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当期目录

    2017年 第46卷 第2期    刊出日期:2017-02-20
    大地测量学与导航
    GIM和不同约束条件相结合的BDS差分码偏差估计
    姚宜斌, 刘磊, 孔建, 冯鑫滢
    2017, 46(2):  135-143.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160375
    摘要 ( 430 )   HTML   PDF (10812KB) ( 1158 )  
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    现阶段BDS卫星和地面跟踪站数量较少,用BDS单系统获取的DCB精度有限,针对此问题,本文基于CODE GIM,采用两种不同的“零均值”基准约束方案(分别称为约束1和约束2),选取2015年(DOY002-090)MGEX的BDS数据,求解BDS的DCB,并对其进行精度评估。结果表明,两种约束方案下,卫星DCB差值整体趋势一致,DCBC2I-C7I、DCBC2I-C6I的系统性偏差分别约为-3.3 ns和1.2 ns,接收机DCB的系统性偏差与卫星DCB大小相同,符号相反。相对于约束1,施加约束2后,IGSO和MEO卫星DCB估值更加稳定(DCBC2I-C7I STD最大改善21%,DCBC2I-C6I STD最大改善13%),IGSO和MEO卫星的稳定性(分别在0.1 ns和0.2 ns左右)优于GEO卫星(0.15~0.32 ns)。约束2的DCB估值效果不仅与CAS/DLR产品有较好的一致性(Bias:-0.4~0.2 ns),而且顾及了BDS卫星DCB间的稳定性差异。两种约束方案下,BDS接收机DCB的STD无明显变化,说明约束的选择对BDS接收机DCB的稳定性无明显影响。BDS接收机DCB稳定性整体上优于1 ns,中高纬度区域较好(STD 0.4 ns左右),低纬度区域稍差(STD 0.8~1 ns)。
    航空矢量重力测量中光纤陀螺随机漂移误差实时补偿方法
    王峥, 李建成
    2017, 46(2):  144-150.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160174
    摘要 ( 290 )   HTML   PDF (2074KB) ( 919 )  
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    光纤陀螺随机漂移误差是影响航空矢量重力测量系统姿态解算精度的关键因素。建立模型并在输出中对其补偿是抑制该项误差的有效方法。针对传统ARMA模型只能对平稳随机漂移误差建模,且模型无法满足实时滤波需求的问题,本文引入适用于非平稳随机漂移误差的ARIMA模型,同时给出详细的建模过程,并提出采用实时平均算法消除原始采样序列中常值分量的思路,实现了随机漂移误差的实时Kalman滤波估计。基于本文所提出的模型和实时滤波算法,对光纤陀螺实测数据进行分析,结果表明处理后信号中随机漂移误差的方差减小了46.5%。Allan方差分析结果表明,滤波后角度随机游走系数和角速率随机游走系数分别降低了约50%和40%。本文的结果说明ARIMA模型能够准确描述陀螺的非平稳随机漂移误差。基于实时平均算法的Kalman滤波可实现随机漂移误差的在线估计,有望提高航空矢量重力测量系统的姿态解算精度。
    合成孔径雷达高度计的波形重跟踪与仿真试验分析
    翟振和, 史灵卫
    2017, 46(2):  151-156.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160213
    摘要 ( 292 )   HTML   PDF (1522KB) ( 832 )  
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    基于初步研究获得的合成孔径雷达高度计卷积模型,推导获得合成孔径雷达高度计波形关于时间偏移、合成上升时间、信号幅度3个参数偏导数的卷积计算公式,利用数值积分及傅里叶变换实现合成孔径高度计回波模型的重跟踪。在多个单位联合协同下,利用仿真轨道、对流层、电离层及潮汐等模型生成了合成孔径模式下的回波波形。对比表明,仿真生成的合成孔径模式下的回波波形与CryoSat-2卫星SAR模式下的回波波形整体形状一致。利用仿真波形数据进行重跟踪试验,结果表明在20 Hz数据条件下(约350 m分辨率),合成孔径模式下的重跟踪精度达到5 cm,较之传统模式有一定的提高。
    BDS星载原子钟长期性能分析
    王宇谱, 吕志平, 王宁
    2017, 46(2):  157-169.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160369
