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    1. 三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变与重力变化监测
    王伟, 党亚民, 章传银, 白贵霞, 鲍李峰, 甘卫军
    测绘学报    2017, 46 (6): 671-678.   doi: 10.11947/j.AGCS.2017.20160331
    摘要818)   HTML    PDF (6087KB)(2263)   
    监测三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,对三峡水库的安全运行和区域地质灾害监测防治等具有重要意义。本文从直接计算、实际测量和综合解算3个方面研究了三峡库水位变化过程中地壳垂直形变和重力变化。基于资源三号卫星影像提取的水体数据,结合水位数据,直接计算了三峡水库蓄放水从145~175 m每隔5 m的影响,地壳垂直形变最大可达30 mm,对重力影响超过 20 μGal(1 Gal=10-2 m/s2)的范围距离长江中心线约2 km内。库区较近的巴东CORS站(ES13)能够实际测量到库水位变化过程中的地壳垂直形变。由于目前三峡库区的CORS站和重力台站数量较少,分布不均,还不能满足紧密跟踪三峡库水位变化过程中的监测需求。利用三峡地区26座CORS站和部分重力台站数据,基于负荷形变理论和球谐分析方法,综合解算了库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,与实际CORS监测结果一致。通过对比分析发现,基于CORS站网的综合解算,能够有效提升对库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化的监测能力。
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    2. 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
    测绘学报    2021, 50 (9): 1147-1158.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20210172
    摘要78)   HTML16)    PDF (11953KB)(262)   
    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。
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    3. 智能化测绘的基本问题与发展方向
    陈军, 刘万增, 武昊, LI Songnian, 闫利
    测绘学报    2021, 50 (8): 995-1005.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20210235
    摘要559)   HTML107)    PDF (1177KB)(655)   
    测绘生产与服务面临着数据获取实时化、信息处理自动化、服务应用知识化等诸多新难题。以算法、模型为核心的数字化测绘,往往无法用简洁的算法、模型,实现对纷繁多样、多维动态现实世界进行完整描述与表达,难以满足高维、非线性的空间问题求解要求。为破解这一难题,应模仿和利用人类的测绘自然智能,研发以知识为引导、算法为基础的智能化测绘技术。本文首先讨论了智能化测绘的基本概念与思路;继而分析指出了智能化测绘的三个基本问题,包括测绘自然智能的解析与建模、混合型智能计算范式的构建与实现、赋能生产的机制与路径;然后提出了今后一段时间的主要努力方向,包括构建智能化测绘的知识体系、研究技术方法、研发应用系统和仪器装备。为了切实地推动这方面的科技研发与工程应用,应该加强顶层设计,推动跨学科协同创新,促进产学研合作,营造良好发展环境。
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    4. 北斗系统ARAIM可用性评估
    田云青, 王利, 舒宝, 韩清清, 李龙, 义琛, 许豪
    测绘学报    2021, 50 (7): 879-890.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20200518
    摘要192)   HTML11)    PDF (12639KB)(346)   
