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当期目录

    2017年 第46卷 第8期    刊出日期:2017-08-20
    学术争鸣
    全球高程系统的统一问题
    许厚泽
    2017, 46(8):  939-944.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170406
    摘要 ( 736 )   HTML   PDF (1075KB) ( 1189 )  
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    讨论了建立全球统一高程系统的若干基本问题,包括正常高的几何定义和重力定义,区域水准测量高程系统的全球统一问题以及大地水准面位W0的确定。结果表明:①几何水准高程和重力定义的正常高存在差别,由GNSS/重力得到的正常高并不等于几何水准给出的正常高,而要加上一与高程有关的改正项,并且在山区这一改正不可忽略;②由GNSS/重力/区域几何水准融合可以给出一个相对的全球统一高程系统,而要得到绝对的统一系统,还须知道大地水准面的位W0;③现代大地测量技术可以以一定精度求出W0,但它是时变的,因此只能定义出某个历元的全球绝对统一高程系统。
    高程系统定义分析与高精度GNSS代替水准算法
    章传银, 蒋涛, 柯宝贵, 王伟
    2017, 46(8):  945-951.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170058
    摘要 ( 604 )   HTML   PDF (5036KB) ( 1084 )  
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    从高程系统定义出发,探讨高程基准面的重力等位性质,测试分析不同类型高程系统地面点高程之间的差异,考察GNSS代替水准与实际水准测量成果的一致性,进而提出新的GNSS代替水准算法。主要结论包括:①当精度要求达到厘米级水平时,正常高的基准面也应是大地水准面。中国国家1985高程基准采用正常高系统,其高程基准面是过青岛零点的大地水准面。②近地空间中等解析正高面与大地水准面平行,GNSS代替水准能直接测定地面点的解析正高,但正常高系统更有利于描述地势和地形起伏。③本文给出的GNSS代替水准测定近地点正常高算法,大地高误差对正常高结果的影响比大地水准面误差大,前者影响约为后者的1.5倍。
    大地测量学与导航
    应用Slepian局部谱方法解算中国大陆重力场球谐模型
    陈石, 徐伟民, 王谦身
    2017, 46(8):  952-960.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20150542
    摘要 ( 442 )   HTML   PDF (9116KB) ( 584 )  
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    根据经典的球谐函数方法,为满足正交化要求,观测数据需要覆盖整个球面,而对于地表局部测量数据,则无法应用球谐方法解算重力场模型。针对此问题,采用Slepian局部谱分析方法解算中国大陆范围内的实测重力场变化数据,并以GOCE卫星球谐函数解作为已知模型,评估由于实际陆地重力测点的非均匀分布对球谐函数解的误差影响。通过计算多个阶次中国大陆局部范围的Slepian基函数分布;采用GOCE卫星获得重力场模型的前72阶球谐系数作为已知结果,评价实际测点非均匀分布的解算有效性,并针对中国大陆地区采用Slepian基函数进行解算,通过模型对比选择最优截段项数;针对2005-2008年中国大陆地区流动重力测量获得的重力场变化信号进行解算,获得了72阶重力场变化模型。
    BDS卫星星内多径及其对宽巷FCB解算的影响分析
    阮仁桂, 贾小林, 冯来平
    2017, 46(8):  961-970.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160418
    摘要 ( 474 )   HTML   PDF (3854KB) ( 707 )  