    摘要 ( 421 )   HTML   PDF (6544KB) ( 869 )  
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    北斗卫星导航系统(BDS)于2012年底开始提供区域服务,进行BDS星载原子钟的长期性能分析,对于系统性能的评估、卫星钟差的确定与预报等具有重要的作用。本文基于3年的多星定轨联合解算的BDS精密卫星钟数据,利用改进的中位数方法进行数据预处理,分析了卫星钟差数据的特点,使用卫星钟差二次多项式拟合模型分析了卫星钟的相位、频率、频漂及钟差模型噪声的长期变化特性,根据频谱分析的方法分析了卫星钟差的周期特性,采用重叠哈达玛方差计算并讨论了卫星钟的频率稳定性。综合上述方法及其试验结果较为全面地分析和评估了BDS星载原子钟的长期性能,得到结论:在噪声特性和钟漂特性方面,MEO卫星钟的性能最好,其次是IGSO卫星钟,最差的是GEO卫星钟,所有卫星钟噪声水平和频漂的均值分别为0.677 ns和1.922×10-18;多星定轨条件下的北斗卫星钟差存在显著的周期项,其主周期分别近似为对应卫星轨道周期的1/2倍或1倍;BDS星载原子钟频率稳定度的平均值为1.484×10-13
    利用GRACE、GPS和绝对重力数据监测斯堪的纳维亚陆地水储量变化
    贾路路, 汪汉胜, 相龙伟
    2017, 46(2):  170-178.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160272
    摘要 ( 307 )   HTML   PDF (4123KB) ( 874 )  
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    重力卫星GRACE(gravity recovery and climate experiment)监测斯堪的纳维亚半岛陆地水储量变化会受到冰川均衡调整(GIA)信号的严重影响。首先根据该地区绝对重力和GPS并址观测数据计算了GIA重力和垂直位移的实测线性比值,利用该比值和GPS网观测的垂直位移速度场得到了GIA重力。然后,对GRACE观测的重力变化速率进行GIA重力改正,进而可分离陆地水储量变化趋势,避免了使用GIA模型所带来的巨大不确定性,并根据观测数据完整估计了所得结果的不确定性。最后与水文模型作对比分析。结果表明,实测的GIA重力-垂直位移线性比值为0.148±0.020 μGal/mm(1 Gal=10-2 m/s2),该结果检验了Wahr的理论近似值且与北美实测的结果非常接近。2003年1月至2011年3月期间,斯堪的纳维亚半岛陆地水储量存在明显的增加趋势,信号的主体位于半岛南端的维纳恩湖附近,总的水量增加速率为4.6±2.1 km3/a,数据观测期间的累积增加水量为38±17 km3。研究结果与WGHM水文模型的结果有较好的一致性,相关系数达到0.69,而与GLDAS水文模型的相关性略小。
    摄影测量学与遥感
    考虑定向参数精度信息的TerraSAR-X和SPOT-5 HRS影像RFM联合定位
    程春泉, 张继贤, 黄国满, 张力, 杨景辉
    2017, 46(2):  179-187.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160138
    摘要 ( 304 )   HTML   PDF (2721KB) ( 656 )  
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    卫星影像的RFM模型具有传感器无关的优点,适用于多源影像的几何定位处理,但在无地面控制点条件下联合定位时存在自主定位优势影像难以发挥主导作用且求解易发散的不足。本文通过将影像的先验自主定位精度和成像线性漂移转化为像方定向参数的精度和权信息,建立考虑影像定向参数精度信息的RFM模型。以12景TerraSAR-X和6对12景覆盖面积约为18万km2的SPOT-5 HRS立体长条带影像为数据源,对两类影像定向参数先验精度配置偏差、SAR影像升降轨道方向、SAR影像数目、SAR影像分布等因素对定位精度的影响进行了系列定位试验,少量SAR与大范围HRS联合的影像自主定位平面/高程精度可达6.0 m/4.2 m。本文RFM平差模型无地面控制点定位精度和定向参数求解稳健性相对于传统模型有显著提升,是卫星影像无控制点1:10万/1:5万全球测图的一种潜在方法。
    一种快速有效的大数据区域网平差方法
    郑茂腾, 张永军, 朱俊峰, 熊小东, 周顺平
    2017, 46(2):  188-197.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160293
    摘要 ( 577 )   HTML   PDF (1310KB) ( 882 )  
