当期目录

2013年 第42卷 第4期    刊出日期：2013-08-20

上一期    下一期

学术论文

一种基于等高线弯曲约束Delaunay三角网的地形特征提取新方法

张尧 樊红

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (2334KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

地形特征包括地形特征点和特征线，它们是进行地貌分析与处理的重要手段，也是地貌结构化综合的重要内容。本文提出并实现了一种新的等高线特征提取方法。该方法通过对等高线进行凹凸段划分，获得等高线特征段（包括凹段和凸段，分别对应山谷和山脊），并利用最大角作为约束条件、特征段的边作为约束边对所有特征段构建约束型Delaunay三角网（简称CDT）。然后，获取特征段CDT的骨架线作为局部特征段的地性线树，并将每棵地性线树的叶节点作为相应特征段上的特征点。最后，利用特征段及其CDT对特征点进行匹配，完成地性线的追踪，生成地性线。论文最后做了相关的实验，对该方法的有效性进行了验证。

顾及地理特征保持的溺谷海岸线化简算法

黄亚锋 艾廷华 刘耀林 张航峰

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (3282KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

顾及地理特征保持的地图综合算法是地图综合领域感兴趣的问题。本研究以溺谷海岸线化简为例对该问题进行了研究，在溺谷海岸成因、地理特征分析基础上提出顾及地理特征保持的溺谷海岸线化简算法。该算法利用Delaunay三角网为支撑几何结构建立河口层次树模型表达溺谷海岸线特有的河口树枝状特征，通过次要河口的删除实现岸线化简。实验结果表明该算法保持了溺谷岸线树枝状特征，同时具有自身拓扑一致性、保证航海安全性等优点。

基于面特征的遥感图像几何校正模型

龙腾飞 焦伟利 王威

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (1536KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

传统的遥感图像几何校正模型是基于控制点建立的。然而在很多情况下图像上面特征比点特征更易自动提取。本文提出面特征之间距离的定义及算法，在此基础上提出利用控制面建立误差方程的方法，实现了基于面特征的几何校正。以Landsat、ALOS和Quickbird影像为例进行了试验，试验结果表明本文的方法可用于不同的卫星影像和成像模型。当控制资料不含粗差时，利用控制面和控制点的校正精度基本一致，可达到1个像素以内；当控制资料含有粗差时，基于面特征的几何校正模型比基于点特征的几何校正模型具有更强的容错能力。

基于全极化SAR数据去方位向模糊的舰船目标检测方法

魏钜杰 李平湘 杨杰 张继贤

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (6966KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在SAR成像过程中，利用目标相对于雷达运动的多普勒频率进行方位向压缩来提高方位向分辨率。对于海面舰船目标，往往由于SAR发射的脉冲重复频率过低，回波信号的多普勒频率欠采样，引起高亮度的方位向模糊噪声，产生虚假目标。若直接利用传统CFAR、子孔径相干等目标检测算法，会把方位向模糊引起的虚假目标误判为舰船目标，降低了舰船目标的检测精度。针对SAR影像方位向模糊现象，本文提出了一种基于全极化SAR数据的舰船目标检测算法，其利用H-A-Alpha分解得到的第三散射机制，结合方位向全极化子孔径相干，消除了方位向模糊噪声对舰船目标检测的影响，提高了舰船目标的目标杂波比。通过采用日本玉野Kojimawan港口附近的C波段AIRSAR全极化数据进行实验，验证了该算法能消除SAR方位向模糊，降低虚警率，提高舰船目标的检测精度。

顾及道路目标Stroke特征保持的路网自动综合方法

杨敏 艾廷华 周启

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (4954KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

