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2017年 第46卷 第6期    刊出日期：2017-06-20

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大地测量学与导航

三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变与重力变化监测

王伟, 党亚民, 章传银, 白贵霞, 鲍李峰, 甘卫军

2017, 46(6):  671-678.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160331

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监测三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化，对三峡水库的安全运行和区域地质灾害监测防治等具有重要意义。本文从直接计算、实际测量和综合解算3个方面研究了三峡库水位变化过程中地壳垂直形变和重力变化。基于资源三号卫星影像提取的水体数据，结合水位数据，直接计算了三峡水库蓄放水从145～175 m每隔5 m的影响，地壳垂直形变最大可达30 mm，对重力影响超过 20 μGal（1 Gal=10^-2 m/s²）的范围距离长江中心线约2 km内。库区较近的巴东CORS站（ES13）能够实际测量到库水位变化过程中的地壳垂直形变。由于目前三峡库区的CORS站和重力台站数量较少，分布不均，还不能满足紧密跟踪三峡库水位变化过程中的监测需求。利用三峡地区26座CORS站和部分重力台站数据，基于负荷形变理论和球谐分析方法，综合解算了库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化，与实际CORS监测结果一致。通过对比分析发现，基于CORS站网的综合解算，能够有效提升对库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化的监测能力。

顾及截断偏差影响的TSVD截断参数确定方法

林东方, 朱建军, 宋迎春

2017, 46(6):  679-688.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160268

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TSVD通过截断参数截掉较小的奇异值来改善病态性对估计的影响，其本质是通过引入少量偏差来降低方差，以提高估值的稳定性和可靠性。截断参数是影响TSVD解算效果的关键因素，常用的广义交叉核实法（GCV法）和L曲线法未从TSVD改善模型参数估值质量的角度确定截断参数，稳定性和可靠性不足，而最小MSE法理论依据充分但受限于MSE计算的准确性。通过分析TSVD由小到大截掉奇异值后，相应的估值方差与偏差变化，本文提出了引入偏差量小于降低方差量来确定截断参数的思想，并通过估计出较大奇异值截掉后的偏差引入量建立偏差估值可信区间，利用可信区间内偏差估值与方差下降量进行比较，避免较小奇异值截掉后的方差下降量与偏差引入量的直接比较，从而解决参数真值未知截掉较小奇异值引入偏差量难以准确计算的问题。最后通过试验验证了新方法的可行性和有效性，相比于GCV法和L曲线法，新方法确定的截断参数稳定性和可靠性更高，可有效提高TSVD的解算效果。

航空重力向下延拓的误差影响分析

赵启龙, 李建成, 徐新禹, 赵永奇, 于男

2017, 46(6):  689-697.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160390

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本文从分析航空重力向下延拓过程中偶然误差和系统误差的变化特性入手，进而提出处理办法。首先，利用试验说明移去恢复法局限性，同时表明需处理系统误差和偶然误差的必要性。然后，采用理论推演和数值模拟计算分别估计了系统误差和偶然误差影响，试验结果发现：系统误差影响和偶然误差影响均与数据格网间隔、向下延拓高度呈线性关系，当格网化间隔较小和延拓高度较高时系统误差影响和偶然误差影响较大。最后，提出使用半参数模型和正则化算法的两步法估计系统误差和减弱偶然误差影响，试验结果说明两步法处理向下延拓各类误差影响优于仅用半参数模型或正则化算法的结果，在试验数据的偶然误差标准差为2×10^-5 m/s²、恒值系统误差3×10^-5 m/s²和变值系统误差标准差约1.3×10^-5 m/s²时，以及向下延拓高度6.3 km和格网间隔6'的条件下，两步法向下延拓结果的精度可达2.3×10^-5 m/s²。

卫星多故障探测和识别的独立分量分析法

张倩倩, 归庆明, 宫轶松

2017, 46(6):  698-705.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160079

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鉴于独立分量对异常值具有较强的敏感性，提出了基于独立分量分析（ICA）的伪距多变量时间序列异常值探测算法，并且利用契比雪夫不等式给出了异常值探测的阈值，引入时间序列干预模型估计了潜在故障扰动的大小，根据3 σ 准则确定出故障星的位置。根据RAIM的实时性要求，采用滑动窗口的思想对上述批处理探测算法进行改造，本文提出了一种卫星多故障在线探测和识别的新算法，并给出了新RAIM算法的实施流程。利用5个iGMAS北斗监测站的民用观测数据对新算法进行验证，试验分析结果表明，新算法对于卫星多故障的实时处理具有较好的效果，且其故障正确探测率优于以往的RANCO方法。

基于球谐函数的重力异常和垂线偏差误差匹配关系

万晓云, 张润宁, 李洋, 刘波, 眭晓虹

2017, 46(6):  706-713.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160414