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    针对摄影测量影像来源多样化、复杂化、大数据化等趋势,传统区域网平差算法在应对当前复杂多变的数据来源,矩阵排列毫无规律的法方程结构以及大数据量带来的高内存需求和低计算效率等问题上,遇到了前所未有的挑战,为了解决上述难题,本文引入了预条件共轭梯度法以及不精确牛顿解法求解区域网平差过程中的法方程,同时使用一种块状法方程系数矩阵压缩存储格式,构建了全新的区域网平差技术流程。本文方法避免了直接对法方程系数矩阵的求逆,压缩了法方程系数矩阵所需的内存空间,使得本文算法比传统算法所需计算机内存空间大幅减少,平差计算速度明显提升,同时保证了计算精度与传统方法相当。初步试验证明,本文方法对4500张影像、近900万像点数据的平差计算在普通电脑上仅需要约15 min,且计算精度达到子像素级。
    增量式SFM与POS辅助光束法平差精度比较
    薛武, 张永生, 赵玲, 于英, 王涛, 李磊
    2017, 46(2):  198-207.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160274
    摘要 ( 356 )   HTML   PDF (5142KB) ( 1271 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对计算机视觉领域中的增量式运动恢复结构和摄影测量学中的POS辅助光束法平差的精度进行了比较研究。首先介绍了SFM的基本原理与主要流程,并从理论上分析了两种方法的异同;然后针对定位精度进行了对比研究,分别利用嵩山遥感定标场的无人直升机和有人驾驶飞机的航摄数据进行了精度对比试验,结果表明:在不依赖POS数据的情况下,增量式运动恢复结构可以达到与POS辅助光束法平差相当的精度,两种方法均可以满足1:500、1:1000成图要求;最后,针对不同作业需求给出了航摄数据后处理参考意见。
    利用自由形状线特征的遥感影像分级匹配方法
    陈小卫, 张保明, 郭海涛, 赵传, 徐俊峰
    2017, 46(2):  208-217.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160282
    摘要 ( 321 )   HTML   PDF (8331KB) ( 740 )  
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    为较好地解决自由形状线特征匹配研究中线特征丰富信息的充分利用与有效描述这对矛盾,提出一种利用分级匹配策略的遥感影像匹配方法。为保证方法具有较高的匹配精度,从影像中检测亚像素边缘并进行有效的跟踪以得到连续性较好的自由形状线特征;再从中提取闭合线特征、线特征交点和角点等较稳定的特征作为共轭实体进行粗匹配,在确定各类特征的待选同名特征后,根据面积、角度等几何信息以及模型参数的分布特点逐步剔除误匹配,进而利用同名特征确定精匹配的初始参数;精匹配时对线特征中的亚像素边缘点加以利用,采用多层次二维迭代最邻近点(ICP)法依次利用由低到高采样率的边缘点进行匹配。试验结果表明,粗匹配选取的特征性能稳定,具有较高的匹配正确率和精度,能为精匹配提供较准确的初始参数,精匹配能达到与最小二乘影像匹配相当的亚像素级匹配精度,并且对具有较小仿射变形的影像也能实现稳定、准确的匹配。
    一种链码跟踪与相位验证相结合的直线提取方法
    戴激光, 张力, 李晋威, 方鑫鑫
    2017, 46(2):  218-227.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160303
    摘要 ( 222 )   HTML   PDF (2794KB) ( 605 )  
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    提出了一种链码跟踪与相位验证相结合的直线提取方法。该方法首先针对Canny边缘图提出一种完全细化方法;其次提出一种改进的链码跟踪方法,其步骤包括检测链码端点,建立动态链码主方向确定链码跟踪方向,优先跟踪八邻域内边缘点,八邻域内无边缘点再进行八邻域外边缘点,并采用直线化分析对链码进行动态约束;最后对链码进行直线拟合及相位验证,满足条件输出直线,不满足要求的链码则重新设定端点进行跟踪直线提取。通过多种不同光学图像数据的试验结果分析表明,本文所提出的方法不仅能够精确实现边缘直线信息的拟合,并且能够解决由于白噪声及相位编组所引起的直线断裂问题。
    主成分分析的匹配点对提纯方法
    董杨, 范大昭, 纪松, 雷蓉
    2017, 46(2):  228-236.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160250
