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    1. 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1485)   HTML    PDF (1439KB)(1751)   
    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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    2. 遥感影像建筑物提取的卷积神经元网络与开源数据集方法
    季顺平, 魏世清
    测绘学报    2019, 48 (4): 448-459.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180206
    摘要1270)   HTML    PDF (6248KB)(1742)   
    从遥感图像中自动化地检测和提取建筑物在城市规划、人口估计、地形图制作和更新等应用中具有极为重要的意义。本文提出和展示了建筑物提取的数个研究进展。由于遥感成像机理、建筑物自身、背景环境的复杂性,传统的经验设计特征的方法一直未能实现自动化,建筑物提取成为30余年尚未解决的挑战。先进的深度学习方法带来新的机遇,但目前存在两个困境:①尚缺少高精度的建筑物数据库,而数据是深度学习必不可少的“燃料”;②目前国际上的方法都采用像素级的语义分割,目标级、矢量级的提取工作亟待开展。针对于此,本文进行以下工作:①与目前同类数据集相比,建立了一套目前国际上范围最大、精度最高、涵盖多种样本形式(栅格、矢量)、多类数据源(航空、卫星)的建筑物数据库(WHU building dataset),并实现开源;②提出一种基于全卷积网络的建筑物语义分割方法,与当前国际上的最新算法相比达到了领先水平;③将建筑物提取的范围从像素级的语义分割推广至目标实例分割,实现以目标(建筑物)为对象的识别和提取。通过试验,验证了WHU数据库在国际上的领先性和本文方法的先进性。
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    3. 智能高精地图数据逻辑结构与关键技术
    刘经南, 詹骄, 郭迟, 李莹, 吴杭彬, 黄鹤
    测绘学报    2019, 48 (8): 939-953.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20190125
    摘要1250)   HTML    PDF (7732KB)(1601)   
    以车辆自动驾驶、无人驾驶为研究对象,讨论定义了智能高精地图,认为智能高精地图作为未来出行的关键一环,是交通资源全时空实时感知的载体和交通工具全过程运行管控的依据。智能高精地图作为一种全新的地图形式,与传统导航电子地图相比,在地图学理论和应用需求等方面有其鲜明特点。为推动智能高精地图研究与应用进展,需要对其关键特征与问题展开分析讨论。本文从地图学理论上提出智能高精地图信息传输模型;从实际应用上结合轮式机器人自主智能控制流程,提出智能高精地图数据逻辑结构,并分析其在自动驾驶中的应用;从计算模式上总结"众包+边云协同计算"计算模式,并针对如何提高众包数据质量的问题,开展关键技术分析;从应用场景上分析未来智能高精地图的有效应用场景;最后提出对本领域未来发展的一些思考与建议。
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    4. 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1557)   HTML    PDF (9449KB)(1477)   
    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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    5. 基于深度学习的高分辨率遥感影像建筑物提取方法
    范荣双, 陈洋, 徐启恒, 王竞雪
    测绘学报    2019, 48 (1): 34-41.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20170638
    摘要1713)   HTML    PDF (2270KB)(1340)   

    针对传统的建筑物提取方法精度较低和边界不完整等问题,本文提出基于深度学习的高分辨率遥感影像建筑物提取方法。首先,采用主成分变换非监督预训练网络结构,获得待提取遥感影像特征。其次,为减少在池化过程中影像特征信息的丢失,提出自适应池化模型,通过非下采样轮廓波变换来获取影像纹理特征,并将纹理特征输入网络中参与建筑物提取。最后,将影像特征输入softmax分类器进行分类,获得建筑物提取结果。选取典型区域进行建筑物提取试验,并与典型建筑物提取方法进行对比分析,结果表明,本文提取方法精度高,并且提取建筑物的边界清晰、完整。

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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1810)   HTML    PDF (6341KB)(1299)   
    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. 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3915)   HTML    PDF (826KB)(1290)   
    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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    8. InSAR矿区地表三维形变监测与预计研究进展
    朱建军, 杨泽发, 李志伟
    测绘学报    2019, 48 (2): 135-144.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180188
    摘要918)   HTML    PDF (5355KB)(1230)   

