当期目录

2015年 第44卷 第6期    刊出日期：2015-06-20

上一期    下一期

综述

论夜光遥感数据挖掘

李德仁, 李熙

2015, 44(6):  591-601.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20150149

摘要 ( )   HTML   PDF (1051KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

如果从地球上空观测夜间的地球,可以发现人类聚居区和经济带发出夺目的光芒。当夜间的天空无云时,遥感卫星能够捕捉到城镇灯光、渔船灯光、火点等可见光辐射源,这些夜间无云条件下获取的地球可见光的影像即夜光遥感影像。与日间遥感不同,夜光遥感对于反映人类社会活动具有独特的能力,因此被广泛应用于社会经济领域的空间数据挖掘。本文首先介绍能够观测夜间灯光的卫星遥感观测平台和传感器, 然后从社会经济参数估算、城市化监测与评估、重大事件评估、环境及健康效应研究、渔业信息提取、流行病研究、油气田监测等方面总结了夜光遥感数据挖掘的现状和特点。最后,文章从新型数据源、知识发现、地面观测和地理国情—世情监测4个方面提出了夜光遥感及其数据挖掘的未来发展趋势。

大地测量学与导航

抗差加权整体最小二乘模型的牛顿-高斯算法

王彬, 李建成, 高井祥, 刘超

2015, 44(6):  602-608.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130704

摘要 ( )   HTML   PDF (1136KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

基于加权整体最小二乘的牛顿-高斯迭代算法,提出了一种抗差加权整体最小二乘模型。利用标准化残差构造权因子函数,并采用中位数法获得具有抗差性的单位权中误差估值,能同时实现观测空间和结构空间抗差。为获得标准化残差,利用线性近似的协因数传播律推导了加权整体最小二乘残差协因数阵的表达式,并给出模型的迭代计算方法。试验结果表明:对于加权整体最小二乘的粗差处理问题,本文提出的方法具有良好的抗差性能,参数估值与不含粗差时加权整体最小二乘的结果没有显著的差异,性能优于直接由残差构造的稳健加权整体最小二乘模型。

Moho面扰动重力梯度信息的提取

叶周润, 柳林涛, 梁星辉

2015, 44(6):  609-615.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140015

摘要 ( )   HTML   PDF (7628KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在运用重力和重力梯度资料反演Moho面时,关键步骤之一即是从原始测量信号精确提取只包含该层面单一密度信息的扰动(异常)值。本文主要工作有:①为减小GEMMA Moho团队的点质量模型计算误差而采用正演精度更高的空间域Tesseroid单元体和频谱域球谐分析与综合方法,并对这两种方法进行了结果对比;②如何合理利用地壳先验模型资料。本文中最后提供了基于GOCO03S模型可以用于后续Moho面反演的重力梯度主对角线分量的全球扰动值,并对所有试验数据进行了讨论和分析。

长江口EnviSat测高数据的波形分类重构分析

彭福凯, 沈云中

2015, 44(6):  616-624.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140374

摘要 ( )   HTML   PDF (6950KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

采用波形分类重构算法处理EnviSat卫星从2002年10月至2010年5月在长江口近岸海域28 °N~32 °N、121 °E~125 °E范围内的波形数据。该区域内海洋波形、波形后缘前端出现峰值的波形、波形后缘后端出现峰值的波形、似镜面波形和复杂波形分别占89.03%、2.95%、0.45%、3.31%和4.26%。根据不同的波形类别采用不同波形算法进行波形重构。同时,分析了不同重构算法之间的系统偏差,并据此确定OCOG算法、Threshold算法和子波形算法的最优阈值水平分别为65%、45%和50%。重构结果表明,波形分类重构算法优于其他波形重构算法,能有效改善原始海面高的精度,改善程度在16.62%~53.86%之间。此外,重构后交叉点差值小于重构前的交叉点差值,与轨迹P089、P411形成的交叉点的海面高差值由1 m降低到25 cm左右,其余交叉点的差值均在2~6 cm。

利用ICESat数据确定北冰洋海冰出水高度——以2005—2006年为例

陈国栋, 李建成, 褚永海, 李大炜

2015, 44(6):  625-633.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140478

摘要 ( )   HTML   PDF (7665KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

提出了在结合高程特征变化的基础上利用ICESat海冰观测数据波形参数确定北冰洋海冰出水高度的方法,并与目前常用的最低点法进行比较。结果表明,最低点法计算的海冰出水高度不仅在空间分布上存在系统性误差,并且容易受到粗差影响,而本文的方法则具有较高的可靠性。本文在最低点法中加入高程标准差限制,并与本文提出的方法结合,计算并分析了2005年至2006年6个ICESat任务期的北冰洋海冰出水高度的季节变化。结果表明,2005年夏天的异常气候对于北冰洋海冰具有深远的影响,不仅使当年秋季的海冰出水高度大大减小,而且海冰的组成比例也发生了巨大变化。

