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当期目录

    2016年 第45卷 第7期    刊出日期:2016-07-20
    综述
    地图信息论: 从狭义到广义的发展回顾
    李志林, 刘启亮, 高培超
    2016, 45(7):  757-767.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160235
    摘要 ( 427 )   HTML   PDF (1736KB) ( 1131 )  
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    地图是人类认识客观世界的有力工具。地图的核心功能是传输空间信息。自20世纪60年代源自通信领域的信息论被引入地图信息度量,现代地图学已经发展了一个崭新的研究领域——地图信息论。本文旨在对近50年来地图信息论的发展历程进行回顾,论述从狭义到广义地图信息论的基本概念、研究进展及应用领域,最后对地图信息论的发展进行了展望。
    大地测量学与导航
    国家高程基准与全球高程基准之间的垂直偏差
    赫林, 李建成, 褚永海
    2016, 45(7):  768-774.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160029
    摘要 ( 450 )   HTML   PDF (948KB) ( 1651 )  
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    利用不同重力场模型(EIGEN-6C4、EGM2008)和海面高模型(DNSC08、DTU10、DTU13)确定了全球平均海面重力位均值62 636 856.550 7 m2s-2,加入海面地形改正后得到全球大地水准面重力位均值62 636 858.179 0 m2s-2。联合EGM2008模型与全国均匀分布的649个GPS/水准数据,根据异常位法、正常高反算法以及高程异常差法,分别计算了我国1985高程基准与全球高程基准之间的垂直偏差,并对3种垂直偏差结果通过加权方法进行了改善。最后,利用两种方法对垂直偏差结果的合理性与正确性进行验证。结果表明我国高程基准面高于全球平均海面0.298 0 m,高于全球大地水准面0.464 2 m。
    利用引力梯度数据计算径向梯度的优化方法
    孟祥超, 万晓云, 于锦海, 朱永超, 冯炜
    2016, 45(7):  775-781.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160007
    摘要 ( 348 )   HTML   PDF (5115KB) ( 806 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    根据重力梯度观测各分量的方差及协方差信息,提出了利用GOCE梯度数据计算径向重力梯度的优化方法。首先给出了径向重力梯度的计算方法,并深入分析了误差传播规律,通过建立相应的条件极值问题,给出了计算径向重力梯度最优组合因子的方法;通过模拟数据验证了本文所提出的优化因子的优越性。实际数据计算表明:相对于传统方法,采用优化组合因子可使反演所得引力位模型的累积大地水准面精度在250阶时提高约2 cm。由于径向重力梯度不仅可以用于地球引力场模型的求解,也可直接应用于地球物理问题的讨论,因此本文所提出的优化方法也可对部分地球动力学问题的讨论提供方便。
    一种GPS IIR-M型卫星超快星历钟差预报的高精度修正方法
    蔡成林, 何成文, 韦照川
    2016, 45(7):  782-788.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160017
    摘要 ( 266 )   HTML   PDF (4026KB) ( 717 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对IGS超快星历钟差预报产品(IGU-P)精度较低及无法满足高精度实时PPP定位精度的问题,提出了一种GPS IIR-M型卫星超快星历钟差预报的高精度修正方法。该方法对预报值的第一个数据与IGU观测部分(IGU-O)数据的最后一个历元做差,根据差值对整个IGU-O差分序列的影响程度来确定精度修正的大小和方向,从而实现IIR-M型卫星高精度预报的效果。经过IGU实测数据的测试结果表明,在短期预报6 h范围内,本文提出的精度修正方法可使3种预报方案在原有预报精度基础上分别提升6.13%、3.9%和3.48%,预报精度分别控制在0.599 ns、0.570 ns和0.531 ns,且均优于IGU-P产品预报精度。
    月球重力场模型GL0660B特征分析及其对绕月卫星轨道的影响
    黄昆学, 常晓涛, 朱广彬, 李武东
    2016, 45(7):  789-794.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150598