    随着北斗三号系统的建成,北斗系统各方面的性能得到了全面提升,大大提高了导航定位的精度和完好性,同时也为增强型接收机自主完好性监测(advanced receiver autonomous integrity monitoring,ARAIM)的发展提供了可能。基于此,本文在全球范围内选取10个均匀分布的MGEX (multi-GNSS experiment)测站一周的观测数据进行ARAIM试验,同时利用这7 d的广播星历进行可用性仿真预测评估北斗系统在亚太地区及全球范围内的ARAIM可用性。为了增加试验的真实性,同时采用航空测试数据进行试验。实测数据试验结果表明:在支持接收PRN1-46号北斗卫星的MGEX站点中,BDS-2/BDS-3 ARAIM可用性最低在95%以上,BDS-3在85%以上;航空数据中,BDS-2/BDS-3、BDS-3 ARAIM可用性均为100%。仿真预测结果表明:在亚太地区,BDS-2/BDS-3 ARAIM地面网络点的平均可用性大于90%和99.5%的覆盖比率分别为100%和96.15%,BDS-3 ARAIM平均可用性大于90%和99.5%的覆盖比率为100%和57.69%。在全球范围内,BDS-2/BDS-3 ARAIM地面网络点的平均可用性大于90%和99.5%的覆盖比率为79.94%和42.82%,BDS-3 ARAIM平均可用性大于90%和99.5%的覆盖比率为56.33%和25.32%。此外,BDS与GPS系统组合能够大幅度提高ARAIM算法的可用性。
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    5. 摄影测量与深度学习
    龚健雅, 季顺平
    测绘学报    2018, 47 (6): 693-704.   doi: 10.11947/j.AGCS.2018.20170640
    摘要2504)   HTML    PDF (4176KB)(4511)   
    深度学习正逐渐占领与“学习”相关的诸多研究领域,也对摄影测量这门学科造成冲击和促进。根据摄影测量学的定义:“利用光学像片研究被摄物体的形状、位置、大小、特性及相互位置关系”,其研究对象包括几何与语义。本文从这两个方面回顾和探讨深度学习目前的应用现状,并对其影响下的摄影测量的发展进行展望。在几何上,基于卷积神经元网络的学习架构已经广泛用于图像匹配、SLAM及三维重建,取得了较好的效果,但仍需进一步改进。在语义上,由于传统的手工设计方法未能将语义信息以工程化的形式确定并生成类似4D产品的各类语义“专题图”,语义部分长期受到忽视。深度学习强大的泛化能力、对任意函数的拟合能力及极高的稳定性,正使得专题图的自动制作成为可能。笔者通过道路网、建筑物、作物分类等应用实例,回顾已经取得的研究成果,并预计:利用光学像片生成高精度的语义专题图,在不远的未来即将实现;并可能成为摄影测量的一类标准产品。最后,针对几何和语义,分别介绍了笔者的两个相关研究:基于深度学习的航空图像匹配以及基于3D卷积神经元网络的精细农作物分类专题图自动提取。
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    6. 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
    测绘学报    2021, 50 (9): 1137-1146.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20200420
    摘要108)   HTML19)    PDF (3435KB)(193)   
    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。
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    7. 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
    测绘学报    2021, 50 (9): 1251-1265.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20200351
    摘要61)   HTML5)    PDF (22230KB)(176)   
    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。
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    8. 利用Allan方差分析GPS非差随机模型特性
    张小红, 朱锋, 薛学铭, 唐龙
    测绘学报    2015, 44 (2): 119-127.   doi: 10.11947/j.AGCS.2015.20130513
    摘要901)   HTML    PDF (6983KB)(2619)   

    非差GPS定位中, 通常采用以观测值服从高斯白噪声条件的估计准则进行参数求解。研究表明卫星端误差、传播路径误差、测站环境误差等会破坏观测值的白噪声特性, 并且未模型化误差同样具有不利影响。这不仅破坏了估计准则的假设条件, 而且部分非白噪声有可能被状态参数吸收, 影响估计的准确性。本文将观测值白噪声、有色噪声和未模型化误差一同纳入GPS非差随机模型, 以验后残差来表征GPS数据的随机特性进行Allan方差分析, 研究噪声成分及其参数。结果表明, GPS非差噪声组合主要为WN+GM, 相位白噪声为2.392 mm, GM过程噪声为4.450 mm/√s, 相关时间为52.074 s, 伪距白噪声为0.936 m, GM过程噪声为0.833 m/√s, 相关时间为14.737 s, 相位的GM过程噪声与卫星相关性较大, 而其余噪声则与测站相关性较大, 大量分析结果表明GPS非差随机模型并不服从高斯白噪声假设, 有待精化。

