当期目录

2010年 第39卷 第5期    刊出日期：2010-10-25

上一期    下一期

测绘快报

基于CQG2000的吉林省西部地区似大地水准面的建立

刘振宇,高炳浩

2010, 39(5):  441-443. 

摘要 ( )   HTML   PDF (429KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

针对CQG2000精度无法满足实际工作的情况，提出一种新的重力似大地水准面与GPS水准的拟合方法—残差模型法，利用CQG2000、较密集的GPS水准点，采用残差模型法建立吉林省西部地区似大地水准面模型（JiLin West Quasi-Geoid，JLWQG）。论述建立JLWQG的三角剖分双线性内插算法及其适用性，检测结果表明，JLWQG精度达到了±0.05m，JLWQG在吉林省西部地区基础测绘更新工作中进行了大面积的应用，取得了满意的结果。

学术论文

渤海湾多源重力数据的自适应融合处理

翟振和,孙中苗

2010, 39(5):  444-449. 

摘要 ( )   HTML   PDF (608KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

在最小二乘逐步配置基础上，提出了以调整观测信号自协方差及互协方差函数为主要形式的多源重力数据自适应融合处理方法，构建了基于配置结果的自适应融合以及基于观测信号的自适应融合两种融合模式。分别利用两种融合模式对渤海湾陆海交界区域的航空重力数据、卫星测高反演重力数据以及陆地重力数据进行了融合处理，其中基于观测信号的自适应融合模式取得了较优的融合效果，通过船测重力数据的外部检核表明，融合数据的总体精度优于3.7毫伽 。

扰动重力梯度的非奇异表示

刘晓刚,吴晓平,赵东明,吴星

2010, 39(5):  450-457. 

摘要 ( )   HTML   PDF (788KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

在局部指北坐标系中用地心球坐标来表示扰动重力梯度张量，当计算点趋近于两极时，由于Legendre函数的一阶和二阶导数以及分母上所含余纬的正弦函数，将导致扰动重力梯度张量的计算出现无穷大。因此，本文引入了Legendre函数的一阶和二阶导数以及 无奇异性的计算公式，并且进一步推导了 无奇异性的计算公式。在将Legendre函数的一阶和二阶导数以及 、 无奇异性的计算公式代入到扰动重力梯度张量各分量的求解中时，又充分考虑了m等于0，1，2以及其它量时的复杂情况，建立了扰动重力梯度张量各分量无奇异性的详细计算模型。通过模拟实验表明，本文所建立的详细计算模型不仅能够完全满足当前卫星重力梯度张量计算的精度要求，而且模型稳定、可靠、易于编程实现。

航空重力测量数据向下延拓基于信噪比的正则化方法的研究

顾勇为,归庆明

2010, 39(5):  458-464. 

摘要 ( )   HTML   PDF (942KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

本文研究了正则化方法在航空重力测量数据向下延拓问题中的应用。首先对这种不适定问题的线性模型，分析了设计阵的复共线性结构与其对参数估计危害之间的关系，利用参数LS估计的信噪比提取了各个参数是否受到复共线性严重危害的信息，从而在一定程度上揭示了设计阵复共线性结构的特征。然后提出了基于信噪比的正则化方法（SNR），以信噪比为依据构造正则化矩阵，以极小化均方误差为目标选取正则化参数。本文构造正则化矩阵无需利用附加物理或先验信息，这对于在缺乏此类信息的情况下运用正则化方法提供了新的手段。最后进行了数值试验，结果表明，本文提出的新方法（SNR）比普通的正则化方法（OR）在滤噪和保真方面表现更佳。

Tikhonov正则化方法在GOCE重力场求解中的模拟研究

徐新禹,李建成,王正涛,邹贤才

2010, 39(5):  465-470. 

