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2007年 第36卷 第3期    刊出日期：2007-08-25

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学术论文

类别制图及其误差建模的概念框架(英文稿)

张景雄 MICHAEL Goodchild PHAEDON Kyriakidis

2007, 36(3):  0-301. 

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尽管离散目标和连续场的误差建模已得到了发展, 名义场却存在实质性的和多半悬而未决的概念问题。致力于为确定信息和不确定特性整合出一个概念框架。这个概念模型是基于判别空间而构建的; 后者是由面状类别时空表象的特质或驱动过程定义的。这个模型通过加入特定类的平均结构( 其可进行基于判别变量的回归分析) 的方式, 奠定类别制图一致性的基础, 并且使基于尺度的误差建模变得更为简便易行。这种误差建模可以有效地仿效观测者在类别、边界位置、多边形个数和边界网络拓扑特性等方面的差异。通过基于模拟数据的实验, 与基于指示克里格的随机仿真结果相对比, 肯定判别空间模型在确定平均面状类别( 反映判别变量的平均响应) 以及空间不确定性( 实为空间自相关的残差在地理空间的镜像) 的复现性或可重复性。

基于精密单点定位技术的GPS 辅助空中三角测量

袁修孝 付建红 楼益栋

2007, 36(3):  0-301. 

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简要介绍GPS 精密单点定位的基本原理, 通过对带双频动态GPS 数据的1∶2 500 ～1∶60 000 各种摄影比例尺的覆盖多种地形航摄资料的处理, 比较了GPS 精密单点定位与差分GPS 定位所获取摄站坐标的差异,并分析利用两种摄站坐标分别进行GPS 辅助光束法区域网平差的精度。试验表明, 当区域四角布设四个平高地面控制点时, 两者的加密精度是基本一致的, 且采用GPS 精密单点定位技术进行GPS 辅助空中三角测量结果能够满足我国现行航空摄影测量规范的精度要求。

机载三线阵传感器影像区域网联合平差

李德仁 赵双明 陆宇红 胡文元

2007, 36(3):  0-301. 

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机载三线阵扫描传感器飞行过程能够同步记录影像数据和POS 数据。由于系统误差的存在,POS 直接对地定位的精度还不能满足测制大比例尺地图的需要, 因此, 空中三角测量仍然是必须的。本文简述三线阵扫描传感器立体成像原理; 在引入POS 集成的传感器空间定位模型的基础上, 建立机载三线阵传感器区域网联合平差的数学模型。平差试验结果表明, 无论什么情况, 区域网联合平差对提高机载三线阵传感器影像的定位精度都是必要的。

粒子滤波在高动态GPS定位中的应用

田世君 皮亦鸣

2007, 36(3):  0-301. 

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针对高动态GPS 定位系统的特点, 引入了一种基于粒子滤波的高动态GPS 定位系统滤波算法。借助于移动目标的速度矢量模型建立了系统状态方程, 论文给出了标准的卡尔曼滤波算法模型, 重点讨论了粒子滤波算法在高动态GPS 定位中的应用, 详细描述了算法的推导过程。对算法进行仿真, 结果表明当GPS 接收机大范围机动或GPS 信号受到干扰时, 粒子滤波要优于标准的卡尔曼滤波。

改进的GPS模糊度降相关LLL算法

刘志平 何秀凤

2007, 36(3):  0-301. 

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模糊度降相关技术可以有效提高模糊度求解的效率及成功率,LLL( A . K. Lenstra , H. W. Lenstra ,L. Lovasz) 算法是新出现的模糊度降相关方法。详细分析LLL 算法, 针对该算法中存在的缺陷, 提出逆整数乔勒斯基、整数高斯算法和升序调整矩阵辅助的改进LLL 算法。利用谱条件数及平均相关系数为准则, 以300个随机模拟的对称正定矩阵作为模糊度方差- 协方差矩阵, 对LLL 算法和改进的LLL 算法进行仿真计算。比较与分析结果表明, 改进LLL 算法模糊度降相关处理更加彻底, 能有效地加速整周模糊度搜索及成功解算。

基于QTM 的全球地形自适应可视化模型

赵学胜 白建军 王志鹏

2007, 36(3):  0-301. 

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实时逼真地可视化表达整个地球表面, 是地学及空间信息等学科研究的重点问题之一。作者以球面四元三角网( QT M) 为基础, 构建了全球地形可视化模型, 提出一套基于菱形块四叉树的DEM 分块组织结构及相应的动态调用方法, 并根据地形特征, 建立DEM 数据块的层次三角网自适应简化准则。最后应用GTOPO30全球地形数据进行相关实验与分析。

基于ORDB 的地理空间对象模型M- L- E( S ,A) 改进研究

王文博

2007, 36(3):  0-301. 

