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2014年 第43卷 第6期    刊出日期：2014-06-25

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学术论文

全球30m地表覆盖遥感制图的总体技术

陈军 陈晋 廖安平 曹鑫 陈利军 陈学泓 彭舒 韩刚 张宏伟 何超英 武昊 陆苗

2014, 43(6):  551-557. 

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本文针对全球30米分辨率地表覆盖遥感制图这一世界性难题，提出了以多源影像最优化处理、参考资料服务化整合、覆盖类型精细化提取、产品质量多元化检核为主线的总体研究思路，研发了影像几何与辐射重建、异质异构服务化集成、对象化分层分类、知识化检核处理等主体技术方法；用于制定了相应数据产品规范、生产技术规范，研发了多项生产型软件，用于研制了2000和2010两个基准年的全球）30米地表覆盖数据产品，将空间分辨率提高了1个数量级。

由垂直重力梯度异常反演全球海底地形模型

胡敏章 李建成 邢乐林

2014, 43(6):  558-574. 

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本文给出了海底地形起伏与垂直重力梯度异常之间的响应函数关系。据此，联合船测海深和垂直重力梯度异常数据，构建了全球75°S~70°N范围内1′×1′海底地形模型。以船测海深为检核参考，考察了本文模型在印度洋南部和西北太平洋地区的精度。结果表明，在考察区域内，本文模型精度优于ETOPO1、GEBCO和DTU10模型，且在印度洋南部与SIO的最新海底地形模型V15.1精度相当，在西北太平洋地区略优于V15.1。探讨了高次项和地壳均衡现象的影响量级，发现两者对反演结果的影响很小，可以忽略。通过与重力异常反演结果的比较，发现垂直梯度异常反演在中短波长部分（100~200km）表现较优。在西北太平洋地区，联合重力异常和垂直梯度数据进行海底地形反演计算，反演结果的精度较V15.1模型提高了约29.5％，说明联合这两种数据可以计算精度更高的海底地形模型。

航空重力数据向下延拓的波数域迭代Tikhonov正则化方法

孙文 吴晓平 王庆宾 刘晓刚 王凯

2014, 43(6):  566-574. 

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航空重力数据向下延拓是重力场数据联合处理的重要步骤。研究了Tikhonov正则化方法以及迭代Tikhonov正则化方法在航空重力数据向下延拓中的应用，指出Tikhonov正则化方法在利用GCV法或L曲线法选取正则化参数时存在的不足以及空间域迭代法迭代不收敛的问题。波数域Tikhonov迭代正则化法的引入，有效解决了上述问题。算例结果表明，波数域迭代法迭代过程收敛，且计算精度高、速度快，值得广泛应用于航空重力数据的向下延拓。

病态总体最小二乘问题的虚拟观测解法

王乐洋 于冬冬

2014, 43(6):  575-581. 

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汶川地震前后四川盆地CORS站运动特性分析

李萌 黄丁发 严丽 廖华 冯威 袁林果

2014, 43(6):  582-589. 

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为探讨四川盆地在汶川地震前后地壳运动的规律，本文对2006年3月至2012年9月四川12个连续运行参考站（Continuously Operating Reference Stations, CORS）6年多的观测资料进行了详细的处理和分析。通过比较震前震后CORS站运动的相似性和差异性发现：由于震后形变的影响，震后第一主成分(Principle Component First, PC1)的贡献率下降20%~40%；震后多站的速度场发生了明显的变化，突出表现在PIXI，CHDU，MYAN等站，YAAN，QLAI站处于闭锁状态；盆地垂直分量的周年振幅在震前一年偏大，震后逐年减小。以上发现表明汶川地震可能改变了四川盆地原有的运动特性。

支持向量回归辅助的GPS/INS组合导航抗差自适应算法

谭兴龙 王坚 韩厚增

2014, 43(6):  590-606. 

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卡尔曼滤波残差分量受到观测信息误差和动力学模型误差的双重影响，由于GPS/INS松耦合导航系统中观测值个数少于状态参数个数，导致异常检测时难以正确区分误差来源，提出一种支持向量回归辅助的组合导航抗差自适应算法。该算法克服了组合系统观测信息无冗余情况下异常检测的局限性，基于遗传算法参数寻优构建回归模型，预测次优观测值，结合整体异常检验法自主选择抗差或自适应滤波，进而调整观测值或动力学模型对导航解的贡献，进行导航预报。最后利用车载实测数据进行验证，结果表明：该算法能够对存在的异常故障智能判定，减弱观测值异常和动力学模型误差影响，保证组合导航精度，提高导航解可靠性。

负载分配的CPU/GPU高分辨率卫星影像调制传递补偿方法

方留杨 王密 李德仁 潘俊

2014, 43(6):  598-606. 

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本文系统地探讨了使用CPU/GPU协同处理理论对高分辨率卫星影像进行MTF补偿的方法。首先在GPU上对方法进行了基本实现，并通过三种性能优化策略（执行配置优化、存储访问优化和指令优化）进一步提高了方法的执行效率。在Intel Xeon E5650 CPU和NVIDIA Tesla C2050 GPU组成的CPU/GPU系统中对高分一号卫星全色影像进行MTF补偿，加速比达到42.80倍。在此基础上，为充分利用CPU的计算性能，使用CPU/GPU负载分配策略将部分负载分配给CPU进行处理，使用该策略后，方法加速比达到47.82倍，相应的处理时间压缩至1.62s，可满足对高分辨率卫星影像进行近实时MTF补偿的需求。

高光谱影像稀疏解混的空间同质分析法

王毓乾 邵振峰

2014, 43(6):  607-612. 

