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2011年 第40卷 第6期    刊出日期：2011-12-25

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学术论文

总强度磁异常各阶垂向导数换算新方法

翟国君,卞光浪,黄谟涛

2011, 40(6):  671-678. 

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磁异常垂直导数换算在磁性目标解释推断过程中具有重要意义。分析了总强度磁异常各阶垂向导数频率转换因子的滤波特性，指出常规傅立叶变换法在求解总强度磁异常各阶垂向导数时，观测数据中高频噪声会显著放大，甚至会淹没掉真实信息。从理论上证明了总强度磁异常沿垂直方向的积分和各阶导数均为调和函数，在此基础上，提出联合采用空间域和频率域运算求解其沿垂直方向的各阶导数。该方法的基本思路是：利用频率域转换关系，计算平面上总强度磁异常沿垂直方向的积分值；选择三点二阶中心差分或双三次样条曲线函数法计算总强度磁异常垂向积分值沿水平方向的二阶导数；最后将二阶水平导数代入拉普拉斯方程求解出总强度磁异常的垂向一阶导数；以总强度磁异常及其垂向一阶导数沿水平方向的二阶导数为基础，结合拉普拉斯方程，可进一步求解出总强度磁异常任意阶垂向导数。同时，为了研究提出方法的有效性，采用球体磁场模型进行验证，并首次推导了地磁场方向和磁化强度方向不一致时，球体总强度磁异常沿垂直方向的一阶和二阶导数表达式。经研究表明：提出的方法换算得到的垂向导数结果精度明显优于常规傅立叶变换法换算结果，且具有较强的抗噪能力，尤其是在计算高阶导数时效果更加明显。

数字天顶摄像仪中CCD星象亚像素定位的改进二维矩方法

郭金运,宋来勇,卢秀山

2011, 40(6):  679-683. 

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在利用数字天顶摄像仪通过天文测量确定天文垂线偏差的工作中，要求对CCD数字图像中星象中心进行亚像素定位。本文利用MATLAB实现对FITS格式CCD天文图像的正常读取，并与FV读取结果比较分析。在已有亚像素定位的修正矩方法基础上，提出一种利用迭代法寻求合适门限对二维修正矩方法进行改善。利用MATLAB实现对实测图像数据的处理与分析，探讨门限的取值对不同星等恒星定位精度的影响，给出门限的最佳取值。通过与已有修正矩算法处理结果比较分析，在以往修正矩方法计算基础上改进计算区域后再用迭代法计算，暗星定位精度有了很大提高。

航空重力向下延拓病态问题的求解

蒋涛,李建成,王正涛,张守建

2011, 40(6):  684-689. 

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提出将广义岭估计用于求解航空重力向下延拓病态问题，研究了求解逆Poisson积分问题的3种正则化方法：Tikhonov正则化、岭估计和广义岭估计。利用EGM2008地球位模型设计模拟数值实验，将飞行高度处含白噪声的2.5′×2.5′重力扰动向下延拓至大地水准面上，与参考值作外部检验，全面检验、比较了各向下延拓方法的可靠性、精度和稳定性，数值结果表明基于多个最优正则化参数的广义岭估计在延拓精度、稳定性和抗差性等方面要显著优于基于单个正则化参数的Tikhonov法和岭估计。

向下延拓航空重力数据的Tikhonov双参数正则化法

邓凯亮,黄谟涛,暴景阳,欧阳永忠,陆秀平刘传勇

2011, 40(6):  690-696. 

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为了避免正则化参数对向下延拓过程可靠成分的修正影响，提出了Tikhonov双参数正则化法。引进截断参数，将法矩阵的奇异值分为相对较大的奇异值（可靠部分）和相对较小的奇异值（不可靠部分）；引进正则化参数，只对法矩阵的小奇异值进行修正，以抑制高频误差对向下延拓解的影响。采用改进的广义交互确认法（GCV）确定截断参数和正则化参数。基于EGM2008重力场模型仿真了一组航空重力数据，验证了该方法对航空重力数据向下延拓过程的有效性。

基于空域最小二乘法求解GOCE卫星重力场的模拟研究

徐新禹,李建成,邹贤才,王正涛

2011, 40(6):  697-702,. 

