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测绘学报
 
2019年 48卷 3期
刊出日期:2019-03-20

博士论文摘要 大地测量学与导航 摄影测量学与遥感 地图学与地理信息
   
大地测量学与导航
269 星间单程伪距联合监测站数据确定北斗三号卫星轨道和钟差
阮仁桂, 魏子卿, 贾小林
提出利用原始单程星间伪距数据联合地面监测站载波相位和伪距数据同时确定北斗卫星轨道和钟差的方法。该方法引入时间窗概念,用多项式表示卫星钟差,从而能够直接对非同时观测的原始单程伪距数据进行平差处理。收集中国境内的6个iGMAS监测站和星间测距数据对北斗三号卫星进行轨道和钟差确定试验。结果表明,轨道重叠段互差在R、T和N方向的RMS分别为0.078、0.321和0.375 m,钟差重叠段互差的RMS和STD分别达到0.589和0.519 ns。相比于仅用国内监测站数据的结果,轨道和钟差的改进幅度分别超过80%和60%。星间链路单程伪距残差的平均RMS为0.083 m,星间链路信号发射和接收设备时延偏差估值的平均稳定度分别为0.53和0.72 ns。
2019 Vol. 48 (3): 269-275 [摘要] ( 54 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 1285KB] ( 111 )
276 Bevis公式在不同高度面的适用性以及基于近地大气温度的全球加权平均温度模型
姚宜斌, 孙章宇, 许超钤
加权平均温度(Tm)是全球卫星导航系统(GNSS)反演可降水量(PWV)过程中的关键参量。利用Bevis公式和地表温度可以方便地得到地表附近的高精度Tm估计值。然而,不少研究指出,Bevis公式在高海拔地区存在较大误差。本文对Bevis公式在不同高度面的适用性进行研究后发现,Bevis公式在海拔较低时精度较高,随着海拔升高,精度逐渐降低。为了解决Bevis公式在高海拔地区适用性较低的问题,本文对近地空间范围内(本文指0~10 km的高程范围)的Tm与大气温度的关系展开了研究,发现两者在全球范围内都拥有很高的相关性,由此本文构建了基于近地大气温度的全球加权平均温度模型。对模型的检验结果表明,该模型在近地空间范围内的任意高度面上都可以提供高精度的Tm估计值。
2019 Vol. 48 (3): 276-285 [摘要] ( 36 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 2621KB] ( 77 )
286 顾及映射函数误差的对流层延迟两步估计法
范昊鹏, 孙中苗, 张丽萍, 刘晓刚
利用VLBI、GNSS等空间大地测量数据估计对流层延迟时,通常不考虑映射函数的误差,但这种处理策略最终会对估计结果造成不可忽略的影响。首先,根据多年的气象资料,分析了映射函数误差随高度角的变化特性,然后构建了映射函数误差模型,进而提出了一种顾及映射函数误差的对流层延迟两步估计法。试验表明,本文提出的方法可有效削弱斜路径延迟残差,并在一定程度上改善对流层湿延迟的估计精度。
2019 Vol. 48 (3): 286-294 [摘要] ( 35 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 1726KB] ( 59 )
295 北斗中长基线三频模糊度解算的自适应抗差滤波算法
高扬骏, 吕志伟, 周朋进, 贾铮洋, 张伦东, 丛佃伟
针对经典TCAR(three carrier ambiguity resolution)算法受电离层延迟及测量噪声的影响,在中长基线下难以正确固定模糊度的问题,提出一种顾及电离层延迟影响并具有良好自适应抗差特性的改进TCAR算法。在无几何TCAR模型的基础上,通过对模糊度固定的超宽巷进行线性组合得到电离层延迟,再求解宽巷模糊度,通过构造最优组合观测量后用自适应抗差滤波求解窄巷模糊度,以提高窄巷模糊度固定正确率,减小粗差的不利影响。试验结果表明,改进TCAR算法可保证较高的宽巷模糊度固定正确率,有效提高了窄巷模糊度固定正确率,并具有良好抵抗粗差的能力。
2019 Vol. 48 (3): 295-302 [摘要] ( 29 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 5080KB] ( 63 )
303 极区惯导编排中地球近似模型的适用性分析
林秀秀, 卞鸿巍, 马恒, 王荣颖
极区基于地球第二近似椭球模型横向坐标系编排复杂,编排本身存在原理性误差,而地球第一近似球体模型虽然存在几何误差,但在极区惯导编排简单,且相对于中低纬度地区,第一近似几何误差较小。惯导极区编排地球模型的选用问题随着极区惯导的深入研究逐渐凸显。针对这一问题,在定义适用于极区的地球近似模型的基础上,推导建立了基于地球第一近似模型几何误差引起的惯导系统误差方程,通过仿真分析对比地球近似模型的惯导误差,分析地球近似模型的适用性。仿真结果表明,地球第一近似模型几何误差会随惯导运行时间发散,而第二近似模型的编排误差随时间变化不大,当惯导运行时间长则地球第一近似模型不再适用。