    摘要 ( 339 )   HTML   PDF (11117KB) ( 878 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    月球重力场可用来研究月球演化过程和内部结构,是影响绕月卫星精密定轨的重要因素。基于GRAIL任务数据解算的GL0660B重力场模型,极大提高了月球重力场空间频谱信号的强度和范围。本文首先通过计算相应重力场的阶方差和地形相关性分析,对GL0660B模型进行了精度分析;其次,利用GL0660B模型和其他几个月球重力场模型进行比较,对月球重力场的特征进行了分析;然后通过绘制GL0660B模型和LP150Q模型在月球外部不同高度处的重力异常图,分析比较了月球重力场模型在不同高度上所反映的月球重力场的特征和差异;最后,利用GEODYN软件模拟计算了不同高度卫星的轨道变化。可以看出绕月卫星离心率随时间的变化,以及周期性变化趋势,而且不同高度卫星轨道处质量瘤的摄动影响不同,远月点、近月点和偏心率的变化也存在差异。
    逐历元GNSS-R测高单差和双差算法
    王娜子, 鲍李峰, 高凡
    2016, 45(7):  795-802.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150638
    摘要 ( 328 )   HTML   PDF (5480KB) ( 929 )  
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    GNSS-R测高是一种高效监测水面高度及其变化的新技术。与传统水面测量技术,如验潮站、卫星测高等相比,其主要优点包括可实现更高时空分辨率的观测、测高结果不受板块垂直运动的影响等。本文提出了一种基于单差观测值组合的cGNSS-R逐历元测高算法,可提高水面高度测量的时空分辨率,并给出了基于双差观测值逐历元cGNSS-R测高算法。利用武汉东湖清河桥上cGNSS-R试验中GPS反射信号观测数据,给出了高精度高时空分辨率的湖面到反射天线相位中心垂直距离,验证了本文算法的准确性,精度可达±2~±4 cm。与水面高实际观测比较结果表明,cGNSS-R单差、双差算法可有效削弱钟差以及电离层和对流层误差对反演水面高度的影响。
    LEO卫星单频精密定轨电离层模型改进算法
    田英国, 郝金明, 于合理, 刘伟平, 谢建涛, 张康
    2016, 45(7):  803-809.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150628
    摘要 ( 353 )   HTML   PDF (1992KB) ( 920 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    电离层延迟的有效改正是LEO卫星单频精密定轨的关键所在。目前主要采用电离层比例因子法进行LEO卫星电离层延迟改正,但该方法在电子密度峰值高度确定时未考虑太阳活动、经纬度、昼夜变化、季节等因素的影响。IRI2012模型虽然考虑了上述因素对电子密度峰值高度的影响,但因其与电离层薄层高度选择的标准不一致,通常它们之间存在系统性偏差而无法直接使用。为此本文提出将电离层薄层高度作为约束条件对IRI2012模型确定的电子密度峰值高度的均值进行参数约束估计,得到一种改进的电离层模型算法,并利用Swarm卫星GPS观测数据对其进行验证。结果表明:改进的电离层模型对Swarm卫星径向、切向和法向定轨精度均有不同程度的提高,尤其对轨道径向和法向精度改善最为明显,分别提高了31.6%和32.0%;同时较大幅度地降低了轨道的系统性偏差,尤其是在径向和法向,分别平均降低了65.0%和54.7%。
    升降轨InSAR与GPS数据集成反演西安形变场
    王霞迎, 张菊清, 张勤, 赵超英
    2016, 45(7):  810-817.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150485
    摘要 ( 404 )   HTML   PDF (10969KB) ( 1132 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    根据InSAR观测量对南北向形变不敏感的特点,将内插GPS数据得到的南北向形变场信息和InSAR监测数据进行集成和融合解算,提取三维形变场。该方法有效避免了因直接忽略南北向形变而带来的精度影响问题,较好地改善了垂向形变场的反演精度。以西安市作为研究区域,融合EnviSat ASAR、ALOS PALSAR及GPS数据,反演西安市2009-2010年在东西向和垂向的绝对的年平均形变速率场(形变场),并与11个水准监测结果进行比对,发现融合反演法不仅能提供三维形变场,而且反演的垂向精度明显优于忽略南北向形变后的反演形变结果,从而对西安市地表形变有更深入的认识。
    摄影测量学与遥感
    SAR立体影像匹配的视差图融合方法
