测绘学报

当期目录

2015年第44卷第8期刊出日期：2015-09-20

上一期下一期

大地测量学与导航

全球及局部海洋扰动重力反演的快速解析方法

翟振和, 孙中苗, 王兴涛

2015, 44(8): 827-832. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140482

摘要 ( )

HTML

PDF (4262KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

从经典边值问题理论及球谐函数理论出发,在空域推导获得了由大地水准面高以及垂线偏差计算扰动重力的解析计算公式,为利用卫星测高数据反演海洋扰动重力提供了理论基础。针对全球海洋区域和局部海洋区域的扰动重力反演,在前人已有工作基础上,提出了改进的基于一维FFT的精确快速算法,保证了计算结果与原解析方法完全一致,且计算速度提高约20倍。该算法在提高计算效率的同时避免了由于引入FFT而产生的混叠、边缘效应问题,而且对观测数据的序列长度没有硬性要求,使得应用更加灵活。利用EGM2008地球重力场模型分别生成了2.5'分辨率大地水准面高数据和垂线偏差数据,按照本文提出的改进方法(采用全球积分计算)分别反演获得了全球及局部海洋区域的扰动重力。经比较分析,由大地水准面和垂线偏差分别反演获得的扰动重力其差异在0.8×10^-5 m/s²以内,这说明两种反演方法是基本一致的,但在数据包含系统误差的情况下,由垂线偏差反演扰动重力具有一定优势。

利用最小二乘直接法反演卫星重力场模型的MPI并行算法

周浩, 罗志才, 钟波, 陆飚

2015, 44(8): 833-839. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140396

摘要 ( )

HTML

PDF (2489KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对海量卫星重力数据反演高阶次地球重力场模型的密集型计算任务与高内存耗用问题,基于MPI实现了最小二乘直接法恢复高阶次位系数的并行算法。引入并行读写、分块存储与分块计算等方式完成了设计矩阵的构建、法方程的形成与求解等密集型计算任务的并行算法,数值计算结果表明三者的并行相对效率峰值可分别达到95%、68%、63%。利用GOCE轨道跟踪和径向扰动重力梯度数据(共518 400个历元)分别反演了120、240阶次地球重力场模型,计算时间仅为40 min、7 h,内存耗用峰值仅为290 MB、1.57 GB;采用与GOCE同等噪声水平的观测数据恢复的重力场模型精度与GOCE已发布模型的解算精度相一致,联合GRACE和GOCE的解算模型能够实现二者独立信息的频谱互补,表明本文方法可高效稳定地恢复高阶次地球重力场模型。

削弱电离层影响的三频TurboEdit周跳处理方法

黄令勇, 翟国君, 欧阳永忠, 陆秀平, 吴太旗, 邓凯亮

2015, 44(8): 840-847. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140380

摘要 ( )

HTML

PDF (4142KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对电离层活跃期或磁暴发生时,现有三频周跳探测方法难以正确探测与修复周跳的问题,借鉴双频TurboEdit思想,提出了能够削弱电离层延迟影响的三频TurboEdit方法。该算法中的三频无几何无电离层码相组合和两次历元差分后的相位无几何组合,均能有效削弱电离层延迟对周跳探测的影响。随后利用三频实测数据对本文算法进行了验证,试验结果表明该方法能够消除电离层延迟影响,实现电离层活跃观测条件下动态非差周跳的实时探测与修复。

GPS/INS紧组合的INS辅助周跳探测与修复

韩厚增, 王坚, 李增科

2015, 44(8): 848-857. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140350

摘要 ( )

HTML

PDF (5628KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

建立了GPS/INS紧组合定位模型,改正惯性器件误差及电离层折射误差,对不同组合观测量的误差影响进行了分析,构造不同观测值组合,提出了基于惯性信息辅助的GPS周跳自适应探测方法,分析了INS定位误差对周跳探测的影响,给出了周跳探测误报率及修复成功率评价指标,提出了一种周跳检测阈值自适应确定方法。利用实测组合导航试验数据验证本文的算法,文中模拟了不同的单历元多周跳及信号失锁条件,结果表明,在GPS信号完全失锁20 s内,该方法能准确检测和修复所有周跳,中断时间的延长降低了周跳修复的成功率;GPS信号部分失锁时,在模拟的90 s中断时段内仍能修复所有周跳;模拟了170历元的5 s间隔密集周跳,周跳探测成功率为100%,正确修复率为99.41%。

