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2011年 第40卷 第4期    刊出日期：2011-08-25

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学术论文

考虑区域构造特征的地壳形变分析拟合推估模型

赵丽华,杨元喜,王庆良

2011, 40(4):  0-441. 

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将拟合推估方法应用于地壳形变分析不仅能获得变形趋势的最优估计，而且能较可靠地推估非观测点上的形变。但是该算法要求形变“信号”在空间是“连续”、“平稳”地变化，如果研究区域存在小断层或隐伏断层，则拟合推估法不能给出合理的结果。基于此，本文提出建立基于区域构造特征的形变分析拟合推估模型，即通过地质资料对可能存在断层的区域进行概略划分，对分布在断层附近的点建立各区域形变参数置信区间，通过检验判断相应点的归属；然后在差异运动边界已确定的各个区域分别建立拟合推估模型，计算区域形变场。针对区域内可能存在的明显的局部变形或观测异常的测站，提出用高崩溃污染率抗差估计法进行控制，以确保所建立形变分析模型能可靠描述研究区域的形变趋势。最后分别以一模拟算例和一实测算例验证了所提方法的有效性。

附加方位约束的GPS/INS组合系统自适应选权滤波

柴艳菊,欧吉坤,袁运斌,阳仁贵,钟世明,王海涛

2011, 40(4):  0-441. 

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针对单天线GPS/INS经典组合滤波模型中，由于观测信息不足及状态预报模型不准，间接可测参数滤波结果难以准确估计的问题，本文提出从两方面入手改善滤波结果，一方面，在运动条件下附加GPS单天线测方位角约束，增加与姿态参数有关的外部观测信息；另一方面，将自适应选权滤波方法拓展到GPS/INS滤波中，以提高间接可测参数的估计的准确性。通过对滤波结果的增益阵、位置差、速度差及姿态结果的分析可知，新方法的滤波结果更趋准确、合理。

博士论文摘要

空间信息剖分组织的全球离散格网理论与方法

童晓冲

2011, 40(4):  0-441. 

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无

测绘快报

2000 中国大地坐标系:中国大陆速度场

魏子卿,刘光明吴富梅

2011, 40(4):  0-441. 

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中国大地坐标系的定义，与国际地球参考系的定义一致。它的实现分两步完成：第一步，通过中国地壳运动观测网络（简称‘网络’）、全国GPS一、二级网、国家GPS A、B级网和地壳运动监测网等在ITRF97框架内进行联合平差得到约2600个GPS大地点在历元2000.0的一致坐标；第二步，通过处理‘网络’的10年观测数据得到该网络1070个站的速度，并进而用这些站的速度内插出其余约1400个非‘网络’点的速度。本文致力于实现中国大地坐标系的第二步，即研究中国大陆速度场的确定，给出了中国大陆速度场的结果，提出了应用速度场的4种方法，即全局欧拉矢量法、局域欧拉矢量法、格网平均值法和块体欧拉矢量法，并从速度精度和使用方便角度分析比较了各个方法的优缺点。作为附录，给出了中国大陆3°×3°格网速度平均值，以备用户查用。

学术论文

不等式约束对平差结果的影响分析

朱建军,谢建,陈宇波

2011, 40(4):  0-415. 

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不等式约束平差模型能够改善平差效果，在大地测量中的运用越来越广泛。平差参数估计已经有了很多有效的算法，但是不等式约束对平差的影响以及参数的统计性质还没有解决。针对这一问题，运用概率统计的思想，证明了不等式约束平差是一种有偏估计，给出了参数的期望和方差表达式。与无约束平差比较，证明不等式约束参数的方差恒小于无约束时的情形。用一个简单的算例，说明了不等式约束平差参数的4个统计性质，指出了以往研究中，将有效约束看做等式约束进行精度评定的不足。

一种基于时空拥挤度的应急疏散路径优化方法

李清泉,李秋萍,方志祥

2011, 40(4):  0-441. 

