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2013年 第42卷 第3期    刊出日期：2013-06-20

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学术论文

极地空白对GOCE引力场恢复的影响研究

万晓云 于锦海

2013, 42(3):  0-0. 

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由于倾角大约为96.7°，GOCE卫星的观测值在地球两极附近分别有球冠半径约为6.7°的空白区域。本文结合引力梯度不变量算法，采用球谐分析方法讨论了极区空白对引力场恢复的影响。文中首先推导了空白区对位系数恢复的影响公式，然后通过模拟计算分析了空白区的影响量级和特点。结果表明: 由于正交性遭到破坏,各阶之间会相互影响，特别是对低次的影响比较显著；采用“移去恢复法”可有效解决极地空白带来的精度损失问题，但不同的先验模型会使得最终的解有差异;然而,尽管极区有空白且模型的整体精度将受参考模型的影响，在非极区GOCE仍可提供厘米级的大地水准面。

卫星钟差预报的小波神经网络算法研究

王宇谱 吕志平 陈正生 崔阳

2013, 42(3):  0-0. 

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卫星导航系统中星载原子钟的钟差预报在优化导航电文中的钟差参数、满足实时动态精密单点定位的需求和提供卫星自主导航所需的先验信息方面具有重要的作用。 本文根据星载原子钟钟差的特点，提出了一种基于一次差方法的小波神经网络钟差预报算法：首先对钟差相邻历元间作一次差后的差值进行建模，根据时间序列预报一次差的值，然后再将预报的一次差还原，得到钟差预报值。该方法使得预报钟差的小波神经网络不但模型结构简单而且预报精度高。最后，通过算例将本文所建模型与常用的二次多项式模型和灰色模型进行对比，结果表明一次差方法可以使给定结构的小波神经网络的钟差预报精度得到显著提高，而且本文所建模型的预报效果优于两种常规模型；同时对各模型的预报结果进行分析，得到了一些有益的结论。

基于多核CPU的机载LiDAR点云并行三角网渐进加密滤波方法

亢晓琛 刘纪平 林祥国

2013, 42(3):  0-0. 

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滤波是机载LiDAR点云数据处理的关键步骤之一。点云数据的海量化特性使得一般的串行化滤波处理方法无法满足快速成图的应用需求。本文提出一种基于多核计算技术的并行三角网渐进加密滤波方法，将串行方法中最耗时的三角网构建与脚点判别过程进行了并行化改造。三角网构建算法的并行化基于分治法实现，脚点判别算法的并行化采用一种随机分配策略将三角网集合划分为多个离散分布的三角形子集合来实现负载均衡。并行滤波方法在8核环境下多次渐进加密的实际加速比达到3.1左右。试验证明，该方法可以充分发挥多核计算优势，并且对不同分布形态点云数据具有良好的适应性。

改进GAC模型在点云和影像自动提取建筑物边界中的应用

孙颖 张新长 康停军 赵小阳 张维

2013, 42(3):  0-0. 

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本文以自动生成测地线活动轮廓（Geodesic Active Contour，简称GAC）模型的初始曲线及改进其外力为出发点，提出了一种基于Lidar点云和随机影像数据，利用改进的GAC模型进行建筑物边界提取的方案。该方案首先利用形态学交替序贯滤波自动获得模型演化的初始曲线，进而利用Lidar深度梯度影像改进模型演化的外力，得到了改进的测地线活动轮廓（Improved Geodesic Active Contour，简称IGAC）模型。仿真实验表明，采用IGAC模型，抑制了弱边界泄漏的问题，提高了建筑物边界提取的完整性和形状精确度。

基于空间像素模板的Adaboost算法高分辨率遥感影像河流提取

慎利 慎利 张露

2013, 42(3):  0-0. 