    首先,介绍了InSAR地表形变监测技术的基本原理和技术特点;然后,对当前InSAR矿区地表三维形变监测方法做了系统性分类,并探讨了各自的优缺点和适用范围;之后,综述了当前InSAR矿区地表三维形变预计方法的研究现状和进展;最后,归纳梳理了InSAR矿区三维形变监测预计在多源数据融合和沉降机理分析等方面的前沿问题。

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    9. 多尺度全卷积神经网络建筑物提取
    崔卫红, 熊宝玉, 张丽瑶
    测绘学报    2019, 48 (5): 597-608.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180062
    摘要773)   HTML    PDF (5379KB)(1165)   
    针对VGG16网络在高空间分辨率遥感影像中进行大型建筑物提取时存在空洞的现象,提出一种基于多尺度影像的建筑物提取方法。将原始影像进行不同尺度的下采样,提取不同尺度下的建筑物特征,并将这些多尺度特征相加合并,同时为了减少网络参数数量,用全卷积上采样过程代替原始VGG16网络中的全连接层进行建筑物提取。以0.5 m分辨率的上海市嘉定区影像和1 m分辨率的Massachusetts地区影像进行试验,精度分别达97.09%和96.66%,表明本文方法的有效性。
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    10. 出租车GPS轨迹集聚和精细化路网提取
    邬群勇, 吴祖飞, 张良盼
    测绘学报    2019, 48 (4): 502-511.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180256
    摘要1186)   HTML    PDF (4008KB)(1095)   
    针对利用GPS数据提取双向路网和交叉路口转向信息精度低的不足,本文提出一种顾及位置与行驶方向的轨迹集聚和精细化路网提取方法,实现了精细化路网提取。为提高交叉路口路网的提取精度,首先剔除原始轨迹中的离散和异常轨迹点,并按一定的步长对轨迹段进行加密;然后引入行驶方向角来表达车辆在轨迹点处的行驶方向,顾及位置和行驶方向获取每个轨迹点的相似轨迹点集合;接着依次计算每个轨迹点的偏移距离,通过对轨迹点的迭代偏移完成轨迹集聚;最后剔除未成功集聚的轨迹点,将完成集聚的轨迹点连成轨迹线并作缓冲区,运用栅格数据数字化方法提取得到能够反映道路精细转向关系的道路网。以福州市出租车GPS数据进行轨迹集聚和路网提取试验,结果表明:本文方法能有效地将GPS轨迹按车辆行驶方向分别进行集聚,提取的道路网为双向道路并且能反映交叉路口处道路的精细转向关系。
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    11. 常用地球半径差异符号表达式
    宗敬文, 李厚朴, 边少锋, 唐庆辉
    测绘学报    2019, 48 (2): 238-244.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180145
    摘要794)   HTML    PDF (940KB)(1056)   

    对测量和地球科学计算中5种常用地球半径进行了全面系统的比较,借助计算机代数系统推导出常用地球半径之间的差异最值点及其对应的最值和它们之间相等点大地纬度的符号表达式,并将其表示为偏心率e的幂级数形式,最后以CGCS2000椭球为例,将各个常用地球半径的差异明确到数值上。结果表明,常用地球半径之间差异在纬度为90°时存在最大值,在纬度为0°时存在最小值,平均曲率半径与等距离球半径间差异最大,平均曲率半径与平均球半径间差异最小。这些结果可为地球科学、空间科学、导航定位相关研究提供理论依据。