2019 Vol. 48 (3): 303-312 [摘要] ( 24 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 5807KB] ( 28 )
摄影测量学与遥感
313 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
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。
2019 Vol. 48 (3): 313-321 [摘要] ( 43 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 8238KB] ( 48 )
322 大角度立体像对相对定向的混合共轭梯度算法
李佳田, 王聪聪, 贾成林, 牛一如, 王瑜, 张文靖, 吴华静, 李键
无初值依赖的快速收敛是大角度相对定向解算的关键所在。为此,本文提出一种混合共轭梯度算法,具体过程是:① 采用随机爬山算法对给定的相对定向元素初值进行随机扰动,产生保证优化方向的初值;② 局部优化中以超线性收敛的共轭梯度法取代相对定向中的最速下降法,以提高其收敛速度;③ 全局收敛条件为计算误差小于规定的限差。对比试验表明,混合共轭梯度算法无初值依赖性,具有较高的解算精度和较少的迭代次数。
2019 Vol. 48 (3): 322-329 [摘要] ( 35 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 1602KB] ( 57 )
330 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
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。
2019 Vol. 48 (3): 330-338 [摘要] ( 50 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 1670KB] ( 95 )
339 哨兵-2号光学影像地表形变监测:以2016年MW7.8新西兰凯库拉地震为例
贺礼家, 冯光财, 冯志雄, 高华
光学影像已经广泛地应用于地表形变监测研究。哨兵-2号光学影像作为一种新的对地观测数据,具有重访周期短、空间分辨率高、影像覆盖范围大以及数据免费等优点,因此该数据在地表形变监测上有广泛的应用潜力。本文以COSI-Corr软件包为数据处理平台,基于亚像素的频率域相关性匹配技术,处理多时相的哨兵-2号数据获取地表形变。本文选取2016年Mw7.8新西兰凯库拉(Kaikoura)地震覆盖区域为例,对哨兵-2号影像地表形变中存在的各种系统误差源进行了系统分析和改正,并提出了改进的均值相减法去除形变场中的卫星姿态角误差。另外,还对哨兵-2号4个10 m空间分辨率的波段(Band 2/3/4/8)中可用于地表形变监测的最佳波段进行了分析,统计结果显示Band8的地表形变监测效果最好。最后,利用哨兵-2号光学影像获取了2016年11月14日Mw7.8新西兰凯库拉地震的同震形变场;分析了沿地震主要断层的滑移分布,结果表明最大水平滑移量达10 m;并与同期Landsat8全色影像的同震形变监测结果进行对比分析,结果表明哨兵-2号结果精度更高。本文的研究成果可以为哨兵-2号光学影像的应用提供参考。
2019 Vol. 48 (3): 339-351 [摘要] ( 39 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 18774KB] ( 82 )
352 任意形状曲线刃边的点扩散函数估计方法
李真伟, 崔国忠, 郭从洲, 刘阳
遥感图像的点扩散函数估计是降低光学模糊、提高质量的必要前提。倾斜直线刃边法受到靶标极大的限制。现有的曲线刃边估计法虽然克服了倾斜刃边法只能适用于直线刃边的缺点,但是会因坐标拉伸导致估计值误差偏大。利用移动窗口的思想,提出了一种基于投影法的任意形状曲线刃边法,并在理论上说明了可行性。试验验证过程中先进行线性拟合刀刃边缘点,再对选定窗口内一定行数或列数的灰度值运用投影法采样,并对不同采样窗口的采样中心进行对齐处理,剔除不适合的样本点后插值和重采样,最终得到估计的点扩散函数。对于曲率在0.001~0.01的刃边,在较强模糊下,峰值信噪比依旧能保持在35 dB以上,测得点扩散函数峰值的误差可以控制在20%以内。相比传统刃边法和曲线拟合法,峰值信噪比平均能提高10 dB以上,且具有一定的抗噪性。
2019 Vol. 48 (3): 352-362 [摘要] ( 26 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 3558KB] ( 38 )
地图学与地理信息
363 一种聚集性面群中毗邻区自动识别与处理方法
李成名, 殷勇, 武鹏达, 刘晓丽
