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当期目录

    2015年 第44卷 第5期    刊出日期:2015-05-20
    大地测量学与导航
    热膨胀效应对GNSS基准站垂向位移非线性变化的影响
    姜卫平, 王锴华, 邓连生, 李昭
    2015, 44(5):  473-480.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140296
    摘要 ( 300 )   HTML   PDF (7276KB) ( 1020 )  
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    天线观测墩及基岩的热膨胀效应会造成GNSS基准站坐标时间序列高程方向的非线性变化。本文提出了一种计算热膨胀效应导致的基准站垂向位移的改进方法:首先利用基岩热膨胀模型和基准站地表温度数据,分别计算热膨胀效应对基准站天线观测墩和基岩的影响量;其次,利用最小二乘拟合方法,同时估计模型中周期项的周期、振幅、相位等信息,而已有方法仅估计振幅与相位信息;最后,基于改进的模型,分析了基准站垂向位移的周期性特征变化。本文利用该方法分析了有代表性的9个IGS基准站的数据。结果表明:基岩热膨胀和天线观测墩热效应能造成测站垂直方向位移变化;在分析的基准站中,最大影响分别可达0.57 mm和1.85 mm;热膨胀效应造成的GNSS基准站垂直方向位移时间序列具有周年和半周年周期特性,分别可以解释测站U方向坐标时间序列季节性变化的11.2%和3.3%,影响大小随测站纬度的增加而增加,且半周年影响明显小于周年影响;同时,部分测站发现了其他小周期的影响(约51 d)。此外,基于该方法,选取了全球107个IGS站,计算了热膨胀造成的各测站垂向位移周年振幅及其相位,结果显示周年振幅最大可达3.3 mm,其大小和测站纬度具有比较明显的相关性。

    降相关对模糊度解算中搜索效率的影响分析
    卢立果, 刘万科, 李江卫
    2015, 44(5):  481-487.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140311
    摘要 ( 338 )   HTML   PDF (4486KB) ( 1045 )  
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    首先理论分析了条件数、正交缺陷度、S(A)等降相关评价指标所表示的几何意义,然后采用LAMBDA算法、LLL规约算法和Seysen规约算法通过模拟和实际数据对模糊度的搜索效果和不同评价指标之间的关系进行了深入计算分析。进一步验证得出“降低模糊度方差分量间的相关性实现最大程度地压缩椭球可以提高搜索效率”的观点是片面的,并通过结果分析表明提高搜索效率的本质在于尽可能地促使基向量按照一定方向排序。

    针对北斗系统的降维快速高精度定向算法
    赵姣姣, 曲江华, 袁洪
    2015, 44(5):  488-494.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140055
    摘要 ( 321 )   HTML   PDF (1354KB) ( 878 )  
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    通过分析北斗系统的星座特点及GEO卫星特征,提出了一种针对北斗系统的快速高精度定向方法。该方法利用北斗GEO卫星东西向几何构型好的优势,首先由GEO卫星的观测值结合降维解算理论解算基线向量候选值;然后通过模糊度函数法对候选值进行判决,得到最优基线向量,解出宽巷模糊度;最后在此基础上解算B1模糊度,进行高精度定向。该方法不但可以改善利用北斗定向解算所产生的病态性,而且可以减小模糊度搜索范围,实现单历元整周模糊度快速解算。利用实测北斗星历对算法进行了仿真验证,结果表明在实时动态条件下,该方法解算B1的整周模糊度成功率为99.31%,确定的俯仰角标准差为0.07°,航向角标准差为0.13°,是一种高效快速的定向算法。
    大型高精度GNSS基线向量网并行抗差估计
    崔阳, 吕志平, 张友阳, 李林阳
    2015, 44(5):  495-502.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140154
    摘要 ( 388 )   HTML   PDF (1388KB) ( 947 )  
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    针对大型GNSS基线向量网的特点,在改进的相关观测抗差估计RECO方案的基础上采用并行计算技术进行相关抗差估计的并行计算(简称“并行抗差估计”),并给出了可行的解算步骤。通过算例分析,验证了大型GNSS基线向量网的并行相关抗差估计,不仅有效抑制了观测异常对参数估值的影响,而且显著提高了计算效率。

