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当期目录

    2018年 第47卷 第5期    刊出日期:2018-05-20
    大地测量学与导航
    川滇区域活动块体运动与应变特征地震影响分析
    党亚民, 杨强, 梁诗明, 王伟
    2018, 47(5):  559-566.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20160311
    摘要 ( 650 )   HTML   PDF (7726KB) ( 696 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    本文利用川滇1999—2007、2009—2015年GNSS实测速度场,通过引入平移-旋转-应变模型,构建该区域地震前后的活动块体运动和应变模型,有效对块体运动和块体的应变特征进行了分离,并据此分析了该区域地震前后块体运动和应变特征。结果表明,巴颜喀拉和羌塘块体东向运动有明显增大趋势;汶川地震后川滇块体与羌塘块体边界带相对挤压运动明显增大,巴颜喀拉-华南块体边界带南段形成了较大的挤压应变,川滇块体与华南块体相对运动没有明显变化。
    航空重力向上延拓的外部精度评估
    蒋涛, 肖学年, 党亚民, 章传银, 刘站科
    2018, 47(5):  567-574.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170053
    摘要 ( 719 )   HTML   PDF (4639KB) ( 573 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    分别采用基于梯度、基于泊松积分和基于快速傅里叶变换(FFT)的地面重力向上延拓方案,并提出交叉检验方法估计地面重力数据误差及其空中误差传播,对毛乌素测区GT-2A航空重力测量系统采集的空中测线数据进行外符合精度评价。对比结果表明:地面重力格网插值误差和代表性误差对空中点的影响达到0.66~0.92 mGal(1 Gal=1×10-2 m/s2),航空重力数据误差估计必须扣除这一影响;基于泊松积分和基于FFT的地面重力向上延拓方法能够客观评价航空重力观测值的外符合精度,二者表现相当;扣除地面重力误差影响后,在包含残余边界效应的情况下,毛乌素测区GT-2A航空重力空中测线重力扰动的外符合精度优于1.42 mGal。
    我国陆海统一似大地水准面构建的三维重力矢量法
    邢志斌, 李姗姗
    2018, 47(5):  575-583.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170076
    摘要 ( 728 )   HTML   PDF (11467KB) ( 701 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    基于重力场水平分量-垂线偏差对地形信息敏感的特点,根据边值理论由重力与地形数据确定格网垂线偏差模型,在此基础上,首先利用三维重力矢量-格网垂线偏差与格网重力异常,联合格网高程数据求得格网点间高程异常差,然后通过GPS/水准点的控制,构成紧密的几何条件,进行严密平差,从而获得高分辨率、高精度似大地水准面的数值模型。按照本文方法,利用我国6600多个GPS/水准点、1'×1'的格网垂线偏差、格网重力异常、格网高程数据,整体平差计算了我国陆海统一的似大地水准面模型,经GPS/水准点检核,全国似大地水准面的绝对精度达到了4 cm,相对精度优于7 cm。
    实时GLONASS相位频间偏差粒子群优化估计方法
    隋心, 徐爱功, 郝雨时, 王长强
    2018, 47(5):  584-591.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170244
    摘要 ( 486 )   HTML   PDF (3135KB) ( 541 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对GLONASS相位频间偏差与模糊度线性相关所导致的难以对两者进行快速分离的问题,提出了一种实时GLONASS相位频间偏差估计方法。通过分析相位IFB与RATIO值之间的关系,将相位IFB估计问题归结为求解最优化问题,并将优化方法中的粒子群优化算法引入相位IFB估计中,该方法可在不增加待估参数数量以及先验信息的条件下,高效可靠地搜索出IFB变化率参数,实现GLONASS模糊度实时固定。测试结果表明,该方法在单历元解算条件下每历元平均搜索次数为32次,远低于基于粒子滤波的相位频间偏差估计方法的200次;在采用Kalman滤波方法进行解算条件下,每历元平均搜索次数仅为9次。无论采用单历元解还是滤波解,模糊度固定成功率均高于96.2%,模糊度固定解的最大坐标偏差均小于4 cm。