深空探测器同波束相位参考成图相对定位方法

周欢, 童锋贤, 李海涛, 郑为民, 董光亮, 李培佳, 舒逢春

2015, 44(6):  634-640.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140240

摘要 ( )   HTML   PDF (3503KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对我国后续深空探测任务中高精度相对定位需求,提出了采用天文同波束相位参考成图技术进行深空探测器相对定位的方法。首先建立适用于深空探测器信号特点的同波束相位参考成图相对定位模型,然后分析信号带宽和UV覆盖两个因素对测量精度的影响。最后利用我国VLBI观测网(CVN)在2013年15、20和21日接收的嫦娥三号着陆器和玉兔号巡视器下行同波束数据,处理得到了巡视器在5个环拍点相对着陆器的位置,验证了本文方法的可行性及其对探测器下行信号的强适应性。与视觉定位结果的对比表明,巡视器相对着陆器定位精度达到米级。

北斗三频宽巷组合网络RTK单历元定位方法

高旺, 高成发, 潘树国, 汪登辉, 王胜利

2015, 44(6):  641-648.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140308

摘要 ( )   HTML   PDF (1781KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

利用三频超宽巷/宽巷模糊度波长较长从而易于固定的优势,提出了一种基于北斗三频宽巷组合的网络RTK单历元定位方法。数据处理中心利用基准站实时生成并播发包含双差对流层和电离层延迟改正信息的虚拟观测值;用户站利用载波、伪距组合及分步解算的TCAR方法基于单个卫星对、单历元可靠固定两个超宽巷或宽巷模糊度。最后利用已固定模糊度且噪声最小的宽巷观测值和内插得到的大气延迟改正进行实时动态定位解算。试验结果表明,对于本文提出的网络RTK单历元定位方法,用户站宽巷模糊度单历元解算准确率高于99.9%,统计的定位中误差平面为3～4 cm,高程方向约为5 cm。

升降轨InSAR数据约束下的2007年阿里地震反演分析

温扬茂, 许才军, 刘洋, 冯万鹏, 李志才

2015, 44(6):  649-654.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140349

摘要 ( )   HTML   PDF (5392KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

2007年5月5日,西藏阿里地区发生了M_w6.1级地震。本文采用Envisat卫星的升、降轨SAR数据获取地震的精确同震地表位移,然后基于弹性半空间位错模型,分别采用MPSO非线性和最小二乘线性反演算法确定了断层几何参数和滑动分布模型。结果表明,分布式滑动分布模型能较好地解释观测到的InSAR地表形变场。地震发震断层为走向158°、倾角43°的西南倾断层,主要的滑动量集中在7～12 km的深度,最大滑动量约0.3 m,位于9 km的深度。反演给出的地震矩为1.24×10¹⁸ Nm,与地震学结果相一致。

摄影测量学与遥感

基于球面投影的单站地面激光点云直线段提取方法

张帆, 高云龙, 黄先锋, 尹若捷, 张志超, 朱宜萱

2015, 44(6):  655-662.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130208

摘要 ( )   HTML   PDF (3733KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

由于激光点云离散分布于三维空间,导致特征计算困难,目前针对地面激光扫描点云的直线提取方法普遍存在计算量大、提取错误、或适应性不足等问题。本文提出了一种基于球面投影的单站地面激光点云直线段提取方法:首先将三维点云投影到球面上,球面投影后的三维点云保持了正确的邻接关系,同时也解决了三维数据计算量大的问题;然后,利用球面霍夫变换,正确提取球面投影后点云中的直线段特征;最后,利用稳健的直线拟合算法计算点云中的三维直线段参数。通过对室内室外场景数据的直线段提取试验及与商业软件Geomagic Studio等方法的对比试验,验证了本方法的正确性、适用性和准确性。

视频测量影像序列椭圆形人工目标点快速识别和跟踪方法

刘祥磊, 童小华, 马静

2015, 44(6):  663-669.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130452

摘要 ( )   HTML   PDF (2380KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对视频测量建筑物健康监测获取海量影像序列数据快速、准确识别和跟踪目标点的需求,提出基于影像块技术的椭圆形目标点识别和跟踪完整算法。该算法采用影像分块技术降低数据处理量,实现椭圆形目标点跟踪,集成数学形态学和椭圆几何属性特征,消除图像块边缘检测的非椭圆边缘信息,实现椭圆轮廓的提取,并采用最小二乘法拟合椭圆中心实现亚像素定位,快速、准确地实现视频测量建筑物健康监测椭圆形目标点的识别与跟踪。试验结果表明该方法获取的椭圆中心点像素坐标的RMS残差优于0.025个像素,且相对于随机Hough变换和模板识别算法,跟踪效率提高5倍以上。

