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    1. 北斗坐标系
    魏子卿, 吴富梅, 刘光明
    测绘学报    2019, 48 (7): 805-809.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20190131
    摘要1214)   HTML    PDF (826KB)(647)   
    北斗坐标系是北斗卫星导航系统的大地基准。本文在扼要叙述背景情况之后,首先给出了北斗坐标系原点、尺度、定向的定义和参考椭球的定义和导出常数;其次介绍北斗坐标系的首次实现,这次实现由北斗系统的8个监测站在历元2010.0的ITRF2014框架下的坐标和速度体现,它们是通过处理一个包括8个监测站的全球GNSS网4期GPS数据、框架对准与监测站坐标序列的线性回归拟合得到的;最后就参考框架的更新周期、监测站境外布设和连续观测、精密星历的生成与发布,北斗坐标系的标准化问题进行了讨论,并提出一些建议。
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    2. 出租车轨迹数据挖掘进展
    吴华意, 黄蕊, 游兰, 向隆刚
    测绘学报    2019, 48 (11): 1341-1356.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20190210
    摘要487)   HTML    PDF (1439KB)(802)   
    大数据、物联网与精密定位技术的发展推动了城市感知的进步。随着社会活动的与日俱增,出租车轨迹数据不仅记录了出租车的行车轨迹,还蕴藏着道路交通状态、城市居民出行规律、城市结构及其他社会问题。通过各种数据分析与挖掘手段对出租车轨迹数据进行深入探究,对于智能交通、城市规划等有着重要意义。本文综述了近十年国内外基于出租车轨迹大数据的相关研究,按照空间统计方法、时间序列方法、图论与网络方法及机器学习方法等4类,详细阐述各类方法的研究现状。随后,本文分析了现有研究的应用领域、热点主题和发展趋势。最后,本文指出了出租车轨迹数据挖掘研究领域面临的挑战和未来研究方向。
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    3. 低轨导航增强GNSS发展综述
    张小红, 马福建
    测绘学报    2019, 48 (9): 1073-1087.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20190176
    摘要463)   HTML    PDF (9449KB)(645)   
    低轨星座具有地面接收信号强度高、几何图形变化快的优势,能够与中高轨GNSS星座形成互补,对增强GNSS的精度、完好性、连续性和可用性具有显著优势,已成为当前卫星导航领域的关注热点。本文首先简要介绍了现有的GNSS增强系统;总结了国内外低轨导航增强星座发展现状;针对低轨导航增强,对比分析了高中低轨导航星座的优缺点;重点讨论了低轨导航增强在联合定轨、快速精密定位、空间天气监测和室内定位等方面带来的机遇;分析指出了低轨导航增强的空间段、地面段和用户段所面临的挑战。
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    4. 基于深度学习的航空遥感影像密集匹配
    刘瑾, 季顺平
    测绘学报    2019, 48 (9): 1141-1150.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180247
    摘要407)   HTML    PDF (2486KB)(474)   
    本文探讨了深度学习在航空影像密集匹配中的性能,并与经典方法进行了比较,对模型泛化能力进行了评估。首先,实现了MC-CNN(matching cost convolutional neural network)、GC-Net(geometry and context network)、DispNet(disparity estimation network)3种代表性卷积神经元网络在航空立体像对上的训练和测试,并与传统方法SGM(semi-global matching)和商业软件SURE进行了比较。其次,利用直接迁移学习方法,评估了各模型在不同数据集间的泛化能力。最后,利用预训练模型和少量目标数据集样本,评估了模型微调的效果。试验包含3套航空影像、2套开源街景影像。试验表明:①与传统的遥感影像密集匹配方法相比,目前深度学习方法略有优势;②GC-Net与MC-CNN表现了良好的泛化能力,在开源数据集上训练的模型可以直接应用于遥感影像,且3PE(3-pixel-error)精度没有明显下降;③在训练样本不足时,利用预训练模型做初值并进行参数微调可以得到比直接训练更好的结果。