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    针对BDS卫星的伪距星内多径(SIMP)问题,提出和强调了在进行SIMP建模时应该采用天底角而非高度角作为自变量,这样获得的模型才能用于不同高程的接收机。收集全球分布的iGMAS和MGEX监测站数据,以天底角为自变量构建了北斗IGSO和MEO两类卫星B1、B2和B3频点的SIMP分段线性模型。利用FY3C星载北斗数据对北斗GEO、IGSO和MEO的SIMP作进一步分析。结果表明,当天底角小于7°时,GEO和IGSO卫星的SIMP非常接近,对B2频点尤其明显。这也许预示着可以将地面数据获得的IGSO卫星的SIMP模型用于GEO卫星。同时还发现在天底角小于12°(MEO)和7°(IGSO)时,所得到的SIMP估值与地面数据获得的模型有非常好的一致性。在此基础上,采用MGEX全球监测网数据进行宽巷小数周偏差(FCB)解算试验,结果表明,经过SIMP改正后,各颗卫星的星端宽巷FCB序列的重复性都有显著提高,改进幅度都超过了60%。具体的,IGSO和MEO的星端FCB重复精度小于0.05周;采用IGSO卫星的SIMP模型对GEO卫星进行改正后,C01和C02星的FCB重复精度分别达到0.023和0.068周。
    偏航姿态对北斗精密单点定位的影响分析
    叶世榕, 夏凤雨, 赵乐文, 夏朋飞, 陈德忠
    2017, 46(8):  971-977.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170094
    摘要 ( 558 )   HTML   PDF (1411KB) ( 742 )  
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    当太阳相对于卫星轨道面的高度角较小时,北斗导航卫星将不会跟踪太阳位置,卫星姿态发生异常复杂的变化后一段时间内处于零偏模式。在此期间采用名义姿态将影响卫星天线相位中心偏差、相位缠绕等误差计算,进而使精密单点定位(PPP)参数估计和天顶对流层延迟估计出现偏差。研究表明,在北斗导航卫星处于零偏期间,采用名义姿态计算的相位缠绕、天线相位中心偏差中存在超过15cm的误差。在此期间的北斗卫星采用零偏姿态改正相位缠绕等误差,与采用名义姿态相比,动态PPP位置参数N、E、U的估计精度可以提高53.2%、54.2%、39.3%,静态PPP位置参数N、E、U的估计精度可以提高61.0%、72.3%、58.4%,天顶对流层延迟估计精度提高33.0%。
    一种相关观测的Partial EIV模型求解方法
    王乐洋, 许光煜, 温贵森
    2017, 46(8):  978-987.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160430
    摘要 ( 408 )   HTML   PDF (1083KB) ( 423 )  
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    Partial errors-in-variables(Partial-EIV)模型作为EIV模型的扩展形式,其构造方式更有规律,解算方法更为简便,能有效应用于实际情况。针对已有Partial EIV模型方法未考虑观测向量和系数矩阵存在相关性这一情况,通过提取观测向量和系数矩阵组成的增广矩阵中非重复出现的随机元素,构建更具一般适用性的Partial EIV模型,在该模型的基础上,将特殊假定条件扩展到不限定观测数据相关性的一般情况,详细推导了观测向量和系数矩阵元素相关且不等精度情况下的加权总体最小二乘方法,通过算例试验,并与目前已有的解决EIV模型相关观测情况下的方法进行了比较分析,研究表明本文方法可以提高计算效率,更具一般性,特别是对于观测向量和系数矩阵中存在常数元素和重复元素的情况。
    利用GPS动态PPP技术求解海潮负荷位移
    赵红, 涂锐, 刘智, 蒋光伟
    2017, 46(8):  988-998.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160562
    摘要 ( 500 )   HTML   PDF (2702KB) ( 672 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    受特殊海岸线及复杂海底地形的影响,目前发布的全球海潮模型在局部沿海地区差异较大,需利用其他大地测量手段直接测定沿海地区的海潮负荷位移参数。GPS技术因具有全天候、精度高、成本低等优势,已成为获取海潮负荷位移参数的有效手段。本文基于GPS技术监测测站三维位移变化的灵敏度高于监测48个海潮参数的灵敏度这一基本思想,改进了利用GPS精密单点定位(PPP)技术估计48个海潮调和参数的方法,直接逐历元求解三维海潮负荷位移变化,再利用调和分析方法提取主要潮波(M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1、Q1)的海潮负荷位移建模参数(振幅与相位)。利用12个香港连续运行参考站(CORS)8年的GPS观测数据,计算各测站的海潮负荷位移建模参数。与传统方法比较,本文方法可有效加速K1潮波在东西方向的收敛。将GPS海潮负荷位移建模参数估值与中国近海海潮模型值比较,发现除S2、K2和K1潮波的均方根误差较大外,其他潮波的均方根误差均小于1.5 mm。将香港2008-2014年验潮站数据反演的潮波参数与海潮模型值比较,结果表明:GPS与验潮站数据反演的潮波参数均与中国近海海潮模型及HAMTIDE2011.11A全球海潮模型符合较好,验证了GPS PPP反演海潮负荷位移的有效性。采用GPS PPP估计的8个潮波的振幅与相位值替换全球海潮模型中对应的潮波值,进行海潮负荷效应改正,可减弱GPS长时间序列中的半周年信号。