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    12. 轨迹分割与图层融合的车辆轨迹线构建道路地图方法
    杨伟, 艾廷华
    测绘学报    2018, 47 (12): 1650-1659.   doi: 10.11947/j.AGCS.2018.20170182
    摘要685)   HTML    PDF (9322KB)(1006)   
    传统道路地图构建方法将轨迹点(线)同等对待提取道路数据,忽略车辆轨迹的空间差异性,制约其结果精度与应用范围。为此,本文根据轨迹速度将轨迹线集分割滤选为3个轨迹线子集,将轨迹方向与Delaunay三角网模型集成探测路网拓扑结构;顾及轨迹线子集的特征差异选取不同参数值和约束条件并分层提取道路几何、交通语义数据,分别构建3个道路图层;运用缓冲区方法并根据道路几何、语义特征将多个道路图层融合为单个完整道路地图。运用出租车轨迹数据进行试验分析,结果表明:该方法顾及轨迹分布差异性,能将道路几何、交通语义信息融合提取,更适于处理复杂道路结构下的轨迹线。
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    13. 基于Encoder-Decoder网络的遥感影像道路提取方法
    贺浩, 王仕成, 杨东方, 王舒洋, 刘星
    测绘学报    2019, 48 (3): 330-338.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180005
    摘要788)   HTML    PDF (1670KB)(964)   
    针对道路目标特点,设计实现了用于遥感影像道路提取的Encoder-Decoder深度语义分割网络。首先,针对道路目标局部特征丰富、语义特征较为简单的特点,设计了较浅深度、分辨率较高的Encoder-Decoder网络结构,提高了分割网络的细节表示能力。其次,针对遥感影像中道路目标所占像素比例较小的特点,改进了二分类交叉熵损失函数,解决了网络训练中正负样本严重失衡的问题。在大型道路提取数据集上的试验表明,所提方法召回率、精度和F1-score指标分别达到了83.9%、82.5%及82.9%,能够完整准确地提取遥感影像中的道路目标。所设计的Encoder-Decoder网络性能优良,且不需人工设计提取特征,因而具有良好的应用前景。
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    14. 多镜头组合式相机的全景SLAM
    季顺平, 秦梓杰
    测绘学报    2019, 48 (10): 1254-1265.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180443
    摘要1248)   HTML    PDF (12060KB)(947)   
    同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)是摄影测量、计算机视觉和机器人学的研究热点,并广泛应用于移动测图系统、机器人、无人驾驶车等。本文提出一种针对多镜头组合式全景相机的基于特征的SLAM解决方案。首先,本文建立了鱼眼相机的高精度检校模型,以保证鱼眼相机与全景相机之间的高精度坐标转换;然后,将多镜头组合式全景成像模型嵌入SLAM的初始化、局部地图生成、关键帧选取、图优化等各个流程中。此外,考虑全景相机变形大、基线长的不利因素,本文在特征匹配、平差、特征点跟踪等SLAM的各个步骤都进行了针对性改进。本文在两套车载全景数据集共8000余张全景影像上进行试验。结果表明,本文所提出的全景SLAM很好地实现了全景相机的自动定位与地图构建功能,并达到了接近GPS参考的极高定位精度而无须借助GPS/IMU组合导航系统。相对于主流的基于平面相机的各类SLAM系统,如Mono-SLAM、Stereo-SLAM以及RGB-D SLAM,本文提出的全景SLAM可作为良好的补充,并为GPS信号失锁时的传感器定位提供廉价的自动解决方案。
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    15. SLAM激光点云整体精配准位姿图技术
    闫利, 戴集成, 谭骏祥, 刘华, 陈长军
    测绘学报    2019, 48 (3): 313-321.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20170716
    摘要1438)   HTML    PDF (8238KB)(929)   
    基于同步定位与制图(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术的激光扫描系统具有成本低、效率高的优点,近年来在测绘领域得到了广泛关注。虽然基于SLAM技术的激光扫描系统能够实现实时数据获取,但该数据获取方式难以保证点云精度,不同位置获取的同一地物的点云存在位置不一致。为了提高该类系统所获点云精度,本文提出一种分层次点云全局优化方法。该方法首先通过“点-切平面”迭代最近邻算法对重叠点云进行配准,形成扫描系统轨迹间的约束;然后构建位姿图对轨迹进行优化,利用优化后的轨迹对点云进行修正。算法通过将优化过程分解为局部和整体两个层次以提高计算效率。试验结果表明,优化后点云同名点对间的距离中误差减小约50%,内部不一致现象得到有效消除。
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    16. 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1316)   HTML    PDF (2486KB)(875)   
    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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    17. 深度卷积特征表达的多模态遥感影像模板匹配方法
    南轲, 齐华, 叶沅鑫
    测绘学报    2019, 48 (6): 727-736.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180432
    摘要1058)   HTML    PDF (12671KB)(865)   
    多模态遥感影像间(光学、红外、SAR等)存在显著的非线性辐射差异,传统方法难以有效地提取影像间的共有特征,匹配效果不佳。鉴于此,本文将深度学习方法引入影像匹配中,提出了一种基于Siamese网络提取多模态影像共有特征的匹配方法。首先通过去除Siamese网络中的池化层和抽取特征来优化该网络,保持特征信息的完整性和位置精度,使其可有效地提取多模态影像间的共有特征,然后采用模板匹配策略,实现多模态遥感影像高精度匹配。通过利用多组多模态遥感影像进行试验,结果表明,本文方法的匹配正确率和匹配精度都优于传统的模板匹配方法。
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    18. 全国一等水准点高程近20年变化分析
    王文利, 郭春喜, 丁黎, 赵红
    测绘学报    2019, 48 (1): 1-8.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20170589
    摘要937)   HTML    PDF (4077KB)(865)   