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高分辨率遥感影像分析中，如何充分挖掘像素间的空间关系来保证分析结果的空间连续性，成为提高影像解译精度的关键。提出了一种度量像素间空间相关关系特征的邻域模式，即空间像素模板，并结合Adaboost集成学习算法来实现IKONOS高分辨率影像上河流的精确提取。首先，基于过滤式特征选择方法自动生成像素模板的具体形式，继而构建多维特征向量，然后利用Adaboost算法实现多特征的加权集成利用，从而最终精确地提取河流。相关实验结果表明，利用文中所提方法的河流提取结果较SVM方法、最大似然方法对应结果的精度更高，且面向对象特性更加明显。

应用稀疏非负矩阵分解聚类实现高光谱影像波段的优化选择

施蓓琦 刘春 孙伟伟 陈能

2013, 42(3):  0-0. 

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针对高光谱影像数据高维性、高度相关性和冗余性等特点，本文提出应用稀疏非负矩阵分解聚类实现高光谱影像波段的优化选择。论文通过稀疏非负矩阵分解方法对高光谱影像进行稀疏化表示，同时顾及其可聚类的特性，在保留所选波段物理意义的基础上，得到波段选择后的高光谱影像降维数据。此外，应用稀疏非负矩阵分解聚类的方法对PHI-3高光谱影像进行波段选择的实验分析，应用聚类特征有效性分析波段聚类结果,并采用波段子集的信息量、相关性和可分性三类评价指标来验证方法的有效性。最终，算法实用性评价从运行效率和分类精度两方面证明了基于无监督聚类的稀疏非负矩阵分解可有效地进行高光谱影像的波段选择。

全球六边形离散格网数据的三维可视化方法

童晓冲 贲进 张永生 汪滢

2013, 42(3):  0-0. 

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本文针对全球六边形离散格网的三维显示化方法开展研究，设计了一种六边形格网的空间层次结构（Hexagonal Quad Balanced Structure，HQBS），采用四位码元对格网单元进行编码，定义并实现了格网向量的基本运算，利用这些运算可以方便地实现格网单元的空间索引。在此基础上还研究了全球离散格网的动态生成与显示算法、可视化区域裁剪等相关内容。实验表明：全球格网动态生成的效率110~370单元/ms之间，加载空间数据后，格网数据和空间数据逐层加载的时间在300ms左右，能够保证加载空间数据后的显示刷新率在20帧/秒左右。

一种扩展SURF描述符及其在遥感图像配准中的应用

罗楠 孙权森 耿蕾蕾 李辉 夏德深

2013, 42(3):  0-0. 

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本文针对原有的经典算法存在着运算时间过长或者匹配正确率不高的情况，提出一种扩展的SURF描述符。在原始SURF描述符的基础上，通过计算特征点相应尺度上的邻域采样点的局部归一化灰度统计信息以及二阶梯度值细节信息，形成新的扩展描述符。该方法不但能传承SURF算法速度快的优良性能，还能充分利用图像的灰度信息和细节信息。通过实验表明，综合考虑算法运行效率与匹配正确率，本文算法较原有经典算法更具鲁棒性。

一种基于虚拟点模型的机载LIDAR系统检校方法

张靖 江万寿 姜三

2013, 42(3):  0-0. 

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本文提出了一种全自动的LIDAR系统误差检校方法。针对传统检校方法大多依赖手工提取几何特征，自动化程度低且对于实际数据的适应性差等不足，尝试建立一种基于特征点对应的新型检校方法，以发挥点特征数量丰富易于提取的优势，提高检校算法的自动性和实用性。首先提出了虚拟连接点模型，解决离散点云间的同名点对应问题；其次利用LIDAR数据的强度信息，设计了同名点自动提取流程；最后采用真实数据，并与基于共面约束的检校方法进行对比试验，证明了本文方法的可行性和有效性。

稀少控制下机载InSAR区域网联合地理编码方法

黄国满 杨书成 张继贤 赵争

2013, 42(3):  0-0. 

