR数据中的典型地下目标,构建了GPR地下目标样本库,共包含7类总数为3033个。通过迁移学习的方法,精调预训练后的darknet53网络参数,通过端到端的YOLOV3检测方法完成地下目标的自动识别与定位。最后,利用深圳福田区彩田路GSSI SIR30装备以400 MHz波段采集的GPR数据进行试验验证。试验结果表明,本文提出的基于深度学习的地下目标探测方法对城市典型地下目标的检测精度和召回率达到85%以上,检测速度达到了16帧/秒,能够有效探测GPR数据中的城市地下目标。
    激光点云输电线精细提取的残差聚类法
    麻卫峰, 王成, 王金亮, 周京春, 麻源源
    2020, 49(7):  883-892.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190373
    摘要 ( 89 )   HTML ( 1)   PDF (6543KB) ( 83 )  
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    针对输电线点云数据中存在缺失、噪声等复杂环境,提出了一种基于模型残差聚类的激光点云电力线精细提取方法。首先根据归一化高程阈值分割去除近地面点,在此基础上,采用自适应维度特征和方向特征粗提取电力线点;然后以抛物线模型为约束条件,采用改进的建模方法,确定模型残差并对其进行密度聚类,根据聚类结果实现单根电力线精细提取;最后讨论了关键参数的选择对提取结果的影响。两景实测数据试验表明:该方法能快速实现点云部分缺失、噪声干扰等复杂环境下的电力线精细提取,无须电力线数目、点云密度等先验知识,对不同类型分裂导线提取均具有很好的适用性。单根电力线提取准确率达99.17%以上,模型误差最大值为0.167 m,中误差最大值为0.079 m。
    注浆采区地表形变时空演化SMD-InSAR监测分析法
    姚树一, 张燕海, 杨可明, 石晓宇, 王剑
    2020, 49(7):  893-906.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190430
    摘要 ( 71 )   HTML ( 4)   PDF (10873KB) ( 68 )  
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    当前矿区合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)监测研究大多局限于以地表移动为对象,求取其他形变指标通常仍需野外测量。针对这一不足,构建出一种提取地表移动变形(surface movement and deformation,SMD)面域信息的模型——SMD模型。模型可求解的量有:①地表沿任意方向的倾斜、曲率,地表倾斜、曲率最大值与其所沿方向;②水平或近水平煤层开采下,矿区地表沿任意方向的水平移动、水平变形,地表水平移动、水平变形最大值和其所沿方向。SMD模型在垂直形变图的基础上,按照方向导数原理计算地表倾斜和曲率;地表水平移动和水平变形则根据开采沉陷先验规律计算。模拟试验显示,该模型可以较高精度获取地表移动变形值。淮北矿区某矿进行了充填开采,应用SMD模型结合时序InSAR分析该矿地表形变时空演化过程,以及充填开采的减沉减变效果,分析认为注浆活动可以有效控制地表形变。日平均注浆量、工作面推进距离与最大下沉速度之间的关系可以用多元线性回归模型来描述。SMD模型可用于分析区域地表形变综合情况,为范围评估开采沉陷对建构筑物的影响提供有力依据。
    地图学与地理信息
    顾及兴趣点潜在上下文关系的城市功能区识别
    陈占龙, 周路林, 禹文豪, 吴亮, 谢忠
    2020, 49(7):  907-920.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190315
    摘要 ( 94 )   HTML ( 7)   PDF (11885KB) ( 88 )  
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    城市功能结构的探索对人们理解城市及城市规划有着重要的作用。兴趣点(points-of-interest,POI)数据作为城市设施的代表,被广泛应用于城市功能区提取。以往对城市功能区研究大多只考虑了POI统计信息,忽略了POI中丰富的空间分布信息,而POI空间分布特征与区域功能密切相关。本文利用空间共位模式挖掘方法挖掘POI潜在上下文关系,提取POI空间分布信息,构建区域特征向量,并进行区域聚类;再利用POI类别比例、居民的出行特征等对聚类结果进行识别。以北京市核心城市功能区为例,将研究结果与北京市百度地图、居民出行特征进行对比验证分析。试验表明,本文方法能识别出具有明显特征的城市功能区,如成熟的娱乐商业区、科教文化区、居住区等。同时,与基于POI语义信息的LDA方法及顾及POI线性空间关系的Word2Vec方法进行对比分析,证明了本文方法的优越性。
    曲线多尺度表达的Head-Tail信息量分割法
    刘鹏程, 肖天元, 肖佳, 艾廷华
    2020, 49(7):  921-933.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200004
    摘要 ( 74 )   HTML ( 5)   PDF (8703KB) ( 53 )  
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    本文提出一种基于Head-Tail信息量分割的地理要素多尺度表达模型。首先通过傅里叶变换将地理线要素转换为傅里叶描述子,并通过香农信息熵理论计算其频域信息量。其次,按Head-Tail数据分布模式确定地理要素信息量的分界点,并设计函数对各个分界点所对应的傅里叶截断频率进行估计。最后,参考传统方根模型,建立以地理要素频率信息量为基础的信息方根模型,计算与各个地图层次相对应的关键尺度,实现地理要素的层次化多尺度表达。采用等高线及海岸线的数据试验表明,本文所提出的模型能够有效根据设定的比例尺对地理要素进行化简,对不同目标比例尺的简化结果体现出了良好的区分度与层次性。同时,在保证化简结果与原地理要素面积重叠比一致的情况下,本文模型所得到的结果优于传统的简化算法。
    博士论文摘要
    海洋测高卫星高度计定标理论与方法研究
    管斌
    2020, 49(7):  934-934.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190320
    摘要 ( 50 )   HTML ( 3)   PDF (682KB) ( 42 )  
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    不同尺度综合地表形变InSAR时序监测与机理分析
    刘媛媛
    2020, 49(7):  935-935.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190339
    摘要 ( 58 )   HTML ( 3)   PDF (690KB) ( 52 )  
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    GNSS非模型化误差处理理论与方法
    章浙涛
    2020, 49(7):  936-936.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190345
    摘要 ( 79 )   HTML ( 2)   PDF (688KB) ( 85 )  
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    GNSS/INS组合导航系统初始对准及其故障修复研究
    宁一鹏
    2020, 49(7):  937-937.  doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190348
    摘要 ( 54 )   HTML ( 0)   PDF (689KB) ( 64 )  
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