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当期目录

    2017年 第46卷 第12期    刊出日期:2017-12-20
    大地测量学与导航
    3种GPS+BDS组合PPP模型比较与分析
    臧楠, 李博峰, 沈云中
    2017, 46(12):  1929-1938.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170111
    摘要 ( 378 )   HTML   PDF (2913KB) ( 1411 )  
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    无电离层组合和非组合模型是GNSS精密单点定位(PPP)常用的两种函数模型。本文通过详细分析PPP的两种函数模型各类参数间的相关特性,建立了参数独立的函数模型。对非组合PPP模型的电离层参数引入虚拟观测方程进行约束,有效提高了PPP的收敛速度。最后,从定位精度和收敛时间两方面分析不同函数模型的GPS单系统和GPS+BDS组合PPP静态、模拟动态定位效果。结果表明:GPS单系统和GPS+BDS组合PPP定位精度相当,静态的无电离层组合与非组合PPP均可达到厘米至毫米级精度,动态PPP精度的平面优于3 cm,高程优于5 cm;无电离层组合PPP收敛时间优于非组合的PPP,电离层加权非组合PPP的收敛时间最短。动态定位中,电离层加权模型相比于无电离层组合模型,可减少约15%的收敛时间,相比于非组合模型,可减少约34%。
    摄影测量学与遥感
    资源三号02星激光测高精度分析与验证
    李国元, 唐新明
    2017, 46(12):  1939-1949.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170174
    摘要 ( 324 )   HTML   PDF (2399KB) ( 705 )  
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    资源三号02星搭载了我国首台对地观测的卫星激光测高试验性载荷,对该载荷的精度进行了理论分析,并采用多个区域进行了实际精度验证,同时对其在航天测绘中的应用进行了试验。资源三号02星激光测高仪在平坦地区(坡度≤2°)的理论高程精度为0.85 m、平面精度14.2 m。试验表明,资源三号02星激光测高仪获得的有效测高数据约占23.89%,检校场区域其高程精度为0.89 m,平面精度为14.76 m;华北地区高精度DSM地形数据验证其高程精度为1.09 m,内陆渤海海面上的激光高程精度为0.47 m。将激光足印点作为高程控制点时,在陕西渭南试验区能将资源三号02星立体影像无地面控制的高程精度从11.54 m提高到1.90 m。虽然资源三号02星激光测高仪为试验性载荷,但试验结果证实国产卫星激光测高数据能有效提高立体影像无地面控制的高程精度,在全球测图工程中具有推广应用价值,建议后续立体测图卫星搭载业务化应用的激光测高仪。
    非直视区域的普通平面镜辅助地面三维激光扫描方法
    张帆, 黄印, 黄先锋, 徐思奇
    2017, 46(12):  1950-1958.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170052
    摘要 ( 165 )   HTML   PDF (10801KB) ( 529 )  
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    地面三维激光扫描是获取对象表面几何信息的主要方法之一,扫描对象的完整性是三维激光扫描数据获取的基本要求。为解决实际扫描过程中,因作业空间受限等原因引起的扫描死角而导致点云缺失的问题,本文根据平面镜反射光线原理提出了针对非直视区域的普通平面镜辅助激光扫描数据的获取方法。分析了普通平面镜对激光光束传播路径与距离的影响机理,推导了激光扫描经普通平面镜反射像点对应的物点坐标解算方程;顾及激光扫描特性,设计了包含球标靶和普通平面镜的镜面反射系统,阐述了系统构建、系统检校与系统坐标系构建方法;并通过试验验证了本方法的可行性和精度。
    视觉显著性与知觉组织相结合的高分影像居民地提取方法
    陈一祥, 秦昆, 张晔, 袁媛
    2017, 46(12):  1959-1968.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170176
    摘要 ( 229 )   HTML   PDF (5792KB) ( 505 )  
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    受人类视觉认知机制的启发,提出了一种利用视觉显著性与知觉组织相结合的高分辨率遥感影像居民地提取方法。首先利用认知物理学中的数据场构建居民地的视觉显著性模型,并通过自适应阈值法实现候选居民地的自动提取,然后利用多尺度小波变换的高频特征实现居民地的知觉组织,最后通过集合交运算提取同时满足这两种视觉机制的居民地。通过ZY-3和Quickbird两种高分传感器的影像数据集进行居民地提取试验,验证了该方法的有效性。
