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2014年 第43卷 第12期    刊出日期：2014-12-20

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综述

遥感大数据自动分析与数据挖掘

李德仁, 张良培, 夏桂松

2014, 43(12):  1211-1216.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0187

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成像方式的多样化以及遥感数据获取能力的增强,导致遥感数据的多元化和海量化,这意味着遥感大数据时代已经来临.然而,现有的遥感影像分析和海量数据处理技术难以满足当前遥感大数据应用的要求.发展适用于遥感大数据的自动分析和信息挖掘理论与技术,是目前国际遥感科学技术的前沿领域之一.本文围绕遥感大数据自动分析和数据挖掘等关键问题,深入调查和分析了国内外的研究现状和进展,指出了在遥感大数据自动分析和数据挖掘的科学难题和未来发展方向.

学术论文

环境负载对区域GPS基准站时间序列的影响分析

姜卫平, 夏传义, 李昭, 郭启幼, 张顺期

2014, 43(12):  1217-1223.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0149

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基于1999—2011年中国地壳运动观测网络(CMONOC)及2007—2012年武汉市连续运行卫星定位服务系统(WHCORS)的观测数据,联合中国及周边35个IGS基准站数据,采用GAMIT软件解算,获得了ITRF2008框架下的GPS基准站坐标时间序列.然后采用QOCA计算了环境负载位移,并利用其对GPS时间序列进行改正.研究结果表明环境负载造成的中国区域基准站位移呈现显著的区域性特征,东北、华北、华中区域变化较为一致且较大,西南区域基准站(KUNM)垂直方向的负载位移均方根(RMS)最大值达6.09 mm.通过对改正前后的数据进行时间序列分析,认为环境负载改正能够削弱中国区域大多数GPS基准站(约70%)垂直及水平东方向位移时间序列的非线性变化,其加权均方根(WRMS)减小量最大达1.5 mm,但是对于水平北方向坐标时间序列的改善作用不明显.

CE-1立体相机与激光高度计数据联合平差

赵双明, 冉晓雅, 付建红, 郭秋燕

2014, 43(12):  1224-1229.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0178

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CE-1三线阵立体相机和激光高度计主要用于获取月球形貌信息.CE-1沿轨运动过程中,可同时获取高分辨率的三线阵扫描影像和高精度的激光测高数据.在分析立体影像与激光高度计数据不一致性的基础上,为提高定位精度,将激光测距数据引入三线阵立体影像光束法平差处理.本文提出一种改进的外定向参数模型,采用3阶Lagrange多项式模型(LPM)建立外定向线元素内插模型,采用四元数球面线性内插建立外定向角元素模型,并根据改进模型建立激光高度计数据与影像数据的联合平差数学模型.试验表明,本文立体相机和激光高度计数据联合平差模型是有效的.

学术论文

整数相位钟法精密单点定位模糊度固定模型及效果分析

刘帅, 孙付平, 郝万亮, 刘婧, 李海峰

2014, 43(12):  1230-1237.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0195

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精密单点定位(PPP)模糊度固定方法有3种:星间单差法、整数相位钟法和钟差解耦法,但目前仅法国CNES公开发布用于整数相位钟法PPP模糊度固定的产品,因此研究基于整数相位钟法的用户端PPP模糊度固定模型很有必要.本文分析了整数相位钟法PPP模糊度固定模型,着重指出该模型与传统浮点解PPP模型的区别;提出一种顾及质量控制的逐级模糊度固定策略用于具体实施PPP模糊度固定.大量动态PPP解算试验表明:与浮点解PPP相比,固定解PPP具有更快的收敛速度且定位精度和稳定性更好.