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    5. 特征法视觉SLAM逆深度滤波的三维重建
    张一, 姜挺, 江刚武, 余岸竹, 于英
    测绘学报    2019, 48 (6): 708-717.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180421
    摘要390)   HTML    PDF (15916KB)(235)   
    针对现有特征法视觉SLAM只能重建稀疏点云、非关键帧对地图点深度估计无贡献等问题,本文提出一种特征法视觉SLAM逆深度滤波的三维重建方法,可利用视频序列影像实时、增量式地构建相对稠密的场景结构。具体来说,设计了一种基于运动模型的关键帧追踪流程,能够提供精确的相对位姿关系;采用一种基于概率分布的逆深度滤波器,地图点通过多帧信息累积、更新得到,而不再由两帧三角化直接获取;提出一种基于特征法与直接法的后端混合优化框架,以及基于平差约束的地图点筛选策略,可以准确、高效解算相机位姿与场景结构。试验结果表明,与现有方法相比,本文方法具有更高的计算效率和位姿估计精度,而且能够重建出全局一致的较稠密点云地图。
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    6. 北斗三号导航定位技术体制与服务性能
    郭树人, 蔡洪亮, 孟轶男, 耿长江, 贾小林, 毛悦, 耿涛, 饶永南, 张慧君, 谢新
    测绘学报    2019, 48 (7): 810-821.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20190091
    摘要386)   HTML    PDF (6341KB)(605)   
    介绍了北斗三号系统的星座设计、服务类型、导航信号体制、时空基准以及轨道确定与时间同步机制等技术体制,分析提出了评估北斗三号导航定位服务性能的指标体系,指标涵盖时空基准、空间信号质量、空间信号精度和服务性能4个方面,综合利用全球数据资源对北斗三号基本系统的导航定位服务性能进行了评估。结果显示,各信号分量有效功率比偏差优于0.25 dB,S曲线过零点偏差(SCB)优于0.3 ns,满足设计要求;北斗三号基本系统当前全球位置精度因子(PDOP)可用性优于85.0%,空间信号测距误差0.48 m(RMS),空间信号连续性99.99%,空间信号可用性99.78%,UTC偏差误差优于19.1 ns(95%),均满足系统服务性能规范承诺的指标。相对于北斗二号而言,北斗三号在覆盖能力、空间信号精度、空间信号可用性、空间信号连续性等方面均有显著提升。
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    7. ST-CFSFDP:快速搜索密度峰值的时空聚类算法
    王培晓, 张恒才, 王海波, 吴升
    测绘学报    2019, 48 (11): 1380-1390.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180538
    摘要343)   HTML    PDF (4838KB)(180)   
    时空聚类算法是地理时空大数据挖掘的基础研究命题。针对传统CFSFDP聚类算法无法应用于时空数据挖掘的问题,本文提出一种时空约束的ST-CFSFDP(spatial-temporal clustering by fast search and find of density peaks)算法。在CFSFDP算法基础上加入时间约束,修改了样本属性值的计算策略,不仅解决了原算法单簇集多密度峰值问题,且可以区分并识别相同位置不同时间的簇集。本文利用模拟时空数据与真实的室内定位轨迹数据进行对比试验。结果表明,该算法在时间阈值90 s、距离阈值5 m的识别正确率高达82.4%,较经典ST-DBCSAN、ST-OPTICS及ST-AGNES聚类算法准确率分别提高了5.2%、4.2%和7.6%。
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    8. 加权整体最小二乘EIV模型与算法——与“加权整体最小二乘EIO模型与算法”一文的讨论
    王乐洋, 余航, 邹传义, 鲁铁定
    测绘学报    2019, 48 (7): 931-937.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20190155
    摘要342)   HTML    PDF (873KB)(260)   
