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当期目录

    2019年 第48卷 第2期    刊出日期:2019-02-20
    综述
    InSAR矿区地表三维形变监测与预计研究进展
    朱建军, 杨泽发, 李志伟
    2019, 48(2):  135-144.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180188
    摘要 ( 202 )   HTML   PDF (5355KB) ( 632 )  
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    首先,介绍了InSAR地表形变监测技术的基本原理和技术特点;然后,对当前InSAR矿区地表三维形变监测方法做了系统性分类,并探讨了各自的优缺点和适用范围;之后,综述了当前InSAR矿区地表三维形变预计方法的研究现状和进展;最后,归纳梳理了InSAR矿区三维形变监测预计在多源数据融合和沉降机理分析等方面的前沿问题。

    大地测量学与导航
    一种顾及现势指向的上行天线阵相位中心精确标校方法
    李宗春, 路志勇, 张冠宇, 刘波, 冯其强, 郭迎钢, 何华
    2019, 48(2):  145-152.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180086
    摘要 ( 90 )   HTML   PDF (1231KB) ( 230 )  
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    针对上行天线阵相位中心标校技术粗糙、精度不高等问题,引入精密工程测量技术测定天线实际状态,提出了一种顾及现势指向的相位中心精确标校方法。首先,利用工业摄影测量系统获取天线各姿态的型面数据,并通过最小二乘法拟合求解出现势性强的机械轴;然后,用矩阵法解算各姿态下机械轴的交点作为旋转中心;最后,基于反角度加权插值法推估得到天线在任意姿态下的机械轴,进而从投影中心沿机械轴延伸既定长度获得可靠的相位中心。以3台φ3 m上行阵天线为试验对象,通过工程控制网统一摄影测量坐标系,并按照本文方法标校天线相位中心。电信号合成效果表明,本文方法能有效克服天线自重变形、机械安装等因素的影响,实现了相位中心的精确标校,增强了上行天线阵合成信号的幅度。

    确定似大地水准面的Hotine-Helmert边值解算模型
    马健, 魏子卿, 任红飞
    2019, 48(2):  153-160.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170594
    摘要 ( 141 )   HTML   PDF (3257KB) ( 185 )  
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    空间大地测量技术的发展使大地高的观测成为可能,从而为第二大地边值问题的研究带来了新的机遇,本文对基于Helmert第二压缩法的第二边值问题(简称为Hotine-Helmert边值问题)展开研究。首先介绍了地形直接、间接影响的定义与算法,然后推导了Hotine-Helmert边值问题的解算模型。Hotine-Helmert边值理论无须计算地形压缩对重力的次要间接影响,因而较Stokes-Helmert边值理论更简单。此外,文中引入了一种低阶修正的Hotine截断核函数,该核函数较传统的截断核函数能有效地改善似大地水准面的解算精度。为了验证本文构建的Hotine-Helmert边值解算模型的有效性和实用性,本文将EIGEN-6C4模型的前360阶作为参考模型,利用Hotine-Helmert边值解算模型构建了我国中部地区6°×4°范围、1.5'×1.5'分辨率的重力似大地水准面,其精度达到±4.8 cm。

    验潮站和深海压力仪用于卫星高度计性能评估的可行性分析
    管斌, 孙中苗, 刘晓刚, 翟振和
    2019, 48(2):  161-168.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170655
    摘要 ( 79 )   HTML   PDF (1136KB) ( 145 )  
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    在传统卫星高度计定标途径之外,探索了远海孤岛验潮站和深海压力仪分别用于卫星高度计性能评估的可行性。采用Harvest石油平台验潮站、1890000号验潮站和21419号深海压力仪,计算了Jason-3测量海面高偏差以及Jason-2、Jason-3海面高之间的相对偏差。由3种设备得到的Jason-3海面高偏差序列的标准差分别为3.98、2.87、8.61 cm,Jason-2、Jason-3海面高之间的相对偏差(Jason-3-Jason-2)分别为-3.62±2.17、-2.58±1.97、-2.60±1.30 cm,与国外定标站计算结果相比较,结果表明:Jason-3海面高相比于Jason-2海面高低约3.0 cm;选用的深海压力仪适合用于Jason-2、Jason-3之间海面高相对偏差的计算,但不适用于单颗卫星的定标或性能评估;远海孤岛验潮站适用于两者。