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提出了时空拥挤度的概念来描述时间与空间维上的移动对象的拥挤程度，并以此提出了一种基于拥挤度的应急疏散路径优化方法，该方法能够为大型公共场所的人员疏散提供从建筑物内部经由路网离开危险区域的一个完整疏散路径方案。本文分析了在疏散路径分配的过程中以最短路径为基础的疏散路径分配方案的拥堵情形，然后以缓解拥堵、减少疏散总时间为目标，设计了疏散路径分配方案的优化方法。实验结果表明：优化后的方案能够减轻整个疏散方案的拥堵程度，同时能够为每个疏散个体提供一条相对合理的疏散路径。

GOCE卫星径向重力梯度一阶、二阶径向偏导数方差的近似解析公式

徐天河,贺凯飞

2011, 40(4):  0-441. 

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为了估算GOCE卫星重力梯度延拓计算中可忽略的高度，通常需要计算其一阶、二阶径向偏导数的方差信息。本文基于Kaula准则，推导了卫星重力梯度径向分量Tzz一阶、二阶径向偏导数方差的近似解析表达式，给出了GOCE卫星Tzz一阶、二阶径向偏导数方差的近似估计值，由此分析了 延拓处理中可忽略的高度。解析公式表明：Tzz一阶、二阶径向偏导数方差的计算公式可近似表示成若干Gamma函数线性组合的开方；GOCE卫星Tzz一阶、二阶径向偏导数方差近似解析估值分别为1.269×10-15s-2m-1和1.109×10-20s-2m-2；由此若得到满足1mE的精度要求，可忽略的延拓高度对于一阶径向偏导数应小于0.8km，而对于二阶径向偏导数应小于13.4km，延拓中重力场模型阶次应不低于200。最后基于模拟的GOCE卫星轨道，利用严格公式计算出的方差结果，验证了近似解析表达式估算结果的正确性，解析结果与严格公式计算结果的相对误差小于2%。

一种本体驱动的地理空间事件相关信息自动检索方法

刘纪平,栗斌

2011, 40(4):  0-441. 

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现有系统中不同类型的空间信息难以按地理事件组织，无法为用户主动提供与事件处理相关的空间信息。为获得这些信息，用户往往需要操作多源异构应用系统，获取过程繁琐，信息检索效率低。本文区别于传统的地理信息检索仅利用关键词进行匹配和查询的机制，以地理空间事件为纽带，提出一种本体驱动的地理事件相关信息自动检索方法，实现用户仅仅需要了解空间事件发生的基本信息就可以从海量空间信息数据库中智能提取与地理空间事件相关的信息，并提供检索的个性化支持，以便用户主动、自动检索这些信息，简化用户获取信息的过程，减少用户对信息组织方式、软件应用模式不了解造成的繁琐操作，最终提高检索效率。

博士论文摘要

基于GOCE卫星重力测量技术确定地球重力场的研究

钟波

2011, 40(4):  0-441. 

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利用卫星重力测量技术确定地球重力场是当前大地测量研究领域的前沿和热点问题之一。论文围绕基于GOCE卫星重力测量技术确定地球重力场的关键问题开展深入研究，选题具有重要的科学意义和应用价值。论文的主要贡献和创新如下： 1.在加速度法的理论模型、数据处理方法和软件实现方面做了系统深入的研究，提出了抑制卫星加速度高频误差的去相关滤波法，构造了基于三点差分和ARMA模型的滤波器； 2.深入研究了基于空域法由重力梯度测量数据求解地球重力场模型的关键问题，实现了沿轨重力梯度观测值有色噪声的Wiener滤波预处理方法，为空域法求解GOCE重力场模型中有色噪声的滤波预处理提供了有效工具。 3.基于时域最小二乘法设计了卫星重力梯度测量技术指标仿真分析的计算方案和流程，分析了重力梯度卫星主要技术指标与重力场恢复精度的响应关系，研究结果对重力梯度卫星关键技术指标的设计具有重要的参考价值； 4.建立了联合高低卫星跟踪卫星和卫星重力梯度数据确定地球重力场的超定随机边值问题、联合平差方法、最小二乘谱组合的求解模型和算法，理论上证明了谱组合解与随机边值解的等价性，利用模拟数据验证了联合解算模型的正确性和有效性; 5.自主研发了一套GOCE卫星重力测量数据处理软件包与仿真模拟平台，为卫星重力梯度测量技术仿真和GOCE实测数据处理提供了实验平台。

学术论文

基于多尺度光谱增益调制的遥感影像融合方法

刘军,邵振峰

2011, 40(4):  0-441. 