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本文论述了最小二乘过程中有色噪声的处理方法，提出使用AR模型对GOCE梯度观测值中的有色噪声进行时域滤波，数值模拟结果验证了该方法的有效性。利用数值模拟验证了直接求逆方法和PCCG法求解大型法方程的有效性，后者的效率远远高于前者。联合加入噪声（有色噪声和白噪声）的卫星重力梯度张量径向分量观测值Vzz和SST观测值，分别使用空域最小二乘法和SA方法恢复了180阶全球重力场模型，前者求解重力场模型的大地水准面和重力异常在180阶次的精度分别为3.01cm和0.75mGal，优于SA方法求解模型的精度。

汶川地震GPS形变约束的破裂分段特征及滑移

谭凯,乔学军,杨少敏,王琪

2011, 40(6):  703-709. 

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为了解2008年汶川地震破裂分段特征及滑移，采用弹性位错模型和模拟退火算法，数值模拟汶川震区密集的GPS同震形变。结果表明，GPS同震形变场至少需要用铲状的映秀-北川五断裂加上灌县－江油断裂来模拟，该模型对GPS数据的符合程度与汶川地震滑动分布模型相当，基本反映了汶川地震破裂特征。映秀－北川断裂总长255~294km。南段以逆冲为主，分上下两层，最深达30km。中段右旋走滑和逆冲都很大，而北段以右旋走滑为主。映秀段地震周期最短为3000年。破裂上层深度14km可能是龙门山中央断裂的闭锁深度。汶川地震可能源于相邻块体的相对运动和挤压、深部滑脱或浅部闭锁，在薄弱构造处首先爆发地震。

论精密单点定位整周模糊度解算的不同策略

张宝成,欧吉坤

2011, 40(6):  710-716. 

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精密单点定位（PPP）一般基于非差GPS观测值，其中相位观测所含的初始相位偏差（Initial Phase Biases, IPBs）与整周模糊度不可分离，故各类PPP估值均为模糊度浮点解。目前，借助区域或全球GPS网分离卫星IPBs，改正PPP相位观测值，可实现PPP整周模糊度解算，进而提高各类估值精度，显著缩短收敛时间。常用算法包括：分解卫星钟差（分解钟差法）和非整相位偏差（非整偏差法）估计方法。本文从GPS原始观测值入手，推导了卫星IPBs估计的满秩函数模型，以此为基础对两种算法的特点及实施进行了对比分析。研究表明：分解钟差法是一种观测信息的最优利用，且与传统的卫星钟差估计方法具有较优的一致性，但未利用卫星IPBs较为稳定的有利约束；非整偏差法对组合观测值之间的相关性未加考虑，进而是一种次优估计，其实时性实施较差，且较依赖于高精度的码观测值。文中的新模型可有效克服上述两种算法的不足，便于施加部分参数的合理时变性约束，以提高卫星IPBs估计的可靠性。

基于伪距相位组合实时探测与修复GNSS三频非差观测数据周跳

李金龙,杨元喜,,徐君毅,何海波,郭海荣⁶

2011, 40(6):  717-722,. 

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三频观测量能形成具有更长波长、更小噪声、更小电离层影响等优良特性的组合观测量，有利于提高周跳探测和修复的精度。本文推导了伪距相位组合探测周跳的阈值条件；提出了周跳确定成功率的概念；并从提高周跳确定成功概率出发，给出了伪距相位组合选取的标准和方法；最后利用一组实测GPS三频数据进行了验证。结果表明，在数据采样率较高、历元间电离层延迟变化可忽略时，根据文中提出原则选取的最优伪距相位组合可实时探测和修复三频非差观测数据中的所有周跳。

基于多源卫星测高数据的新一代全球平均海面高模型

金涛勇,李建成,姜卫平,王正涛

2011, 40(6):  723-729. 

