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当期目录

    2019年 第48卷 第1期    刊出日期:2019-01-20
    大地测量学与导航
    全国一等水准点高程近20年变化分析
    王文利, 郭春喜, 丁黎, 赵红
    2019, 48(1):  1-8.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170589
    摘要 ( 291 )   HTML   PDF (4077KB) ( 592 )  
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    我国于1991—1999年建设的国家第二期一等水准网复测与2012—2015年建设的国家一等水准网成果相隔近20年。受地壳运动、经济建设、地下水开采与回灌等因素的影响,许多地区出现了不同程度的地表沉降和季节性地表起伏,造成区域高程成果发生了不同程度的变化,影响了高程基准的维护及高程成果的使用。本文通过分析两期一等水准重合点、统计分析我国一等水准点20年高程变化量及其变化趋势,并从两期水准网测量设备、措施及测量精度的差异,重力异常改正计算所采用的重力基准、正常重力公式及重力数据的差异,网形结构差异,水准测量周期、水准环闭合周期的差异,地壳垂直运动与局部地表形变影响等4方面进行了两期高程变化的原因分析。研究表明:①国家一等水准网点高程近20年发生了不同程度的变化,许多区域出现了严重沉降;②地壳垂直运动及局部地表形变是引起高程变化的主要因素;③国家一等水准网应进行定期复测更新,复测时应尽量缩短水准测量周期,全网水准测量周期不应超过5年[1]、力争3年内完成。

    组合粗差探测的MHSS ARAIM算法
    张亚彬, 王利, 范丽红, 曲轩宇
    2019, 48(1):  9-17.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170367
    摘要 ( 234 )   HTML   PDF (5625KB) ( 285 )  
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    针对目前MHSS ARAIM(multiple hypothesis solution separation advanced receiver autonomous integrity monitoring)算法存在的抗差能力弱、计算子集过多、计算量过大等不足,提出一种组合粗差探测的MHSS ARAIM算法。该算法先用粗差探测方法对原始数据进行粗差识别与剔除,而后用MHSS ARAIM算法处理经粗差探测后的数据,可弥补MHSS ARAIM算法的不足。对若干IGS和全球连续监测评估系统iGMAS(international GNSS monitoring and assessment system)监测站观测数据进行计算和分析。结果表明:在航行LPV-200阶段,该算法应用于GPS和BDS导航的性能优于MHSS ARAIM;在假设单故障情况下,该算法对GPS和BDS观测数据的有效监视门限EMT(effective monitor threshold)的精度分别提高了22.47%和9.63%,对VPL(vertical protection level)的精度分别提高了32.28%和12.98%;在假设双故障情况下,对EMT的精度分别提高了80.85%和29.88%,对VPL的精度分别提高了49.66%和18.24%。

    基于极球面投影的极区格网等角航线
    刘文超, 卞鸿巍
    2019, 48(1):  18-23.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180134
    摘要 ( 138 )   HTML   PDF (1213KB) ( 222 )  
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    针对传统极区航行通常采用格网导航执行大圆航线,大圆航线上格网航向角不同不利于航行控制以及大圆航线在极区投影图上不完全投影为直线引起固有原理性误差的问题,借鉴中低纬度地区等角航线上地理航向角相等以及在墨卡托投影图上为直线便于航行控制和绘算的思想,提出了一种在极球面投影图中表现为直线的“等角航线”——格网等角航线。在研究双重投影的极球面投影以及格网导航方法的基础上,提出了格网等角航线的定义,推导了航线方程,并根据该航线的航程和航向角计算方法进行航线仿真设计。理论分析和仿真验证表明:航线上格网航向角处处相等,在极区投影图上表现为直线;格网等角航线与大圆航线、大椭圆航线相近,航程较短。因此,极区格网等角航线可以与格网导航方法、极球面投影精确配合应用,适合于极区航行。