地图综合中对道路网的选取通常要考虑道路的属性等级、长度形状几何特征、分布密度、通达性等，常规方法只能顾及部分指标评价对象（弧段、结点或网眼）的重要性，在重要性排序基础上按照“资格”法线性选取,由于缺乏顾及道路网空间分布信息的有效手段，造成原有空间分布特征被破坏。本研究将描述道路完整地理意义的stroke特征引入选取过程中，提出一种顾及道路目标Stroke特征保持的路网选取方法，即构建道路网Stroke特征并评价重要性，在按Stroke重要性线性选取的基础上增加约束条件，包括等级约束条件和空间邻近关系约束条件，从而将空间分布信息与属性、几何及拓扑信息有效地结合在一起。实验表明，该方法在保留重要道路目标的同时，也较好地保持了原有的空间分布特征。

基于结构模式的道路网结点匹配方法

栾学晨 杨必胜 张云菲

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (2074KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对道路网交叉口的结构形态特点，提出一种基于结构模式的道路网结点匹配方法。首先识别道路网中的复杂道路和交叉口模式来统一道路结构；然后通过道路交叉口的结构化描述，提取每个道路结点的局部网络模式特征；对于待匹配的道路结点，寻找对应结构模式间的最大公共子网，并计算结点之间的形态相似性，在形态相似性的基础上进行道路结点的匹配；最后通过稳健估计的方法剔除错误的结构匹配。实验表明，该方法提取的局部网络结构模式能够有效地用于道路网的匹配，对于数据定位精度差异较大、甚至不同坐标系下的数据都能得到较好的匹配结果。

洪水淹没分析中的自适应逐点水位修正算法

丁雨淋 杜志强 朱庆 张叶廷

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (11473KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

洪涝灾害损失评估是防洪减灾科学决策的基础，其中洪水淹没分析是准确提取洪水淹没范围、水深及历时等灾情信息的关键。洪水淹没分析主要采用数字高程模型数据（DEM），由于DEM的格网分辨率与高程精度有限，常出现异常的洼地或平地，导致难以可靠计算每个格网点处的流向，而传统方法采用统一高程的洼地填平处理又使得容易出现洪水演进过程中复杂起伏地形水面爬坡以及平坦地形水位断流的问题，为此本文提出了顾及流速和淹没时间的自适应逐点水位修正算法，即在DEM坡面流模拟的基础上，根据洪水水流特性、地形、边界变化、水流速度、水深变化以及淹没点的淹没时间，计算水位修正值，对洪水演进过程中每个格网点的水位进行修正，采用多种地貌类型的DEM数据进行实验，证明洪水演进的淹没范围、水深及历时的实时计算结果准确可靠，可为快速评估灾害损失与防洪决策服务提供更为科学的依据。

资源三号测绘卫星三线阵影像高精度几何检校

蒋永华 张过 唐新明 祝小勇 秦前清 李德仁 付兴科

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (3071KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

高精度几何检校是测绘卫星能否实现立体测图的关键。本文提出了用于星载光学卫星在轨几何检校的严密成像几何模型，推导了多线阵CCD拼接的内方位元素模型，在此基础上构建了基于偏置矩阵及内方位元素模型的多检校场联合几何检校模型和几何检校方案。针对我国第一颗民用测绘卫星资源三号，利用华北多个地区1:2000的正射影像和数字高程模型对资源三号三线阵影像进行几何检校，利用河北安平靶标区域三线阵数据进行验证。结果表明，采用本文的方案，资源三号测绘卫星无控制点平面定位精度优于20m，利用靶标控制点的平面定位精度优于0.6m，高程精度优于0.5m，达到资源三号测绘卫星所能达到的理论极限精度；并验证了资源三号三线阵相机并不存在镜头光学畸变，只是存在主距变化、CCD排列旋转等引起的线性误差。

曲线弯曲的多叉树表达

操震洲 李满春

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (14519KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对当前曲线弯曲识别方法的不足，本文提出一种基于多叉树结构的曲线弯曲表达方法。该方法以曲线轴线作为弯曲划分基准，通过递归方式层次化提取不同方向、不同区间上弯曲，根据提取结果生成弯曲多叉树。最后通过曲线综合实验验证了该方法的有效性。