    北斗卫星太阳光压解析模型建立及应用
    陈秋丽, 杨慧, 陈忠贵, 王海红, 王晨
    2019, 48(2):  169-175.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180097
    摘要 ( 143 )   HTML   PDF (3192KB) ( 270 )  
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    光压模型是导航卫星高精度定轨、定位的基础。目前关于北斗卫星光压摄动模型的研究并不少见,但基于卫星物理参数的综合解析模型建立与应用公开可见的论述并不多见。不同于其他保守和非保守摄动力,光压辐射与卫星本身参数状态密切相关,具有明显的个体差异性。本文基于光压辐射的物理机理、北斗卫星物理参数、姿态控制模式等,建立光压摄动综合解析模型,以精密星历和激光测距数据为基准,验证了综合解析模型能够获得分米级的精密定轨精度。在此基础上,根据卫星角动量守恒和在轨遥测参数变化,分析了综合解析模型和在轨实际干扰力的差值,提出了在综合解析模型基础上增加常数经验修正项Da、Ya的方法,以北斗C08、C10星为例,分别可获得0.078、0.084 m的SLR检核精度,相比于利用CODE经验改进模型,精度分别提高0.021、0.045 m。

    利用先验重力场模型求定GOCE卫星重力梯度仪校准参数
    瞿庆亮, 常晓涛, 于胜文, 朱广彬
    2019, 48(2):  176-184.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180137
    摘要 ( 159 )   HTML   PDF (2436KB) ( 131 )  
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    重力梯度仪校准参数的确定是GOCE重力梯度观测数据处理的关键环节。本文对GOCE卫星重力梯度观测值中的时变信号与粗差进行了分析,利用高精度全球重力场模型,确定了GOCE重力梯度观测值各分量的尺度因子与偏差,并对校准结果进行了精度评定。结果表明,在测量带宽内,海潮对重力梯度观测值影响在mE量级,与重力梯度仪的精度水平相当,陆地水等非潮汐重力场时变信号略小于海潮,量级约为10-4E;各分量重力梯度观测值的粗差比例均大于0.2%;除EGM96模型外的其他模型对GOCE重力梯度仪进行校准后,VxxVyyVzzVyz分量上尺度因子的稳定性均在10-4量级,Vxz分量能达到10-5量级,Vxy分量为10-2量级,这与梯度观测值各分量的精度水平一致。

    椭球谐和球谐系数之间一个简单的转换关系
    梁磊, 于锦海, 万晓云
    2019, 48(2):  185-190.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180222
    摘要 ( 82 )   HTML   PDF (1179KB) ( 186 )  
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    本文推导的椭球谐系数和球谐系数相互之间转换关系的核心思想是在ε2量级下利用Legendre函数的正交性,从球谐系数求解的积分表示出发,将积分中的椭球坐标变量与球坐标变量相互转换,从而得出椭球谐系数与球谐系数之间的转换关系。本文导出的转换关系有以下优点:①对于第二类Legendre函数的计算采用Laurent级数表示,使计算第二类Legendre函数更为简单;②保留了ε2量级下,导出的转换关系相比文献[2]的形式更简单,满足物理大地测量边值问题线性化的要求;③顾及了余纬和归化余纬的区别。

    动态GNSS监测瞬态无震蠕滑信号提取
    侯争, 郭增长, 杜久升
    2019, 48(2):  191-197.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180261
    摘要 ( 84 )   HTML   PDF (1360KB) ( 203 )  
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    断层的瞬态无震蠕滑常诱发震级高、破坏性强的地震。针对其滑动速度缓慢,难以探测的问题,本文基于GNSS连续坐标时间序列的异常波动提出一种断层瞬态无震蠕滑信息的自动探测方法。首先利用独立成分分析进行时空滤波,提高坐标时间序列的信噪比;然后计算坐标时间序列波动的相对强度指数及峰度值;最后通过累积分布函数将其转换为蠕滑信号概率,进而探测断层蠕滑事件。本文模拟500 d GNSS地表位移时间序列进行仿真试验,其中包含25 d瞬态蠕滑信号。试验结果表明,当信号强度至少与噪声水平相当时可有效探测出断层的蠕滑信息。计算Akutan地区连续3年的GNSS数据后探测到一个蠕滑信号,推断其可能为火山岩强烈运动引起的无震蠕滑。通过对四川省陆态网18个测站7年的GNSS数据处理后发现了4个异常信号,结果表明这些信号可能与震前应力积累造成的地表异常移动和震后断层余滑有密切关系。

