测绘学报

当期目录

2015年第44卷第7期刊出日期：2015-07-20

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大地测量学与导航

大港验潮站潮汐分析与国家高程基准面变化

吴富梅, 魏子卿, 李迎春

2015, 44(7): 709-716. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140110

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利用1980—2011年小时潮位数据和1952—2007年月平均潮位数据,对大港验潮站处海洋潮汐以及国家高程基准面近60年的变化进行了分析和研究。首先利用傅里叶变换对两组数据进行频谱分析,获得了影响海水面变化的180个较短周期分潮以及6个长周期分潮;然后对小时潮汐数据进行最小二乘调和分析,获得影响海水面变化的主要分潮的振幅及其变化,发现Q₁、O₁、M₂、K₁、K₂的振幅具有非常明显的约19年的周期变化;并利用调和分析和18.61年移动平均对国家高程基准面的变化进行了估算,分别获得基准面1952—1980年的下降速率为1.07 mm/a和0.76 mm/a,1980—2011年的上升速率为1.59 mm/a和1.62 mm/a;最后,通过18.61年移动平均对1985高程基准进行了检核,发现两者相差0.14 cm。

三频GNSS电离层周跳处理

黄令勇, 翟国君, 欧阳永忠, 徐广袖, 李凯锋, 黄贤源, 范龙

2015, 44(7): 717-725. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140348

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在分析三频无几何无电离层组合特性的基础上,构造了3个线性无关的三频无几何无电离层组合作为周跳探测检验量,以解决电离层延迟活跃期时的周跳处理问题。为保证周跳修复的准确性,提出采用两次历元差分后的电离层残差值对周跳修复值进行验证与确认。通过高电离层延迟条件下的三频观测数据对本文算法进行了验证分析。试验结果表明,该方法可实现高电离层延迟条件下对周跳的探测与修复,并可适用于三频实时、非差导航定位的周跳处理。

GPT2模型的精度检验与分析

姚宜斌, 曹娜, 许超钤, 杨军建

2015, 44(7): 726-733. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140356

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GPT模型常被用于计算气温、气压等对流层延迟气象参数,针对其不足之处,Lagler提出了改进的全球经验模型GPT2,该模型不仅提高了GPT气温和气压模型的精度,而且可提供比湿、水汽压、映射函数等对流层参数。但是目前没有相关文献对GPT2的精度进行详尽的分析,本文利用ECWMF及NOAA提供的高精度气象数据,对GPT2气温、气压和水汽压模型进行精度检验及分析。结果表明,气温的Bias均值为-0.59℃,RMS均值为3.82℃左右;气压和水汽压的Bias均值绝对值在1 mb以内,气压的RMS均值为7 mb左右,水汽压则不超过3 mb,不同纬度精度存在差异,三者均具有明显的季节性。总体而言,GPT2模型在全球范围内具有很高的精度和稳定性。

无电离层组合、Uofc和非组合精密单点定位观测模型比较

李博峰, 葛海波, 沈云中

2015, 44(7): 734-740. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140161

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GNSS精密单点定位技术因其只采用单台接收机就能获得高精度的定位结果而成为近年来的研究热点。精密单点定位通常采用3种模型:无电离层组合模型、Uofc模型与非组合模型。本文从模糊度固定的角度详细论述了这3种模型的相互关系,公式推导证明了非组合模型与Uofc模型等价,且都优于无电离层组合模型;与采用等价性原理消去电离层延迟的Uofc模型相比,非组合模型将电离层延迟作为参数求解,能为用户提供附加电离层先验约束的条件,从而方便地转换为电离层加权模型。在固定宽巷模糊度的情况下,采用模糊度精度因子(ADOP)对模糊度的固定效率进行了分析,验证了Uofc模型相对于无电离层组合模型具有噪声小、不损失原始观测信息等优点。而附电离层约束的非组合模型在高精度先验电离层信息约束下能有效提高模糊度固定效率。

大椭圆航线设计的空间矢量方法

刘文超, 卞鸿巍, 王荣颖, 温朝江

2015, 44(7): 741-746. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130799

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针对传统大圆航线设计采用的球体模型和现代导航设备采用的椭球体模型不统一引起航行误差的问题,研究了基于空间矢量的大椭圆航线设计方法。通过采用空间矢量代数方法直接求解大椭圆顶点,并提出依据长轴矢量和短轴矢量的大椭圆描述方法,应用两个基本矢量推导大椭圆航线方位和航程计算公式,进而研究了大椭圆航线设计算法,重点提出了基于Newton-Raphson(N-R)的等距离航线设计算法。对比算例表明,大圆航线与大椭圆航线设计结果差异明显,大椭圆航线设计算法与航行阶段采用的地球模型一致,可消除大圆航线设计引起的误差,提高航海计算精度。

