测绘学报

当期目录

2020年第49卷第11期刊出日期：2020-11-20

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大地测量学与导航

北斗三频数据的两个无电离层组合轨道钟差估计及其应用

李杰, 张荣之, 曾光, 龚兵, 王冲, 房亚男, 朱俊, 李军锋, 强文

2020, 49(11): 1377-1387. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190237

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本文针对全球连续监测评估系统（iGMAS）和国际多系统GNSS试验计划（MGEX）两个观测网接收到不同频率北斗卫星数据的情况，提出了一种北斗卫星（BDS）3个频率（B1I、B2I、B3I）的两种无电离层组合（B1/B3和B1/B2）数据精密定轨（POD）和钟差估计（CE）方法。该方法可以统一处理上述两个观测网收到的北斗二代（BDS-2），北斗三代试验系统（BDS-3e）和北斗三代全球系统（BDS-3g）3个频率的观测数据，并在一次程序运行中对所有北斗卫星进行联合处理，可有效提高一次运行的数据使用率，从而提高参数估计精度。采集了多天iGMAS、MGEX的GPS和BDS数据进行试验。结果表明，对BDS-3e+BDS-2+GPS联合定轨时，采用三频两组合方法后由于增强了观测几何，BDS轨道重叠RMS为15.9 cm，比传统双频法定轨精度提高11.3%。新方法引入了与卫星端3个频率相关的码偏差，该量多天估计结果稳定，证明了模型和方法可靠。将新方法用于BDS-3g+BDS-3e+BDS-2+GPS联合定轨，6颗BDS-3g的MEO卫星轨道重叠RMS为14.5 cm，钟差重叠RMS为0.43 ns，与BDS-3e的15.1 cm和0.49 ns相当。开展了北斗卫星精密单点定位（PPP）试验，结果显示增加了BDS-3g的6颗MEO的精密轨道和钟差后，测站定位精度水平为39.6 mm，天顶为37.8 mm，比仅用BDS-2和BDS-3e卫星定位精度提高了11.1%。

BDS参考站三频整周模糊度单历元确定方法

祝会忠, 雷啸挺, 李军, 高猛, 徐爱功

2020, 49(11): 1388-1398. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200110

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参考站载波相位整周模糊度的准确确定是实现BDS网络RTK定位的关键。本文研究了BDS参考站三频载波相位整周模糊度单历元确定方法。首先推导了参考站三频载波相位整周模糊度之间的多个整数线性关系，根据双频载波相位整周模糊度的整数线性关系，以及B1载波相位整周模糊度备选值，确定B1/B2和B1/B3载波相位整周模糊度的备选组合。然后利用不受误差影响的三频载波相位整周模糊度间整数线性关系，对整周模糊度备选值进行约束和确定。根据大气误差的空间相关性，采用以卫星高度角和方位角为依据的基准卫星选择方法，降低了对流层延迟误差残差对多频载波相位整周模糊度之间线性关系约束能力的影响。试验结果表明，本文方法能够实现参考站三频载波相位整周模糊度的单历元准确确定，且计算效率高，算法简单。

附加运动学约束的BDS抗差UKF导航算法

尹潇, 柴洪洲, 向民志, 杜祯强

2020, 49(11): 1399-1406. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200149

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针对城市复杂环境中单一BDS导航受多路径（multipath，MP）和非视距（non-line-of-sight，NLOS）信号干扰导致精度下降的问题，提出一种附加运动学约束的抗差无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter，UKF）算法。该算法基于新息向量构造等价权函数，克服了位置及接收机钟差初值不准确引起的抗差性能下降问题。同时，利用载体的近似运动方向和高程约束，进一步增强滤波解。实测车载试验结果表明，本文方法可有效抑制MP和NLOS信号的干扰，提高城市环境中的BDS导航精度。

基于非差非组合PPP-RTK的大气改正模型及其性能验证

伍冠滨, 陈俊平, 伍晓勐, 胡金林

2020, 49(11): 1407-1418. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200103

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高精度的大气改正是加快PPP-RTK收敛的重要前提。本文以区域跟踪网台站数据为基础，基于非差非组合PPP提取斜路径电离层和天顶对流层延迟，作为PPP-RTK大气建模的数据源。电离层延迟采用基于斜路径星间单差的改正模型，对流层采用非差天顶对流层模型，设计了相关的服务端和用户端软件系统。在系统设计上，通过服务端提取数据构建大气模型并播发，用户端接收参数并用于实时PPP-RTK定位。对上海区域进行服务端和用户端的试验，服务端计算的参数表明：GPS、GALILEO、BDS系统的电离层、对流层模型内符合精度为6~7 mm。用户端的646组PPP-RTK伪动态试验表明：水平方向30 s内收敛的占比为89.16%、1 min内收敛的占比为91.80%、2 min内收敛的占比为95.98%；三维方向收敛结果中，上述收敛时间尺度分别占总数的86.22%、88.70%和93.34%。附加大气约束后，模糊度固定率为95.59%，收敛后水平方向和三维方向定位RMSE分别为2.35和4.63 cm。实时动态试验表明，PPP首次固定时间为36 s，水平和三维定位精度分别达到了1.13和3.21 cm。