    LEO卫星轨道根数型星历参数与接口设计
    方善传, 杜兰, 高云鹏, 周佩元, 刘泽军
    2019, 48(2):  198-206.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170701
    摘要 ( 108 )   HTML   PDF (2597KB) ( 193 )  
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    低轨卫星是导航增强系统发展的新兴力量,具有独特优势。广播星历参数是其实现星基增强的重要指标。中轨GPS星历采用16/18参数模型,若直接用于LEO的星历参数拟合,卫星沿迹方向的位置分量拟合误差大,且对小偏心率近圆轨道有潜在的拟合法矩阵病态问题。基于第一类无奇点根数,通过增加或修改轨道沿迹向和径向摄动参数,设计了适用于近圆低轨卫星的16~19参数的5种星历模型。基于300~1500 km高度LEO的拟合试验表明:提出的16/17/18/18*/19参数星历,URE最大值分别优于10/6/4/5/2.5 cm。最后,根据拟合参数的变化范围,对5个星历模型进行了接口设计。在数据截断对URE的影响为毫米量级要求下,总比特位分别为329/343/376/379/396,其中16/17参数星历模型比GPS16参数模型减少了29/15个,18/18*/19参数星历模型比GPS18参数星历模型减少了64/61/41个。

    摄影测量学与遥感
    一种稳健性增强和精度提升的增量式运动恢复结构方法
    于英, 张永生, 薛武, 王涛
    2019, 48(2):  207-215.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170665
    摘要 ( 129 )   HTML   PDF (2683KB) ( 200 )  
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    增量式运动恢复结构(ISFM)实现了无序影像的三维重建,在精细化建模、现实场景三维记录以及互联网影像三维重建等领域发挥了重要的作用。但增量式运动恢复结构方法仍存在稳健性差和精度低等方面的问题,常导致三维重建结果难以令人满意甚至三维重建失败,严重限制了增量式运动恢复结构技术的发展应用。本文提出了一种增强稳健性、提升精度的运动恢复结构方法。本文方法有如下3点贡献:①针对立体影像特征匹配结果误差点多的问题,提出了一种顾及特征响应值的参数自适应RANSAC方法,在有效剔除误匹配的同时,最大限度地保留了正确的匹配点;②设计了一种顾忌稳健性和重建精度的下一张影像添加策略,使得重建的过程更加合理;③将外点剔除引入到平差优化过程中,提高平差的稳健性和精度。分别采用无人机低空影像数据、近景拍摄数据以及利用互联网搜索引擎下载的大尺度影像数据进行了试验,结果表明,本文方法可稳健剔除误匹配点、优化影像重建顺序和减弱误差点对平差结果的影响。

    利用稀少控制点的线阵推扫式光学卫星在轨几何定标方法
    皮英冬, 谢宝蓉, 杨博, 张昳玲, 李欣, 王密
    2019, 48(2):  216-225.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180332
    摘要 ( 83 )   HTML   PDF (4249KB) ( 191 )  
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    针对线阵推扫式光学遥感卫星,提出了一种基于稀少控制点的在轨几何定标方法。本文方法利用沿CCD方向的两景重叠影像对及影像覆盖区域的稀少控制点数据即可实现内外系统误差参数的高精度解算,进而有效恢复视场内每个CCD探元的光线指向,摆脱了传统方法对昂贵的高精度地面定标场数据的依赖。本文首先在推扫式光学遥感卫星成像机理的基础上建立相应的严格几何成像模型,并对影响卫星影像几何精度的系统误差进行了分析,在此基础上采用一种基于指向角的内参数优化模型构建了适用于本方法的几何定标模型。然后,结合本方法的特点,采用一种分步解算的方法分别对外参数和内参数分别进行了标定。最后,通过一组ZY-3卫星下视相机的真实数据试验对本文方法的有效性及精度进行了对比验证。