复杂水体边界提取的改进正交T-Snake模型

孟令奎, 吕琪菲

2015, 44(6):  670-677.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140404

摘要 ( )   HTML   PDF (4477KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

引入拓扑自适应动态轮廓(T-Snake)模型并进行了改进,设计了合适的能量函数,提出了目标内部岛状空洞引起的拓扑冲突的检测与处理机制,实现了包含河中岛的复杂河流边界的精确提取。针对模型初始轮廓需手动构造的缺点,利用影像分形维数最小值获取水体内部区域并实现轮廓自动初始化。试验表明,该方法可有效提取水体深凹边界和含河中岛的河流边界,在精度和效率上优于传统Snake和GVF Snake模型。

面向关系数据库扩展的自适应影像金字塔模型

胡正华, 孟令奎, 张文

2015, 44(6):  678-685.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140279

摘要 ( )   HTML   PDF (1429KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

随着遥感技术的发展,特别是传感器分辨率的提高,影像数据量日益增长,这对高效、智能地管理海量数据提出了更高的要求,如何有效、智能地存取海量遥感数据成为当前越来越热门的话题。本文针对空间数据管理系统的发展现状,结合数据库存储、网络传输和客户端的硬件情况,从影像数据切片和影像数据的细节层次(level of detail,LOD)模型两个层面来解决遥感数据的存储问题,提出了自适应的遥感影像切片机制,以及与之相适应的LOD模型构建方法。通过试验证实,该影像管理机制能够在多种不同的数据库、网络和客户端条件下实现影像数据智能化高效存储与访问。本文的研究为高效的影像数据管理提供了可行的思路和方法,有助于在C/S架构的网络环境下实现基于数据库技术的遥感影像数据的高效存取和管理。

顾及地形因素的S-RVOG模型和PD相干最优算法联合反演植被高度

解清华, 汪长城, 朱建军, 付海强

2015, 44(6):  686-693.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130731

摘要 ( )   HTML   PDF (5180KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对极化干涉SAR植被高度反演中RVOG模型未考虑地形影响,且三阶段算法受到地面相位估计误差和纯体相干性估计误差影响,提出了一种植被高度反演思路,采用考虑地形因素的S-RVOG模型作为反演模型校正地形影响,同时引入PD相干最优算法用于改善三阶段算法中直线拟合地表相位估计和纯体相干性估计精度。为验证算法的有效性,首先采用欧空局提供的PolSARpro软件模拟了不同地形坡度水平的PolInSAR数据进行仿真试验,然后采用德国宇航局提供的E-SAR机载全极化SAR数据进行真实植被场景测试,并进行了定性和定量分析。结果表明,本文方法对于不同坡度水平数据,均能有效改善传统RVOG反演模型中地形影响和三阶段算法自身误差影响,反演精度更高。

地图学与地理信息

利用球体剖分瓦块构建真三维数字地球平台

王金鑫, 郑亚圣, 李耀辉, 禄丰年, 刘俊楠

2015, 44(6):  694-701.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140128

摘要 ( )   HTML   PDF (8772KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

全球离散网格是面向空间大数据的模型框架,常用于构建数字地球平台。基于球体的剖分瓦块不仅可以构建真三维的数字地球模型,而且可以实现天地一体化的空间数据集成、融合、表达和应用。本文详细论述了球体大圆弧QTM八叉树网格的剖分原理、网格几何特征分析和编解码方法等理论体系,并利用剖分瓦块实现了球体的任意分割以及地下、地表和空中实体的可视化建模。研究表明,球体QTM网格具有剖分规则简单、体系规整、几何特征明晰,适用性强等特点,尤其是可以推广到椭球。因而,该方案可用于天地一体化的空间数据的组织、管理与应用。

网格总分并行式Delaunay三角网建模方法

韩元利

2015, 44(6):  702-708.  doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140113

摘要 ( )   HTML   PDF (1925KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对大规模点云数据,提出了Delaunay三角网构建的一种算法,算法通过自适应网格空间分割,实现了海量点云数据的规模均衡网格化逻辑分割;对网格内的顶点按距中距离进行排序,通过各网格由外而内的插入法建立三角网;按先总后分的方式优先保障网格之间三角网的生成,避免了分治-综合建模算法复杂而低效的三角网整合过程;建立了网格的拓扑闭包检测机制,针对各个子网格适时启动独立并行的线程对余下的内部点按传统的拓扑插入算法进行独立建模,从而并行高效、由总到分地实现了海量点集数据的三角网建模工作,显著地提高了空间大数据的三角网建模能力。