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重力异常和垂线偏差是测高卫星非常重要的产品。二者的精度指标对于未来的测高卫星方案设计至关重要。本文利用球谐函数来对重力异常和垂线偏差的精度指标进行讨论，首先从理论上推导了重力异常和垂线偏差误差的近似匹配关系，然后通过6个超高阶重力场模型验证了有关结论的正确性。数值试验表明：垂线偏差误差和重力异常误差满足近似的比例关系，即若垂线偏差各方位向等精度测量，且假定精度均为1 μ rad，则所对应的重力异常精度约为1.4 mGal；反之，若重力异常的精度为1 mGal，则所对应的垂线偏差的精度约为0.7 μ rad。

摄影测量学与遥感

资源三号02星激光测高仪在轨几何检校与试验验证

唐新明, 谢俊峰, 付兴科, 莫凡, 李少宁, 窦显辉

2017, 46(6):  714-723.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160597

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我国在资源三号02星上首次搭载了一台用于对地观测的试验性载荷——激光测高仪，开展对地观测的激光测高试验。由于卫星发射时的振动以及入轨后空间环境变化等因素影响，激光测高仪的指向、测距等系统参数相对于发射前地面测量值可能发生变化，从而引起激光的平面和高程误差。本文根据资源三号02星激光测高仪特点，提出了一种基于地面探测器的在轨几何检校方法，该方法构建了以指向、测距为系统误差的严密几何检校模型，以激光测距值残差最小为原则，利用地面探测器捕获的激光光斑位置作为参考，实现系统误差参数高精度在轨几何检校。利用卫星在轨测试期间多个试验场数据进行检校后，以有关DEM数据作为地面参考比对，地形坡度小于2°区域内的激光点高程精度由检校前的100~140 m提高到2~3 m。利用平坦地区激光足印内少量GPS外业控制点进行验证对比，检校后激光高程测量的绝对精度优于1 m。试验结果表明了资源三号02星激光测高仪在轨几何检校方法的有效性和正确性。

面向对象的形态学建筑物指数及其高分辨率遥感影像建筑物提取应用

林祥国, 张继贤

2017, 46(6):  724-733.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170068

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高分辨率遥感影像建筑物提取是摄影测量与遥感领域的一个热门研究主题。本文综合利用影像分割、基于图的数学形态学top-hat重建技术，提出了面向对象的形态学建筑物指数OBMBI，并将其应用于高分辨率遥感影像建筑物提取。首先，建立像素-对象-图节点的双向映射关系；然后，基于图的白top-hat重建和上述映射关系来构建OBMBI图像；接着，对该OBMBI图像二值化、矢量化以获取建筑物多边形；最后，对结果进行后处理优化。使用一景航空、一景卫星全色影像对本文方法和PanTex方法进行性能测试。试验表明，本文方法的建筑物提取精度显著的优于PanTex方法。其中，本文方法平均比PanTex方法的正确率高9.49%、完整率高11.26%、质量高14.11%。

一种融合超像素与最小生成树的高分辨率遥感影像分割方法

董志鹏, 王密, 李德仁

2017, 46(6):  734-742.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160514

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影像分割是面向对象高分辨率遥感影像分析的基础与关键。针对传统影像分割方法易受噪声影响，且难以确定合适的影像分割尺度的问题，本文提出了一种融合超像素与最小生成树的高分辨率遥感影像分割方法。首先用简单线性迭代聚类算法对影像进行过分割生成超像素；然后初始设定影像分割数，采用区域动态约束聚类算法对超像素进行合并，获得分割数-方差和、分割数-局部方差、分割数-局部方差变化率指标图，依据3个指标图确定合适的影像分割数；最后根据确定的合适影像分割数，采用区域动态约束聚类算法对超像素重新合并得到分割结果。定性对比试验和定量评价结果表明，本文方法可以有效地克服影像噪声对分割结果的影响，获得良好的影像分割结果。

高分辨率遥感影像变化检测的频域分析预处理方法

虢英杰, 朱兰艳

2017, 46(6):  743-752.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160570

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目前，大多数高分辨率遥感影像变化检测方法的效率不高，精度也难以达到实际应用要求，本文引入频域分析的方法进行变化检测预处理，达到提高变化信息检测精度和效率的目标。首先，对影像频域能量的分布特征进行分析，并以此为基础，利用累加距离匹配函数，完成试验影像的合理分块；其次，通过变化性纹理规则度的定义和计算，实现对同能量下变化信息的精确描述，缩小变化区域搜索范围，有效抑制背景信息对目标信息的干扰。最后，通过3种常用的变化检测方法的验证，发现变化检测预处理方法可以使检测算法在现有精度和效率的基础上有进一步提高。

地图学与地理信息

网络空间同位模式的加色混合可视化挖掘方法

艾廷华, 周梦杰, 李晓明

2017, 46(6):  753-759.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160324

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同位模式挖掘是空间数据挖掘的热点问题之一，应用领域广泛。已有的同位模式挖掘方法一般采用统计或数据挖掘的方式，要求对复杂的数学公式、算法及相关参数等有深刻的理解，主要针对同质的欧式空间中地理现象。而城市空间中人为地理现象大多发生在网络空间，鉴于此，本文提出了一种网络空间同位模式可视化挖掘方法。该方法利用视觉语言表达网络空间现象之间的影响和交互作用。首先，利用网络空间核密度估计表达网络空间现象的分布情况和影响范围，为网络空间现象的同位模式挖掘提供支持，并建立单个地理现象分布情况与颜色之间的映射；然后基于色光加色混合原理获得两个地理现象相互影响的认知，借以挖掘空间同位模式。本文提出的方法属于形象思维，具有直观，形象和易感受等特点。