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本文针对高光谱遥感影像端元丰度的稀疏性和空间分布平滑性，提出一种基于空间同质分析的稀疏解混算法。该算法首先对高光谱影像进行空间同质分析来提取同质指数，然后根据同质指数对稀疏回归解混模型中的空间正则项赋予不同权重，使其能更好地反映高光谱影像端元丰度分布的空间复杂性，进而实现对高光谱混合像元的有效分解。模拟数据和真实数据的实验分析表明：本文提出的算法能更好地保持结果的稀疏性和丰度空间分布的平滑性并且具有一定的抗噪性，提高了整体的解混精度。

植被高度的极化干涉互协方差矩阵分解反演法

宋桂萍 汪长城 付海强 解清华

2014, 43(6):  613-636. 

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经典三阶段极化干涉SAR植被高反演算法中地面散射相位估计不准确，从而导致植被高反演精度存在偏差。针对这一关键问题，本文提出基于极化干涉互协方差矩阵分解的植被高度反演新方法。该方法利用Freeman分解理论和极化干涉互协方差矩阵，估计出更准确的地面散射相位；然后，结合RVOG模型反演植被高度。利用欧空局（ESA）的软件PolSARpro模拟的L波段极化SAR数据和亚马逊森林地区的ALOS PALSAR L波段数据进行实验，结果表明本文提出的新算法提取的植被高度相比经典三阶段法精度更高，从而验证了算法的有效性和可靠性。

从机载激光雷达点云提取建筑物屋顶边界的活动轮廓模型改进方法

孙颖 张新长 罗国玮

2014, 43(6):  620-636. 

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本文基于边缘与局部信息提出了一种处理多波段图像的活动轮廓模型，并将其应用于LiDAR数据的建筑物边界提取。本文首先将分类得到的屋顶点云数据转换为栅格数据，并作为模型的输入图像，进而采用变分水平集方法解求模型能量函数的最小解，得到建筑物的边界。该模型消除了其他活动轮廓模型对初始曲线和所处理图像类型的限制，适于任意形状的建筑物边界的自动提取；水平集规则项的添加，减小了模型的计算时间。实验结果表明：与IAC模型、GACcolor模型相比，本文模型在建筑物边界提取的应用中可以达到更高的匹配度、形状相似度以及位置精度。

分布式遥感空间在线分析的多维分析模型及其旱情应用

李继园 孟令奎 蔡阳 张文 段红伟

2014, 43(6):  627-636. 

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近年来，SOLAP技术已逐渐应用于遥感多维分析研究领域，但其计算性能仍面临大规模数据的挑战。本文借鉴数据密集型计算模式Map-Reduce在OLAP领域的相关应用研究，提出一种基于该模式扩展的遥感数据SOLAP立方体模型。在数据分级分块基础上，对现有模型在分布式环境下进行了适应性改进，并在Map-Reduce支持下，通过引入多维地图代数将该模型中的SOLAP计算转化为基于栅格块粒度的并行地图代数操作。以遥感旱情应用为例阐述了模型的构建与应用过程，并实现了原型。实验结果证明了该模型在大规模数据处理情况下具有较好加速性能与可扩展性。

更充分利用独立弯曲结构的线状要素Morphing变换方法

彭东亮 邓敏 刘慧敏

2014, 43(6):  637-652. 

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本文提出了充分利用独立弯曲结构的线状要素Morphing变换方法。该方法首先对不同比例尺表达的对应线状要素分别构建约束Delaunay三角网并建立弯曲森林，然后进行弯曲匹配以获得对应弯曲。鉴于对应弯曲“背面”的独立弯曲结构隐藏于更高层次的大弯曲中，对对应弯曲重新构建约束Delaunay三角网进而建立其“背面”的弯曲森林并进行弯曲匹配得到新的对应弯曲，依此递归充分挖掘对应弯曲结构。在此基础上，将所有对应弯曲的对应始点和对应终点都作为断点切割原线状要素，获得对应线段。最后，采用线性插值算法建立各对应线段之间的对应点关系并以对应点间的直线作为移位路径进行Morphing变换。通过实例分析，验证了本文充分利用独立弯曲结构的方法能够提高对应弯曲特征点的识别能力，从而能够更好地保持弯曲特征点并改善Morphing变换效果。

一种面向海量数字高程模型数据的洪水淹没区快速生成算法

沈定涛 王结臣 张煜 黄俊 胡承芳

2014, 43(6):  645-652. 

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常见种子点填充算法在实现DEM数据下的洪水淹没区生成时，具有难以处理大数据量以及过多的递归计算易导致算法效率较低等缺点。针对此问题，本文提出一种面向海量DEM数据的洪水淹没区生成算法分块压缩追踪法，该算法采用条带分块和实时栅格压缩存储技术，以解决海量地形数据下的淹没分析计算问题。最后，通过将本算法与常见种子点填充算法和分块种子点填充算法进行了对比测试，实验结果表明本算法不仅较好地解决了海量DEM数据下的洪水淹没区生成问题，与常规种子点填充算法和分块种子点填充算法相比亦具有较高的计算效率。

专题地图符号的句法结构及其自动构建机制

赵飞 杜清运

2014, 43(6):  653-660. 

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专题地图符号的构建是一个复杂的智能过程，可以通过句法结构对专题地图符号的语义关系进行规范，便于其自动生成。分析了专题地图符号的符号类型、内在结构及其设计模式，提出了基于音位（符号构成元素）—词（单个符号）—句（组合或复杂符号）的专题地图符号自动构建模型，定义了词间语义关系、句法关系等，并给出该模型的xml定义描述。通过该模型描述，每个专题符号可以由图元、结构法则、词间关系三个属性明确定义出来。系统讨论了该机制的设计模式，并给应用系统的形式化描述及集成应用。