毗邻化操作是具有毗邻特性的聚集性面状要素群(简称毗邻区)开展地图综合的核心内容,传统方法只给出了笼统的处理思路,难以支撑机器智能化、自动化处理。为此,本文提出一种在各种聚集性面状要素群中自动识别毗邻区及其毗邻化处理方法。首先基于Gestalt原则,提炼代表毗邻区典型特征的桥接面宽度指数(WI)、分布格局指数(DPI)、有效连接指数(ECI)和重叠度指数(OI),并进行毗邻区自动辨识;其次优化外围边界轮廓计算、毗邻化线提取等毗邻化操作关键算法,实现自动化处理;最后经江苏省某典型区域的地形图实际数据测试,检验了该自动化方法的可靠性和高效性。
2019 Vol. 48 (3): 363-373 [摘要] ( 31 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 2358KB] ( 116 )
374 面向全球DEM生产的点云智能滤波与DEM泊松编辑方法
胡翰, 丁雨淋, 朱庆, 蒋捷, 文学虎, 张力, 唐伟, 阳俊, 钟若飞
国家全球战略急需全球地理信息资源的支撑,如何利用国产高分辨率卫星影像高效生产全球DEM已经成为我国全球地理信息资源建设工程的重大任务。由于全球地形地表结构的多样性和复杂性,现有依靠单一滤波模型或有限滤波规则的点云滤波方法的可靠性和效率难以保证。为此,本文提出一种可靠、高效、稳健的影像密集匹配点云数据智能滤波与DEM泊松编辑方法,通过顾及弯曲能量的点云自适应滤波及多边界约束的泊松地形编辑方法的设计与实现,构建了点云自适应滤波与定向智能精准编辑软件LINK。通过四川、黑龙江、陕西、海南、重庆测绘地理信息局等多家生产单位,采用覆盖国内外重点区域不同地形地表结构特征的资源三号卫星影像的DSM数据,进行DEM试生产验证。结果证明了本文方法的可靠性和有效性,在DEM生产困难的建筑区、森林和水域等区域,精度和效率优势明显,为全球大规模DEM生产提供了有力支撑。
2019 Vol. 48 (3): 374-383 [摘要] ( 25 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 4986KB] ( 78 )
384 海上距离元胞自动机分析法
王加胜, 杨昆, 朱彦辉, 熊建红
针对障碍存在情况下距离变换研究较少的问题,提出了一种基于元胞自动机的绕障欧氏距离变换方法。以南海为例,基于海陆分布数据和目标点数据,以最短绕障路径长度为元胞状态,设计了包含距离算子的元胞状态转换规则。通过元胞自动机模拟距离扩散计算过程,得到绕障距离变换结果,并分析了绕障效果和精度。结果表明:本文方法动态直观地展示了绕障距离变换过程,能够自动计算绕过障碍的最短距离;具有更新机制,能够根据邻域的变化修正状态值;为绕障距离变换问题提供了一种近似的解决途径,错误率低于3.96%,可应用于航线设计、海上救助等领域。
2019 Vol. 48 (3): 384-392 [摘要] ( 21 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 2041KB] ( 52 )
393 横-纵扫描的Voronoi图栅格生成算法
刘青平, 赵学胜, 王磊, 孙文彬
Voronoi图是计算几何学中一个重要数据结构,在诸多领域具有广泛的应用。栅格扫描算法符合计算机离散特征,优化了欧氏距离算法,是最优的栅格Voronoi图生成算法之一。但是,由于栅格单元距离与欧氏距离的差异,在扫描过程中部分单元的归属不可避免地产生一定的误差,使栅格Voronoi图的应用受到一定限制。本文针对传统扫描算法存在的误差缺陷,提出了一种基于横-纵扫描的栅格Voronoi图改进生成算法。首先,深入分析了传统扫描算法产生误差缺陷的原因和区域分布特征;然后,以3×3邻域为模板,在一个正常周期的水平(横向)扫描后,增加一个周期竖直(纵向)扫描,即通过横-纵两个周期扫描实现Voronoi图的准确生成;最后,应用不同的栅格数据进行了试验对比,结果表明:改进后的算法既具备扫描算法效率上的优势,同时解决了原算法扫描的误差缺陷,在高效生成的同时把误差限制在一个格网以内。
2019 Vol. 48 (3): 393-399 [摘要] ( 22 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 4255KB] ( 59 )
博士论文摘要
400 多波束与侧扫声呐高质量测量信息获取与叠加
严俊
2019 Vol. 48 (3): 400-400 [摘要] ( 31 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 664KB] ( 58 )
401 时空叙事可视化理论与方法研究
王双
2019 Vol. 48 (3): 401-401 [摘要] ( 49 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 670KB] ( 54 )
402 地下水变化对重力场观测的影响
贺前钱
2019 Vol. 48 (3): 402-402 [摘要] ( 38 ) [HTMLNew] ( ) [PDF 691KB] ( 64 )
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