    王亚超, 张继贤, 黄国满, 卢丽君, 丁昊
    2016, 45(7):  818-824.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160040
    摘要 ( 373 )   HTML   PDF (7827KB) ( 1147 )  
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    提出了一种基于视差图融合的匹配方法。首先,基于归一化互相关系数(normalized cross correlation, NCC),利用多个不同尺寸的匹配窗口分别进行匹配,获取相应的视差图;然后,提出了一种左右一致性(left right consistency, LRC)和信噪比(signal to noise ratio, SNR)相结合的置信测度,用来评价视差图中每个视差的置信水平;在此基础上,提出了一种视差图融合策略,该策略对上述多个匹配窗口获取的视差图进行加权融合,融合时既考虑了视差本身的置信水平,也兼顾了其邻域视差的影响。采用TanDEM-X的聚束立体影像进行试验,结果表明,本文方法能有效减少DEM粗差点,DEM高程精度由11.28 m提高到8.41 m。
    遥感模式分类中的空间统计学应用——以面向对象的遥感影像农田提取为例
    明冬萍, 邱玉芳, 周文
    2016, 45(7):  825-833.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150520
    摘要 ( 298 )   HTML   PDF (3136KB) ( 986 )  
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    如何有效地从遥感图像中提取所需信息,是遥感图像处理和应用的关键,而尺度选择问题一直是影响遥感信息提取精度的关键问题之一。本文论述了利用空间统计学方法解决遥感影像模式分类中的尺度问题的理论基础。针对面向对象影像分析问题,将影响遥感影像多尺度分割的尺度分割参数概括为空间属性分割参数、光谱属性分割参数和影像对象面积阈值参数,并分别提出了基于统计学的尺度参数估计方法。以SPOT-5影像面向对象农田提取为例,基于变异函数方法进行了尺度优选试验,系列尺度分类试验结果表明基于空间统计学尺度估计得到的尺度分割结果进行分类能得到最高的精度,进而证明了基于空间统计学方法进行面向对象信息提取尺度估计的有效性。该方法是完全数据驱动的方法,基本不需要先验知识参与。不同于以往分割后评价的尺度选择方法会占用大量计算资源且耗费大量时间,本文提出的方法不仅能在一定程度上保证面向对象信息提取的精度,而且在一定程度上也提高了面向对象信息提取的效率和自动化程度。
    利用多尺度特征与深度网络对遥感影像进行场景分类
    许夙晖, 慕晓冬, 赵鹏, 马骥
    2016, 45(7):  834-840.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150623
    摘要 ( 581 )   HTML   PDF (4648KB) ( 2424 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对因样本量小而导致的遥感图像场景分类精度不高的问题,结合非下采样Contourlet变换(NSCT)、深度卷积神经网络(DCNN)和多核支持向量机(MKSVM),提出了一种基于多尺度深度卷积神经网络(MS-DCNN)的遥感图像场景分类方法。首先利用非下采样Contourlet变换方法对遥感图像多尺度分解,然后对分解后的高频子带和低频子带分别用DCNN训练得到了不同尺度的图像特征,最后采用MKSVM综合多尺度特征并实现遥感图像场景分类。对标准遥感图像分类数据集的试验结果表明,本算法能够结合低频和高频子带对不同类别场景的识别优势,对遥感图像场景取得较好的分类结果。
    附有物理量和气象条件约束的光学卫星国土观测有效覆盖率评估
    巫兆聪, 巫远, 张熠, 杨帆
    2016, 45(7):  841-849.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150381
    摘要 ( 267 )   HTML   PDF (1441KB) ( 739 )  
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    传统光学卫星国土观测覆盖评估建立在卫星对地理想覆盖的基础上,并未考虑卫星存储、星地数据传输、观测时长等物理量及观测区域气象因素对于覆盖性能的影响。本文针对光学遥感卫星的国土观测需求,建立国土观测有效覆盖能力评估指标体系,根据卫星数据存储能力、星地数据传输能力、卫星单圈最大观测时长、卫星观测太阳高度角等性能参数,提出了基于物理性能约束下的有效覆盖计算方法。根据气象台站历年气象数据,提出了气象约束因子的计算方法。综合考虑卫星物理性能约束与观测区域气象约束,计算光学遥感卫星对地观测有效覆盖能力。最后根据专家设计的光学遥感卫星国土观测有效覆盖能力评估指标权重,利用层次分析法(AHP)评估光学遥感卫星系统对于国土观测的需求满足程度。试验结果表明,本文方法对于国土观测有效覆盖的估算和评价结果更加精确,更接近于国土观测的实际应用需求,为对地观测有效覆盖能力评估提供了一种更为精确的可行方案。
