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当期目录

    2019年 第48卷 第6期    刊出日期:2019-06-20
    摄影测量学与遥感
    天绘一号03星无控定位精度改进策略
    王任享, 王建荣, 李晶, 朱雷鸣, 李五, 杨俊峰
    2019, 48(6):  671-675.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20190058
    摘要 ( 123 )   HTML   PDF (850KB) ( 245 )  
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    “全球连续覆盖模式”传输型摄影测量卫星系动态摄影,无控定位模式下难以达到框幅式像片定位水平。本文在天绘一号已有研究基础上,深化03星摄影测量无控定位精度改进模式的探讨研究。在相机参数在轨标定中增加对相机内方位元素的附加改正,解决相机结构宽高比(卫星条带摄影覆盖宽度与卫星轨道高度的比值)太小对主距标定结果的影响,进而削弱系统误差,提高卫星影像的平面定位精度。通过境外地区检测,无控定位精度达到高程2.4 m(RMS),平面3.7 m(RMS)。检测结果表明,只依靠星上GNSS接收机、星敏感器,利用相机参数在境内标定结果,“全球连续覆盖模式”单航线卫星影像无控定位结果达到理论设计指标。
    空-谱协同正则化稀疏超图嵌入的高光谱图像分类
    黄鸿, 陈美利, 王丽华, 李政英
    2019, 48(6):  676-687.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180469
    摘要 ( 97 )   HTML   PDF (11684KB) ( 179 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    传统依据图嵌入的高光谱图像维数约简算法多数仅利用光谱信息表征像元间单一关系,忽视了数据间的多元几何结构。本文提出了一种面向高光谱图像分类的空-谱协同正则化稀疏超图嵌入算法(SSRSHE)。该算法首先利用稀疏表示揭示像元之间的相关性,自适应选择近邻,并构建稀疏本征超图和惩罚超图,以有效表征像元间的复杂多元关系,并进行正则化处理。然后利用遥感图像空间一致性原则,计算局部空间邻域散度来保持样本局部邻域结构,并引入样本总体散度来保持高光谱数据的整体结构。在低维嵌入空间中,尽可能使类内数据聚集、类间数据远离,提取鉴别特征用于分类。在Indian Pines和PaviaU高光谱遥感数据集上试验结果表明,本文算法总体分类精度分别达到86.7%和92.2%。相比传统光谱维数约简算法,该算法可有效改善高光谱图像地物分类性能。
    低空影像SfM三维重建的耦合单-多旋转平均迭代优化法
    何海清, 陈敏, 陈婷, 李大军, 陈晓勇
    2019, 48(6):  688-697.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180063
    摘要 ( 93 )   HTML   PDF (3223KB) ( 196 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对现有SfM算法初始模型构建、关联影像递增不尽合理导致误差累积等问题,提出一种耦合单-多旋转平均迭代优化的低空影像SfM三维重建方法。首先,基于影像相对定向关系建立初始影像关联无向图,以多因素为依据构建最优增量决策函数锁定强关联影像。其次,利用顾及粗差的单旋转平均递增式添加强关联影像以扩充局部参考系下影像关联有向图,并采用四元数支持下无须物方点参与平差的多旋转平均迭代优化计算全局一致性旋转与平移矩阵最优解。最后,利用光束法区域网平差统一优化整个网络,得到精确的旋转与平移矩阵及物方点。试验结果表明,与现有低空影像旋转平均方法相比,本文方法能解算出更为精确的外方位元素和恢复出更为密集的三维物方点云,且相对于增量式SfM算法效率提升显著。
    高分辨率光学遥感场景分类的深度度量学习方法
    叶利华, 王磊, 张文文, 李永刚, 王赠凯
    2019, 48(6):  698-707.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180434
    摘要 ( 120 )   HTML   PDF (2435KB) ( 266 )  
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    针对高分辨率光学遥感影像场景具有同类型内部差异大、不同类型间相似度高导致部分场景识别困难的问题,本文提出了一种深度度量学习方法。首先在深度学习模型的特征输出层上为每类预设聚类中心,其次基于欧氏距离方法设计均值中心度量损失项,最后联合交叉熵损失项以及权重与偏置正则项构成模型的损失函数。该方法的目标是在特征空间上使同类型特征聚集并扩大类型间的距离以提高分类准确率。试验结果表明,本文方法有效地提升了分类准确率。在RSSCN7、UC Merced和NWPU-RESISC45数据集上,与现有方法相比,分类准确率分别提高了1.46%、1.09%和2.51%。
    特征法视觉SLAM逆深度滤波的三维重建
    张一, 姜挺, 江刚武, 余岸竹, 于英
    2019, 48(6):  708-717.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180421