    摄影测量学与遥感
    对偶四元数近景影像空中三角测量法
    盛庆红, 柳建锋, 虞梦昕, 王惠南
    2015, 44(5):  503-509.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130533
    摘要 ( 325 )   HTML   PDF (2586KB) ( 1258 )  
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    提出了一种对偶四元数近景影像空中三角测量方法,利用对偶四元数统一表示光线束在空间中的螺旋运动,近景区域网内所有光线束的角元素用对偶四元数的实部表示,所有线元素以对偶四元数的实部和对偶部分共同表示,最终建立对偶四元数空中三角测量平差模型,实现内、外方位元素和模型点物方坐标的解算。选用真实影像和大姿态角模拟影像开展了空中三角测量试验,试验结果证明对偶四元数近景影像空中三角测量方法能获得较高的精度。
    POS与DEM辅助机载SAR多普勒参数估计
    程春泉, 黄国满, 杨杰
    2015, 44(5):  510-517.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140135
    摘要 ( 269 )   HTML   PDF (2826KB) ( 782 )  
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    由于机载SAR多普勒参数受载机不稳定飞行和复杂地形影响明显,目前仍缺少有效的矢量估计法。本文对POS和DEM数据及其误差对机载多普勒参数的影响进行了分析,以距离-共面方程构建的SAR几何关系为基础,在POS和DEM数据支持下,建立了一种多普勒参数矢量估计法,并通过仿真对提出的方法进行了验证和分析。理论和仿真表明,本文方法在高山地形、不稳飞行及大斜视角等复杂条件下,亦能够为机载SAR瞬时多普勒中心提供高精度估计。
    低空UAV激光点云和序列影像的自动配准方法
    陈驰, 杨必胜, 彭向阳
    2015, 44(5):  518-525.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130558
    摘要 ( 534 )   HTML   PDF (7591KB) ( 1731 )  
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    提出了一种低空无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)序列影像与激光点云自动配准的方法。首先分别基于多标记点过程与局部显著区域检测对激光点云和序列影像的建筑物顶部轮廓进行提取,并依据反投影临近性匹配提取的顶面特征。然后利用匹配的建筑物角点对,线性解算序列影像外方位元素,再使用建筑物边线对的共面条件进行条件平差获得优化解。最后,为消除错误提取与匹配特征对整体配准结果的影响,使用多视立体密集匹配点集与激光点集进行带相对运动阈值约束的ICP(迭代最临近点)计算,整体优化序列影像外方位元素解。试验结果表明本文方法能实现低空序列影像与激光点云像素级精度的自动配准,联合制作DOM精度满足现行无人机产品1:500比例尺标准。

    k均值聚类引导的遥感影像多尺度分割优化方法
    王慧贤, 靳惠佳, 王娇龙, 江万寿
    2015, 44(5):  526-532.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130497
    摘要 ( 340 )   HTML   PDF (6130KB) ( 1117 )  
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    针对不同尺度地物的分割需求,提出了一种k均值聚类引导的多尺度分割优化方法。首先对原始影像进行小尺度分割和k均值聚类,然后利用k均值聚类结果引导对象合并,在合并过程中利用Otsu阈值方法自动选择k均值聚类的影响因子,最终得到适应不同尺度地物的分割结果。以FNEA多尺度分割方法为例,利用模拟数据和真实的GeoEye-1影像数据进行相关试验,目视和定量评价表明本文方法能够得到适宜不同尺度地物的高质量分割结果。

    多时相双极化合成孔径雷达干涉测量土地覆盖分类方法
    王馨爽, 陈尔学, 李增元, 姚顽强, 赵磊
    2015, 44(5):  533-540.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130244
    摘要 ( 281 )   HTML   PDF (12145KB) ( 1444 )  
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    综合采用时相、极化和干涉3种维度的SAR数据进行土地覆盖分类。以黑龙江省逊克县多时相ALOS PALSAR数据覆盖区为研究区,利用不同时相极化SAR、干涉SAR信号对地物特征的敏感性,结合后向散射强度和干涉相干的时变特征进行地物解译,发展了基于多时相、多极化、干涉SAR数据的SVM土地覆盖分类方法。研究结果表明,引入双极化SAR中不同极化(HH-HV)间的相干系数,并结合所选择的时相特征、极化特征以及干涉相干特征进行分类,可解决双极化SAR影像中林地与城市及建设用地的混分问题,得到更高精度的土地覆盖分类结果。

    依据点云强度校正的壁画纠正
    方伟, 黄先锋, 张帆, 李德仁
    2015, 44(5):  541-547.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140244
    摘要 ( 296 )   HTML   PDF (3210KB) ( 986 )  
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    壁画纠正能消除数字壁画影像的变形并赋予其空间参数特性,是壁画数字化保护中的关键步骤之一。激光扫描数据作为壁画影像与三维空间的媒介,在壁画影像的纹理映射和纠正中具有重要的意义。然而,激光点云强度的近距离反常现象给壁画纠正中特征点的提取带来了困难。本文针对基于点云的壁画纠正中强度信息的近距离反常问题,研究了激光成像原理,推导了顾及激光接收系统散焦效应的强度函数,并采集样本数据进行模型参数估计,通过对估计模型和实际采集数据进行比较,生成不受距离和入射角影响的相对反射率,从而有效校正了强度异常的点云数据。试验表明,在壁画影像纠正过程中,该方法能有效解决强度影像提取特征点少且分布不均的问题,效果明显优于通用的数字图像处理方法。

