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2015年 第44卷 第3期    刊出日期：2015-03-20

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综述

论地图学的属性和地图的价值

王家耀, 成毅

2015, 44(3):  237-241.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140406

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地图学和地图对测绘学和地理学来说都是十分重要的.不同历史时期的专家学者们对地图学的属性和地图的价值有不同的认识.本文从科学、技术、工程3个方面讨论了地图学的基本属性,总结了地图的科学价值、社会价值、法理价值和军事价值,对深刻理解地图学的基本属性和地图的价值,推动地图学和地图的健康、持续发展具有参考意义.

大地测量学与导航

一种改进的全球对流层天顶延迟模型

姚宜斌, 胡羽丰, 余琛

2015, 44(3):  242-249.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140089

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顾及文献[16]所建立的全球对流层天顶延迟模型GZTD的时间分辨率为24 h,为进一步提高GZTD模型的时间分辨率,利用GGOS atmosphere的2002—2009年全球天顶对流层延迟格网时间序列按照其6h的时间分辨率分别建模,再采用三次样条插值计算任意时刻的天顶对流层延迟估值,由此构建了一种时间分辨率更高(6h)的改进的GZTD模型(GZTD-6h).经过两种模型内符合检验对比分析表明,GZTD-6h模型内符合精度(bias:0.17 cm,RMS:3.9 cm)优于GZTD(bias:0.17 cm,RMS:4.4 cm).使用全球IGS站进行外符合检验,统计结果表明GZTD-6h模型(bias:-0.22 cm,RMS:4.05 cm)相比GZTD(bias:-0.45 cm,RMS:4.51 cm)改善明显.

BDS/GPS精密单点定位收敛时间与定位精度的比较

张小红, 左翔, 李盼, 潘宇明

2015, 44(3):  250-256.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130771

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采用武汉大学卫星导航定位技术研究中心发布的北斗精密卫星轨道和钟差,在TriP 2.0软件的基础上实现了BDS PPP定位算法,并利用大量实测数据进行了BDS/GPS 静态PPP和动态PPP浮点解试验.结果表明,BDS 静态PPP的收敛时间约为80 min,动态PPP的收敛时间为100 min;对于3 h的观测数据,静态PPP收敛后定位精度优于5 cm,动态PPP收敛后水平方向优于8 cm,高程方向约12 cm;与GPS PPP类似,东分量上定位精度较北分量稍差.当前由于BDS的全球跟踪站有限,精密轨道和钟差精度不如GPS,因此BDS PPP的收敛时间较GPS长,但收敛后可实现厘米至分米级的绝对定位.

一种亮星识别算法及其在天文定向中的应用

詹银虎, 郑勇, 张超, 李铸洋, 张中凯

2015, 44(3):  257-263.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130557

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基于全站仪对任意亮星的观测采样,提出了一种利用高度角序列和水平角速率进行联合匹配的任意亮星识别算法.通过引入天体地平坐标计算程序,算法可正确辨别行星和恒星.本文分析了任意亮星高度角和水平角速率的观测误差和计算误差,以此给出了匹配阈值条件的设定依据,并在此基础上制定了有效的匹配策略.仿真计算及实际观测试验均表明,该算法具有100%的识别成功率,远优于现有算法.将此算法应用于任意亮星天文定向,定向结果的内符合精度达到2",外部检核精度达到1.6".采用多颗任意亮星进行定向,可有效减弱由测站位置误差引入的定向系统误差,提高绝对定向精度.本文提出的天文定向适用于多云及雾霾天气.

Slepian函数在月球局部重力场分析中的适用性分析

孙雪梅, 李斐, 鄢建国, 郝卫峰

2015, 44(3):  264-273.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130728

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在分析Slepian函数数学性质的基础上,选取月球北极球冠区域为研究范围,结合CEGM02模型,研究Slepian函数在解算月球局部重力场和局部功率谱优缺点和适用范围.同时利用CEGM02、SGM150j、LP150Q、GRAIL660模型,分析不同模型的月球局部重力场-地形导纳及相关性.结果表明Slepian函数的局部正交特性在表达月球局部重力场方面有明显优势;由Slepian模型计算得到的局部重力场功率谱可信可靠带宽较大,但球冠边缘异常信号对谱分析结果高频部分带来较大不确定性;利用Slepian加窗的局部谱分析方法可以分析局部区域能量与全球的关系,但其谱分析结果可信可靠频段较窄,低阶段误差较大.4个重力场模型局部重力-地形导纳中低阶部分接近,高阶部分随阶次增大差距明显,可靠性降低.