    摘要 ( 153 )   HTML   PDF (15916KB) ( 182 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    针对现有特征法视觉SLAM只能重建稀疏点云、非关键帧对地图点深度估计无贡献等问题,本文提出一种特征法视觉SLAM逆深度滤波的三维重建方法,可利用视频序列影像实时、增量式地构建相对稠密的场景结构。具体来说,设计了一种基于运动模型的关键帧追踪流程,能够提供精确的相对位姿关系;采用一种基于概率分布的逆深度滤波器,地图点通过多帧信息累积、更新得到,而不再由两帧三角化直接获取;提出一种基于特征法与直接法的后端混合优化框架,以及基于平差约束的地图点筛选策略,可以准确、高效解算相机位姿与场景结构。试验结果表明,与现有方法相比,本文方法具有更高的计算效率和位姿估计精度,而且能够重建出全局一致的较稠密点云地图。
    融合可变形卷积与条件随机场的遥感影像语义分割方法
    左宗成, 张文, 张东映
    2019, 48(6):  718-726.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20170740
    摘要 ( 107 )   HTML   PDF (8857KB) ( 205 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    当前,深度卷积神经网络在遥感影像语义分割领域取得了长足的发展。标准的卷积神经网络由于卷积核的几何形状是固定的,导致对几何变换的模拟能力受到限制。本文引入一种可变形卷积来增强卷积网络对空间变换的适应能力。由于神经网络架构中使用了池化层操作,这会导致在输出层未能充分地对局部对象进行准确的分割。为了克服这种特性,本文将神经网络输出层的粗糙预测分割结果通过全连接的条件随机场来进行处理,以此来提高对影像细节的分割能力。本文方法易于采用标准的反向传播算法进行端到端的方式训练。ISPRS数据集上的测试试验结果表明本文方法可以有效地克服遥感影像中分割对象的复杂结构对分割结果的影响,并在该数据集上获得了当前最好的语义分割结果。
    深度卷积特征表达的多模态遥感影像模板匹配方法
    南轲, 齐华, 叶沅鑫
    2019, 48(6):  727-736.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180432
    摘要 ( 114 )   HTML   PDF (12671KB) ( 224 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    多模态遥感影像间(光学、红外、SAR等)存在显著的非线性辐射差异,传统方法难以有效地提取影像间的共有特征,匹配效果不佳。鉴于此,本文将深度学习方法引入影像匹配中,提出了一种基于Siamese网络提取多模态影像共有特征的匹配方法。首先通过去除Siamese网络中的池化层和抽取特征来优化该网络,保持特征信息的完整性和位置精度,使其可有效地提取多模态影像间的共有特征,然后采用模板匹配策略,实现多模态遥感影像高精度匹配。通过利用多组多模态遥感影像进行试验,结果表明,本文方法的匹配正确率和匹配精度都优于传统的模板匹配方法。
    利用参数独立分解的星载SAR干涉测量检校方法
    范军, 李涛, 左小清, 陈乾福, 张祥, 禄競
    2019, 48(6):  737-746.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180128
    摘要 ( 72 )   HTML   PDF (5040KB) ( 154 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    在星载干涉合成孔径雷达中,干涉参数的准确性对高程精度起着至关重要的作用。传统干涉测量检校方法往往将影响量级不同的干涉参数组合在一起解算,无法精确获得每项干涉参数的修正量。针对此问题,本文提出一种利用参数独立分解的干涉测量检校方法。首先,根据三维重建模型,确定与干涉SAR测高有关的参数;随后,在确保几何参数精度的前提下,对干涉参数的敏感度进行定量分析;最后,采用独立检校算法解算每一项干涉参数误差,完成干涉测量检校模型的建立。本文选择陕西渭南区域4对TerraSAR-X/TanDEM-X数据进行了试验分析。结果表明,对于该试验数据,采用本文提出的参数独立分解方法,干涉测量检校后干涉结果的高程精度优于2.54 m,平原地区获取DEM的绝对高程精度优于1.21 m,山地地区获取DEM的绝对高程精度优于3.11 m,验证了本文方法的有效性和正确性,为我国平原及山区1:25 000比例尺的干涉SAR地形图测绘提供了技术基础。
    地图学与地理信息
    应急场景快速制图及地图信息传输
    杜萍, 刘涛, 李鼎凯, 杨晓霞
    2019, 48(6):  747-755.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180414
    摘要 ( 82 )   HTML   PDF (999KB) ( 217 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    当前,应急响应范式已经由“预测-应对”转变为“情景-应对”,应急地图作为应急测绘地理信息保障服务的重要内容,其制图方式也应该有所改变。本文介绍了突发事件情景及地理场景的定义,指出地理场景是各情景要素存在或发生的物理空间,同时也是应急地图表达的对象;论述了应急场景快速制图的基本原理及该制图模式具有的4个主要特点;将传统的地图信息传输理论与新应急响应范式相结合,提出了应急场景快速制图模式下的地图信息传输模型,详细论述了模型中空间信息的传输过程,并分析了该过程中影响信息传输效率的地图发送端和接收端的空间认知。