    加权整体最小二乘方法是一种能同时顾及EIV(errors-in-variables)模型中系数矩阵和观测向量误差的参数估计方法。根据不同的应用场景,EIV模型则表现出不同的结构特征。"加权整体最小二乘EIO模型与算法"一文采用EIO模型处理EIV模型中的结构化问题*。为了将其与现有方法进行对比,本文罗列出4种处理EIV模型结构特征的方法,并归纳了8种参数估计公式。同时从精度评定的角度讨论了整体最小二乘解的一阶及更高阶精度近似评定方法。需要强调的是,针对EIV模型及其参数估计理论可以从函数模型、随机模型和参数估计方法3个方面展开研究,但各方法殊途同归。
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    9. 北斗三号卫星两种定轨模式精度比较分析
    杨宇飞, 杨元喜, 胡小工, 唐成盼, 赵立谦, 徐君毅
    测绘学报    2019, 48 (7): 831-839.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180560
    摘要331)   HTML    PDF (5856KB)(435)   
    北斗全球卫星导航系统(BDS-3)已经于2018年年底建成基本系统,并计划于2020年建成完整系统,而精确的卫星轨道是实现高性能全球服务的前提。本文基于北斗三号基本系统的18颗中圆轨道(MEO)卫星,评估了北斗三号卫星星间链路的测量噪声与测距精度,利用中国境内12个区域监测站的星地观测和星间链路观测,进行了联合卫星轨道测定试验,并与单纯区域监测站观测定轨结果进行了比较,分析了两种定轨模式重叠弧段轨道误差、轨道预报精度和激光检核精度。结果表明:北斗三号卫星的星间链路测量噪声为2.9 cm,测距精度约为4.4 cm;仅采用区域测站定轨,重叠弧段三维位置误差RMS为66.7 cm,加入星间链路后可降低至15.4 cm,提高了76.9%,24 h轨道预报位置精度也由114.1 cm提升至20.3 cm,提升了83.2%,激光检核径向精度为8.4 cm左右,明显优于北斗二号卫星轨道精度。
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    10. 高分辨率光学遥感场景分类的深度度量学习方法
    叶利华, 王磊, 张文文, 李永刚, 王赠凯
    测绘学报    2019, 48 (6): 698-707.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180434
    摘要281)   HTML    PDF (2435KB)(344)   
    针对高分辨率光学遥感影像场景具有同类型内部差异大、不同类型间相似度高导致部分场景识别困难的问题,本文提出了一种深度度量学习方法。首先在深度学习模型的特征输出层上为每类预设聚类中心,其次基于欧氏距离方法设计均值中心度量损失项,最后联合交叉熵损失项以及权重与偏置正则项构成模型的损失函数。该方法的目标是在特征空间上使同类型特征聚集并扩大类型间的距离以提高分类准确率。试验结果表明,本文方法有效地提升了分类准确率。在RSSCN7、UC Merced和NWPU-RESISC45数据集上,与现有方法相比,分类准确率分别提高了1.46%、1.09%和2.51%。
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    11. Swarm卫星精密定轨与加速度法恢复地球重力场
    张兵兵
    测绘学报    2019, 48 (8): 1068-1068.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180377
    摘要279)   HTML    PDF (670KB)(134)   
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    12. 联合像元-深度-对象特征的遥感图像城市变化检测
    赵生银, 安如, 朱美如
    测绘学报    2019, 48 (11): 1452-1463.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180554
    摘要269)   HTML    PDF (21128KB)(307)   