    摄影测量学与遥感
    高分辨率遥感影像的深度学习变化检测方法
    张鑫龙, 陈秀万, 李飞, 杨婷
    2017, 46(8):  999-1008.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170036
    摘要 ( 1131 )   HTML   PDF (6044KB) ( 3255 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    为提升高分辨率遥感影像的变化检测精度,提出一种利用深度学习的变化检测方法。在预处理的基础上,利用顾及邻域信息的改进变化矢量分析算法和灰度共生矩阵算法获取影像间光谱和纹理变化,并通过设置自适应采样区间提取最可能的变化和未变化区域样本。构建并训练包含标签层的高斯伯努利深度限制玻尔兹曼机模型,以提取变化和未变化区域深层特征,从而有效辨别变化区域。通过WorldView-3与Pléiades-1影像的试验表明本文方法在变化检测精度方面优于对比方法。
    遥感25号无场化相对辐射定标
    张过, 李立涛
    2017, 46(8):  1009-1016.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160392
    摘要 ( 460 )   HTML   PDF (5067KB) ( 743 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    遥感25号是中国首颗高敏捷亚米级高分辨率光学遥感卫星。常规的偏航相对辐射定标利用卫星或相机偏航90°对地面均匀场进行成像,使得传感器所有探元获取相同的入瞳辐射亮度,实现卫星传感器的相对辐射定标。但拍摄单一地物均匀场并不能实现卫星传感器全动态范围的辐射定标,并降低了该方案的应用效率。本文针对中国遥感25号卫星,提出了不依赖于地面均匀场的无场化偏航辐射定标方法实现遥感25号的高精度高频次相对辐射定标;同时在偏航辐射定标数据处理中提出基于line segment detector(LSD)算法偏航定标数据规定化方法,确保偏航辐射定标图像每一行数据为传感器所有探元对同一地物的成像;采用传感器探元直方图规定化的方法实现遥感25号全动态范围相对辐射定标参数解算。利用遥感25号偏航辐射定标数据进行辐射定标试验并与传统在轨统计辐射定标进行对比,结果表明遥感25号经偏航辐射定标后所有探元平均条纹系数优于0.07%,图像上各种条纹条带噪声以及残余条带噪声得到较好去除,无场化偏航辐射定标方法优于传统在轨统计辐射定标方法。
    多源遥感影像湿地检测概率潜在语义分析
    许凯, 张倩倩, 王彦华, 刘福江, 秦昆
    2017, 46(8):  1017-1025.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160292
    摘要 ( 465 )   HTML   PDF (8192KB) ( 976 )  
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    提出了一种基于概率潜在语义分析的多源遥感影像湿地检测方法。首先提取高分辨率影像的光谱、纹理和湿地场景的地物组成成分,并结合由多光谱遥感数据提取的湿地地表温度、土壤含水量,组成湿地场景的特征空间;然后利用概率潜在语义分析将湿地场景表示成多个潜在语义的组合,并用潜在语义的权值向量来描述湿地场景的特征空间;最后利用SVM分类器实现湿地场景的检测。试验表明,概率潜在语义分析能够将湿地的高维特征空间映射到低维的潜在语义空间中,地物组成成分和定量环境特征的加入能更加有效地表征湿地特征空间,提高湿地检测精度。
    基于凸集投影的高分四号卫星影像超分辨率重建
    许丽娜, 何鲁晓
    2017, 46(8):  1026-1033.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170070
    摘要 ( 484 )   HTML   PDF (6264KB) ( 643 )  