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针对IHS和PCA等常用影像融合方法会产生较严重的光谱扭曲的问题，本文基于光谱增益曲面，提出了一种多尺度光谱增益调制的光谱保持型遥感影像融合方法，能够消除由于饱和度变化而引起的光谱扭曲问题，在保持融合影像清晰的同时具有很高的光谱保真度。融合实验和客观评价指标证明，与传统的IHS、PCA等方法相比，本文提出的方法能够在提高空间分辨率和保持光谱特征之间取得更好的平衡，适用于对光谱保真度有较高要求的融合应用。

一种基于多约束的空间聚类方法

刘启亮,邓敏,石岩,彭东亮

2011, 40(4):  0-441. 

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空间聚类是挖掘空间分布模式与探测空间异常的重要手段，已成为空间数据挖掘与知识发现领域的一个主要研究方向。随着空间聚类技术研究与应用的深入，迫切需要发展能够普适性的空间聚类算法。该算法一方面能够适应海量、分布复杂的空间数据（如任意形状的空间簇、噪声点及空间密度变化），另一方面又能够综合考虑空间邻近与专题属性相似，且人为干预较少。为此，本文借助Delaunay三角网构建空间邻近关系的优势，通过施加不同层次、不同类型的约束，提出了一种空间聚类的新算法。通过实验分析与比较发现，该算法可以探测复杂结构的空间簇，对噪声点稳健，并且能够同时顾及实体间空间位置与专题属性的相似性，从而验证了本文算法的有效性与优越性。

基于模型和广义点摄影测量的圆柱体自动三维重建与检测

郑顺义,郭宝云,李彩林

2011, 40(4):  0-441. 

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本文基于圆柱体几何模型和广义点摄影测量理论，结合边缘曲线编组的椭圆提取方法，提出了一种不需要已知圆柱体的空间位置与尺寸参数的、全自动的圆柱体三维重建与误差检测方法，推导了基于圆柱体几何模型和广义点摄影测量的数学平差模型，并给出了各参数初始值的计算方法。利用已检校的立体相机获取圆柱型工业零件的立体影像进行实验，结果表明该方法切实可行，并且可以很容易的推广到其它具有基本数学模型的工业零件的三维重建中。

一种动态绘制无交叉法线坡面线的新算法

方雷,刘仁义吕干,杜震洪,姚申君

2011, 40(4):  0-441. 

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研究了一种动态绘制任何形状的无交叉法线坡面线的新算法，用以克服传统手工绘制复杂坡面线及原有自动化技术的不足。并证明了本文提出的基于“实交点定理”及其“补充定理”的算法是生成无交叉坡面线的充分条件。进一步说明了使用该算法可以动态绘制地形图所需要的任何形状的法线自然（加固）斜坡、崩崖、陡崖、陡石山、堤岸等图式符号。最后，通过3组实验验证了算法的有效性，分析了算法的特点及影响因素。

基于行程距离最优及容量受限的避难所分配算法研究

李久刚,唐新明,刘正军,汪汇兵

2011, 40(4):  0-441. 

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本文针对城市重大突发事件人员紧急疏散策略，提出了一种基于替换插值机制的受灾人员避难所分配算法，该算法综合考虑避难场所容量受限性及城市人口在空间分布上的不均匀性，实现对受灾人口（空间单元）进行科学分配避难所，在确保每个避难所容量不超限的同时，使所有被疏散人员的总旅行距离最小化，并尽可能使每个避难所服务范围具有空间连续性，从而为城市人员紧急疏散提供科学依据和辅助决策。文中通过实验证明该算法的有效性和可行性，并在实际项目中得到较好的应用。

自适应换站算法及其在长距离机载GPS动态相对定位中的应用

王潜心,徐天河,许国昌

2011, 40(4):  0-441. 