激光测绘卫星对不同地表形貌探测能力分析

李鑫, 廖鹤, 赵美玲, 周文龙, 曹水艳, 周世宏

2014, 43(12):  1238-1244.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0188

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针对斜坡地形、台阶地形和植被地貌、分界地貌建立了4种基本模型,研究了不同的地表空间起伏和反射率分布对回波信号时空分布特性的影响,并采用蒙特卡罗方法仿真了4种模型下Geiger探测模式星载激光雷达的高程测量精度,发现:地形起伏主要影响回波信号的时间分布特性,统计条件下可以消除测量误差;回波信号空间分布特性变化主要由地貌(反射率)的变化引起,误差较小可以忽略.研究结果表明:激光三维测绘卫星对垂直陡变地形(如城市建筑)、斜坡地形(如山坡)、分界地貌(如水陆分界)和折射率起伏地貌(如植被地貌等)具有良好的探测能力.

遥感影像低秩信息的矩阵填充复原方法

孟樊, 杨晓梅, 周成虎

2014, 43(12):  1245-1251,1273.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0150

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提出一种基于矩阵填充的遥感低秩信息复原方法,通过"确定性采样"与"热启动技术",利用奇异值阈值迭代收缩算子进行了椒盐噪声去除与去厚云修复试验.试验表明,本文方法对于因污染或遮挡等原因造成的信息缺损问题的复原效果占优,其在信息复原的同时能较好地保留细节纹理信息并保持图像结构的连贯性.此法可用于遥感影像椒盐类孤立的点状噪声去除与厚云修复复原中,尤其是当影像矩阵具备区域结构内容相似性及纹理规则等低秩特征时,这种复原效果更佳.

学术论文

多镜头组合型全景相机两种成像模型的定位精度比较

季顺平, 史云

2014, 43(12):  1252-1258.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0169

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根据多镜头组合型全景相机的严格成像机理,分析了广泛采用的全景理想成像模型系统误差的来源,推导出误差分布规律,并深入比较了严格成像模型和理想成像模型之间的差异.首先,分析了理想模型的单片物方定位误差和像方后方交会误差,理论公式表明其误差分布和物像间距及视角大小相关;其次,分析了全景立体像对的理想核线误差,并证明误差受像对间的旋转角和Z坐标影响.最后,分别采用室内、外数据对两种模型的空间后方交会、核线模型、光束法平差进行比较分析.试验结果表明,室外条件下由于物距接近于全景投影面、立体影像间旋转角较小等因素,两种模型的差异很小,且都达到了相当于1像素左右的测量精度;在狭窄的室内条件下,由于物距小、旋转角大等因素,严格模型在测量精度上明显优于理想模型.

学术论文

机载双天线InSAR联合定标算法

王萌萌, 黄国满, 花奋奋, 魏钜杰, 卢丽君

2014, 43(12):  1259-1265.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0139

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为了提高InSAR获取DEM的精度,实际生产作业过程中每一架次均须飞临定标场,这就要求测绘人员需要多次布设角反射器.本文针对外业重复布设角反射器耗费时间和人力的问题,提出一种新的机载双天线InSAR联合干涉参数定标算法,实现了利用一次布设的控制点同时标定多架次干涉参数,减少了野外布设角反射器的工作量.该方法首先基于敏感度方程的定标方法选择适于机载双天线InSAR数据的干涉定标参数,其次将基于局部配准的配准方法和PSInSAR中PS点选取的方法首次引入高程连接点的选取中,实现了多架次同一场景的高程衔接.最后,根据控制点和连接点高程属性的差异,建立了不同的误差方程,组成联合定标模型,并利用中国测绘科学研究院的CASMSAR-X数据进行了联合定标试验,验证了该算法的正确性和有效性.

学术论文

光流特征聚类的车载全景序列影像匹配方法

张正鹏, 江万寿, 张靖

2014, 43(12):  1266-1273.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0172

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提出一种光流特征聚类的车载全景序列影像匹配方法.采用非参数化的均值漂移特征聚类思想,以SIFT多尺度特征匹配点的位置量和光流矢量,构建了影像特征空间的空域和值域;利用特征空间中对应的显著图像光流特征为聚类条件,实现了全景序列影像的匹配;最后以全景极线几何约束为条件进行粗差的剔除.通过相同、不同内点率以及不同数据的试验对比分析,本文方法在匹配正确点数和正确率方面要优于经典的Ransac法和金字塔Lucas-Kanade光流法,尤其在场景复杂造成的低内点率情况下,算法表现较为稳定,并可较好地剔除由重复纹理、运动物体、尺度变化等产生的匹配点粗差.