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针对机载InSAR未经地理编码的斜距高程图，提出了机载InSAR斜距高程图绝对定向模型，用于定位和地理编码。模型利用斜距的高程信息进行斜地距转换，消除影像像点之间相对位移，然后将转换后的地距高程图视为刚体，进行相似变换，转换到物方空间坐标系下，从而建立由影像坐标和相对高程信息到地面三维坐标的映射关系。在绝对定向模型的基础上，以每个地距高程图作为单元模型，利用各单元模型彼此间的公共点连成一个区域，利用少量的控制点进行区域网平差，求得各模型的定向参数和加密点的坐标，实现稀少控制下的机载InSAR多片联合地理编码。利用我国西部横断山脉地区三个条带2.5m分辨率的机载InSAR数据组成区域网进行平差试验，利用光学卫星影像加密的已知点作为平差控制点和检查点，通过对多种控制点布设方案进行比较确定区域网平差控制点布设方案，结果显示在9个控制点的情况下精度趋于稳定，满足1:50 000测图要求。

基于梯度重建的稳健多频InSAR相位解缠方法

葛仕奇 陈亮 丁泽刚 龙腾

2013, 42(3):  0-0. 

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为解决常规InSAR系统因干涉相位欠采样所导致的陡峭地区高程提取困难问题，提出了一种利用多频干涉量进行相位梯度重建并实现相位解缠的处理方法。基于干涉相位的统计分布特性，研究了多频InSAR相位梯度的最大似然估计原理，针对有限观测频点情况下梯度解模糊性能对相位噪声敏感的问题，提出了通过基于邻点集的局部曲面建模进行相位梯度重建的稳健算法，并从频点选择、估计区间限定等方面进一步研究了提高算法稳健性的途径。最后通过对仿真和实际DEM数据的实验，验证了该方法的有效性。

一种从车载激光扫描数据中提取复杂建筑物立面的方法

杨必胜 董震

2013, 42(3):  0-0. 

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本文提出了一种从车载激光扫描数据中提取复杂建筑物立面的新方法。该方法首先利用“维数特征”方法确定每个扫描点的最佳邻域，进而计算得到每个扫描点精确的局部几何特征（法向量、主方向、维数特征）；然后基于“维数特征”对扫描点进行粗分类，并设置相应的生长准则对不同类别的扫描数据分别进行分割；最后综合建筑物立面的语义知识对建筑物立面区域进行精确提取。实验结果和比较分析表明，本文的方法不但能提取建筑物平面和非平面立面，而且消除了点密度差异（变化）对建筑物立面提取结果的影响，提高了建筑物立面提取的正确率和完整性。

利用外部DEM辅助山区SAR立体像对匹配及地形制图

贺雪艳 张路 Timo Balz 廖明生

2013, 42(3):  0-0. 

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SAR立体像对的匹配是利用雷达摄影测量技术提取地形高程信息的关键，匹配精度将直接影响结果DEM的高程精度。针对山区SAR立体像对匹配过程中同名点选取困难的问题，引入外部粗分辨率DEM作为辅助数据，将该DEM高程转换为视差，为匹配提供初值，同时采用金字塔匹配策略，不仅可以缩小搜索范围，提高搜索效率，而且能够减少粗差的产生。实验结果表明，采用外部DEM辅助之后，匹配粗差点数量相对于传统的雷达摄影测量处理结果明显减少，从而有效地提高了高程信息提取重建的精度。

基于HTN规划的分布式协同地理建模任务分解方法研究

杨慧 闾国年 盛业华

2013, 42(3):  0-0. 

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为有效地解决当前分布式协同地理建模环境中模型静态集成模式的问题，通过分析分布式协同地理建模中任务分解过程，提出地理建模任务的功能结构、计算复杂性、组织多方性和时空尺度等分解原则，采用层次任务网(Hierarchical Task Network，HTN)规划形式化表达地理建模任务，设计基于顺序任务分解（Ordered Task Decomposition，OTD）的地理建模任务的递归分解算法，以分布式流域水文模型SWAT作为实验案例，开发并实现了基于HTN规划的地理建模任务规划器，为分布式协同地理建模环境中的建模任务智能分解和分派提供新的思路。

专题地图属性信息的LOD表达与TreeMap可视化

艾廷华 周梦杰 陈亚婕

2013, 42(3):  0-0. 