摘要 ( )   HTML   PDF (980KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

本文在阐述Tikhonov正则化方法基本原理的基础上，给出了四类可用于重力场解算的正则化矩阵(零次、一次、二次和Kaula)，以及用于确定正则化参数的L曲线法和GCV方法的数学模型。基于SA方法利用模拟数据分析讨论了零次、一次以及Kaula正则化矩阵应用于GOCE全球重力场模型确定的有效性，并由Kaula正则化矩阵分析了L曲线法和GCV方法确定正则化参数的可行性。数值结果表明三类正则化矩阵获得的最优解(以大地水准面MSE最小为准则确定)的精度水平相近，关键在于相应正则化参数的确定，数值结果同时说明了GCV方法和L曲线法可用于确定正则化参数，且前者较后者具有更好的稳定性。

卫星重力径向梯度数据的最小二乘配置调和分析

吴星,张传定,刘晓刚

2010, 39(5):  471-477. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1051KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

本文深入研究了利用卫星重力梯度径向分量确定地球引力场位系数的最小二乘配置(LSC)调和分析方法。首先论述了最小二乘配置法的原理，推导了扰动引力梯度观测量与球谐系数之间的协方差和自协方差矩阵，在扰动引力梯度观测数据为等经差规则网格数据的情况下，引力位与扰动引力梯度之间的协方差矩阵具有分块Toeplitz循环阵的结构，有效的利用FFT变换技术将其降阶；研究利用截断奇异值分解法（TSVD）解决协方差阵的病态性问题；最后得到了引力梯度径向分量的最小二乘配置调和分析的完整计算公式。模拟试算结果表明，基于TSVD的最小二乘配置调和分析方法，能够以较高的精度还原全球重力场，验证了本文算法的有效性和实用性。

基于GPS双频原始观测值的精密单点定位算法及应用

张宝成,欧吉坤

2010, 39(5):  478-483. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1040KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

本文提出一种基于GPS双频原始观测值的PPP算法，与基于消电离层组合观测值的传统PPP算法不同，新算法通过参数化站星视线方向的电离层延迟以消除其对PPP估值的不利影响；该新算法可以有效避免观测值组合过程所引起的观测数据噪声以及多路径效应被放大的不利影响；同时在利用扩展卡尔曼滤波模型进行未知参数的递归估计过程中，通过对大气延迟参数引入符合实际的约束，可以加快滤波收敛，提高参数估值的可靠性；视线方向电离层延迟可与其他未知参数同时估计得到，进而便于利用PPP技术进行精密电离层研究；此外，对于可能的模型误差（如码观测值粗差、相位观测值周跳等），基于DIA的质量控制策略以消除或削弱其对参数估值的不利影响。利用实测数据对新算法在静态、低动态以及高动态定位应用方面的精度进行检验，结果表明，静、动态定位结果的外符合精度可分别达到1~2 cm和7~8 cm，验证了新算法的可行性和有效性。

基于MGS测图段部分弧段的精密定轨及火星重力场模型解算

鄢建国,李斐,平劲松

2010, 39(5):  484-490. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1310KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

火星探测器精密定轨关联到火星探测任务的成功实施并为其科学目标的顺利完成提供保障，火星重力场研究除了为精密定轨服务外，还是进行火星内部结构、火星表面质量迁移及火星形成和演化的重要约束条件。基于火星探测器精密定轨及火星重力场研究的重要意义，本文利用MGS（Mars Global Surveyor）测图任务阶段近两个月的轨道跟踪数据进行了解算分析，对精密定轨结果进行了精度评价。在此基础上，进行了火星重力场模型解算，通过轨道残差、火星自由空气重力异常等方式对解算模型进行了精度评价，结果表明解算模型合理。这一研究为我国即将发射的火星探测计划“萤火一号”轨道跟踪数据用于火星重力场研究打下了基础。

约束条件对GPS水汽层析解算的影响分析

于胜杰,柳林涛,梁星辉

2010, 39(5):  491-496. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1114KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

附加约束条件的层析解算是解决GPS水汽层析观测方程不适定性的主要方法之一。本文对水汽层析中用到的各种约束条件进行了详细阐述，并利用模拟的两个GPS网分析了约束条件对层析解算的影响。结果表明，当水汽在水平方向变化较为平缓时，水平约束方程的权阵对层析结果具有较大的影响。另外，当GPS网测站间的相对高差较小时，仅利用GPS技术很难实现对水汽的准确监测，且层析结果的可靠性在很大程度上依赖于先验信息的精度。但是，对于测站间相对高差较大的GPS网来说，层析结果对先验信息的依赖性明显减弱，即使不采用其它观测手段获取的先验信息，也能得到可靠的层析解。