变形监测网稳定点选取的平方型M_split相似变换法

郭迎钢, 李宗春, 何华, 张冠宇, 冯其强, 杨浩

2020, 49(11): 1419-1429. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200023

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针对现有参考网稳定点选取方法在不稳定点数较多时正确性和稳健性不足的问题，通过引入平方型M_split相似变换，提出了一种稳健的稳定点选取方法，在不稳定点较多、甚至不稳定点数超过稳定点数的情况下仍然有效。具体思路是：在计算两期坐标的相似变换参数时，利用平方型M_split估计将参考点组一分为二，取点数多的一组为稳定点组并继续分裂，直至两个点组对应的相似变换参数无明显差异时停止，利用最终的稳定点组计算相似变换参数来开展变形分析。试验结果表明，当参考网中存在变形量较大的点或不稳定点总数接近甚至超过稳定点数时，本文方法与传统S变换和抗差S变换相比，稳定点的判断正确率最高，求得的变形量与模拟变形量相差最小，稳定点组对应的两期坐标差均方根最小，能够正确反映控制点的实际变形。

局部地形改正快速计算的GPU并行的棱柱法

黄炎, 王庆宾, 冯进凯, 邢志斌, 范雕, 谭勖立, 吕明昊

2020, 49(11): 1430-1437. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190403

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在重力归算中，局部地形改正在重力勘探、地壳结构分析和大地水准面计算等领域有着重要意义，但严格棱柱体积分公式计算效率低，而快速计算公式则会降低计算精度。本文利用CUDA并行编程平台，提出一种地形格网重新编码和严格棱柱体积分八分量拆解方法，实现了基于CPU+GPU异构并行技术的严格棱柱体积分计算地形改正快速并行算法，克服了GPU各个线程计算任务分配和线程计算超载问题，解决了局部地形改正的高分辨率、高精度严密公式的快速计算难题。通过试验，在显卡型号为Tesla V100的计算机上进行4°×6°范围，积分半径40'和分辨率1'的局部地形改正计算仅需1.5 s；分辨率10″的局部地形改正计算仅需14.6 min；进行分辨率3″的地形改正计算耗时45.7 h，而传统串行算法则难以完成计算。在保证微伽级以上计算精度的条件下，计算加速比最高达到850倍以上，有效缩短了计算耗时，提高了计算效率。本文还依据上述并行算法对全国范围地形改正量进行计算。结果表明，我国地形改正量普遍低于80 mGal（1 Gal=10^-2 m/s²），平均值1.83 mGal，最大值达到196 mGal。

摄影测量学与遥感

车载激光点云道路边界提取的Snake方法

方莉娜, 卢丽靖, 赵志远, 王昀昀, 陈崇成

2020, 49(11): 1438-1450. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190370

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针对车载激光点云中道路边界提取困难，自动化程度低的问题，提出一种基于离散点Snake的车载激光点云道路边界提取方法。不同于传统基于图像建立Snake，本文直接基于离散点建立Snake模型。先利用伪轨迹点数据，确定初始轮廓位置，参数化不同类型的道路边界初始轮廓；然后基于离散点构建适合多类型道路边界的Snake模型，定义模型内部、外部和约束能量，通过能量函数最小化推动轮廓曲线移动到显著道路边界特征点处，实现不同道路边界的精细提取。本文试验采用3份不同城市场景的车载激光点云数据验证本文方法的有效性，道路边界提取结果的准确率达到97.62%，召回率达到98.04%，F1-Measure值达到97.83%以上，且提取的道路边界结果与软件交互提取的结果有较好的吻合度。试验结果表明，本文方法能够修正噪声、断裂等数据质量对道路边界提取的影响，能够实现各类复杂城市环境中不同形状道路边界的提取，具有较强的稳健性和适用性。

Sentinel-1卫星TOPS模式影像增强谱分集配准优化

吴文豪, 张磊, 张腾旭, 王明洲, 龙四春, 段梦, 周志伟, 祝传广

2020, 49(11): 1451-1462. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20180578

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Sentinel-1卫星TOPS模式影像通常在几何配准的基础上，再次利用Burst重叠区域进行增强谱分集处理以实现高精度配准。几何配准主要依赖卫星轨道参数，难以进一步提高其配准精度，因此Sentinel-1影像配准的关键则是通过增强谱分集准确估计出几何配准后的残余偏移量。然而，增强谱分集易受失相干噪声等因素的影响，低相干条件下难以满足0.001像素的配准精度要求。因此本文首先针对单基线条件下的增强谱分集配准处理进行以下改进：①完善增强谱分集多视理论，采用前置多视处理，优化增强谱分集处理流程；②基于增强谱分集相位的残余偏移量等权估计升级为加权估计，改善参数估计方法；③完善距离向增强谱分集加权估计理论，实施距离向增强谱分集配准，增加增强谱分集的观测量。然后在单基线配准的基础上，针对时序影像处理提出优化方案：①根据影像干涉对组合所形成的增强谱分集冗余观测量进行多基线配准；②采用分布式目标技术提高增强谱分集干涉图相位质量。上述改进方案互相补充，不但能独立实施，而且可以联合使用。研究结果表明，以上改进方法能够在一定程度上提高配准精度。