MPI环境下等高线简化并行计算适宜性研究

沈婕

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (3370KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

近年来，多核及基于并行体系结构的硬件资源层出不穷，但是由于并行程序设计复杂，并行软件还相对缺乏。随着网络地图、按需制图等快速成图的需要，地图综合的效率需要进一步提高，地图综合并行计算方法的研究逐渐受到重视。本研究基于MPI，对不同的等高线简化算法并行计算的适宜性进行了比较研究。本文首先基于时间复杂度分析，对简化算法的效率进行分析。构建了基于MPI的等高线并行计算过程，探讨了并行计算中数据划分与合并、通信方式与计算过程三个关键问题。选取四种典型的简化算法，利用数据量呈等差分布的等高线数据进行简化并行计算实验。试验表明，算法并行计算效率不会随着节点数增加而持续性提高，尤其是串行算法效率很高的算法；基于MPI的非阻塞通信方式相对于阻塞通信方式可以提高并行计算效率；算法约束参数与数据的空间分布特征共同影响算法的并行计算效率。分析简化算法的并行计算适宜性时，应该综合考虑算法的时间复杂度、约束参数、数据量、数据分布特征以及计算环境等多个因素。该研究对于并行计算在地图综合乃至地学计算领域的拓展与应用具有重要意义。

资源三号测绘卫星传感器校正产品几何模型

潘红播 张过 唐新明 周平 蒋永华 祝小勇 江万寿 许妙忠 李德仁

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (3117KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

资源三号是我国第一颗民用高分辨率立体测绘卫星，其具备一次获取地面立体数据的能力，能应用于1：50000立体测图和资源调查与监测。为了获取较大的幅宽和较高的分辨率，资源三号采用了多片CCD拼接成像的方式获取地面信息，每片CCD影像具有自己独立的严密成像几何模型参数。如果直接提供分片的CCD影像产品，则用户难以使用。为降低对用户的要求，本文通过建立了无畸变的传感器校正产品的严密成像几何模型来生产传感器校正产品。传感器校正产品解决了CCD影像拼接的问题，拼接后的影像不仅视觉无缝，同时几何无缝；该产品解决了多光谱波段间配准的问题，且生产过程中引入的投影差误差和交会误差可以忽略不计；该产品消除了大部分畸变，故拥有极高的RFM替代严密成像几何模型精度，替代精度优于1%像元。本文利用安平和登封地区的三线阵数据进行无控制点平差和4角点控制平差，资源三号测绘卫星无地面控制点立体定位精度可以达到15米，带控制点平面误差在3米以内，高程误差在2米之内，且三线阵平面定位精度要优于两线阵。

面状要素的多层次骨架线提取

刘小凤 吴艳兰 胡海

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (2404KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

多边形的骨架线是对其形态的准确描述，多尺度的骨架线表达在图形分析如多边形的形态恢复和多边形的模式识别等方面具有重要作用。利用双缓冲区变换、障碍距离变换和Voronoi图技术，本文提出一种新的多边形多层次骨架线提取方法，并且，利用复杂湖泊多边形、简单多边形、含岛洞多边形、噪声边缘多边形等不同形状的多边形测试和比较了该方法提取的骨架线的连通性、拓扑一致性和对图形旋转的灵敏性等。实验结果表明，本文方法在上述特性上优于现有算法。

面向多重空间冲突解决的移位场模型

周启 艾廷华 张翔

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (2843KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

制图综合中的移位在解决空间冲突时，需要顾及多种上下文条件下的邻近目标的空间冲突，同时要保持目标群分布模式形态。本研究针对该问题，建立了多力源作用下的移位场模型，实现满足以上条件的地图综合移位。该模型在Voronoi图剖分结构中，通过邻近距离阈值探测空间冲突，并作为斥力发生源，基于多源斥力的向量和计算得到最终移位的方向与偏移距离。该模型同时利用群组的方式保持空间目标的分布模式形态。本研究通过街区中建筑物群的综合实验，验证了基于该移位场模型的移位不会产生新的空间冲突，较好地保持了移位前的相对空间关系。