小比例尺道路网眼约束下的多尺度道路网自动匹配

裴洪星, 翟仁健, 武芳, 李靖涵, 巩现勇, 吴铮

2017, 46(6):  760-769.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160483

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针对道路网多尺度匹配的问题，提出了一种在小比例尺数据道路网眼约束下的多尺度道路匹配方法。首先，构建两幅不同比例尺数据的道路网眼；其次，在小比例尺道路网眼的约束下，提取出大比例尺道路中由若干道路网眼构成的复合网眼，并完成与小比例尺道路网眼具有多对一和一对一关系的网眼匹配；然后，实现不同比例尺道路网眼的多对多匹配；最后，由复合网眼与小比例尺道路网眼的匹配关系转化为多比例尺道路网眼边界道路之间的匹配和内部道路之间的匹配，完成整个道路网的匹配。试验结果证明，本方法能较好地实现多尺度道路网的匹配。

利用轨迹大数据进行城市道路交叉口识别及结构提取

唐炉亮, 牛乐, 杨雪, 张霞, 李清泉, 萧世伦

2017, 46(6):  770-779.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160614

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交叉口是城市交通路网生成、更新的重要组成部分。本文基于车辆时空轨迹大数据，提出了一种城市交叉口自动识别方法。该方法首先通过轨迹跟踪识别轨迹数据中包含的车辆转向点对；然后基于距离和角度的生长聚类方法进行转向点对的空间聚类，并采用基于局部点连通性的聚类方法识别交叉口；最后利用交叉口范围圆和转向点对提取城市各级别路网下的交叉口结构。以武汉市出租车轨迹大数据为例，对武汉市城区内189个交叉口进行了探测。试验结果表明，本文所提方法可以准确地从轨迹大数据中识别出城市交叉口及其结构。

极区不分带高斯投影的正反解表达式

李忠美, 边少锋, 金立新, 陈成, 刘强

2017, 46(6):  780-788.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170009

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针对传统高斯投影公式在极区难以应用的问题，通过引入等角余纬度及等量纬度的表达式，推导出严密的复数等角余纬度公式，进而得到严密的极区高斯投影正解表达式；借助符号迭代法及指数函数与三角函数间的关系式，推导出对应的极区高斯投影反解表达式；基于极区高斯投影正解表达式，推导出可用于极区的长度比、子午线收敛角公式；最后，以CGCS2000椭球为例，与实数型幂级数高斯投影公式计算的结果进行对比，验证了本文推导公式的正确性。由于本文推导公式不受带宽限制，且可用于整个极区的表示，对于编制极区地图及极区导航具有重要的参考价值。

海洋测量

顾及“保真性”原则的双向滚动球变换DDM多尺度表达算法

董箭, 彭认灿, 张立华, 刘国辉, 朱强

2017, 46(6):  789-801.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160558

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在分析符合“安全性”要求的数字水深模型（DDM）正向滚动球变换应用局限的基础上，根据高保真DDM多尺度表达评价标准中对水深值准确性、严密有序性及地形信息等级嵌套性的要求，从顾及“保真性”原则的DDM多尺度表达需要出发，提出一种基于双向滚动球变换的DDM多尺度表达算法。分析了海底地貌特征点在DDM双向滚动球变换过程中的变化趋势，根据DDM正向滚动球变换的尺度依赖特性，计算出了一定尺度下海底地貌的横向分布范围与纵向分布高度，建立了DDM多尺度表达中细部（骨架）地貌的判定准则。通过保留给定尺度下DDM中的骨架地貌，使海底地形的整体变化趋势得到了保持，满足了DDM多尺度表达对水深值准确性的要求；论证了DDM单值曲面等距离面变换的水深序同构特性，通过对给定尺度下的细部地貌进行DDM双向滚动球变换的等距离面提取，使海底地形的局部起伏形态得到了保持，满足了DDM多尺度表达对水深值严密有序性的要求；从满足DDM多尺度表达对地形信息等级嵌套性的要求出发，分析了DDM双向滚动球变换中尺度因子与地形信息等级单元逻辑包含关系的不相关性，论证了任意尺度因子条件下具有的相应等级地形信息范围的一致性。试验结果表明该算法克服了DDM正向滚动球变换存在的无法保留负向骨架地貌和保持海底局部地形起伏形态等不足，可有效保留DDM中骨架地貌并综合细部地貌，满足顾及“保真性”原则的DDM多尺度表达要求。

博士论文摘要

基于视觉特征的高分辨率光学遥感影像多任务分类研究

祁昆仑

2017, 46(6):  802-802.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170081

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模糊度固定解PPP/INS紧组合理论与方法

刘帅

2017, 46(6):  803-803.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170133

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机载SAR系统极化定标方法的优化研究

廖露

2017, 46(6):  804-804.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170135

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