    摘要 ( 269 )   HTML   PDF (16822KB) ( 573 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    传统的匹配点对提纯算法通常需要寻找小部分点集作为初始输入,再迭代求解出能够满足大多数点对约束要求的最优解,其提纯结果易陷入局部极值,造成正确匹配点对的遗漏。针对这一问题,本文引入了主成分分析思想,将整体点集作为初始输入,逐步剔除误匹配点对,稳健求解,得到更为准确的全局最优解,降低正确匹配点对的遗漏率,达到较好的提纯效果。试验表明,本文方法在一定的原始误匹配率下,能够得到整体最优解,在剔除误匹配点对的同时,能够避免或减少正确匹配点对的遗漏。
    地图学与地理信息
    运用约束Delaunay三角网从众源轨迹线提取道路边界
    杨伟, 艾廷华
    2017, 46(2):  237-245.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160233
    摘要 ( 476 )   HTML   PDF (6417KB) ( 1261 )  
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    运用众源车辆轨迹数据提取道路信息需要解决轨迹点采样稀疏、高噪音、密度差异大等问题。为此,本文提出一种运用约束Delaunay三角网从车辆轨迹线集中提取道路边界的方法。首先,通过三角形边长度和Voronoi面积等几何特征表达轨迹点分布的聚集性差异,并将这两种不同几何维数的控制条件集成建立道路边界识别模型,运用“种子点”区域扩展方法实现道路边界的精确提取。最后,运用北京市出租车GPS轨迹进行试验,结果表明该方法适于车辆分布频率悬殊、时间跨度不同、道路网结构复杂的轨迹线数据处理。
    志愿者地理信息中天桥的自动识别方法
    马超, 孙群, 陈换新, 徐青, 杨辉
    2017, 46(2):  246-252.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160070
    摘要 ( 325 )   HTML   PDF (1437KB) ( 877 )  
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    基于天桥的几何与属性特征,提出了一种志愿者地理信息中自动识别天桥的方法。天桥从几何结构上可分为主桥和附属设施两个部分,主桥部分特征鲜明,可以视为两类分类问题,依据其几何特征和属性特征构建特征空间,利用支持向量机的方法进行识别;附属设施部分可依据已识别的天桥主桥,按照路段的长度、属性等判定规则进行识别,从而完成整个天桥的自动识别。以北京市OpenStreetMap(osm)数据进行试验验证的结果表明,本文提出的方法能有效地识别出志愿者地理信息中的典型天桥结构,可以为志愿者地理信息道路网的多尺度建模与化简、步行导航等提供帮助。
    多约束的平面点集形状重构方法
    朱杰, 孙毅中
    2017, 46(2):  253-264.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160122
    摘要 ( 210 )   HTML   PDF (13792KB) ( 763 )  
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    针对平面点集空间分布的复杂性,本文提出了一种基于Delaunay三角网的平面点集形状重构方法。首先采用一种简单且实用的数据结构以表达Delaunay三角网中嵌入的几何信息和拓扑信息,然后由外向内迭代过滤Delaunay三角网得到一个大概边界,最后进一步考虑边界的凹凸信息和空洞现象,获取最终的精细边界。试验结果表明与其他典型的Delaunay三角网重构方法相比,本文提出的算法能更好地适用于平面点集空间分布的复杂性,通过所构建的数学模型实现了凸凹多边形内外边界提取。
    博士论文摘要
    面向地理实例的语义分析与计算模型研究
    谭永滨
    2017, 46(2):  266-266.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160533
    摘要 ( 232 )   HTML   PDF (716KB) ( 1179 )  
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    测日天文导航理论及技术研究
    詹银虎
    2017, 46(2):  267-267.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160542
    摘要 ( 190 )   HTML   PDF (717KB) ( 714 )  
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