一种基于光谱与空间局部相关的SVR影像融合方法

王慧贤 江万寿 雷呈强 张一鸣

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (5140KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

针对SVR(Synthetic Variable Ratio,合成变量比)融合方法可能存在的颜色偏差问题，本文提出一种基于光谱与空间相关的遥感影像融合方法。该方法利用全色影像与多光谱影像的光谱与空间相关特性，采用局部优化策略模拟全色波段，能够有效地减少融合影像的光谱扭曲。作者选择WorldView-2等卫星的全色和多光谱影像进行融合实验，采用目视和量化指标进行评价并与现有流行算法进行对比，验证了本文方法的优越性。

基于矩谐分析的航空重力向下延拓

蒋涛 党亚民 章传银 金涛勇

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (3226KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

提出了基于矩谐分析的航空重力向下延拓方法，以重力扰动作为基本观测值，给出了基于矩谐分析的向下延拓模型和算法。利用EGM2008重力位模型设计模拟数值试验，对比研究矩谐分析、直接法和基于广义岭估计的逆Poisson积分法，分别采用这三种方法将飞行高度处含高斯白噪声的2.5′×2.5′ 重力扰动向下延拓至大地水准面，与真实值作外部检验。数值比较结果表明：矩谐分析在延拓精度、稳定性和边界效应等方面都要优于直接法和基于广义岭估计的逆Poisson积分法，能取得良好的向下延拓效果。

基于压缩感知的地磁数据分频压缩与重构方法研究

刘繁明 张迎发 荆心

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (2614KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

高精度导航用地磁数据库构建时需要对大量数据进行压缩。为保留必要的高频细节特征信息，提出一种基于压缩感知理论的数据分频压缩及联合重构方法。在余弦变换频域中对数据进行分频压缩编码，在数据重构算法中引入压缩感知理论，利用局部余弦变换系数作为线性测量观测值，通过解决小波变换域l1范数和时域稀疏梯度全变差正则化的模型，精确重构原始数据高频信息。利用实测地磁数据仿真实验结果表明，仅使用25%的分频压缩采样测量系数，可精确重构原始数据；在相同压缩比下，分频压缩感知重构算法与传统滤波逆变换方法相比具有更高的精度，且峰值信噪比最大可提高5dB左右。

天线方向图未知的机载SAR图像增强

燕琴 靳国旺 张继贤 黄国满

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (2217KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

为了减弱雷达天线方向图和作用距离对SAR成像质量的影响，提高天线方向图未知情况下的机载SAR图像可视化效果和判读特性，提出了利用方位向强度积分计算增强因子的SAR图像增强方法。该方法沿方位向对SAR图像各距离处的强度值进行积分，根据积分结果计算距离向增强因子并进行增强处理，从而减弱雷达天线方向图和作用距离对SAR成像强度的影响，得到沿距离向色调一致的SAR图像。采用机载SAR图像进行了增强试验，得到了满意的增强效果，验证了该方法的有效性。

一种遥感图像信噪比评估和度量准则

傅鹏 孙权森 纪则轩 陈强

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (4813KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

遥感图像的信噪比是在轨遥感器辐射性能的重要体现。对遥感图像信噪比的研究，能够很好地反映出在轨运行的不同卫星遥感器辐射性能的变化与衰退情况。由于在轨成像环境的差异，如果直接比较不同遥感图像间的信噪比关系，将与实际结果产生较大分歧。通过对遥感图像进行图像块划分、匀值图像块选取以及图像灰度值与成像时传感器入瞳辐亮度的关系转换，提出一种遥感图像间信噪比的评估和度量准则，以进行不同遥感图像信噪比的比较，实现全自动的信噪比评估及度量。通过分析我国卫星传感器在不同时期所成图像信噪比的关系，验证了提出的信噪比评估和度量准则的稳定可靠性。