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    9. 利用目标分解特征的全极化SAR海冰分类
    赵泉华, 郭世波, 李晓丽, 李玉
    测绘学报    2018, 47 (12): 1609-1620.   doi: 10.11947/j.AGCS.2018.20170551
    摘要577)   HTML    PDF (12535KB)(634)   
    特征提取及其选择是SAR海冰分类的重要步骤之一。在众多特征中选取有效特征,进而构建表达地物类型的特征空间是提高分类精度的关键。为此,本文提出一种基于目标分解特征的全极化SAR海冰分类算法。首先,对全极化SAR数据进行多视化处理及滤波操作,生成相干矩阵;其次,对相干矩阵进行目标分解,并针对分解结果提取散射特征参数,进而构建特征空间;再次,通过对所提取的特征进行统计相关性分析,并对高相关特征采用PCA降维,以优化特征组合;最后,设计BP神经网络分类器,并将所得的优化特征矢量作为输入,海冰类别为输出,实现海冰分类。本文以格陵兰中部海域作为研究试验区域,采用L波段ALOS PALSAR全极化数据。通过对本文算法与对比算法的分类结果进行定性定量分析,可以得出本文所选取的特征对海冰识别较好。此外,通过对利用各个不同特征海冰分类结果的性能分析,可以得出基于散射模型的目标分解比基于特征值的H/α/A分解更有助于海冰分类。
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    10. 遥感影像智能解译:从监督学习到自监督学习
    陶超, 阴紫薇, 朱庆, 李海峰
    测绘学报    2021, 50 (8): 1122-1134.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20210089
    摘要269)   HTML33)    PDF (2740KB)(398)   
    遥感影像精准解译是遥感应用落地的核心和关键技术。近年来,以深度学习为代表的监督学习方法凭借其强大的特征学习能力,在遥感影像智能解译领域较传统方法取得了突破性进展。这一方法的成功严重依赖于大规模、高质量的标注数据,而遥感影像解译对象独特的时空异质性特点使得构建一个完备的人工标注数据库成本极高,这一矛盾严重制约了以监督学习为基础的遥感影像解译方法在大区域、复杂场景下的应用。如何破解遥感影像精准解译“最后一千米”已成为业界亟待解决的问题。针对该问题,本文系统地总结和评述了监督学习方法在遥感影像智能解译领域的主要研究进展,并分析其存在的不足和背后原因。在此基础上,重点介绍了自监督学习作为一种新兴的机器学习范式在遥感影像智能解译中的应用潜力和主要研究问题,阐明了遥感影像解译思路从监督学习转化到自监督学习的意义和价值,以期为数据源极大丰富条件下开展遥感影像智能解译研究提供新的视角。
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    11. 多源卫星影像的摄影测量遥感智能处理技术框架与初步实践
    张永军, 万一, 史文中, 张祖勋, 李彦胜, 季顺平, 郭浩宇, 李礼
    测绘学报    2021, 50 (8): 1068-1083.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20210079
    摘要253)   HTML26)    PDF (43935KB)(527)   
    回顾并分析了摄影测量与遥感学科的发展历程,并针对大数据和智能化测绘新时代的多源遥感影像精准快速智能处理的迫切需求,本文提出摄影测量遥感的科学概念。全新的摄影测量遥感主要由摄影测量和遥感两个学科的交叉融合而形成,致力于研究解决同步探测被摄目标的几何位置、物理属性、语义信息和时序变化关系的理论方法及技术问题,其理论基础和支撑学科包括摄影测量、遥感、人工智能、大数据处理与高性能计算等,将突破目前摄影测量侧重几何处理、遥感侧重语义信息提取反演的相对独立现状和串行技术路线,通过几何模型与光谱辐射反射信息的深度交叉融合形成几何语义一体化处理机制。本文在阐述摄影测量遥感基本概念的基础上,初步探讨了其涉及的主要科学问题及相关研究应用领域,并以多源遥感卫星影像为例构建了一体化摄影测量遥感智能处理技术框架,通过语义信息提取与精准几何处理的交叉闭环融合,显著提升了高分辨率多源遥感卫星影像精准快速处理的自动化和智能化水平,多个应用实践初步验证了相关理论方法的正确性和有效性。
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    12. 利用轨迹大数据进行城市道路交叉口识别及结构提取
    唐炉亮, 牛乐, 杨雪, 张霞, 李清泉, 萧世伦
    测绘学报    2017, 46 (6): 770-779.   doi: 10.11947/j.AGCS.2017.20160614
    摘要1240)   HTML    PDF (6538KB)(2743)   