利用GPS速度场估算青藏高原地壳韧性层等效粘滞系数分布的研究

杨强,党亚民

2010, 39(5):  497-502. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1244KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

本文将青藏高原及周边区域地壳分为脆性层和韧性层，并假定脆性层地壳近似弹性，韧性层为粘弹性层。利用GPS水平速度场计算了地面应变场，推导了地壳内部作用力在不同点产生应变率之间的关系公式。利用稳态热传导方程估算了地壳内部温度场，利用破裂强度和蠕变强度相等估算了脆性-韧性转换面。并进一步估算了青藏高原地壳不同深度的粘滞系数分布。结果表明，青藏高原及周边区域脆性-韧性转换面一般位于中地壳，深度分布在22~37km之间，地壳较厚的区域转换层也较深；韧性层内粘滞系数分布，在中地壳约为 ，下地壳约为 ，Moho面则降至 。关键词：脆性-韧性转换层 温度场 应变率 等效粘滞系数

重力三层点质量模型的构造与分析

王建强,李建成,赵国强,韩建成

2010, 39(5):  503-507. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1101KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

点质量模型理论是研究区域重力场的一个非常重要的方法，本文简要介绍了点质量模型逼近区域重力场的原理，计算分析了构造点质量模型过程中系数矩阵元素的特性。以32~34N和103~105E为计算中心区域，利用EGM2008的720阶次的位系数计算出的重力异常作为观测数据，在36阶次位系数模型的基础上，构造了四层点质量组分频段从低到高来逼近该区域重力场。数值试验的结果表明：三层点质量模型效果较好，点质量模型计算的扰动重力在径向上的截断误差优于2 .

导航用海洋重力异常图的孔斯曲面重构方法

李姗姗,吴晓平,赵东明

2010, 39(5):  508-515. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1275KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

本文基于地球重力物理场连续的特性，将计算机构图中的孔斯（Coons）曲面建模引入到导航用海洋重力异常图的加密重构中，建立了不同边界曲线的双一次Coons曲面和双三次C1Coons曲面重力异常模型。通过对实验区数据计算分析，结果表明基于Coons曲面建立的重力异常模型精度均高于双线性内插模型，且边界条件数越多，模型精度越高；同时利用现有全球SRTM30plus海深数据，借鉴于间接内插的思想，以布格异常基于Coons曲面进行重力异常图的重构，与空间重力异常直接建模相比，精度整体提高了25%。

基于瞬时水深模型的最短时间航线自动生成算法

张立华,苏奋振,彭认灿,暴景阳

2010, 39(5):  516-521. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1557KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

优化的海图航线设计是舰船安全、经济航行的先导和基础。本文提出了一种基于瞬时水深模型的最短时间航线自动生成算法。基于海图静态水深和海域潮位模型，构建瞬时水深模型，动态提取碍航区，并进行航线可行性分析；利用动态规划思想，进行最短时间路径搜索；采用矩形包络分析、相近节点搜索和冗余点删除等策略，进行航线优化。实验表明：本文所提算法，能动态分析航线可行性，搜索最短时间航线； 与传统的最短时间航线算法相比，所提算法可提取航行时间更短的航线；所提取的最短时间航线，与舰船航行的起始时间和舰船航速相关。

一种两步自适应抗差Kalman滤波在GPS/INS组合导航中的应用

吴富梅;杨元喜

2010, 39(5):  522-527. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1254KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

当GPS观测可用时，如何提高组合导航的可靠性、连续性以及导航精度是组合导航重要的研究主题。针对伪距、伪距率紧组合导航精度低、姿态角误差修正不精确的缺点，本文从参数可观测性角度提出一种两步自适应Kalman滤波算法。首先简单介绍了紧组合Kalman滤波的过程，然后给出了两步自适应抗差滤波的公式和具体步骤，并且进行了分析和比较。最后用实测算例对提出的算法进行验证。结果表明，相比较于伪距、伪距率紧组合Kalman滤波，两步自适应抗差滤波能够控制动态扰动异常和观测异常的影响；导航精度不会随着组合周期的增长、INS惯性元件误差的增大而降低；在惯性元件误差较大的情形下也能够很好地估计元件误差，提高姿态角精度。