    特征空间的构建和优化对遥感图像识别能力的提高具有重要作用。针对面向对象方法对波段光谱信息利用不足,以及像元识别法无法充分利用图像空间几何等信息的问题,本文建立了新颖的联合像素级和对象级特征的航摄遥感图像城市变化检测方法。首先,充分利用像素级和对象级特征的优势,建立考虑光谱、指数、纹理、几何、表面高度及神经网络深度特征的特征空间;然后,引入LightGBM(light gradient boosting machine)算法对大量特征进行选择研究;最后,采用随机森林识别器对宜兴市2012年和2015年两期遥感图像进行识别,利用变化矩阵进行城市的变化检测。结果表明:联合像元、深度、对象特征和LightGBM特征选择算法的识别效果最好,平均的总体识别精度达到了88.50%,Kappa系数达到0.86,比基于像元、深度或对象特征的识别方法分别提高了10.50%、15.00%和4.00%;城市变化检测精度达到了87.50%。因此,本文方法是利用甚高分辨率航摄遥感图像进行城市变化的检测的有效方法。
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    13. 应急场景快速制图及地图信息传输
    杜萍, 刘涛, 李鼎凯, 杨晓霞
    测绘学报    2019, 48 (6): 747-755.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180414
    摘要263)   HTML    PDF (999KB)(300)   
    当前,应急响应范式已经由“预测-应对”转变为“情景-应对”,应急地图作为应急测绘地理信息保障服务的重要内容,其制图方式也应该有所改变。本文介绍了突发事件情景及地理场景的定义,指出地理场景是各情景要素存在或发生的物理空间,同时也是应急地图表达的对象;论述了应急场景快速制图的基本原理及该制图模式具有的4个主要特点;将传统的地图信息传输理论与新应急响应范式相结合,提出了应急场景快速制图模式下的地图信息传输模型,详细论述了模型中空间信息的传输过程,并分析了该过程中影响信息传输效率的地图发送端和接收端的空间认知。
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    14. 北斗广域差分分米级定位的分区切换算法
    陈俊平, 王阿昊, 张益泽, 周建华, 王兵浩, 王解先
    测绘学报    2019, 48 (7): 822-830.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180545
    摘要262)   HTML    PDF (7352KB)(555)   
    从2017年1月开始,北斗系统在播发基本导航电文的同时,提供了包含实时轨道改正数、钟差改正数、电离层格网改正数和分区综合改正数四重广域差分参数,使得系统具备了基于系统广播的电文参数实现广域单站实时动态分米级定位的能力。实际应用表明,北斗系统播发的分区综合改正数存在中断的情况,使得实时定位存在因重新收敛而造成跳变的情况。本文分析了分区中断期间定位跳变产生的原因,提出一种适用于分区切换的广域差分分米级定位算法。采用中国境内7个北斗测站10 d的静态数据和车载动态数据对新算法进行评估验证。结果表明,在分区改正数中断的情况下,分区切换算法得到的坐标误差与使用连续分区综合改正数结果一致,双频动态定位水平和高程方向分别小于0.3 m和0.5 m,平均三维定位精度优于0.5 m;车载实时动态定位测试中,分区切换前后的单双频定位精度不受切换影响,与切换前保持一致。分区切换算法有效保证了分区改正数中断后北斗广域分米级实时动态定位的连续性。
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    15. 变形监测数据预报的动态贝叶斯ELM方法
    范千, 方绪华, 许承权, 杨荣华
    测绘学报    2019, 48 (7): 919-925.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180504
    摘要258)   HTML    PDF (1423KB)(266)   
    贝叶斯极限学习机(BELM)具有充分利用数据先验信息,可以自适应估计模型参数的特点。但在样本数量不断增加时,如果每次都对BELM重新训练将会降低计算效率。针对此问题,本文提出一种动态贝叶斯极限学习机(DBELM)方法以应用于变形监测数据实时预报。该方法以BELM训练的模型参数为初值,根据新增样本信息可对初始模型参数进行动态更新,并从理论上推导了相关计算公式。通过对仿真数据和实际变形数据进行详细分析表明:DBELM方法的预报精度要优于BELM、正则化极限学习机(RELM)、极限学习机(ELM)3种方法。特别是在长期持续预报过程中,其预报性能相对于其余3种方法优势明显。这充分表明了所提方法应用于变形监测数据预报领域具有可行性和有效性。
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    16. 对等网络下自适应层级的矢量数据时空索引构建方法
    吴政, 武鹏达, 李成名