    交叉口是城市交通路网生成、更新的重要组成部分。本文基于车辆时空轨迹大数据,提出了一种城市交叉口自动识别方法。该方法首先通过轨迹跟踪识别轨迹数据中包含的车辆转向点对;然后基于距离和角度的生长聚类方法进行转向点对的空间聚类,并采用基于局部点连通性的聚类方法识别交叉口;最后利用交叉口范围圆和转向点对提取城市各级别路网下的交叉口结构。以武汉市出租车轨迹大数据为例,对武汉市城区内189个交叉口进行了探测。试验结果表明,本文所提方法可以准确地从轨迹大数据中识别出城市交叉口及其结构。
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    13. InSAR变形监测方法与研究进展
    朱建军, 李志伟, 胡俊
    测绘学报    2017, 46 (10): 1717-1733.   doi: 10.11947/j.AGCS.2017.20170350
    摘要1809)   HTML    PDF (1654KB)(5986)   
    变形监测是星载InSAR技术应用最为成熟的领域之一。本文首先介绍了InSAR变形监测的基本原理和卫星数据来源;然后对InSAR变形监测方法进行了系统性的分类,分析了D-InSAR、PS-InSAR、SBAS-InSAR、DS-InSAR和MAI等方法的技术特点和适用范围;进而从应用的角度分析了InSAR技术在城市、矿山、地震、火山、基础设施、冰川、冻土和滑坡等领域的研究现状和不足之处;最后总结出InSAR变形监测在多维形变和低相干区测量、大气和轨道误差去除和精度评定等方面的前沿问题。
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    14. 空-谱融合的条件随机场高光谱影像分类方法
    魏立飞, 余铭, 钟燕飞, 袁自然, 黄灿
    测绘学报    2020, 49 (3): 343-354.   doi: 10.11947/j.AGCS.2020.20190042
    摘要748)   HTML83)    PDF (14295KB)(364)   
    高光谱遥感数据具有光谱信息丰富、图谱合一的特点,目前已经广泛地应用在对地观测中。传统的高光谱分类模型大多过分依赖影像光谱信息,没有充分利用空间特征信息,这使得分类精度还有很大的提升空间。条件随机场是一种概率模型,能够较好地融合空间上下文信息,在高光谱影像分类中已经得到越来越多的关注,但大部分条件随机场模型存在超平滑的现象,会导致影像细节丢失。针对该问题,本文提出了一种优化融合影像空-谱信息的高分辨率/高光谱影像分类方法,该方法将影像的纹理信息与原始光谱信息进行融合,利用SVM分类器对其进行预分类,并将各类概率定义为一元势函数,以融合空间特征信息;然后将空间平滑项和局部类别标签成本项加入二元势函数中,以考虑空间背景信息,并保留各类别中的详细信息。最后,通过两组的高分辨率/高光谱影像数据进行试验。结果表明,与SVM算法、传统的条件随机场方法和面向对象的分类方法相比,本文提出的算法在整体分类精度上分别提高了10%、9%和8%以上,同时在保持地物边缘完整性、避免"同谱异物"与"同物异谱"的现象方面有较明显的优势。
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    15. 遥感影像智能解译样本库现状与研究
    龚健雅, 许越, 胡翔云, 姜良存, 张觅
    测绘学报    2021, 50 (8): 1013-1022.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20210085
    摘要336)   HTML56)    PDF (1747KB)(689)   
    我国遥感对地观测等项目顺利实施,获取了大量时效性强、覆盖范围广、信息量丰富的遥感数据。但遥感影像智能化自动处理技术发展仍相对滞后,无法满足区域/全球大范围地物信息快速提取的需求。近年来,人们利用深度学习技术显著提高了影像特征提取成效,但由于所使用的深度学习样本数量和类型有限,对于多源遥感影像的自动解译能力仍然不足。本文面向大范围多源遥感影像地物信息智能解译需求,在分析现有样本集现状及问题的基础上,研究提出遥感影像智能解译样本库设计方案,并在此基础上设计了基于互联网的样本协同采集与共享服务框架。本文将为多源遥感影像样本库建设提供参考,为大范围遥感影像智能解译提供支持。
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    16. 测绘地理信息与人工智能2.0融合发展的方向
    张广运, 张荣庭, 戴琼海, 陈军, 潘云鹤
    测绘学报    2021, 50 (8): 1096-1108.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20210200
    摘要254)   HTML27)    PDF (1162KB)(362)   
    面向人工智能2.0时代,在分析测绘地理信息发展现状的基础上,研究推动测绘地理信息迈向智能2.0时代的驱动力,并提出了建设测绘地理信息2.0时代的重点任务。在基础理论方面,提出需在时空大数据孪生环境、时空信息知识图谱、真三维深度神经网络、时空大数据动态预测推理等理论方面展开攻关;在关键技术方面,强调大数据智能、跨媒体智能、群体智能、混合增强智能和自主无人系统五大智能技术与测绘地理信息进行融合的方法;在平台方面,强调了智能测绘地理信息软硬件平台的重要作用和构建方式;最后以自然资源智能监测和室内外一体化智能导航为典型案例,分析了相关的理论、技术和平台在测绘地理信息行业的实际应用。通过本文的论述,理清了人工智能赋能测绘地理信息的内涵、重点内容和路径,为测绘地理信息迈向智能化2.0新时代提供了一种思考。