    低空无人机双介质水下礁盘深度测量试验与分析
    周高伟, 李英成, 任延旭, 盛琳, 叶冬梅, 范凤云, 白洁
    2015, 44(5):  548-554.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140259
    摘要 ( 297 )   HTML   PDF (2301KB) ( 1011 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    以双介质摄影测量原理为基础,利用海岛无人机影像开展了航空双介质摄影测量试验与分析。首先简单介绍了双介质摄影测量原理,论述了双介质摄影测量对海水折射率的精度要求, 提出了一种解算高程改正系数方法,在此基础上开展了基于某岛低空无人机影像的双介质水下礁盘深度量测试验。试验表明,航空双介质摄影测量在实际应用中是可行的,对航空摄影条件要求比较高。
    地图学与地理信息
    多层次地理视频语义模型
    谢潇, 朱庆, 张叶廷, 周艳, 许伟平, 吴晨
    2015, 44(5):  555-562.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140176
    摘要 ( 315 )   HTML   PDF (1656KB) ( 1133 )  
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    针对公共安全应急响应中支持推理、挖掘和关联分析的地理视频建模难题,提出了一种显式表达视频变化的多层次地理视频语义模型,并用UML图进行描述。该模型的特点是:改变了传统视频流整体语义描述方法,通过面向变化的三域(特征域-行为过程域-事件域)定义地理视频语义的层次结构和数据的层次表达;在各层次语义描述中将地理环境语义与视频内容语义有机结合,支持多地理视频数据的关联表示。以公共安全事件监控视频为例阐明了模型的实用性和有效性。

    地图要素图形冲突处理方法——以线状要素(道路、水系和境界)为例
    李霖, 于忠海, 朱海红, 蒯希
    2015, 44(5):  563-569.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140129
    摘要 ( 319 )   HTML   PDF (2360KB) ( 1398 )  
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    按照目前的专业制图规范对地图表达的质量要求,计算机制图原理和技术无法避免制图过程中需要大量人工处理地图要素图形冲突的工作。这种由于数据模型间(数字地理景观模型与数字制图模型间)的差别而产生的技术难题一直是实现快速制图的瓶颈。本文基于“先处理、后符号化”的策略,通过分析引起图形冲突的形式以及地图制图规范对冲突处理的要求,提出了针对图形重叠和图形衔接两类图形冲突处理的基本操作,即将对地图要素(地理要素符号化)的图形处理转变为对地理要素本身的处理,从而减少了后期图形冲突处理的工作量;基于这些基本操作,以地形图制图中产生大量冲突处理的道路、水系和境界要素类型为例,说明如何综合利用这些基本操作,实现对图面冲突自动处理的方法;最后,两幅实际地形图数据试验表明本操作可以提高制图效率。

    一种集成R树、哈希表和B*树的高效轨迹数据索引方法
    龚俊, 柯胜男, 朱庆, 张叶廷
    2015, 44(5):  570-577.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130520
    摘要 ( 311 )   HTML   PDF (1258KB) ( 1826 )  
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    为兼顾时空索引方法的空间利用率、时间效率和查询种类,提出了一种新的轨迹数据索引方法——HBSTR树。其基本思想是:轨迹采样点以轨迹节点的形式成组集中管理,哈希表用于维护移动目标的最新轨迹节点,轨迹节点满后作为叶节点插入时空R树,另外采用B*树对轨迹节点构建一维索引,既有利于提升索引创建效率,又同时满足时空条件搜索和特定目标轨迹搜索等多种查询类型。为提升时空查询效率,提出了新的时空R树评价指标和节点选择子算法改进时空R树插入算法,同时提出了一种时空R树的数据库存储方案。试验结果表明,HBSTR树在创建效率、查询效率和支持查询类型等方面综合性能优于现有方法,支持大规模实时轨迹数据库的动态更新和高效访问。
    地理信息志愿者信誉度评估的版本相似度模型——以面目标为例
    赵肄江, 周晓光
    2015, 44(5):  578-584.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140065
    摘要 ( 298 )   HTML   PDF (2969KB) ( 1232 )  
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    针对自发地理信息中存在大量恶意、虚假、低质量数据,提出了一种基于版本相似度的VGI志愿者信誉度计算模型。该模型将每个志愿者对某个地理空间目标的一次编辑结果定义为一个版本,当其他用户编辑该目标版本时,通过计算版本相似度来获得其他用户对该志愿者这个目标版本的支持度;然后通过计算其他贡献者对某志愿者所贡献的每个目标的支持度,对所有目标的支持度进行加权平均获得该志愿者的综合信誉度。其中版本相似度综合目标空间和属性相似性的主要因素进行加权计算。然后以面目标为例阐述了本文志愿者信誉度计算过程。为了验证本文信誉度计算模型的合理性,笔者采用德国柏林OpenStreetMap数据进行试验,试验表明通过本文模型计算获得的用户信誉度与其贡献的要素质量总体上正相关。

    快报论文
    全国水利普查空间信息系统的若干关键技术
    蔡阳, 谢文君, 付静, 程益联, 陈子丹, 成建国
    2015, 44(5):  585-589.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140476
    摘要 ( 282 )   HTML   PDF (1050KB) ( 835 )  
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    针对全国水利普查中对象信息获取、数据资源管理、成果质量控制和项目组织实施等主要难题,提出了“基础数据支撑、数据模型先导、智能工具保障、技术管理融合”的总体技术路线,介绍了全国水利普查空间信息系统的面向对象水利数据建模、数字河流获取、规则约束采集处理、多主题数据应用等关键技术。
    博士论文摘要