    附加空间约束的径向点质量模型方法反演区域地表质量变化
    郭飞霄, 孙中苗, 赵俊, 苗岳旺, 肖云
    2018, 47(5):  592-599.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170547
    摘要 ( 576 )   HTML   PDF (6889KB) ( 504 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    径向点质量模型反演方法本质上是空间扰动重力的向下延拓,属于病态问题,通常采用正则化方法求解。针对该问题,对径向点质量模型方法进行改进,提出附加空间约束的径向点质量模型方法,引入符合实际的空间约束条件,建立空间约束条件的虚拟观测方程,并采用赫尔默特方差分量估计确定原始观测方程和虚拟观测方程的合理权比,使反演结果更加稳定。以南美大陆区域为研究区域进行陆地水储量变化反演,试验结果表明:增加空间约束后,法方程组条件数明显减小、病态程度降低,反演结果与球谐系数法反演结果、GLDAS模型结果整体相一致,验证了方法的正确性,说明该方法可有效应用于区域地表质量变化反演,为利用卫星重力监测地表质量变化提供了一种新途径。
    全球电离层TEC的轮胎调和分析与预报
    冯炜, 张传定, 吴星, 王凯
    2018, 47(5):  600-610.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20150323
    摘要 ( 629 )   HTML   PDF (18634KB) ( 488 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    将轮胎调和分析引入电离层TEC的模型化过程中,建立了基于轮胎调和分析的电离层TEC球谐系数模型,并对该模型进行详细的验证和分析。结果表明,本文模型计算精度高,系数截断为15阶时,恢复误差全年统计不超过4%,且除南、北极区外球谐模型具有很好的适用性。然后对该模型系数的时间序列特性进行了函数估计:引入逐级余差建模方法,使用趋势函数、功率谱分析、ARMA模型对球谐系数的时间序列进行分析,找出了模型系数时间序列变化的规律,构建了预报模型,实现了基于模型系数的预报,并对预报系数的精度变化问题和系数本身短期预报的数据积累时间进行分析,最终通过TEC的预报,验证了模型的精度。
    摄影测量学与遥感
    自适应距离和模糊拓扑优化的模糊聚类SAR影像变化检测
    王建明, 史文中, 邵攀
    2018, 47(5):  611-619.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20160607
    摘要 ( 644 )   HTML   PDF (3545KB) ( 655 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对模糊聚类算法的不足,结合差分影像的特点,提出一种基于自适应距离(adaptive distance)和模糊拓扑(fuzzy topology)理论的SAR影像变化检测技术框架(FATCD)。FATCD首先基于自适应距离公式提出一种自适应的样本到聚类中心的距离计算方法,优化了聚类过程中像元隶属度的计算公式,提高了模糊隶属度函数的准确程度;而后利用模糊拓扑理论改进传统去模糊化方式最大隶属度原则,从而增强了去模糊化过程。借助这两点,FATCD提高了模糊聚类变化检测的性能。两组真实SAR影像数据的试验结果表明本文方法可行、有效。
    高分辨率遥感影像场景的多尺度神经网络分类法
    郑卓, 方芳, 刘袁缘, 龚希, 郭明强, 罗忠文
    2018, 47(5):  620-630.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170191
    摘要 ( 864 )   HTML   PDF (3904KB) ( 1226 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    高分辨率遥感影像场景分类是实现复杂场景快速自动识别的基础,在军事、救灾等领域有十分重要的意义。为了在有限的遥感数据集上获得高识别精度,本文提出了一种基于联合多尺度卷积神经网络模型的高分辨率遥感影像场景分类方法。不同于传统的卷积神经网络模型,JMCNN建立了一个具有3个不同尺度通道的端对端多尺度联合卷积网络模型,包括多通道特征提取器、多尺度特征联合和Softmax分类3个部分。首先,多通道特征提取器提取图像中、高层多尺度特征;然后,多尺度特征联合对多个通道的中、高层多尺度特征进行多次融合以增强特征表达;最后,Softmax对高层特征进行分类。本文在UC Merced和SIRI遥感数据集进行测试,试验表明JMCNN模型在特征表达和计算速度方面均有显著提高,在小样本数据量下分别达到89.3%和88.3%的识别精度。