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    17. 案例支撑下的朴素贝叶斯树状河系自动分级方法
    段佩祥, 钱海忠, 何海威, 谢丽敏, 罗登瀚
    测绘学报    2019, 48 (8): 975-984.   doi: 10.11947/j.AGCS.2019.20180370
    摘要704)   HTML    PDF (4514KB)(460)   
    河流分级是树状水系综合的关键。现有方法大多根据河段的局部几何特征进行主支流识别,较少顾及河流和河系的整体结构特征,且使用多指标综合评价判别时对权重的设定缺乏科学的方法,对综合知识利用较少,应用的灵活性有待提高。对此,本文从案例学习的角度出发,针对河段主支流关系识别,提出一种基于朴素贝叶斯的树状河系自动分级方法。首先,从已有成果数据中提取出主支流分类的案例,利用朴素贝叶斯机器学习方法进行训练得到主支流分类模型;对于待分类树状河系,使用分类模型,从河口出发自下游向上游依次计算各上游河段分类为主流的概率,以概率最大的上游河段作为主流河段,将各主流河段依次连接得到主流河流;主流河流以外的支流部分,重复以上步骤进行层次结构化实现河系分级。试验证明,本文方法能很好地模仿专家意图,对树状河系的主支流进行很好地识别分类,并构建合理的层次结构,分级效果良好。
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    18. 时空数据地图表达的基本问题与研究进展
    李志林, 刘万增, 徐柱, 遆鹏, 高培超, 闫超德, 林艳, 李然, 陆辰妮
    测绘学报    2021, 50 (8): 1033-1048.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20210072
    摘要249)   HTML23)    PDF (13216KB)(532)   
    海量时空大数据推动着地图制图的发展,同时也对时空大数据的地图表达提出了前所未有的挑战。本文通过分析时空数据的特性及其对地图表达的新需求,将时空数据地图表达面临的突出问题概括为基础理论数学化、地图设计定量化、地图表达自适化、质量预测模型化和制图应用泛在化。然后将这些问题归纳成3组,即地图制图基础理论、地图设计与可视化方法、泛在地图服务,并对相关研究进展进行综述与分析,并给出一些展望。
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    19. 不通过自由纸面时建立时间基准的方法与性能分析
    伍贻威, 王世超
    测绘学报    2021, 50 (3): 343-355.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20190505
    摘要210)   HTML10)    PDF (5896KB)(184)   
    本文提出了一种不通过自由纸面时建立时间基准的方法。核心思想是每台原子钟都分别相对于外参考进行预测和驾驭,这样每台钟都得到一台受外参考驾驭的钟,然后再对这些受驾驭钟进行加权平均,建立时间基准。本方法避免了由于传统方法中单台钟的时差和自由纸面时相互影响而造成的不足,还可以针对每台钟的特性分别优化设计预测算法和驾驭算法。概述了传统方法的基本原理和不足,详细描述了本方法的基本原理、理论优势、预测算法、驾驭算法和权重算法的设计原理。实测数据试验展示了传统方法的不足,仿真试验对比分析了传统方法和本文方法建立的时间基准的性能,初步验证了本方法的优异性能。
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    20. 地图空间形状认知的自编码器深度学习方法
    晏雄锋, 艾廷华, 杨敏, 郑建滨
    测绘学报    2021, 50 (6): 757-765.   doi: 10.11947/j.AGCS.2021.20210046
    摘要224)   HTML46)    PDF (6105KB)(414)   
    形状是地理空间要素的重要特征,是人们建立空间概念、形成空间认知的重要依据。本文利用深度学习的特征挖掘能力引入自编码学习方法,对二维地图空间中形状边界上多组邻域尺寸下的多个特征进行集成和整合,为空间形状认知的机理和形式化提供支撑。本文以建筑物数据为例,将建筑物形状边界转换为序列数据,并提取其描述特征;随后结合sequence-to-sequence自编码学习模型,对无标签的建筑面要素数据进行学习训练,形成形状认知编码。试验表明,本文方法能够产生符合形状认知、具有相似度计算意义的形状编码,具备对不同建筑物形状的区分能力;同时,在形状检索和匹配等应用场景中,该形状编码能有效地表示建筑物的全局和局部特征,与视觉认知结果一致。
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