基于SUT-EKF的DGPS/DR组合定位算法

石杏喜,王铁生,黄波,赵春霞

2010, 39(5):  528-533. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1269KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

针对基于DGPS/DR的移动机器人组合定位问题，采用一种尺度无迹变换扩展卡尔曼滤波(SUT-EKF)算法，由于组合定位系统中的状态方程是非线性的，并且观测方程是线性的特点，将SUT预测移动机器人位姿，利用EKF融合最新观测值更新机器人位姿，该算法在状态预测阶段避免了计算Jacobian矩阵，从而有效地减小了线性化对非线性系统误差的影响。仿真结果表明，该算法具有较好的滤波精度和稳定性，为实现DGPS/DR组合定位系统提供了一种有效可靠的途径。

顾及转向延误的时间依赖A*最短路径算法

郑年波; 陆锋; 李清泉; 段滢滢

2010, 39(5):  534-539. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1312KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

现有的动态路径规划算法通常只考虑当前时刻交通信息，而忽略了路段行程时间依赖于进入该路段的时刻这一现实。而且，转向延误的存在使得传统的基于节点标号的最短路径算法不再有效。本文建立了基于路段的时间依赖网络模型，将转向延误时间引入到FIFO（先进先出）条件的定义中，并给出了满足FIFO条件的路段到达时间和转向延误时间计算式。以此模型为基础，并通过将时间因子引入到启发式评价函数中，发展了基于路段标号的时间依赖A*最短路径算法。实验表明，所提出的算法能预测并回避即将发生的交通拥堵，有效节省用户的出行时间。而其平均计算时间仅比传统算法增加了10%左右。此外，由于不再需要进行频繁的路径重优化，该算法能大幅提高路径规划的整体效率。

面向车载激光扫描点云快速分类的点云特征图像生成方法

杨必胜,魏征,李清泉,毛庆洲

2010, 39(5):  540-545. 

摘要 ( )   HTML   PDF (1357KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

车载激光扫描是空间数据快速获取的一种重要手段。车载激光扫描点云数据的分类和特征提取是目标识别与三维重建的基础。本文以车载激光点云数据为研究对象，提出了一种适合于其快速分类与目标提取的点云特征图像生成方法。该方法首先将扫描区域进行平面规则格网投影，通过分析格网内部点云的空间分布特征（平面距离、高程差异、点密集程度等）确定激光扫描点的定权，从而生成车载激光扫描点云的特征图像。利用生成的点云特征图像，可采用阈值分割、轮廓提取与跟踪等手段提取图像分割的建筑物目标的边界，从而确定边界内部点云数据，实现目标分类与提取。本文以Optech公司的车载激光扫描数据为实验对象，验证了本文提出方法的可行性和实用性。实验结果表明，该方法能快速有效分离出车载激光扫描点云中的地面数据、建筑物数据等。

基于路径预测的不确定性推理组合地图匹配算法

唐进君,刘芳

2010, 39(5):  546-550. 

摘要 ( )   HTML   PDF (6962KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

地图匹配是车辆导航系统中的重要组成部分。本文在简要介绍相关地图匹配算法和总结前期研究的基础上，提出了一种新的基于预测的不确定性推理组合地图匹配算法。该方法首先利用云模型这样一种处理定性与定量间不确定转换的工具，通过对当前信息的不确定性推理，计算定位点相对于候选道路的匹配可信度。之后，利用隐马尔科夫模型预测驾驶员出行路径及目的地，通过对模型中的观察值函数重新设定，将路径预测信息与当前地图匹配算法结合，构建组合地图匹配算法。同时，采用学习算法更新模型中的信息。最后，通过仿真实例证明了该组合算法的有效性，结果表明：该方法能够预测驾驶员行驶路径，起到预匹配的作用，提高了地图匹配算法的精度与实时性。