学术论文

一种视觉变量相似性驱动的点数据符号化过程模型

吴明光

2014, 43(12):  1274-1279.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0185

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首先分析了点数据符号化过程中的视觉变量相似性和绘制流程可重用性.在此基础上提出一种视觉变量相似性驱动的符号化过程模型.该模型将顺序型的地图符号化流程改变为符号化子过程可交叉共享的符号化流程.针对I/O密集的符号图形构造过程,提出图形缓存;针对计算密集的符号图形离散过程,提出扫描线缓存;针对像素操作密集的符号栅格化过程,提出栅格缓存.试验结果表明本文方法能够在保证绘制质量的前提下显著提高点数据的符号化效率.

学术论文

面向道路网络地图示意化的线形简化方法

遆鹏, 贾洪果, 徐柱, 唐建, 肖亮亮

2014, 43(12):  1280-1284,1292.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0190

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针对当前示意网络地图线形状简化方法中存在需要人工干预或地图认知度低的问题,本文提出自动化程度高并能保证良好地图认知的线形状简化方法.该方法通过合理设定线形状简化中所需的阈值以避免人工干预,提高了线形状简化过程的自动化程度,并通过在简化过程中应用平滑算法,以减少示意结果中线对象在方向上的转折数,从而提高了简化度和清晰度.试验表明该方法不仅可以生成清晰的示意结果,并且能够保证良好的地图认知度.

矢量数据变化对象的快速定位与最优组合匹配方法

罗国玮, 张新长, 齐立新, 郭泰圣

2014, 43(12):  1285-1292.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0191

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要素变化信息对地物生命周期的记录、时空数据库的构建、GIS数据库的更新有重要意义.针对大数据量的变化信息发现,本文采用基于格网划分的方法,通过对空间特征与属性特征汇总信息的对比,只对发生变化的格网进行检测,缩小了检测范围与空间查询区域.为解决要素变化前后的匹配问题,提出一种最优组合匹配法,通过对组合对象空间特征及语义特征的综合比较,从候选要素中选取最佳匹配对象.试验证明,该方法能够高效准确地实现大数据量的矢量数据变化信息的探测,并能很好地解决非一对一的要素匹配问题.

球面菱形离散格网正二十面体剖分法

周良辰, 盛业华, 林冰仙, 闾国年, 赵志鹏

2014, 43(12):  1293-1299.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0192

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基于菱形单元的球面离散格网具有结构简单和方向性一致等优点,使得其适用于全球多尺度空间数据建模与分析.本文提出一种球面菱形离散格网正二十面体剖分法.首先根据地球的主要地理特征确定正二十面体各个顶点在球面上的位置;其次针对南北两极处的极点奇异性,建立了球面经纬度坐标与三维直角坐标之间的转换关系,在此基础上提出球面菱形离散格网层次递归剖分算法,并从菱形格网单元面积、长短轴比两方面对剖分结果进行几何形变分析;最后验证了本文方法的可行性,试验结果表明,该方法可有效地构建基于正二十面体的球面菱形离散格网,其总体几何特性明显优于基于正八面体构建的球面菱形离散格网.

学术论文

利用层次Voronoi图进行点群综合

李佳田, 康顺, 罗富丽

2014, 43(12):  1300-1306.  doi:10.13485/j.cnki.11-2089.2014.0166

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通过距离权重描述点的重要程度,采用改进的k-means算法得到点群的聚类中心,进而以聚类中心为基础,构建了层次加权Voronoi图与Voronoi层次树结构.以点群的分布范围、排列方式与密度为度量,给出了基于Voronoi层次树结构的点群综合方法,确保了点群综合前后在空间形态分布上的一致性.结合地理统计学计算,对综合方法作了进一步的量化评估与优化.经验证,本文方法是可行、有效的.