    摄影测量与遥感
    SAR干涉图降噪的稳健协方差矩阵分解法
    赵超英, 王宝行
    2019, 48(1):  24-33.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170394
    摘要 ( 184 )   HTML   PDF (8589KB) ( 321 )  
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    干涉图降噪在InSAR技术应用中发挥着重要作用,若降噪效果不好将引起干涉图相位解缠的误差,并进一步导致DEM或形变结果的错误。由于干涉图分辨单元的信号(相位)是由分辨单元内多个散射体的回波信号(相位)叠加而成,本文针对单一主导散射体的散射模型(永久性散射体模型)和只考虑一种散射机制的分布式散射体模型相位的特点,对多基线SAR数据估计的协方差矩阵采用特征值分解的方法来分离相位中的噪声,通过提取最大特征值对应的特征向量(相位),从而实现干涉图降噪的目的。而对于协方差矩阵估计时引入的异质点,本文采用了一种稳健的协方差矩阵估计方法。通过覆盖山西清徐地面沉降形变区的8景真实TerraSAR数据试验验证了该方法的有效性。结果表明该方法比改进的Goldstein滤波方法在相干性提高、有效目标点增加两方面均有显著提高,特别在低相干区域由于相干点的增加也获取了更多的形变监测信息。

    基于深度学习的高分辨率遥感影像建筑物提取方法
    范荣双, 陈洋, 徐启恒, 王竞雪
    2019, 48(1):  34-41.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170638
    摘要 ( 550 )   HTML   PDF (2270KB) ( 812 )  
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    针对传统的建筑物提取方法精度较低和边界不完整等问题,本文提出基于深度学习的高分辨率遥感影像建筑物提取方法。首先,采用主成分变换非监督预训练网络结构,获得待提取遥感影像特征。其次,为减少在池化过程中影像特征信息的丢失,提出自适应池化模型,通过非下采样轮廓波变换来获取影像纹理特征,并将纹理特征输入网络中参与建筑物提取。最后,将影像特征输入softmax分类器进行分类,获得建筑物提取结果。选取典型区域进行建筑物提取试验,并与典型建筑物提取方法进行对比分析,结果表明,本文提取方法精度高,并且提取建筑物的边界清晰、完整。

    不规则体体积计算三维激光点云切片法
    李斌, 魏俊博, 马博超, 王璐, 徐明霞
    2019, 48(1):  42-52.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180028
    摘要 ( 212 )   HTML   PDF (6666KB) ( 256 )  
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    体积参数是空间体对象形态分析的基本内容,难点是不规则体的体积计算。本文提出的点云“切片法”,快捷准确地解决了由三维激光扫描空间体对象所得点云体的体积计算难题。该法先将三维激光扫描空间体对象所得点云按特定方向顺序进行等间距的切片处理,得到与点云体相对应的、离散的系列点云切片;再依切割次序逐一搜索点云切片外轮廓多边形,并计算多边形(即点云切片)的面积;最后,利用切片面积和相邻切片间距求解点云段块体积,并求和得到整体点云体(即所扫描空间体对象)的体积。算例计算结果与分析表明,基于切片的不规则体的三维激光扫描点云的体积计算方法正确、简洁、可靠、高效、可控,可以解决不规则体的体积计算问题。

    联合空-谱信息的高光谱影像深度三维卷积网络分类
    刘冰, 余旭初, 张鹏强, 谭熊
    2019, 48(1):  53-63.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170578
    摘要 ( 274 )   HTML   PDF (2691KB) ( 340 )  
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    针对高光谱影像分类高维和小样本的特点,提出一种基于深度三维卷积神经网络的高光谱影像分类方法。首先,该方法直接以高光谱数据立方体为输入,利用三维卷积操作提取高光谱数据立方体的三维空-谱特征。然后,利用残差学习构建深层网络,提取更高层次的特征表达,以提高分类精度。最后,采用Dropout正则化方法防止过拟合。利用Pavia大学、Indian Pines和Salinas 3组高光谱数据进行试验验证,结果表明,与支持向量机和现有的基于深度学习的高光谱影像分类方法相比,该方法能有效提高高光谱影像的地物分类精度。