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针对地理数据中空间对象概念模型, 尝试利用对象- 关系数据库( ORDB) 的一些优势, 对已有的地理数据中空间对象的M- L-E( S,A) 分层模型进行了改进, 实体之间可以通过类、继承等方式产生和关联, 地图和图层之间、图层和实体之间采用引用方式实现连接, 不再存在从属关系, 实现了更大程度的共享, 可以更好地体现ORDB 相对于OODB 或RDB 对地理空间数据的表达。同时提出了该模型的形式化表达, 并对空间实体、图层和地图各层次分别进行了分析讨论, 提出基于ORDB 的支持方式和特点, 并设想了地图尺度转化从图层到实体向下层追溯的过程。

基于网眼密度的道路选取方法

胡云岗 陈军 李志林 赵仁亮

2007, 36(3):  0-301. 

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道路数据中的网眼密度能反映局部区域的道路密集程度, 通过确定目标尺度要求的密度阈值, 比例尺缩小后能够标识出数据中需要取舍路段的网眼; 循环剥离密度最大的网眼, 利用反映路段重要性的参数及其优先级, 渐进筛选出舍弃的路段, 并完成与邻接网眼的合并; 得到的选取结果保持了道路网在密度、拓扑、几何及语义方面的重要特征, 从而提出一种新的道路选取方法。最后进行实验, 验证该方法的有效性.

一种时空过程的梯形分级描述框架及其建模实例

谢炯 刘仁义 刘南 陆丽珍

2007, 36(3):  0-301. 

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以对象建模视图和事件模型为基础的自底向上的时空过程表达方法, 缺少对地理时空现象的显式定义, 在时空因果链的细化表达方面存在不足。本文设计一种时空过程的梯形分级描述框架STP- TRAP, 对时空过程进行自顶向下的显式化建模和集成时空因果链的分级描述, 并在事件模型基础上, 通过引入约束关系描述扩展时空因果链的表达模式。土地利用变迁过程建模实例与土地利用管理信息系统的设计和实现证明, 该框架对土地利用变迁时空过程表达效果较好, 为土地利用变更数据管理提供了新的思路。

GIS 中面状要素矢量栅格化的面积误差分析

陈建军 周成虎 程维明

2007, 36(3):  0-301. 

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在探讨矢量栅格化的几种形式和产生误差原因的基础上, 系统分析在面状要素矢量栅格化的误差分析方法研究方面所取得的进展, 指出当前分析方法存在的主要问题, 并提出利用结构性栅格数据进行面状要素矢量栅格化的误差分析方法, 然后以土地利用数据的栅格化为例进行实证研究。研究表明, 常规分析方法很大程度上低估了栅格化的误差, 因为没有充分考虑栅格化误差存在空间上的“此消彼长”现象。建议采用结构性栅格数据来改善栅格化误差分析, 对误差作基于格网的量化计算, 并标记在单元格上。它能有效地区分“此消”与“彼长”导致的误差, 使面状要素栅格化的误差分析更加全面、客观、准确, 且容易进行误差的量化分析与表示。

基于对象存储的分布式GIS 数据安全机制

喻占武 李忠民 郑胜 李德仁

2007, 36(3):  0-301. 

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根据OSD-2 标准, 提出一种安全机制来保证基于对象存储的分布式GIS 空间数据的安全。在本安全机制中, 采用的安全模型是基于信任状的访问控制系统, 主要由OSD 设备、安全管理器、策略/ 存储管理器和GIS 服务器组成。该安全机制主要包含3 个协议:GIS 服务器- 安全管理器协议、安全管理器- OSD 设备协议和GIS 服务器- OSD 设备协议。命令的传输和数据的访问都要进行认证。这3 个协议有效预防了各种网络攻击手段的攻击, 保证了分布式GIS 空间数据的安全共享。

一种基于交叉证认技术的自适应小波变换及其在削减GPS多路径误差中的应用

钟萍 丁晓利 郑大伟 陈武

2007, 36(3):  0-301. 

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多路径效应影响是目前限制GPS 定位精度进一步提高的瓶颈。提出用交叉证认技术自动识别小波分解的信号层, 再通过小波重构实现降噪和信号提取, 并将该方法应用于GPS 多路径误差的削减中。对模拟数据和实际GPS 观测资料的分析表明, 该方法能合理分离不同噪声水平下资料序列中的信号和噪声; 当噪声水平小于信号振幅的一半时, 能成功分离资料序列中的高频信号。同时, 运用该方法得到的多路径改正模型和GPS 多路径效应的重复性, 可有效地削弱多路径效应的影响, 提高GPS 定位精度。

不确定线- 面拓扑关系的描述与判别

杜晓初 黄茂军

2007, 36(3):  0-301. 

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不确定线状目标和面状目标之间拓扑关系的描述是空间信息处理过程中经常面对的问题。在对不确定线状目标和面状目标进行描述的基础上, 对不确定线状目标与面状目标各组成部分之间的相交程度进行了定量表达, 通过计算这些度量组成的空间向量与9- 交集模型确定的空间关系向量之间的相关度, 提出了一种不确定线状目标和面状目标之间拓扑关系的描述模型, 通过定量的方法来对其空间拓扑关系进行判别

大地主题问题的非迭代新解

纪兵 边少锋 李厚朴

2007, 36(3):  0-301. 