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高精度高分辨率平均海面高模型是研究海洋动力环境变化的重要基础。本文基于多源多代卫星测高数据，包括Geosat/GM、Geosat/ERM、ERS-1/168、ERS-2、Envisat-1、T/P和Jason-1数据，采用统一精密的模型或方法对各项地球物理改正和传播介质误差进行了改进或重新计算，然后以T/P和Jason-1两种数据的共线平差作为参考基准，通过发展的全组合交叉点整体平差方法大幅度削弱了径向轨道误差和时变海面高影响，经比较后优选了最小二乘配置格网化方法，以EGM2008高阶重力场模型由移去－恢复方法得到了全球纬度80°S～82°N范围内海域2′×2′平均海平面高模型WHU2009。与国际上较常用的CLS01平均海平面高模型及实测2年平均Jason-1比较表明WHU2009模型整体精度优于CLS01模型。

利用垂线偏差计算大地水准面中央区效应的改进方法

李厚朴,边少锋

2011, 40(6):  730-735. 

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为提高利用Molodensky公式反演测高大地水准面中央区效应的精度，视中央区为矩形域，将垂线偏差分量表示成双二次多项式插值形式，引入非奇异变换，推导出了大地水准面的计算公式。垂线偏差理论模型下的分析表明本文导出公式误差为零，而传统公式的误差与纬度以及垂线偏差子午分量与卯酉分量之间的比值有关；以中纬度区域分辨率为2'*2'的垂线偏差数据为背景场进行了实际计算，结果表明在反演计算点本身所在的1个网格对大地水准面的贡献时，传统公式与本文导出公式计算结果差值的最大值达数厘米。本文导出公式可为测高大地水准面的高精度反演提供理论依据。

导航用重力梯度基准图构建方法的比较研究

钱东,刘繁明,李艳,张迎发

2011, 40(6):  736-744. 

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基准图是重力梯度辅助导航实用化研究的关键技术，由于依靠实测构造大范围基准图还需要较长时间，理论模型逼近重力梯度开始成为可行的构图方法。系统研究了一种基于自由空间异常或布格异常数据的构图方法，避免了相关研究构建梯度图时较少考虑标准测量数据，构图结果物理意义不明确和缺乏实用性的缺点。以重力归算理论推导了构图方法原理，然后用频域算法实现构图过程中两个关键计算过程，通过算例分析了构图效果。所构基准图数值、轮廓等关键特征均与实测重力梯度吻合较好，证明了该方法在重力梯度辅助导航基准图构建中的实用价值。

基于经验模分解的陀螺信号消噪

甘雨,隋立芬

2011, 40(6):  745-750. 

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陀螺随机漂移是影响惯性导航精度的重要因素。小波消噪方法对异常噪声效果不明显，且对小波基和分解尺度等因素依赖性较强。提出陀螺信号经验模分解(EMD)消噪方法，将信号进行经验模分解得到一个本征模态函数(IMF)组，先基于2sigma准则处理异常噪声IMF分量，再利用相关系数确定高频噪声IMF分量个数，将噪声分量去除以实现陀螺信号消噪。详细对比小波方法与EMD方法，利用交叠式Allan方差分析两者的消噪效果，通过惯导算例进一步验证EMD方法的实效性。结果表明，相比小波方法，EMD消噪法能剔除异常噪声，可以更有效地抑制陀螺漂移。

CE-1立体相机影像与激光高度计数据不一致性分析

赵双明,李德仁,牟伶俐

2011, 40(6):  751-755. 

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卫星遥感影像有理函数模型优化方法

张永军,王蕾,鲁一慧

2011, 40(6):  756-761. 

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针对高分辨率遥感影像有理函数模型（RFM）在实际应用中存在过度参数化和定位精度不高的问题，提出基于离差阵和消去变换及残余系统误差补偿的高分辨率遥感影像RFM优化方法。试验结果表明，经过参数筛选后的RFM参数均为无偏估计值，拟合精度可以达到全部参数用于拟合时的精度，而且模型病态性基本消除，模型稳定性更高；残余系统误差补偿方法可以有效消除RFM拟合严格成像模型的残余误差，达到与严格成像模型一致的对地定位精度。

基于虚拟连接点模型的机载LiDAR系统安置误差自检校

张靖,江万寿

2011, 40(6):  762-769. 