摄影测量学与遥感

积分型非线性平差模型及其在超分辨率图像重建中的应用

朱建军, 樊东昊, 周璀, 周靖鸿

2015, 44(7): 747-752. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140204

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超分辨率图像重建过程就是对同一目标进行多次观测,获取多幅低分辨率影像,利用低分辨率影像求取目标的真实影像,即求取高分辨率影像的过程。这一过程与测绘领域中对同一对象进行观测,用测量平差求取对象最佳值的过程类似。本文尝试用测量平差的方法来解决超分辨率重建的问题。文中首先建立了超分辨率重建的积分型非线性平差模型,提出了用二次函数将平差模型中的积分函数参数化,用最小二乘平差方法求解。基于所提出的平差方法,制定了图像重建的具体策略。该方法可以定量分析成果的好坏,可以成功避免出现病态问题等。试验结果表明,相对于传统的超分辨率重建方法获得重建图像的视觉效果有较大的提高,而且其峰值信噪比及结构相似性指数也有很大的提高,因此方法可靠且可行。

全极化SAR图像边缘检测的随机距离法

王庆, 曾琪明, 张海真, 焦健

2015, 44(7): 753-760. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130810

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提出了一种基于复Wishart分布随机距离的PolSAR图像边缘检测方法,将统计学中的随机距离理论引入PolSAR图像边缘检测中,依据的主要原理是边缘两侧类别之间随机距离的大小与边缘的方向和两侧类别差异的高度相关性。通过模拟数据对随机距离检测边缘的性能进行了全面分析,表明随机距离具有准确的边缘定向和定位能力。并利用基于复Wishart分布随机数生成器模拟的PolSAR图像和一景机载全极化SAR图像进行了验证。试验结果证实了该方法检测边缘的效果。

基于Plücker直线的机载LiDAR点云与航空影像的配准

盛庆红, 陈姝文, 费利佳, 柳建锋, 王惠南

2015, 44(7): 761-767. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140123

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机载LiDAR点云与航空影像的配准是地物提取的关键。本文提出了基于Plücker直线的机载LiDAR点云与航空影像的配准模型。基于三维线空间线变换Plücker直线方程,确定点云和影像中的同名直线间的相对位姿关系,建立Plücker直线共面条件方程,通过影像上的Plücker直线在三维线空间中的螺旋运动,实现像点到其对应LiDAR点的坐标变换。结果表明,Plücker直线共面条件配准模型简洁,将旋转和平移统一处理,避免了两者间的耦合误差,提高了配准精度,为获取高质量的地球三维空间信息提供了技术支持。

叠置分区辅助的相位编组直线提取算法

王竞雪, 朱庆, 张云生, 胡翰

2015, 44(7): 768-774. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140234

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针对现有相位编组方法在区域分界线处产生边缘断裂及同一分区内直线拟合难题,提出了一种叠置分区辅助的相位编组直线提取算法。该算法通过两次分区生成交叠的八分区模式,二次分区中心线与一次分区分界线相重合。首先根据初始四分区,将梯度相位相同且相互连接的边缘点编组生成直线支持区,再对其进行边缘分裂,进而拟合出对应的直线。然后将不满足一次分区条件的边缘点再依据二次分区进行直线提取,以弥补一次分区在分界线附近产生的边缘断裂。本文算法原理简单,不需要参数调整。试验验证和对比分析表明,该算法不仅能有效、准确地提取影像上的直线特征,而且对于影像上的曲线特征也能通过直线拟合得到较好的提取结果。

空-谱信息与稀疏表示相结合的高光谱遥感影像分类

杨钊霞, 邹峥嵘, 陶超, 田彦平, 何小飞

2015, 44(7): 775-781. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140207

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针对传统的高光谱遥感影像分类中多依赖光谱信息而忽视空间信息以及提取的特征维数高的问题,提出了一种空-谱信息与稀疏表示相结合的分类算法。首先,利用最小噪声分离对原始影像进行降维,在此基础上,对主成分图上局部影像块内的所有像素进行重组,并用排序的方法得到旋转不变的空-谱特征。然后,对空-谱特征进行监督学习得到字典,并将提取的测试样本的空-谱特征编码到字典中以得到测试样本的稀疏表示。最后,使用支持向量机分类器(SVM)对高光谱影像进行分类。3组高光谱数据试验表明,与传统的分类方法比较,本文方法能有效提高分类精度。