影像一致性优化的视图选取策略

朱艳, 颜青松, 曲英杰, 陈欣, 邓非

2020, 49(11): 1463-1472. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190499

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在三维重建中，网格优化通常用于解决密集点云构建的三角网格含有较多噪声且缺少细节的问题。现有的变分优化方法利用完整的影像数据对初始网格进行影像一致性优化，但在一定程度上忽视了影像信息的冗余以及视图的质量对网格优化的影响。对此，本文提出主视图选取与从视图选取策略，以提升网格优化的效率与质量。首先综合影像梯度幅值与轮廓检测，构建马尔科夫随机场，为每个三角面选取主视图；其次根据相应的观测条件为每个主视图选取从视图；然后计算主、从视图间归一化加权的影像一致性；最后利用梯度下降法最小化表面能量函数，实现网格优化。试验在定性和定量上证实了本文方法的有效性，表明本文方法能恢复更多精细细节，且优化的时间更短、精度更高。

多时相遥感影像语义分割色彩一致性对抗网络

李雪, 张力, 王庆栋, 艾海滨

2020, 49(11): 1473-1484. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190439

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利用深度卷积神经网络智能化地提取遥感图像中的建筑物对于数字城市构建、灾害侦查、土地管理等具有重要意义。多时相遥感图像之间的色彩差异会导致建筑物语义分割模型泛化能力下降。针对此，本文提出了注意力引导的色彩一致生成对抗网络（attention-guided color consistency adversarial network，ACGAN）。该算法以参考色彩风格图像及相同区域、不同时相的待纠正图像作为训练集，采用加入了U型注意力机制的循环一致生成对抗网络训练得到色彩一致模型。在预测阶段，该模型将待纠正图像的色调转换为参考色彩风格图像的色调，这一阶段基于深度学习模型的推理能力，而不再需要相应的参考色彩风格图像。为了验证算法的有效性，首先，将本文算法与传统的图像处理算法及其他循环一致生成对抗网络做了对比试验。结果表明，ACGAN色彩一致后的图像与参考色彩风格图像的色调更加相似。其次，将以上不同的色彩一致性算法处理后的结果图像进行建筑物语义分割试验，证明本文方法更加有利于多时相遥感图像语义分割模型泛化能力的提升。

地图学与地理信息

顾及Gestalt邻近与简化原则的平面点集形状重建

颜金彪, 吴波, 彭馨

2020, 49(11): 1485-1496. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190406

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针对经典Delaunay三角网平面点集形状重构方法存在的经验参数确定和容易出现不符合实际情况的碎洞问题，提出了一种顾及Gestalt邻近与简化原则的Delaunay三角网平面点集形状重构的算法SRGT。首先根据邻近性原则，采用双极差粗差探测技术来识别和定位Delaunay三角网中的极长边，逐步细化三角网中的内外边界；然后基于简化性原则，将形状重构的碎洞优化转化为粗差探测问题，并利用3σ粗差探测原则来实现碎洞的剔除。采用模拟与真实数据验证了本文算法的有效性。与4种经典算法（α-shape、χ-shape、边长比约束法以及∂RGG）进行对照试验，表明本文算法的优越性。模拟数据表明SRGT在面状点集为均匀或随机分布时，无须设置先验参数即可有效提取复杂形状的内外边界，并且L²误差范数值明显低于其余4种方法。真实案例的试验结果也表明本文算法在工程实践中具有良好应用效果。

地理信息数据分级评价的相对指数熵模型

肖佳, 田沁, 何宗宜

2020, 49(11): 1497-1505. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190528

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提出了一种基于相对指数熵的地理信息数据分级评价模型，构建级内相对指数熵与级间指数熵指标，分别量化分级数据级别内集聚水平和级别间的离散水平，并利用这两个指标构建了地理信息数据分级的相对指数熵评价指标。在Python中实现地理信息数据分级以及分级的相对指数熵计算。试验中，应用5种常用的分级方法对5种典型分布的6个数据集以及1个人口普查数据集进行分级，并分别计算分级结果的相对指数熵指标。试验结果表明，在面向不同分布的数据集时，相对指数熵指标能够很好地指示出最优分级方法，并且反映出不同分级方法的细小差异，对于地理信息数据分级的评价是有效的。

博士论文摘要

车载激光点云地物提取与分类研究

刘华

2020, 49(11): 1506-1506. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190434

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对流层臭氧时空分析影响因素研究及近地面臭氧估算

马明亮

2020, 49(11): 1507-1507. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190438

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