广西区域现今地壳运动与应变的GPS监测分析

廖超明, 马艳, 潘元进, 黄祥雄

2015, 44(8): 858-865. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130566

摘要 ( )

HTML

PDF (4944KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

利用GAMIT/GLOBK软件分析了1998-2010年间多期GPS观测数据,获得了ITRF2005框架下广西区域现今地壳运动三维速度场和应变场参数,并对区域形变场和现今构造运动动力学机制进行了初步讨论。GPS监测结果显示:广西区域现今地壳运动随华南块体作南东东方向的逆时针构造运动,ITRF2005框架下水平方向平均速率为33.49 mm/a,优势方向为N 109.3° E;垂直方向平均速率为+1.30 mm/a,整体趋势是自桂东向桂西方向垂向速率逐步增加。现今应变状态以N 127.3°±4.8° E挤压为主,最大主压应变率-2.7±0.5×10^-9/a;兼有N 37.3°±4.8° E方向的拉张作用,最大主张应变率1.8±0.2×10^-9/a。本文研究结果为描述广西区域现今地壳运动提供了一个更加精细的三维速度场。

复数域总体最小二乘平差

王乐洋, 于冬冬, 吕开云

2015, 44(8): 866-876. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20130701

摘要 ( )

HTML

PDF (3640KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在复数域最小二乘的基础上提出了复数域总体最小二乘平差方法,推导了复数域总体最小二乘和复数混合总体最小二乘的相关公式。通过算例比较分析了复数观测值的残差的模的平方和最小(平差准则1)下及残差的实部和虚部的平方和分别最小(平差准则2)下的复数最小二乘、复数观测值和系数矩阵的残差的模的平方和最小(平差准则3)下及残差的实部和虚部的平方和分别最小(平差准则4)下的复数总体最小二乘方法的优劣。试验结果表明:平差准则1下复数最小二乘较平差准则2下得到的结果更加合理,平差准则3下复数总体最小二乘较平差准则4下得到的结果更为准确;当顾及系数矩阵误差时,平差准则3下复数总体最小二乘要优于平差准则1下复数最小二乘。

摄影测量学与遥感

正射影像镶嵌线自动搜索的视差图算法

袁修孝, 段梦梦, 曹金山

2015, 44(8): 877-883. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140421

摘要 ( )

HTML

PDF (4731KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

提出了一种基于正射影像视差图的区域级镶嵌线搜索算法。首先利用半全局约束立体匹配算法(semi-global matching,SGM)分别计算立体像对的左右视差图,并通过自适应阈值化去除细小的噪声区域,再经数学形态学方法进一步削弱噪声影响和填补小的漏洞区域,得到了较为精细的房屋等非地面区域的分割结果,从而分离出地面与非地面区域;然后采用改进的贪婪蛇搜索算法进行镶嵌线搜索,以提高算法的稳健性。试验表明,本文算法能很好地避开房屋等明显突出地表的实体,得到不穿越非地面区域的最优路径。

非下采样Shearlet变换与参数化对数图像处理相结合的遥感图像增强

陶飞翔, 吴一全

2015, 44(8): 884-892. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140466

摘要 ( )

HTML

PDF (3321KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对部分遥感图像整体亮度偏暗、对比度较低的特点,为提高遥感图像的视觉效果和可解译性,提出了一种基于非下采样Shearlet变换(non-subsampled shearlet transform, NSST)和参数化对数图像处理(parameterized logarithmic image processing, PLIP)模型的遥感图像增强方法。首先,遥感图像经非下采样Shearlet变换分解成低频分量和高频分量;然后依据PLIP模型对其低频分量进行增强,提高图像的对比度;同时利用改进的模糊增强方法对高频分量进行增强,突显边缘细节信息。大量试验结果表明,与双向直方图均衡增强、基于平稳小波变换的增强、基于非下采样Contourlet变换的增强等5种图像增强方法相比,本文提出的方法在主观视觉效果和对比度、清晰度等客观定量评价指标两个方面均有优势,能更有效地提高遥感图像的对比度、增强边缘纹理细节信息,视觉效果更佳。