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单基线处理模式是GPS动态相对定位中最简单常用的一种解算模式。但在长距离机载动态定位中，由于载体飞行的距离过远，导致流动站与参考站间的共视卫星数减少，PDOP值变大，定位精度下降甚至无解，因此单基线处理模式通常很难满足长距离动态定位的要求。为此，本文提出采用“自适应换站”法来解决这一问题。该方法的主要思想是：整个解算过程始终保持单基线的动态定位模式，当流动站与原参考站间的距离大于用户所设定的最大限定距离时，自动搜索周围最近的参考站作为新参考站；对换站前后的数据设置一定时间的重叠段，利用等价消参法将换站前后的数据进行严格的自适应融合，以保持整个解算过程的连续性。通过对实测机载数据的解算，证明了该方法不仅可以克服因载体飞行距离过远而导致的定位精度的下降，而且能够避免因换站所引起的前后解的不连续。新方法定位结果与网解的结果比较表明：其定位精度约2厘米。

基于R树索引的三维场景细节层次自适应控制方法

龚俊,朱庆,章汉武李晓明,周东波

2011, 40(4):  0-441. 

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三维模型多细节层次的自适应控制是三维GIS和虚拟环境等领域研究的难点问题之一，针对大规模三维城市建模需要，本文介绍了一种基于三维R树索引的多细节层次(以下简称LOD)管理方法，从叶节点层向根节点自动生成LOD模型，并设计实现了视锥体查询和LOD检索的算法。通过实验分析，证明本文的LOD定义参数能够定量调整场景复杂度，进而自适应控制三维模型可视化的细节层次，适合建筑物类型地物的LOD描述。

一种形状多级描述方法及在多尺度空间数据几何相似性度量中的应用

安晓亚,孙群,肖强,严薇

2011, 40(4):  0-441. 

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利用多级弦长函数和中心距离函数从全局整体到局部细节逐级描述几何形状，建立了通用多尺度空间数据几何相似性度量模型。基于高斯概率统计模型改进了传统的Hausdorff距离，引入信息检索中的相关反馈技术解决了相似度量模型中各指标阈值的确定问题。最后将相似度量模型分别应用于不同比例尺数据匹配和空间目标化简前后的相似度量，实验表明，基于该描述方法的相似度量模型可有效实现不同比例尺水域数据的匹配和相似度量。

利用非组合精密单点定位技术确定斜向电离层总电子含量和站星差分码偏差

张宝成,欧吉坤,袁运斌,李子申

2011, 40(4):  0-441. 

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联合双频GNSS数据，利用相位平滑伪距算法，可得到包含电离层总电子含量（slant Total Electron Content, sTEC）、测站和卫星仪器偏差（Differential Code Bias, DCB）的电离层观测值（称之为“平滑伪距电离层观测值”），常应用于与电离层有关的研究。然而，平滑伪距电离层观测值易受平滑弧段长度和与测站有关的误差影响。本文提出一种新算法：利用非组合精密单点定位技术（Precise Point Positioning, PPP）计算电离层观测值（称之为“PPP电离层观测值”），进而估计sTEC和站星DCB。基于短基线实验，先用一台接收机按上述两种方法估计sTEC，用于改正另一接收机观测值的电离层延迟并实施单频PPP，结果表明，利用PPP电离层观测值得到的sTEC精度较高，定位结果的可靠性较强。随后，选取全球分布的8个IGS连续跟踪站2009年1月内某四天的观测数据，利用上述两种电离层观测值计算所有卫星的DCB，并将计算结果与CODE发布的月平均值进行比较，其中，平滑伪距电离层观测值的卫星DCB估值与CODE发布值的差别较大，部分卫星甚至可达0.2~0.3纳秒，而PPP电离层观测值而言，绝大多数卫星对应的差异均在0.1纳秒以内。新算法得到的电离层观测值更有利于高精度电离层研究。

一种基于高分辨率雷达影像的外部DEM辅助下的复杂地形制图方法

卢丽君,张继贤,王腾

2011, 40(4):  0-441. 