摄影测量学与遥感

多基线机载合成孔径雷达影像匹配的SANCC法

丁昊, 张继贤, 黄国满, 朱建军

2015, 44(3):  274-281.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140257

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为了有效利用合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)多基线影像的几何信息和辐射信息,提高匹配精度,提出了一种适用于多基线SAR幅度影像的自适应归一化互相关系数和(sum of adaptive normalized cross-correlation,SANCC)影像匹配方法.该方法首先利用SAR成像参数、平台参数和物方高程范围构建匹配方向线;然后引入Gestalt原理的接近性和相似性原则对窗口内的像素加权,计算获得沿匹配方向线的SANCC值;最后采用winner-take-all(WTA)优化策略获取多基线影像的匹配结果和物方三维信息.利用国产机载SAR系统获取的多基线影像进行匹配试验,结果表明与常规的相关匹配方法相比,该方法可以获得更为密集、精确的匹配点,有效减少了由重复纹理造成的误匹配,并能较好地解决由纹理匮乏导致的匹配难题.

多尺度点云噪声检测的密度分析法

朱俊锋, 胡翔云, 张祖勋, 熊小东

2015, 44(3):  282-291.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130423

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当前机载激光雷达数据和影像匹配得到的点云是密集点云数据的两类主要来源,但都不可避免存在着噪声点.本文提出一种新的点云去噪算法,可适用于这两类数据中所包含的噪声点的去除.算法主要包括两步: 第1步利用多尺度的密度算法去除孤立噪声和小的簇状噪声;第2步利用三角网约束将第1步中误检测为噪声的点重新归为正常点.针对真实数据进行了剔噪试验,结果表明本文提出的基于密度分析的多尺度噪声检测算法对孤立噪声和簇状噪声都有较为效,且对于质量较差的影像匹配点云的检测也能有效处理.本文算法检测率达到97%以上.

资源三号测绘卫星自动云检测

陈振炜, 张过, 宁津生, 唐新明

2015, 44(3):  292-300.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130384

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光学卫星遥感影像自动云检测是卫星产品生产系统的一个重要环节.利用资源三号卫星编目生成的浏览图,采用树状判别结构进行云检测,对浏览图进行分块,提取子块图像的特征进行云地分类.由于云类和地物类过于繁杂,且浏览图的分辨率较低,传统通过图像特征对云地进行分类的算法有很大的局限性,针对这一问题,本文提出了在分类之前对原始的子块图像进行增强处理,扩大云和地物的纹理差异,然后以二阶矩、一阶差分等作为云地分类的图像特征,并在多尺度空间内进行特征延拓,经过综合分析估计云在影像中的比例.该云检测算法应用于资源三号卫星应用系统工程,实际测试结果表明,该算法能够较好地提升云量检测的准确率.

利用SAR影像配准偏移量提取地表形变的方法与误差分析

陈强, 罗容, 杨莹辉, 雍琦

2015, 44(3):  301-308.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130782

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单一的InSAR观测技术可提取地表沿雷达视线方向(LOS)上的一维位移,而利用SAR影像配准过程中的同名像素偏移量可提取地表沿雷达方位向(近南北向)与距离向(近东西向)的二维形变场,与LOS方向的一维形变形成优势互补.本文在分析SAR影像配准偏移量提取地表形变场方法的基础上,推导建立了雷达方位向与距离向形变提取的误差模型,探讨了该方法提取地表形变的主要误差源.以Bam地震ASAR影像和玉树地震PALSAR影像为数据源,分别开展同震形变场的提取与误差分析试验,结果表明,基于SAR像素配准偏移量提取同震形变场的精度主要受匹配窗口尺寸与过采样因子影响,形变提取误差随匹配计算窗口的增大而减小,形变提取精度随过采样因子的增大有适量提高,地形起伏效应在高差较大的SAR影像区域中表现较为显著.

湖盆数据未知的湖泊动态库容遥感监测方法

朱长明, 张新, 路明, 骆剑承

2015, 44(3):  309-315.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130438

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针对现有库容遥感监测方法对无湖盆数据区域的湖泊动态库容难以直接测算问题,提出了未知湖泊水下地形数据的遥感湖泊动态库容监测方法.该方法通过多源遥感数据,匹配相对时相的湖泊面积和水位信息,构建并模拟湖盆DEM数据,据此来估算湖泊的动态库容.在算法实现上,首先采用分布迭代水体提取从遥感影像提取湖泊的多期动态边界;其次,从ICEsat GLAS激光测高数据中反演出湖泊的动态水位高程;第三,依据时间水位信息,通过邻近时相匹配,将水位高程赋给湖泊边界线,生成湖泊等水位线;第四,通过等水位线构建TIN(triangulated irregular network)和Kriging 插值,得到模拟湖盆数字高程模型;最后,依据模拟湖盆DEM和水体面积分布、水位信息,计算湖泊动态库容.试验通过对博斯腾湖的多年动态库容监测与真实性检验,结果显示:最大误差为2.21×10⁸ m³,最小误差为0.000 02×10⁸ m³,平均误差为0.044×10⁸ m³,均方根为0.59,相关系数达到0.99.