倾斜影像的三维纹理快速重建

张春森, 张卫龙, 郭丙轩, 刘健辰, 李明

2015, 44(7): 782-790. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140341

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针对三维城市模型重建,提出了一种利用倾斜影像实现城市模型纹理快速重建的方法。该方法基于摄影测量计算机视觉理论,在事先处理得到城市建筑物数字表面模型的基础上,利用共线方程计算物方与像方的几何投影关系,获得建筑物的三维信息与纹理信息。通过一定的最优算法选择出地物面的理想纹理,实现城市建筑物纹理的自动提取及稠密建筑物纹理的遮挡处理。真实影像纹理重建的结果表明:应用本文方法进行三维城市模型纹理重建具有自动化程度高、效果逼真、成本低的特点,为快速、大面积的城市真三维模型纹理重建提供了一种有效的实现途径。

一种改进的基于最小生成树的遥感影像多尺度分割方法

李慧, 唐韵玮, 刘庆杰, 丁海峰, 荆林海

2015, 44(7): 791-796. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140060

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影像分割是遥感影像面向对象信息提取的基础步骤。基于多特征、多尺度及考虑空间关系的遥感图像分割是主流研究方向。本文基于eCognition软件的多尺度分割思想,引入基于图论的最优化理论,提出了基于最小生成树分割和最小异质性准则的多尺度分割方法。该方法采用相干增强各向异性扩散滤波和最小生成树分割得到初始分割结果,通过最小异质性合并准则同时考虑多波段光谱特性区域形状参数进行区域合并,实现多尺度的影像分割。本次研究选取两景试验影像,对本文方法和eCognition软件的多尺度分割方法开展了目视比较和定量指标评价,结果表明,本文提出的方法是一种有效的影像分割方法,在光谱差异较小区域的细分方面优于eCognition方法。

地图学与地理信息

面状居民地Morphing变换的转向角函数法

谢天, 李精忠

2015, 44(7): 797-804. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140333

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提出了一种基于转向角函数的面状居民地morphing方法。针对同名居民地实体在两个不同比例尺下的表达,将传统矢量GIS的坐标串表达形式转为转向角函数表达形式,基于转向角函数分析多边形边特征在不同比例尺下的共性与差异,融合得到了任意中间比例尺下的多边形的转向角函数,最后将中间比例尺下的转向角函数还原为矢量坐标串形式,获得多边形在对应尺度的中间插值形状。试验证明,本文提出的基于转向角函数的面状居民地morphing方法对面状居民地多边形具有较好的适应性,能在保持直角化边界特征的前提下实现连续地图综合与多尺度表达。

城市群网络空间交互情景的场源场强分析法

何建华, 李纯, 刘耀林, 俞艳

2015, 44(7): 805-812. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140266

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区域网络空间交互已逐渐成为地理学热点研究问题。本文将由城市群形成的城市化区域抽象为地理空间数据场,以城市为场源、城市间的交互作用为场强度量,构建了基于地理空间数据场的城市间多向网络交互情景分析模型。以武汉城市圈为典型区,以城市圈5年时点数据为基础,分析了城市多向网络交互作用及其在区域一体化发展过程中的动态变化。结果表明:武汉城市圈内一核众弱空间格局明显,区域整体交互差异显著不均;2006年后,城市交互强度上升速率有了较大提升,武汉城市圈政策对城市网络交互情景的影响初步显现。

基于方向关系矩阵的空间方向相似性定量计算方法

陈占龙, 周林, 龚希, 吴亮

2015, 44(7): 813-821. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140198

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介绍了一种多尺度空间对象的方向关系表达模型以及基于该模型的方向相似度度量方法。该方向关系模型对方向关系矩阵模型进行了改进,根据空间对象的形状定量描述空间对象之间的方向关系;借鉴平衡传输问题的解决方法计算方向矩阵间最小转换代价,即方向矩阵间的距离,从而量化方向对间的差异,最终获得任意尺度空间对象的方向相似度并对其进行比较。对不同尺度空间对象的方向相似性的试验表明,该方法简单可行且不失精度,结果符合人类认知。

快报论文

国家基础地理信息数据库动态更新总体技术

王东华, 刘建军

2015, 44(7): 822-825. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20150089

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保持基础地理信息的现势性是我国基础测绘工作的重要使命。为此,国家测绘地理信息局于2012年启动了国家基础地理信息数据库动态更新工程,对我国1:5万、1:25万、1:100万基础地理信息数据库进行持续快速更新,每年更新一次、发布一版。本文介绍了动态更新的总体技术思路,阐述了基础数据库动态更新、派生数据库联动更新、多时态数据库管理服务等主体技术方法,并介绍了主要技术特点和工程应用效果。

博士论文摘要

地质灾害高精度GPS监测关键技术研究

王利

2015, 44(7): 826-826. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20150045

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