联合多代卫星测高数据构建中国近海及邻域海平面异常序列

孙文 王庆宾 朱志大

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (3542KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

利用卫星测高数据监测海平面变化是研究分析海洋学问题的重要手段。T/P、Jason-1和最新测高卫星Jason-2的发射，使得构建较长时间跨度的海平面异常序列成为可能。文中首先给出了海面高的计算方法，并引入基于高斯滤波的粗差探测方法，有效地剔除了各弧段测高数据存在的粗差。通过对三颗卫星同步运行段测高数据的分析，得到三组数据在中国海及邻域的平均偏差分别为：Jason-1相对T/P需改正-8.77cm；Jason-2相对Jason-1需改正-7.33cm，两者均小于其在全球海域的改正值。以T/P测高数据所得平均海平面为基础，利用改正后的Jason-1、Jason-2数据，得到该海域18年海平面异常时间序列，海平面平均上升速率约为4.9mm/a；并分别对中国海各海域海平面异常时间序列进行分析，得到渤海、黄海、东海及南海的海平面平均上升速率分别为：2.5mm/a、3.2mm/a、3.6mm/a和6.2mm/a。将所得每周期离散正常点的观测数据格网化，然后逐格网计算海平面异常时间序列，得到该海域18年来海平面异常平均上升速率的分布情况，结果表明，该海域海平面上升速率高于全球平均水平。

地面激光点云强度噪声的三维扩散滤波方法研究

张毅 闫利

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (5882KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

为提高点云数据质量，对点云强度进行滤波的同时保持边缘和细节特征，本文针对地面激光扫描点云的数据特点，研究建立了点云强度三维扩散滤波方程。深入分析了扩散尺度在扩散滤波中的作用，利用信噪比作为滤波质量的定量评价方法，通过统计实验和对比实验，证明了本文方法在点云强度滤波中具有较好效果。

顾及分段相似性的同震形变时间序列恒星日滤波优化算法

沈飞 李建成 张小红 束蝉方

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (3752KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

本文在常规恒星日滤波的基础上，提出了一种顾及分段相似性的恒星日滤波优化算法，即在构建滤波算子之前，首先确定用于构建滤波的坐标残差时间序列与地震当天坐标残差时间序列的分段相似性，然后根据相似性度量指标的大小确定权重后再进行滤波。研究结果表明：利用本文提出的顾及分段相似性的恒星日滤波优化方法能够显著改善单历元定位的精度和可靠性，克服常规滤波方法存在的缺陷，有利于恒星日滤波的无人工干预批处理。尤其是通用影像质量评价指数UIQI方法顾及了时间序列间的相关系数以及序列自身的均值和方差，比其它相似性度量更加科学合理，建议采用UIQI作为恒星日滤波优化算法的相似性度量。

利用超导重力数据检测汶川地震激发的球型地球自由振荡

许闯 罗志才 周波阳 林旭

2013, 42(4):  0-0. 

摘要 ( )   PDF (1958KB) ( )  

相关文章 | 多维度评价

本文利用Canberra、Matsushiro、Membach和Metsahovi四个台站2008年5月的超导重力数据对汶川8.0级大地震激发的球型地球自由振荡进行了研究。结果表明：0S0～0S48全部基频振型以及1S4、2S4和3S1三个谐频振型与PREM模型的误差在0.02‰～1.93‰，且所有振型的信噪比均大于阈值3，表明本文的计算方法是有效的，计算结果是可信的；0S2、0S3和0S4存在谱线分裂现象，其谱线分裂率 为1.09340、0.67430和1.07100，验证了地球自转和椭率是引起0S2、0S3和0S4谱线分裂的主要原因。