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社会经济信息的结构构成是专题地图表达的重要内容之一，传统的统计图表法只能在单一层次上表达诸如百分比等结构信息。本研究提出了一种面向专题地图属性信息的LOD可视化方法，应用新型层次结构信息可视化工具TreeMap实现属性信息的多层次展示，随着专题地图尺度变化自适应调节属性信息的结构层次细节。并将面域拓扑制图技术Cartogram与之结合，建立了顾及区域拓扑特征的多层次属性信息空间定位方法，为受众提供面向属性信息的跨层次空间认知策略。

一种空间斜圆锥投影模型及解算

任留成 吕泗洲 王青山 吕晓华

2013, 42(3):  0-0. 

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本文研究了卫星侧视雷达图像的空间地图投影问题，专门为卫星侧视雷达图像设计出了一种空间斜圆锥投影（SOC），用以作为这类图像数据的动态数学基础。文中首先考虑了空间斜圆锥投影的几何模型，依据该几何模型建立了侧视区域中心线轨迹投影，进而导出了空间斜圆锥投影公式，并讨论了投影变形，最后以海洋卫星为例求得了一种空间斜圆锥投影模型。

基于三维Douglas-Peucker 算法的等高线间接综合方法研究

何津 费立凡

2013, 42(3):  0-0. 

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摘要：在前期研究基础上，将三维Douglas-Peucker方法应用到等高线综合，提出了等高线间接综合的思想和技术路线，将等高线视为无格式离散点，并进行了编程验证。初步的实验说明，用该方法综合的等高线兼具几何精确性与拓扑一致性，且方法本身对原始等高线的连续性要求不强，有着良好的应用前景。

基于航线结构的无地面控制点线阵航空传感器检校方法研究

许妙忠 尹粟 李明

2013, 42(3):  0-0. 

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本文基于线阵传感器几何特性和误差模型的分析，提出了一种不利用地面检校场的无地面控制点检校线阵传感器的方法。从对几何定标各种参数相关性的分析中，本文提出利用改善航线结构本身的几何条件可以消除或减少参数间的强相关性对解算精度的影响。特别对双航高结构消除主距、主点与高程之间的强相关性作了具体分析，从而实现了无地面控制点的相机自检校过程。然后研究了整个工作流程并利用不同相机的实际数据进行了检校实验，对生成的新相机参数进行了精度验证与分析。结果证实本文提出的方法是完全可靠和可行的，能有效提高成像数据的几何定位精度。

博士论文摘要

GPS/GLONASS融合的全球电离层格网模型结果分析

陈鹏

2013, 42(3):  0-0. 

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利用双频数据建立电离层模型时，其精度主要受到卫星数目和穿刺点分布的影响，随着各种导航系统的相继建成，利用多系统的数据建立电离层模型成为必然的趋势。本文研究了GPS/GLONASS系统组合的电离层模型建立及数据处理过程，自主开发了基于GNSS建立全球电离层格网模型的软件—IonoGim，以2010年001~031天结果为例比较分析了加入GLONASS数据对全球电离层格网模型结果的影响。计算结果表明：利用GPS/GLONASS系统组合建立全球电离层格网模型的结果与单独采用GPS的结果相差不大，格网点处的RMS反而有所增大，这与GLOANSS观测值质量相对较差有关。但是，GPS/GLONASS结果与CODE结果的符合度更好。加入GLONASS数据建立全球电离层模型并不能克服模型在海洋地区精度较低的缺陷，如何提高模型在海洋地区的精度还需要进一步研究。

学术论文

制图六体析读

白成军 韩旭

2013, 42(3):  447-452. 

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西晋人裴秀的《制图六体》是研究中国古代测绘技术发展历程的重要历史文献资料。本文基于以往研究成果，结合裴秀编制《禹贡地域图》的基本方法和缘由，充分考量当时的测量技术发展水平，对《制图六体》进行了整体析读，在此基础上指出：作为六体核心的“准望”是中国古代所有精确测量的泛称，《制图六体》是以裴秀为代表的地图编绘者对地图测绘提出的基本要求总结，也是裴秀时代采用“计里画方”的绘图方法、利用区域地图结合文字考证绘制全域性地图的最好诠释。这一研究，补正了以往研究中的不足之处。