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利用激光扫描直接定位的严格模型，定量分析LiDAR系统安置误差对激光脚点定位精度的影响，设计了一种安置参数自检校方法提高LiDAR数据条带间相对精度，由于离散采样的激光脚点之间不存在真实的同名连接点，提出了虚拟点模型，将虚拟连接点与真实激光脚点联系起来，并定义了两组规则从激光脚点坐标计算出连接点坐标。采用安阳市内真实LiDAR数据进行试验，证明了本文介绍的自检校方法的可行性和有效性，获得的检校参数稳定有效，可直接对原始LiDAR条带进行纠正，补偿系统安置误差。

中国余数定理在双基线InSAR相位解缠中的应用

张红敏,靳国旺,徐青

2011, 40(6):  770-777. 

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介绍了利用中国余数定理求解同余方程组的基本公式，并将中国余数定理引入到双基线InSAR相位解缠中。构造了关于干涉相位模糊数的同余方程组，设计了基于中国余数定理的双基线InSAR相位解缠方法，扩展了相位解缠的非模糊区间，为解决干涉相位欠采样区域的相位解缠难题奠定了基础。利用不同地区的多套DEM仿真的双基线InSAR干涉图进行了相位解缠实验，得到了满意的解缠结果，验证了该方法在干涉相位欠采样等区域的解缠能力。

基于网络Voronoi图启发式和群智能的最大覆盖空间优化

谢顺平,冯学智,都金康

2011, 40(6):  778-784. 

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提出一种基于网络Voronoi面域图的最大覆盖选址模型及相应的粒子群优化方法，并应用于城市响应时间敏感型公共服务设施的空间优化。本文考虑设施功能沿交通网络辐射以及需求非均匀分布情形，对设施在网络连续空间上进行布局优化，选址模型采用网络Voronoi面域图划分布局设施的功能辐射域，以启发空间优化最小化重叠覆盖。模型同时顾及了设施利用率的最大化，规定设施对给定距离以内的需求实行的完全服务覆盖和对给定距离以外的需求实行随距离衰减的部分服务覆盖。本研究提出基于遗传机制和广义Voronoi图改进的粒子群算法以提高其空间优化性能，通过对南京市消防站最大覆盖空间优化实验表明，该研究取得了较为理想的结果，可应用于城市化区域应急设施最大覆盖空间优化。

孔径为4的全球六边形格网系统索引方法

贲进,童晓冲

2011, 40(6):  785-789,. 

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从集合论的角度描述基于正八面体的、孔径为4的六边形格网系统，通过对偶、中心剖分两项基本操作建立不同层次六边形格网集合与三角形格网集合之间的递推、包含和层次关系。定义三轴整数格网坐标系描述三角面上六边形格网单元的位置，通过若干定理解决了格网索引的核心问题，如单元笛卡尔坐标的计算，邻近、孩子、父亲单元的判定。据此设计了单元索引算法并通过对比实验进行验证。实验结果表明，本文提出索引算法的平均执行效率约是同类算法的600倍，因而更适合计算机处理。

影像增量动态更新与融合技术研究

张新长,唐铁

2011, 40(6):  790-795. 

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在分析目前已有的一些影像数据更新方法的基础上，提出了一种影像增量动态更新与融合的新方法，该方法首先利用图幅格网索引图和新影像数据定位更新变化图幅和范围，然后对不同时期的影像数据进行镶嵌式的增量更新。针对不同时相影像数据间的色彩差异进行色彩均衡处理，而对于不同时相影像数据镶嵌边缘存在像元突变效应进行了基于卷积和反距离加权的图像平滑融合处理。本文对上述方法进行了实验论证和分析，结果表明，该方法具有计算效率高，镶嵌效果好，并对局部地区的影像更新有较好的实用性，解决了因资金、技术有限且局部地区变化速率快等的影像数据动态更新问题。

简讯

《测绘学报》致谢审稿专家及2011年总目次

2011, 40(6):  797. 

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