    互联网众源照片的三维重建定位技术
    袁一, 程亮, 宗雯雯, 李舒怡, 李满春
    2018, 47(5):  631-643.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170365
    摘要 ( 939 )   HTML   PDF (16865KB) ( 929 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    随着电子产品的普及和互联网发展,人们习惯性地将照片上传到主流图片分享网站和社交媒体。这些照片很多都没有地理坐标或者仅有模糊的位置信息。如果互联网上任意来源的电子照片能被恢复出真实地理位置,它们将可以应用在城市建设、城市景观分析和犯罪追踪等很多方面。本文提出了一种互联网众筹照片的三维重建定位技术,该技术将结构化组织的街景数据作为参考数据集,使用三步走策略:图像检索粗定位、图像匹配细筛选和三维重建精定位,来给不明来源的众筹照片附上精确的地理标签。本文通过摄影测量原理恢复待查询照片周围的三维空间信息,较之前Zamir和Shah的方法,定位精度中值从256.7 m提升到69.0 m,平均值从350.4 m提升到206.0 m,在50 m精度要求下的照片数量占比从17.2%提升到43.2%。另一个发现是在重建误差成因方面,待查询照片的相机距离主拍摄目标越近,定位总误差越小。本文所提出的照片定位技术提供了灵活的参数,使其应用范围不仅仅局限于小区域,也可以扩大至城市、国家尺度。
    地图学与地理信息
    土地覆盖变化信息自适应抽样策略及其精度评估
    梅莹莹, 张景雄
    2018, 47(5):  644-651.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170262
    摘要 ( 566 )   HTML   PDF (6307KB) ( 587 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    提出了一种面向土地覆盖变化信息局域精度评估的自适应型抽样策略。结合待研究地图的土地覆盖变化信息局部特征(如土地覆盖变化类别、斑块大小、异质性和优势度),探讨与土地覆盖变化信息精度显著相关的协变量,以预测精度的标准误差作为判断标准,识别需要提高精度预测结果可靠性的区域,以自适应地和逐步定位的方式进行样本采集。基于武汉地区的精度评价结果,自适应的抽取增加100个训练样本使得预测精度的确定系数提高了50.66%,而简单随机抽取的增加样本使得预测精度的确定系数提高了17.22%。试验表明,自适应型抽样策略能显著提高土地覆盖变化信息局域精度预测的抽样效益,减少预测精度的不确定性。模型选择的结果表明,土地覆盖变化类别和优势度指数是最优的协变量组合。
    基于MBR组合优化算法的多尺度面实体匹配方法
    刘凌佳, 朱道也, 朱欣焰, 丁小辉, 呙维
    2018, 47(5):  652-662.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20160625
    摘要 ( 584 )   HTML   PDF (5862KB) ( 680 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对多尺度匹配中同名实体位置偏差较大,无法直接通过面积重叠法获得候选匹配的问题,本文提出了一种基于最小外包矩形(MBR)组合优化算法的多尺度面实体匹配方法。本文方法的基本思想是通过MBR组合优化和简要的形状特征来筛选1∶1、1∶NMN候选匹配,然后构建多因子人工神经网络模型来评估候选匹配。试验选取浙江省舟山市1∶2000岛礁基础数据和1∶10 000陆地基础数据中的居民地与设施面进行匹配算法的验证。结果表明,本文方法相对于基于面积重叠-神经网络的匹配方法表现出显著的优势,对存在位置偏移的匹配数据准确率和召回率分别达到了达到96.5%,达到89.0%,且能够识别所有匹配类型。
    中国测绘地理信息学会2017年青年优秀论文
    一种局部多项式时空地理加权回归方法
    赵阳阳, 张小璐, 张福浩, 仇阿根, 杨毅, 石丽红, 刘晓东
    2018, 47(5):  663-671.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170674
    摘要 ( 784 )   HTML   PDF (1409KB) ( 837 )  