    结合MST划分和RHMRF-FCM算法的高分辨率遥感图像分割
    林文杰, 李玉, 赵泉华
    2019, 48(1):  64-74.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170585
    摘要 ( 238 )   HTML   PDF (3028KB) ( 216 )  
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    针对基于像素的HMRF-FCM算法抗噪性差以及对地物复杂边界分割精度低的问题,提出一种结合形状信息的静态MST区域划分和RHMRF-FCM算法的高分辨率遥感图像分割方法。该方法定义一种静态MST同质区域划分准则,借助MST能较好表达边界和形状信息、能较好抑制几何噪声的特点,解决地物复杂边界的表达和降低分割结果中几何噪声问题。首先,利用MST静态划分将图像域划分成若干个均质区域,假设每个均质区域内光谱测度服从独立同一的多元高斯分布。然后,在此基础上构建了区域隐马尔可夫随机场模型,以及建立基于信息熵和KL信息正则化项的模糊聚类目标函数。最后,采用偏微分方法对分割模型参数进行求解,从而得到全局最优分割结果。为验证本文方法,对WorldView-3高分遥感图像进行分割试验。定性、定量分析了尺度参数、光谱相似性参数和区域紧致度参数对最优分割结果的影响,并对比分析本文算法和eCognition软件中的多分辨率分割算法、分水岭算法。

    地图学与地理信息
    利用GPS轨迹的转向级交通拥堵精细分析
    唐炉亮, 阚子涵, 任畅, 张霞, 李清泉
    2019, 48(1):  75-85.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170448
    摘要 ( 233 )   HTML   PDF (3484KB) ( 379 )  
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    目前,基于GPS轨迹探测城市交通状态的研究缺乏对不同行驶方向的交通拥堵精细感知。针对此问题,本文提出一种基于出租车GPS轨迹的转向级交通拥堵事件探测方法。该方法首先在分析出租车运营行为特征的基础上,采用特征聚类方法滤选出能够反映真实交通状态的有效轨迹段;然后基于滤选后轨迹分析当前道路交通运行状态,探测城市路网中轻度、中度、重度3种不同强度的交通拥堵事件;最后基于拥堵事件轨迹分析交叉口不同转向的拥堵时间、拥堵强度和拥堵距离等转向级精细交通拥堵状态。试验结果表明,本文方法不仅能有效探测路网中不同强度的拥堵事件,而且能实现交叉口转向级拥堵事件的精细分析。

    面向大规模道路网的最短路径近似算法
    张志然, 刘纪平, 仇阿根, 钱新林, 张福浩
    2019, 48(1):  86-94.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180007
    摘要 ( 200 )   HTML   PDF (1273KB) ( 296 )  
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    节点重要性对大规模道路网下最短路径的计算有着重要影响。本文提出了顾及节点重要性的最短路径估计方法,该方法基于Critic方法与复杂网络理论评价节点的重要性,结合限制策略实现网络划分,通过层次结构网络的构建,实现大规模道路网数据的有效化简和最短路径的快速有效计算。试验结果表明,该方法能够使中心节点均衡地分布于网络,更好地均衡划分后子网络的规模;随着限制参数的增大,网络规模逐渐降低,查询精度最高达到1.026,相比于单一指标和无限制参数的方法,本文方法显著降低了网络的规模,在最短路径的近似计算上保持了较高的准确性,为大规模复杂网络的近似分析提供分析思路。