    结合对抗网络与辅助任务的遥感影像无监督域适应方法
    许夙晖, 慕晓冬, 张雄美, 柴栋
    2017, 46(12):  1969-1977.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170291
    摘要 ( 353 )   HTML   PDF (3803KB) ( 965 )  
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    使用机器学习进行遥感影像标注的一个重要前提是有足够的训练样本,而样本的标注是非常耗时的。本文采用了域适应的方法来解决遥感影像场景分类中小样本量的无监督学习问题,提出了结合对抗网络与辅助任务的遥感影像域适应方法。首先建立了基于深度卷积神经网络的遥感影像分类框架;其次,为了学习到域不变特征,在标签分类器的基础上增加域分类器,并使域损失函数在其反射传播时的梯度与标签损失的梯度相反,从而保证域分类器不能区分样本来自于哪个域;最后引入了辅助分类任务,扩充了样本的同时使网络更具泛化能力。试验结果表明,本文方法优于主流的无监督域适应方法,在小样本遥感影像无监督分类中得到了较好的效果。
    GVF Snake与显著特征相结合的高分辨率遥感图像道路提取
    王峰萍, 王卫星, 薛柏玉, 曹霆, 高婷
    2017, 46(12):  1978-1985.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170393
    摘要 ( 269 )   HTML   PDF (1969KB) ( 574 )  
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    高分辨率遥感图像中的道路信息,对地理信息系统数据库的更新具有重要的意义。本文通过分析道路在遥感图像中所呈现的特性,提出了一种基于显著特征和GVF Snake的高分辨率遥感图像道路提取方法。该方法根据视觉认知理论将道路的几何特性和辐射特征作为显著特性。首先,通过融合颜色对比度和空间统计特征计算显著性图,并以输出的显著图的最大值作为GVF Snake的初始种子点;再利用区域生长法求出道路的初始边界,通过梯度矢量流模型的迭代求解,并最小化能量函数,实现道路信息的自动提取。试验结果表明,本文所提出的方法提高了不仅可以提高计算效率,还具有较好的检测精度。
    利用基准色调的大范围卫星影像色彩一致性处理算法
    崔浩, 张力, 艾海滨, 许彪, 王中辉
    2017, 46(12):  1986-1997.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170402
    摘要 ( 162 )   HTML   PDF (24459KB) ( 419 )  
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    由于季节、光照、大气条件等的不同,大范围卫星影像间色调差异较大,镶嵌后影像接边处存在明显“拼接缝”。针对此问题本文提出了一种卫星影像色彩一致性算法,以覆盖测区、色彩一致性较好的低分辨率卫星影像为基准色调底图,对测区内源影像进行自动的色彩校正。选取大范围、时相差异较大的高分一号卫星影像进行试验,经本文算法处理,影像镶嵌后整体视觉效果较好,接边处色彩过渡平滑,影像重叠区域各项统计指标良好,验证了该算法的有效性和可靠性。
    基于修正嵌入式容积卡尔曼滤波的相位展开算法
    代高兴, 谢先明
    2017, 46(12):  1998-2005.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160665
    摘要 ( 218 )   HTML   PDF (2501KB) ( 455 )  
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    针对干涉图展开问题,将Levenberg-Marquardt方法修正后的嵌入式容积卡尔曼滤波器应用于缠绕相位图像的展开中,结合基于修正矩阵束模型的局部相位梯度估计算法以及量化跟踪策略,提出一种基于修正嵌入式容积卡尔曼滤波的相位展开算法。该算法不仅可以精确和快速地展开缠绕像元,还可以在展开缠绕像元的同时抑制相位噪声,降低前置预滤波器的难度与复杂度,甚至可以在处理受噪声污染不严重的干涉图时免去前置预滤波处理步骤。试验结果表明本文算法具有较高的效率和良好的稳键性。
    地图学与地理信息
    Gosper地图的非空间层次数据隐喻表达与分析
    信睿, 艾廷华, 何亚坤
    2017, 46(12):  2006-2015.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160596
    摘要 ( 282 )   HTML   PDF (9947KB) ( 685 )  