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    基于加权最小二乘估计的时空地理加权回归方法,在随机项方差相同且最小的假设条件下估计回归参数和拟合值,由于没有考虑时空分析中异方差影响而导致估计结果存在一定偏差。局部多项式估计是一种消除异方差影响的非参数估计方法。本文在局部多项式估计原理基础上,提出了局部多项式时空地理加权回归方法。它是采用三元一阶泰勒级数展开式重构时空回归系数和自变量矩阵,进而建立满足高斯-马尔可夫独立同分布假定要求的新模型,利用新模型回归系数估计值、拟合值以及新模型与原模型的关系,可得到原模型回归系数估计值和拟合值。本文采用模拟数据和真实数据进行试验,以GTWR与局部线性地理加权回归作为对比方法,从方法适用性、整体估计效果、回归系数估计偏差和拟合优度、整体估计偏差等方面分析了LPGTWR方法性能,有效证明了LPGTWR方法能消除异方差影响提升估计精度。
    资源三号01星及02星星载GPS天线PCO、PCV在轨估计及对精密定轨的影响
    袁俊军, 赵春梅, 吴琼宝
    2018, 47(5):  672-682.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170703
    摘要 ( 737 )   HTML   PDF (10143KB) ( 530 )  
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    资源三号01星与02星作为我国重要的遥感立体测绘卫星,承担了地理产品生产以及国土资源调查等任务。其中,高精度的卫星轨道确定是完成卫星任务的必备条件。资源三号01星与02星都搭载国产双频GPS接收机和SLR反射器来进行精密定轨和独立定轨精度检核。在定轨过程中,星载GPS接收机天线的PCO误差和PCV误差是制约进一步提高定轨精度的重要因素。尽管卫星入轨前获取GPS接收机天线的PCO先验值,本文通过在轨估计PCO,分析了PCO各个方向上的分量估计的可行性,发现通过使用在轨PCO,SLR检核显示ZY-3 01星和ZY-3 02星轨道RMS值分别提高了0.331 mm、0.399 mm。本文利用直接法和残差法估计了两颗卫星星载GPS接收机天线的PCV模型,整体量级在[-15 mm 15 mm]。通过使用在轨估计的PCV模型(10°×10°),ZY-3 01星SLR检核结果RMS值提高了2.143 mm(直接法模型)、1.628 mm(残差法模型),重叠弧段对比在三维位置上提高了11.377 mm(直接法模型)、13.903 mm(残差法模型),ZY-3 02星SLR检核结果RMS值提高了0.727 mm(直接法模型)、0.692 mm(残差法模型),重叠弧段对比在三维位置上提高了1.736 mm(直接法模型)、1.548 mm(残差法模型)。本文进一步探讨了PCV模型分辨率(10°×10°,5°×5°,2°×2°)对精密定轨的影响,在综合考虑计算效率、存储空间、提高幅度等因素后,发现使用残差法在轨估计5°×5° PCV模型是较好的选择。
    基于数字高程模型的混合流向算法
    夏誉玲, 李小娟, 王涛
    2018, 47(5):  683-691.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170614
    摘要 ( 677 )   HTML   PDF (2202KB) ( 661 )  
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    从数字高程模型提取的汇水网络和汇水区等信息是分布式水文模型及应用分析的基础参数,基于地表汇水模拟的算法是提取该类信息的主要方法,其中,水流方向的确定对提取结果有着直接的影响。单流向算法因其易于实现、易于确定上游汇水区等特性,得到了广泛应用,然而单流向算法在坡度平缓区域会产生不自然的平行径流,能模拟地表水流分散径流特点的多流向算法可以在一定程度上避免此问题,但多流向算法使得不同区域的汇水单元可能存在交叉。本文结合两类流向算法各自的优点和适用性,设计实现了一种混合流向算法,以期在不同的地形条件下模拟得到更加合理的水流分配。首先,使用基于模板的形态检测方法,在给定阈值的基础上,对数字地形进行了分类,DEM被划分为山谷、山脊、鞍部、缓坡和陡坡5类。对陡坡、山谷和山脊区域运用单流向算法;对缓坡和鞍部区域采用多流向算法确定径流方向并进行水量分配。本文选取了黄土地貌和中低山丘陵的两个流域作为研究区,利用并采用了30 m和90 m两个分辨率的DEM。本文研究将混合流向算法与现有其他算法的结果进行比较。相比于多流向算法,该算法结果中的分散效应受到明显的抑制,相比于单流向算法,非自然的平行径流也大幅减少。同时,混合流向算法在较大分辨率DEM上(30 m)改进效果更加明显。
    博士论文摘要