    地图学与地理信息
    Gosper曲线支持的正六边形栅格数据游程编码及高效压缩
    信睿, 艾廷华
    2019, 48(2):  226-237.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180216
    摘要 ( 100 )   HTML   PDF (19999KB) ( 203 )  
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    通过将Gosper曲线引入正六边形栅格,建立了一种新型游程编码形式,基于此进行栅格数据的无损及有损压缩编码。首先,建立Gosper曲线与正六边形栅格数据的双向对应关系,为数据的编码和解码提供引导支持。其次,确定每个栅格单元的Gosper编码值,通过将目标区域单元的编码集合进行游程编码实现数据的无损压缩。然后,在此基础上,有损压缩借助Gosper曲线良好的空间聚合性进行区域临近融合,摒除细节信息:在一定阈值约束下,遵循Gosper曲线走向,改变部分栅格单元的归属以减少编码对象数目,重新进行游程编码完成编码量的精简。最后,进行试验验证,在实现压缩编码的基础上,对多分辨率、不同融合阈值条件下的数据压缩进行探究,并与其他方法进行对比以凸显其优势。

    常用地球半径差异符号表达式
    宗敬文, 李厚朴, 边少锋, 唐庆辉
    2019, 48(2):  238-244.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180145
    摘要 ( 73 )   HTML   PDF (940KB) ( 297 )  
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    对测量和地球科学计算中5种常用地球半径进行了全面系统的比较,借助计算机代数系统推导出常用地球半径之间的差异最值点及其对应的最值和它们之间相等点大地纬度的符号表达式,并将其表示为偏心率e的幂级数形式,最后以CGCS2000椭球为例,将各个常用地球半径的差异明确到数值上。结果表明,常用地球半径之间差异在纬度为90°时存在最大值,在纬度为0°时存在最小值,平均曲率半径与等距离球半径间差异最大,平均曲率半径与平均球半径间差异最小。这些结果可为地球科学、空间科学、导航定位相关研究提供理论依据。

    海洋测量学
    CUBE曲面滤波参数联合优选关键技术及应用
    赵荻能, 吴自银, 李家彪, 周洁琼, 张田升, 刘洋, 朱超, 余威
    2019, 48(2):  245-255.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180082
    摘要 ( 113 )   HTML   PDF (8977KB) ( 207 )  
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    CUBE(combined uncertainty and bathymetry estimator)算法是国际上主流的多波束测深异常值自动探测与处理算法,在国内外被广泛应用,但对其核心算法和参数知之甚少,不利于该项技术的国产化。本文详细阐述了CUBE算法的基本原理、数学模型、关键参数和处理步骤,进而建立了CUBE曲面滤波参数联合优选方法。通过选取典型地形区、参数试验、对比分析等步骤完成参数的联合优选,并用台湾浅滩实测数据进行了验证。结果表明,优化后的参数可有效提升多波束数据自动处理的精度和效率。本文成果可应用于国产多波束测深处理软件的深化研发以及多波束实测数据处理。

    海洋自主航行器多海湾区域完全遍历路径规划
    苗润龙, 庞硕, 姜大鹏, 董早鹏
    2019, 48(2):  256-264.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180385
    摘要 ( 85 )   HTML   PDF (2466KB) ( 210 )  
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    海洋自主航行器在对海底地形测绘和水文信息搜集过程中,简单锯齿形完全遍历路径规划算法对多海湾海底地形探测易出现重复区域和遗漏区域的问题。本文提出了遗漏海湾和重复海湾及其进入点、退出点和门户的路径规划环境表达概念,并将其应用在基于行为的锯齿形完全遍历路径规划改进算法中,有效地减少了海洋自主航行器全覆盖地形测绘的重复区域和遗漏区域。在网格化定常流场海域内,对某一阻力特性已知的自主水下机器人进行了完全遍历路径规划仿真,验证了基于重复和遗漏海湾搜索行为的完全遍历路径规划算法的遍历性和不重复性,并降低了区域全覆盖地形测绘任务的耗能。最终,通过小型无人艇湖试验证了算法在完全遍历路径规划中的节能性和实用性。

    博士论文摘要
    基于非差观测模型的BDS/GPS网络RTK算法研究
    高猛
    2019, 48(2):  266-266.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180050
    摘要 ( 135 )   HTML   PDF (692KB) ( 216 )  
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    GRACE时变重力场的滤波理论及质量变化分析
    鞠晓蕾
    2019, 48(2):  267-267.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180072
    摘要 ( 127 )   HTML   PDF (697KB) ( 176 )  
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