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    本文借助隐喻地图的思想,研究非空间层次数据的空间隐喻表达与分析,以地图视角对非空间数据进行空间化处理,将抽象数据具象化以降低认知负荷,对地图学相关方法进行综合运用以拓宽其应用外沿。结合制图学经典方法开展地图视觉设计,以自然地貌隐喻数据特征,针对层次数据结构特点,将LOD及Cartogram技术引入隐喻地图的表达分析中,对各层级数据特征进行有效凸显,达到通过地图研究其背后数据规律特征之目的。最后,将本研究提出的方法应用于真实文件层次数据,进行文件数量分布、大文件群落定位、文件纵深分析等试验。结果表明,本研究能够有效表达层次数据,并支持一定的地图分析及数据挖掘工作。
    保持移动速度特征的轨迹线化简方法
    杨敏, 陈媛媛, 金澄, 程前
    2017, 46(12):  2016-2023.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170023
    摘要 ( 248 )   HTML   PDF (2607KB) ( 659 )  
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    轨迹线数据实施化简处理对于缓解数据存储、传输压力以及后期的分析可视化效率具有重要意义。常规方法(如Douglas-Peucker算法)主要考虑线目标的几何形态结构,直接应用到轨迹线化简中容易丢失移动物体的运动状态特征。本研究从保持轨迹线隐含速度特征出发,提出了一种基于移动速度相似性原则的轨迹线层次化剖分与分区化简处理方法。首先,以相邻轨迹点构成的直线段为基本单元,在拓扑连接关系约束下基于速度指标对轨迹直线段进行层次化聚类,并将聚类结果组织为层次树结构;然后,以建立的层次树结构为约束条件对原始轨迹线实施分区处理,使得同一区域内轨迹线片段的中间点距首尾基准线的最大时间同步偏移距离小于设定的阈值;最后,依次连接各分区轨迹线片段首尾点导出化简结果。采用真实的车辆轨迹线作为试验数据,通过与其他多种方法进行对比分析验证了本文提出方法的有效性。
    一种时空路径支持下的车辆油耗与排放估计方法
    唐炉亮, 阚子涵, 段倩, 李清泉
    2017, 46(12):  2024-2031.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160439
    摘要 ( 246 )   HTML   PDF (4636KB) ( 777 )  
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    交通运输中能耗与污染物排放给人类环境带来了严峻挑战。本文提出了一种时空路径支持下的油耗、排放估计新方法。该方法首先在时空集成的三维坐标系下建立个体车辆的时空路径并从中识别移动/停留行为,然后根据时空路径段与提取的运动参数利用COPERT模型估计车辆的油耗和排放,最后提出一种时空路径的N维表达模型,将车辆的运动特征与时空路径段的油耗与排放统一进行可视化。试验中利用武汉市GPS轨迹大数据估计并分析了单辆车与路网片区的油耗与排放,结果显示本文提出的时空路径支持下的车辆油耗与排放估计方法在估计精度与可视化方面优于传统的基于平均速度估计方法,能够更加准确地估计和表达车辆油耗与排放。
    利用词向量模型分析城市道路交通空间相关性
    刘康, 仇培元, 刘希亮, 张恒才, 王少华, 陆锋
    2017, 46(12):  2032-2040.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170166
    摘要 ( 264 )   HTML   PDF (5755KB) ( 784 )  
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    刻画城市道路之间的交通相关性是提高交通插值及预测水平的基础。现有研究及应用通常假设一定空间或拓扑距离内的道路相互之间具有相关性,这种方式忽视了道路之间交通影响的时空异质性。例如,上游道路交通流通常不会均匀扩散到所有下游道路,而是集中在特定方向上。道路之间产生交通影响和交互作用的根本原因是大量机动车辆穿梭其中。为从数据驱动的角度度量道路之间的交通相关性,从而顾及其时空异质性,本文利用词向量模型Word2Vec从大量机动车出行路径中挖掘道路之间的交通交互影响关系。首先把“路段-路径”类比为“词-文档”;其次利用Word2Vec模型从大量路径(文档)中为每条路段(词)训练出一个实数向量(词向量);然后以向量之间的余弦相似度度量对应路段之间的交通相关性;最后利用交通状态数据对结果进行验证。以北京市200万条出租车出行路径为数据进行试验,结果表明:①平均水平上,向量相似度越高的邻近路段,其交通状态变化趋势也越相似,证明了本文方法可以正确度量道路之间的交通相关性,并刻画出其空间异质性;②工作日早、晚高峰及节假日路段之间的交通相关性大于工作日平峰和周六日,其合理性体现了本文方法可以正确捕捉道路交通相关性的时间异质性。本文方法及分析可为交通规划、诱导等提供方法论和理论基础。
    博士论文摘要
    基于鱼眼相机的舰船天文导航技术研究
    李崇辉
    2017, 46(12):  2042-2042.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170154
    摘要 ( 197 )   HTML   PDF (814KB) ( 423 )  
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