单景卫星遥感影像目标运动信息提取技术

赵世湖, 尹丹, 窦显辉, 郭莉

2015, 44(3):  316-322.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20120720

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深入分析了高分辨率卫星遥感线阵推扫成像过程中运动目标影像的时空移变特性,充分利用卫星多线阵推扫成像传感器排布特点和卫星成像时间、姿态和轨道等辅助参数,建立了线阵推扫时空移变成像模型.提出了一种基于单景卫星影像不同波段信息的目标运动信息提取方法,并采用资源三号多光谱影像进行了飞机飞行速度信息提取试验.试验结果验证了基于单景卫星影像提取速度信息的有效性和稳定性.

地图学与地理信息

语言学的个性化地图符号设计

李伟, 陈毓芬, 钱凌韬, 刘晓寒

2015, 44(3):  323-329.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130758

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个性化地图符号设计是地图服务个性化和智能化的关键环节.本文通过建立个性化地图符号概念模型,从感知适人化、解意适宜化两方面展开个性化地图符号能指、所指和意指的理论探讨,从而剖析地理事物、地图符号与用户感知解意之间的关联,探讨个性化地图符号的设计依据.基于语言学相关理论,解析符素情境语义和符号陈述语法等个性化地图符号构成的关键环节,解析个性化地图符号的设计策略.由此提出个性化地图符号设计方法和流程,并进行了试验验证.

顾及非线性地形因子的地表面积计算

薛树强, 党亚民, 秘金钟, 刘纪平, 董春, 吴波, 王世进

2015, 44(3):  330-337.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130816

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研究地表面积统计数学模型及其影响因素,消除不同分辨率DEM计算所得地表面积的差异,对综合利用多尺度DEM数据精确统计和监测地表面积具有重要意义.本文研究提出了一种顾及复杂地形因子的地表面积统计方法.该方法首先利用泰勒级数逼近原理对微观地形因子进行最小二乘估计,然后利用这些地形因子对DEM和多边形区域边界进行加密,最后利用加密后的DEM和多边形边界构建地表三角网统计地表面积.试验表明,在局部地形因子显著的山区或丘陵地区,使用不同分辨率DEM所统计的地表面积存在较大的差异,而顾及地形因子的地表面积统计方法可明显提高低分辨率DEM地表面积统计精度.

RaPC:一种基于栅格化思想的多边形裁剪算法及其误差分析

范俊甫, 孔维华, 马廷, 周成虎, 季民, 周玉科

2015, 44(3):  338-345.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140017

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传统的基于矢量计算的多边形裁剪算法的时间复杂度介于O(NlogN)~O(N²)之间,且计算过程与特定的复杂数据结构耦合紧密,难以进行底层优化和细粒度并行化.在满足一定误差要求的前提下,采用栅格化处理思想可以实现多边形快速裁剪.本文在已有多边形裁剪算法特征的基础上,提出了一种基于栅格化处理思想的多边形裁剪算法——RaPC算法,并对其误差进行了分析和讨论.试验结果显示,RaPC算法的计算效率随网格单元增大呈幂函数规律降低;当网格大小恒定时,RaPC算法效率随多边形顶点数量呈线性增长,计算时间复杂度为ON;在处理小数据集时Vatti算法表现出了较高效率,但是在处理包含大量顶点的多边形叠加时,RaPC算法更为高效;RaPC算法的面积误差与网格大小直接相关,提高网格空间分辨率可以有效地降低面积误差.RaPC算法在处理包含大量顶点的多边形叠加分析时比Vatti算法更为高效.

道路网络示意图的多边形生长算法

张蓝, 李佳田, 徐珩, 贺飞越, 徐燕竹, 王红梅

2015, 44(3):  346-352.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130724

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道路网络示意图是实体网络的抽象表示,因其更加符合人的认知习惯,在地图服务与地图制图领域已得到初步应用.以路径为单位的网络示意图自动生成算法只顾及节点与线段的局部布置,且较难以维护网络拓扑一致性.本文以闭合多边形(网眼)为基本单位,利用网眼的独立性与邻接性,提出了多边形生长算法,核心思想是将道路网络分类为闭合多边形与非闭合线段,以闭合多边形提取、映射、优化为主线,辅助组合非闭合线段.算例分析验证,本算法在网络均衡分布及拓扑一致性方面具有优势.

博士论文摘要

滑坡与地震监测中电离层扰动分析及其影响改正算法

贺黎明

2015, 44(3):  353-353.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140561

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倾斜影像匹配关键算法及应用研究

姚国标

2015, 44(3):  354-354.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140548

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