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首先对大地主题问题解算中的符号体系进行改进与统一, 使之更符合大地测量的使用习惯; 在此基础上讨论非迭代的大地主题问题的正反解, 借助计算机代数系统Mathematica 推导更准确的正解公式, 得到非迭代的反解公式, 与以往的解算相比该公式具有更简明的数学表达形式。该过程丰富和完善了大地主题问题的解算体系。最后进行正反解的数据验证。

网络中移动对象的二维时空数据模型

陈碧宇 陈晓玲 陈慧萍

2007, 36(3):  0-301. 

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提出一种新的2 维网络中移动对象的时空数据模型2- Di mensional Spatio- Temporal data model for Moving Objects in Network ( 2DSTMON) 。2DSTMON 时空数据模型基于线性参考思想, 将3 维空间中的轨迹数据转换到2 维空间中进行存储和管理, 并采用运动矢量的数据更新方式, 具有较小的数据量和较低的更新代价。最后, 利用ESRI 的ArcEngine 实现并验证2DSTMON 时空数据模型。

大气折射的映射函数与神经网络拟合比较分析

朱陶业 朱建军 张学庄 郭云开

2007, 36(3):  0-301. 

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首先介绍映射函数和神经网络模拟方法在大气折射研究领域中的应用情况, 总结映射函数的基本形式, 分析BPNN 的基本原理, 进而研究了基本映射函数的BPNN 变换。最终利用普尔科沃大气折射表这一数据平台与MATLAB7 中的神经网络工具箱, 建立与映射函数对应的BPNN 模型, 对普尔科沃大气折射表进行BPNN 模拟。与相关文献的映射函数模拟进行比较析:BPNN 的模拟精度是4 阶分式映射函数的2 倍, 不仅证明大气折射的映射函数模拟存在较大的拟合残差, 而且表明BPNN 对大气折射的非线性拟合优于映射函数,同时也为BPNN 的隐层神经元具备挖掘高阶隐含信息提供了一个研究实例。

基于格式塔识别原则挖掘空间分布模式

艾廷华 郭仁忠

2007, 36(3):  0-301. 

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面向空间群目标的分布模式识别是空间数据挖掘比较关注的问题。本研究基于空间认知原理与视觉识别格式塔完形原则并结合空间聚类方法对该问题进行研究, 提出用于描述实体间差异的“视觉距离”概念, 其定义综合考虑视觉识别中的位置、方向、大小差异, 通过Delaunay 三角网计算几何构造建立该距离计算的模型。在实验基础上提出基于最小支撑树MST 的聚类方法, 获得与视觉认知相一致的结果。研究试图表明一个观念, 即通用性的数据处理模型在GIS 实际应用时, 需要根据GIS 作为“空间认知”科学的原理, 作技术方法上的改进, 需要考虑认知主体在感知、辨析、识别、推理不同思维过程中的认知心理原则。

VLBI在探月卫星定位中的应用分析

乔书波 李金岭 孙付平

2007, 36(3):  0-301. 

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中国实施的“嫦娥”探月工程中, 探月卫星的定轨测控系统由我国现有的S 频段航天测控网( USB) 和甚长基线干涉测量( VLBI) 系统组成。系统中,VLBI 技术主要为绕月卫星定轨提供卫星的角位置。本文分析了在探月项目中,VLBI 单点定位的必要性。探讨了VLBI 技术用于探月卫星单点定位的基本原理及其实现方法。通过算例对模拟数据进行处理, 检验了方法的正确性。对结果进行分析, 得出一些结论。

GPS/VRS实时网络改正数生成算法研究

黄丁发 李成钢 熊永良 周乐韬 徐锐 刘经南

2007, 36(3):  0-301. 

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为提高厘米级网络GPS/ VRS 实时动态定位的精度和可靠性, 系统地探讨VRS 网络实时改正数的生成模型, 并提出适用于中长距离参考站网络的电离层、对流层以及卫星轨道改正数计算的改进算法。结合四川GPS 参考站网络( SGRSN) 以及自主开发的虚拟参考站软件平台VENUS 系统, 对上述改正数生成算法进行试验验证, 结果表明其大气误差改正数精度为2 ～4 c m, 轨道误差的影响可基本消除, 满足80 km 以上中长距离稀疏参考站网络厘米级实时动态定位服务要求

Delaunay 三角形构网的分治扫描线算法

芮一康 王结臣

2007, 36(3):  0-301. 

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Delaunay 三角网作为一种主要的DTM 表示法, 具有极其广泛的用途。基于分治算法和逐点插入法的合成算法是目前研究较多的用于生成Delaunay 三角网的合成算法。简要介绍和评价扫描线算法和分治算法后, 提出一种新的基于这两种算法的合成算法。该方法兼顾空间与时间性能, 稳定性较高, 分别较扫描线算法和分治算法, 运行效率和鲁棒性更优。