    测绘学报    2019, 48 (11): 1369-1379.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20190143
    摘要255)   HTML    PDF (1740KB)(147)   
    时空索引是时空数据存储和管理的关键技术之一,基于空间填充曲线(space filling curve,SFC)的索引方法近年来受到了广泛关注。然而对于矢量数据,现有索引方法多侧重于空间索引的实现,难以同时顾及时间查询和空间查询的效率,且对于非点要素(线要素与面要素),确定最优的索引级别一直是难点所在。为此,本文面向对等网络环境,提出一种自适应层级的时空索引构建方法。首先提出了基于分区键和分区内排序键组合策略的时空信息联合编码,然后据此设计了点要素、非点要素的时空表达结构,最后设计了多层级树结构以构建时空索引MLS3(multi-level sphere 3),并基于地理实体时间粒度及空间密度等特征自适应确定其最优索引层级。利用轨迹(点要素)、公路(线要素)和建筑物(面要素)实际数据进行了试验。试验结果表明,相比GeoMesa提出的XZ3时空索引,本文索引方法可有效解决非点要素的时空表达及层级划分问题,在避免存储热点的同时实现更为高效的时空检索。
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    17. 具备结构感知功能的倾斜摄影测量场景三维重建
    肖雄武
    测绘学报    2019, 48 (6): 802-802.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180319
    摘要253)   HTML    PDF (663KB)(253)   
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    18. GPS坐标时间序列分析研究
    明锋
    测绘学报    2019, 48 (10): 1340-1340.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20190006
    摘要252)   HTML    PDF (673KB)(231)   
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    19. 基于网格模型的导航道路图渐进式化简方法
    郭庆胜, 刘洋, 李萌, 程晓茜, 何捷, 王慧慧, 魏智威
    测绘学报    2019, 48 (11): 1357-1368.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180552
    摘要251)   HTML    PDF (9599KB)(310)   
    针对将导航数据精度降低时的道路图形综合转换为基于网格模型的线图形化简问题,提出了一种基于网格模型的导航道路数据渐进式协同图形综合方法。该方法能保证综合后的单条道路和道路网都与原始高精度数据保持空间方向关系相似。在数据处理过程中,用导航需求来约束道路的渐进式图形简化,并对道路形状和道路交叉处的空间方向关系进行维护,顾及了导航中道路的可视化效果。已用实际生产中的导航数据进行了验证,证明了本文方法是有效且实用的。
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    20. 空-谱协同正则化稀疏超图嵌入的高光谱图像分类
    黄鸿, 陈美利, 王丽华, 李政英
    测绘学报    2019, 48 (6): 676-687.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180469
    摘要247)   HTML    PDF (11684KB)(232)   
    传统依据图嵌入的高光谱图像维数约简算法多数仅利用光谱信息表征像元间单一关系,忽视了数据间的多元几何结构。本文提出了一种面向高光谱图像分类的空-谱协同正则化稀疏超图嵌入算法(SSRSHE)。该算法首先利用稀疏表示揭示像元之间的相关性,自适应选择近邻,并构建稀疏本征超图和惩罚超图,以有效表征像元间的复杂多元关系,并进行正则化处理。然后利用遥感图像空间一致性原则,计算局部空间邻域散度来保持样本局部邻域结构,并引入样本总体散度来保持高光谱数据的整体结构。在低维嵌入空间中,尽可能使类内数据聚集、类间数据远离,提取鉴别特征用于分类。在Indian Pines和PaviaU高光谱遥感数据集上试验结果表明,本文算法总体分类精度分别达到86.7%和92.2%。相比传统光谱维数约简算法,该算法可有效改善高光谱图像地物分类性能。
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