    地图学与地理信息
    线图形简化与移位算子的协同方法
    郭庆胜, 王琳, 孙雅庚, 周林, 龙毅
    2016, 45(7):  850-857.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150513
    摘要 ( 296 )   HTML   PDF (1353KB) ( 1128 )  
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    在地图综合过程中,线的图形简化和移位算子通常是分别执行的,图形简化和移位有时都会产生新的空间冲突。本文试图把这两种算子进行协同,避免在地图综合过程中进行空间冲突的多次探测,提高地图综合数据处理的效率。本文通过把线图形简化转换为线上的点移位,并构建邻近地图目标之间的移位传播路径,在考虑空间上下文关系和地图感受规则的前提下,使移位过程能考虑到线图形简化,并尽量保持有关地图目标的空间特征。最后,以道路和其周边的建筑物群为例,验证了该算法的有效性和可行性。
    一种基于对象和快照的混合地表覆盖时空数据存储模型
    李寅超, 李建松
    2016, 45(7):  858-865.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150176
    摘要 ( 289 )   HTML   PDF (2904KB) ( 837 )  
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    时空数据模型是数据库和时空数据分析研究热点之一。由于时空数据变化类型多、分析计算复杂及应用范围广,一种观点认为建立通用的时空数据模型具有高度复杂性。本文针对地表覆盖变化时空数据建库和时空分析应用需求,提出了基于对象和快照的混合时空数据模型。该模型用面向对象描述地表覆盖的斑块对象时空过程,组织管理斑块对象时空事件和空间、属性信息,同时用快照描述地表覆盖整体时空分布,组织管理栅格快照,两者通过基于时间和空间位置的逻辑关联关系形成混合模型。模型在表达对象自身变化的时空事件类型基础上,增加了不同分类对象之间互相转变的时空事件表达。该模型既可以用于对地表覆盖历史观测数据组织存储建库,又可以用于支持时空统计分析、时空演变模拟和时空数据挖掘。通过对黑龙江地区地表覆盖时空数据建库、查询检索、整体格局演变分析和斑块变化时空过程检索与表达的试验,验证了模型的有效性。
    基于稀疏浮动车数据的城市路网交通流速度估计
    王晓蒙, 彭玲, 池天河
    2016, 45(7):  866-873.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150472
    摘要 ( 307 )   HTML   PDF (12929KB) ( 1610 )  
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    浮动车数据在时空维度呈现较强的稀疏性,是其应用于城市路网交通流估计所面临的主要难题之一。本文通过分析路网交通流速度的时空特征,构建了一种基于朴素贝叶斯法的估计模型,实现对路网中未被样本覆盖路段交通流速度的估计。时间特征主要考虑目标路段相邻时段的交通流速度,空间特征根据路段间交通流相似关系进行分析,突破了传统基于欧氏空间或拓扑关系的度量方式。结果显示,模型能有效地估计出样本缺失路段的交通流速度,且在精度方面相对传统基于拓扑关系的算法优势显著,较好地解决了数据时空稀疏性问题,对基于浮动车数据的交通应用具有较强的实践意义。
    居民地要素化简的形状识别与模板匹配方法
    晏雄锋, 艾廷华, 杨敏
    2016, 45(7):  874-882.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150162
    摘要 ( 276 )   HTML   PDF (9546KB) ( 1180 )  
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    针对居民地要素的分布和表达具有典型模板化特点,本文通过对其形状结构和区域环境进行分析,运用形态抽象概括和区域环境典型化基本原则构建一批模板作为居民地目标化简与典型化表达的候选形状,并基于转角函数的形状描述算子,计算居民地目标与模板之间的相似性程度。该方法从形状认知的角度出发,通过寻找与目标形状结构特征相似的模板替换原目标来完成化简操作,能较好地保持居民地目标的整体形状结构特征,同时兼顾了综合前后的面积均衡。通过真实数据进行试验,结果表明该方法具有较强的可靠性和实用性,可规模化应用于地形图上的地图综合实践。