    自然邻域支持下的空间同位模式挖掘方法
    刘文凯, 刘启亮, 蔡建南
    2019, 48(1):  95-105.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170653
    摘要 ( 151 )   HTML   PDF (1999KB) ( 228 )  
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    空间同位模式指频繁发生在邻近空间位置的事件集合,此类模式对于深入理解不同空间要素间的交互关系具有重要意义。空间同位模式挖掘的一个核心内容是空间要素邻近关系构建,然而现有方法在空间要素分布不均匀时难以准确地描述要素间的邻近关系,容易导致挖掘结果的遗漏或误判。为此,本文提出了一种基于自然邻域的空间同位模式挖掘方法。首先从同位模式的产生机理分析入手,过滤同位模式挖掘中的干扰要素;进而,从距离邻近性、密度变化一致性和关系紧密性的原则出发,自适应地构建空间要素实例的自然邻近关系;最后,以自然邻域为基础,基于图的连通性从整体到局部发现多层次同位模式。试验分析与比较发现,本文方法能够有效发现空间要素分布不均匀情况下的同位模式,而且降低了人为设置邻域参数对挖掘结果的影响。

    工程测量
    基于临时相干目标监测非城区地表形变
    郭山川, 张绍良, 侯湖平, 朱前林, 刘润
    2019, 48(1):  106-116.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170609
    摘要 ( 155 )   HTML   PDF (15134KB) ( 277 )  
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    永久散射体干涉测量技术(PSInSAR)地表形变监测能力受限于稳定散射体的空间分布密度,在PS点稀疏的非城区不再有效。本文基于临时相干目标(temporarily coherent targets,TCT)局部时序高相干性和在非城区广泛分布的特点,提出改进算法以解决该难题。该算法通过顾及季节性周期变化筛选干涉对以保留TCT信息,并利用双阈值联合筛选法提取TCT,采用多次差分挖掘、分离TCT相位,最后反演得到TCT形变速率和高程修正量。利用TCT算法,采用24景Sentinel-1A卫星影像提取了靖边县2014-10-23—2016-05-09期间地表形变信息。通过PSInSAR的对比验证,表明临时相干目标时序分析方法能显著提高非城区监测目标空间分布密度并能有效地监测非城区地表形变。

    海洋测量学
    海底控制点定位的半参数平差模型法
    孙文舟, 殷晓冬, 暴景阳, 曾安敏
    2019, 48(1):  117-123.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180187
    摘要 ( 227 )   HTML   PDF (1319KB) ( 238 )  
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    针对圆走航确定海底控制点三维绝对坐标存在垂直解精确度差的问题,本文提出了基于半参数平差模型处理测距系统误差的方法,首先分析了声速变化对测距误差的影响,其次在圆走航观测方程的基础上建立了水下控制点三维坐标解算的半参数平差模型,分别给出了观测时长为测距误差长周期项整数倍与非整数倍时的解算方法。仿真试验表明,当内波存在且观测时长不足测距误差长周期项的整数倍时,该方法相比于差分法和最小二乘法可明显提高水下控制点垂直解的精确度。

    海底底质分类反向散射强度三维概率密度法
    金绍华, 李家彪, 吴自银, 边刚, 崔杨
    2019, 48(1):  124-131.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170631
    摘要 ( 183 )   HTML   PDF (9046KB) ( 248 )  
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    反向散射强度随入射角变化信息蕴含海底底质特性,是多波束海底底质分类的重要数据源。目前,多波束海底底质分类主要提取平均反向散射强度随入射角的变化信息或基于声呐图像,没有综合考虑两者的相关信息。本文综合考虑平均反向散射强度随入射角变化信息及其概率密度分布,绘制三维概率密度图,提出了基于反向散射强度三维概率密度图的海底底质分类方法。实例计算结果表明:该方法能直观表达多波束条带覆盖区内不同海底底质类型的数量,有效判断不同海底底质类型的边界,实现海底底质类型的快速识别。

    博士论文摘要
    内外一体化建筑物数据模型研究
    张驰
    2019, 48(1):  134-134.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180035
    摘要 ( 173 )   HTML   PDF (660KB) ( 218 )  
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