    我国于1991—1999年建设的国家第二期一等水准网复测与2012—2015年建设的国家一等水准网成果相隔近20年。受地壳运动、经济建设、地下水开采与回灌等因素的影响,许多地区出现了不同程度的地表沉降和季节性地表起伏,造成区域高程成果发生了不同程度的变化,影响了高程基准的维护及高程成果的使用。本文通过分析两期一等水准重合点、统计分析我国一等水准点20年高程变化量及其变化趋势,并从两期水准网测量设备、措施及测量精度的差异,重力异常改正计算所采用的重力基准、正常重力公式及重力数据的差异,网形结构差异,水准测量周期、水准环闭合周期的差异,地壳垂直运动与局部地表形变影响等4方面进行了两期高程变化的原因分析。研究表明:①国家一等水准网点高程近20年发生了不同程度的变化,许多区域出现了严重沉降;②地壳垂直运动及局部地表形变是引起高程变化的主要因素;③国家一等水准网应进行定期复测更新,复测时应尽量缩短水准测量周期,全网水准测量周期不应超过5年[1]、力争3年内完成。

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    19. GRACE时变重力场各向异性高斯组合滤波方法
    郭飞霄, 孙中苗, 任飞龙, 汪菲菲
    测绘学报    2019, 48 (7): 898-907.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180365
    摘要620)   HTML    PDF (7351KB)(860)   
    受测量误差等因素影响,直接使用GRACE时变重力场模型的地表质量变化反演结果呈现严重条带噪声,必须采用滤波消除。本文对不同滤波方法进行了试验分析,以信噪比最大为准则,确定了不同滤波方法的最优滤波参数,并在此基础上提出了一种各向异性组合滤波方法。该方法根据时变重力场模型球谐系数误差特性,结合各向异性高斯滤波和均方根滤波特点,对精度较高的低次项系数采用较大权重以保留更多有效信号,而对精度较差的高次项系数采用较小权重以压制噪声。不同于传统的两步法组合滤波,该方法仅需进行一步滤波处理。试验结果表明,本文提出的各向异性组合滤波方法计算步骤简单,能够有效消除条带噪声;与单一滤波和传统两步法组合滤波方法相比,提高了反演结果信噪比,保留了更多真实信号。
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    20. 时间相关观测的几种动态数据处理方法
    李博峰, 章浙涛
    测绘学报    2018, 47 (12): 1563-1570.   doi: 10.11947/j.AGCS.2018.20180192
    摘要747)   HTML    PDF (1081KB)(858)   
    现代大地测量数据中往往存在时间相关性,忽略观测值时间相关性会影响参数估值的精度和可靠性。因此,本文研究了几种时间相关观测的动态数据处理方法。首先,对观测值时间相关性的处理方法进行了扩展和统一。利用极大验后估计原理,提出了第3种思路,并在无历元公用参数和有历元公用参数两类模型下,详细推导了去相关变换法、差分变换法和极大验后估计法这3种思路的动态解,并对它们的特点和等价性进行了论证。其次,为了平衡实际应用中的解算效率且同时有效顾及时间相关性,利用自相关函数表达时间相关性,导出了相应退化形式。最后,通过GPS实测数据验证了本文理论公式的正确性和实用性。
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