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为了满足在坡度陡、高差大的复杂地形地区高精度DEM制图的需要，本文研究了一种基于高分辨雷达影像的DEM精化制图方法。本方法在传统的雷达干涉测量技术的基础上，通过引入外部DEM，建立外部DEM模拟相位和干涉解缠相位的对应关系，构建多维线性模型，进行线性回归分析，去除误差相位趋势；同时根据引入的外部DEM估计高程的误差范围，进行高程点的滤波，达到精化DEM的目的，形成最终的DEM产品。本方法已经应用于高分辨雷达影像(COSMO数据)在云南德钦地区DEM地形图的制作，通过GPS数据的验证，其精度达到了国家1：50000DEM制图的要求。

水下重力异常相关极值匹配算法研究

李姗姗,,吴晓平,马彪,

2011, 40(4):  0-441. 

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重力辅助惯性导航是利用地球物理特征信息—重力来修正水下潜器惯性导航误差，匹配算法是其关键技术。本文基于平均平方差最小准则构造了差分降权相关目标函数模型，提出了由于受干扰误差影响导致源于正确位置出现多个有效位置的概率数据关联滤波重力匹配算法，与选择最近的唯一位置相比更接近于实际的真实位置，提高了算法的可靠性与稳健性；分析探讨了序列采样间隔对匹配精度的影响。通过实验区仿真匹配，结果表明，当选择适当的采样间隔与采样长度，本文提出的算法能有效修正导航误差。

合成孔径雷达影像地形校正半经验模型

鲍艳松王军战,张友静,屈建军,张伟民,陈晨

2011, 40(4):  0-441. 

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本文建立了一种SAR影像地形校正半经验模型，有效地消除了地形对SAR后向散射系数的影响。结合SAR成像特点和数学理论知识，给出左视、右视两种侧视成像情况下影响地形起伏区域SAR后向散射的重要因子—本地入射角理论计算模型，基于微波散射物理模型AIEM，模拟不同雷达入射角下地形坡度、坡向对SAR数据后向散射的影响，结果表明雷达入射角相对较小的SAR数据受地形起伏影响较小，是地形起伏地区SAR应用的最佳数据源。地形起伏时SAR后向散射系数与本地入射角成二次函数关系，据此提出一种SAR影像后向散射系数的地形校正半经验模型，模拟数据和实测数据验证了半经验模型的有效性。地形校正过的SAR影像分类精度较未校正SAR影像提高12%。本文的理论分析说明了在SAR数据的分析应用中引入地形信息的重要性，地形校正半经验模型为SAR影像应用提供一定的技术支持。

GRACE时变重力位系数误差的改进去相关算法

詹金刚,王勇,郝晓光

2011, 40(4):  0-441. 

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Gravity Recovery and Climate Experiment（GRACE）卫星时变重力场模型的高阶位系数存在较大误差，用它反演的重力场结果中表现为严重的条带噪声。SWENSON提出的滑动窗多项式拟合去相关误差方法在赤道两侧区域取得了显著效果，但其在文献中并没有说明实现的具体步骤，因而许多学者在利用其思想进行滤波时并没有达到其文献中的滤波效果。本文针对滑动窗的特点，提出了滑动窗去相关误差的改进方法。改进的滑动窗去相关误差方法应用于GRACE时变重力场模型时，在赤道两侧区域取得了显著的去条带误差效果，并利用全球地面资料同化系统GLDAS土壤湿度资料验证了该方法的正确性。

超高阶次勒让德函数递推计算中的压缩因子和Horner求和技术

刘缵武,刘世晗,黄欧

2011, 40(4):  0-441. 

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摘要：超高阶次（如2000阶次）缔合勒让德函数值的递推计算，在接近两极时达到极大的数量级（超过10的数千次方），这导致现有递推方法在计算缔合勒让德函数值及其导数值时失效。我们通过插入压缩因子技术，提出一个修改的递推算法，并结合使用Horner求和技术计算球谐级数的部分和。试验表明，该算法至少可以计算到3600完全阶次的球谐级数式，优于现有结果。