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    基于凸集投影(projection on convex sets, POCS)对GF-4数据进行超分辨率重建处理。利用能量连续降减法构造参考帧以减少迭代次数,提高算法效率;利用Vandewalle配准法对图像块进行运动估计从而获取精确的运动参数有利于图像的分块处理。通过对GF-4真实数据进行试验与分析,表明超分图像结果的清晰度与序列影像帧数呈正相关;信噪比与帧数呈负相关。应用5帧数据进行超分重建,清晰度(平均梯度)从7.803提高到14.386;信噪比会略有下降,从3.411下降到3.336。试验表明该方法可以有效提高图像清晰度,增加图像细节信息,提升图像判别能力,扩展数据的应用范围。
    地图学与地理信息
    粗精匹配结合的矢量道路辅助惯性导航算法
    李翔, 华一新, 张宏, 张江水
    2017, 46(8):  1034-1046.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160469
    摘要 ( 372 )   HTML   PDF (3599KB) ( 984 )  
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    针对无源环境下无法采用卫星导航定位方式对惯性导航系统的累积误差进行修正的问题,提出一种采用高精度的矢量道路数据进行粗精匹配的导航校正算法。该方法首先通过分析惯导轨迹的特征标示点以及外接矩形,剔除明显的误匹配道路和冗余道路,获取待匹配道路集合;进而,结合ICCP算法具有匹配精度较高,匹配结果较稳定的优点,完成惯导轨迹位置误差的补偿和校正;最后,根据匹配方差和历史匹配轨迹对匹配结果的准确性进行分析和判断。仿真实验结果表明,该算法能够提高惯性导航定位误差的校正精度,减少在复杂道路交叉口等情况的误匹配。
    复杂区域对象拓扑关系分解与计算
    王占刚, 杜群乐, 王想红
    2017, 46(8):  1047-1057.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160209
    摘要 ( 415 )   HTML   PDF (1695KB) ( 499 )  
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    本文提出了基于9交矩阵的拓扑关系计算方法,将复杂区域分解有限个简单区域,采用正则表达式描述其多部分和洞构成,通过定义两个9交关系矩阵操作算子,利用分解区域间的拓扑关系直接计算复杂区域间的9交关系矩阵。详细证明和分析了两个操作算子的不成立条件以及消除不成立条件的方法。结合关系矩阵表法拓扑关系的推导和推理过程,操作算子可用于推导已知结构复杂区域间的所有可能9交拓扑关系。同时,9交关系矩阵操作算子依赖复杂区域的定义,不适用于所有区域对象。
    几何与语义统一的区域地质构造GIS数据模型
    何撼东, 胡迪, 闾国年, 李安波, 李军利
    2017, 46(8):  1058-1068.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160427
    摘要 ( 461 )   HTML   PDF (8584KB) ( 908 )  
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    随着GIS在地质中的应用,地质GIS数据模型在几何描述与表达方面日趋完善,但是对地质构造现象的语义描述与表达却较为有限,制约了地质研究者对地质GIS地理解与应用。为了增强地质GIS数据模型中的语义信息,本文采用面向对象的方法,通过地质对象来统一描述和表达地质构造现象的几何与语义特征,设计了几何与语义统一的区域地质构造GIS数据模型。本文设计了基于"词汇概念-名词解释-几何图例"的地质构造现象的语义三角描述方法。依据区域地质构造的语义特征,采用线性分类法将区域地质构造现象划分为3个大类、10个中类和33个小类,在此基础上定义了地质构造现象的基本要素集和要素类,并基于地质对象之间的几何和语义关系,建立了区域地质构造现象要素的基本几何网络。采用ArcGIS Diagrammer Geodatabase建模工具,构建了几何与语义统一的地质GIS数据模型。最后,以宁镇山脉区域地质构造现象为例对该数据模型进行了试验验证,结果表明该模型具有较好的实用性。
    博士论文摘要
    利用多源卫星测高资料确定海洋重力异常的研究
    张胜军
    2017, 46(8):  1071-1071.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170187
    摘要 ( 353 )   HTML   PDF (709KB) ( 628 )  
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