    面向双/多变量的连续面域拓扑图可视化方法
    李响, 王丽娜, 张卫东, 杨飞, 杨振凯
    2019, 48(6):  756-766.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180353
    摘要 ( 62 )   HTML   PDF (16125KB) ( 157 )  
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    面域拓扑图是一种利用区域面积大小定量表达区域属性信息的可视化方法。由于其区域面积本身已经表示某一变量,因此这更有利于双/多变量的制图表达。针对目前基于面域拓扑图的双/多变量表达方法中存在的难以表达相邻区域之间基本状况和不利于不同地理现象的空间分布规律及差异表达的问题,本文提出一种面向双/多变量的连续面域拓扑图可视化方法。首先通过格网密度补偿和积分步长逐步试探的方法对基于扩散模型的连续面域拓扑图生成算法进行部分优化,完成基本变量的表达,然后分别通过空间内插和符号扩展完成第2和第3变量在连续面域拓扑图中的表达。最后以慕尼黑市人口密度和银行/ATM分布(双变量)数据以及奥格斯堡市人口密度数据、幼儿园分布以及规模数据(多变量)为试验数据进行可视化,并通过实证分析验证了该方法的有效性和优越性。
    顾及栅格空间拓扑关系的地表覆盖时空目标不一致性探测方法
    康顺, 陈军, 彭舒
    2019, 48(6):  767-779.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180346
    摘要 ( 60 )   HTML   PDF (2310KB) ( 159 )  
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    地表覆盖与更新是地理国情监测、环境变化评估、生态系统保护等不可或缺的基础地理信息。遥感制图技术已成为地表覆盖信息提取的重要手段,但因地物光谱、纹理及时相等特征复杂性,地表覆盖更新数据往往存在错分、漏分,从而导致地表覆盖时空目标不一致。现有地表覆盖更新数据不一致性探测主要以人工检查为主、部分自动化为辅的方式,生产实践中需要大量的作业人员与时间,缺乏行之有效的不一致性自动化探测工具。本文研究分析了栅格地表覆盖更新数据不一致性检查面临的挑战,提出了基于复合逻辑量词的栅格空间拓扑关系计算方法、基于置信区间的更新期地表覆盖错分目标初判规则构建,以及利用空间约束多重匹配的更新期错分目标后验判断,形成了“关系-规则-判断”的地表覆盖时空目标不一致性探测体系。试验以山东临朐、垦利GlobeLand30数据为研究对象,经与统计一致性检核方法对比分析、参照真实地表影像数据,实现了地表覆盖时空目标不一致性探测与有效性检验,验证了探测方法可行性。
    正六边形规则格网表达的DEM谷地线提取
    王璐, 艾廷华
    2019, 48(6):  780-790.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180408
    摘要 ( 78 )   HTML   PDF (11158KB) ( 222 )  
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    基于规则格网DEM谷地线提取受格网的几何形态、空间剖分和网格布局影响较大。传统的四边形格网D8算法中,四边形网格的角邻域与边邻域存在的距离度量差异,影响了其计算结果对于地形变化的表达在两方向上的均衡性,从而影响了谷地线提取结果。六边形格网具有邻域一致、各向同性、紧凑、采样率高等优点,在空间场建模中越来越得到重用。本文旨在探求六边形格网结构在DEM谷地线提取中的性能特征,发现其与四边形格网比较的突出优势。基于六邻域处理单元,对六边形格网DEM谷地线提取过程中填洼、流向计算及平地区域流向判定作预处理,然后对流向线作拓扑连通组织,从而实现基于六边形DEM的谷地线提取。本文比较发现六边形方法在谷地线形状特征保持方面能力强,随着分辨率减小,六边形DEM所提取的谷地线与实测数据吻合程度高,弯曲特征继承性强。同时,在相同数据存储量条件下,六边形DEM数据精度更高,且其提取的谷地线网络的形状特征更为精细。
    平面四孔六边形格网系统复进制数建模及编码运算
    杜灵瑀, 马秋禾, 贲进, 王蕊
    2019, 48(6):  791-800.  doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180372
    摘要 ( 47 )   HTML   PDF (5274KB) ( 141 )  
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    格网系统是一种多分辨率栅格数据结构,在多尺度地理空间数据组织、处理和分析中应用广泛。六边形格网系统具有重要几何特性,相关研究已引起学术界广泛关注,格网层次关系描述及计算是研究难点之一。本文引入复进制数理论,通过间隔层次格网单元隶属关系,建立平面四孔六边形格网系统数学模型,据此提出等效编码方案,定义编码运算并归纳运算规则,设计编码索引、编码与笛卡儿坐标互换算法。对比试验结果表明,本文提出的编码方案与同类成果相比具有结构对称性,可显著提高编码操作效率,具有实际应用潜力。
    博士论文摘要