视觉驱动的变分配准方法

王慧贤, 靳惠佳, 雷呈强, 江万寿, 王艳

2015, 44(8): 893-899. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140281

摘要 ( )

HTML

PDF (4881KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对传统整体配准模型不能充分顾及局部变形的问题,提出了一种视觉驱动的变分配准方法。该方法在变分模型建立中综合考虑了局部变换、整体平滑和视觉约束,同时兼顾了亮度和对比度差异。首先,基于灰度均方根误差建立配准模型的数据项;其次,为了保证整体平滑,模型采用H¹半范数进行自适应约束;最后,为了保证影像中的空间属性满足视觉的要求,不能出现扭曲变形,采用直线特征进行先验约束。在变分模型求解过程中先利用整个影像估计影像之间的整体变换参数,然后采用小的邻域范围进行局部估计。整个过程在多水平差分框架下迭代求解变换参数,进而兼顾了整体平滑和局部变形。笔者利用ZY-3卫星数据进行了试验,采用目视和量化指标进行了评价,验证了本文方法的优越性。

稀疏场景目标的距离像峰值聚类分割成像方法

杨秋, 张群, 王敏, 孙莉

2015, 44(8): 900-908. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140310

摘要 ( )

HTML

PDF (3080KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对海面舰船等具有一定空间稀疏性的合成孔径雷达成像场景,提出了一种稀疏场景目标的距离像峰值聚类分割成像方法。首先采用小波降噪算法对SAR原始回波数据进行预处理,通过距离压缩和距离徙动校正获得不同观测位置的距离像,利用基于二阶差分算子的快速峰值检测算法检测距离像峰值点,对峰值检测结果距离维聚类后方位向成像,实现了距离向能量区间稀疏目标的分割成像;对峰值检测结果距离-方位二维聚类后方位向成像,实现了距离向能量区间与方位向合成孔径时间无耦合稀疏目标的分割成像。仿真结果表明,对海面舰船等具有空间稀疏性的成像场景,所提方法能够实现目标的有效分割成像,不仅在完整保留目标回波信息的同时大幅度地降低了方位向压缩的运算量,而且分割成像结果更有利于目标的快速识别。

高光谱影像光谱-空间多特征加权概率融合分类

张春森, 郑艺惟, 黄小兵, 崔卫红

2015, 44(8): 909-918. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140544

摘要 ( )

HTML

PDF (14814KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

提出了一种基于光谱-空间多特征加权概率融合的高光谱影像分类方法。首先,利用最小噪声分离(minimum noise fraction,MNF)方法对高光谱影像进行降维和特征提取,并以得到的MNF特征影像作为光谱特征,联合灰度共生矩阵(gray level co-occurrence matrix,GLCM)提取的纹理特征、基于OFC算子建立的多尺度形态学特征以及采用连续最大角凸锥(sequential maximum angle convex cone,SMACC)提取的端元组分特征,组成3组光谱-空间特征;然后利用支持向量机(support vector machine,SVM)对每一组光谱-空间特征进行分类,得到每组特征的概率输出结果;最后,建立多特征加权概率融合模型,应用该模型将不同特征的概率输出结果进行加权融合,得到最终分类结果。为了验证该方法的有效性,利用ROSIS和 AVIRIS影像进行试验,总体分类精度分别达到97.65%和96.62%。结果表明本文的方法不但较好地克服了传统基于单一特征高光谱影像分类的局限性,而且其分类效果也优于常规矢量叠加(vector stacking,VS)和概率融合的多特征分类方法,有效地改善了高光谱影像的分类结果。

主动学习与图的半监督相结合的高光谱影像分类

田彦平, 陶超, 邹峥嵘, 杨钊霞, 何小飞

2015, 44(8): 919-926. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140221

摘要 ( )

HTML

PDF (2232KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对当前高光谱影像分类时,人工标注样本费时费力以及大量未标记样本未有效利用等问题,提出了一种主动学习与图的半监督相结合的高光谱影像分类方法。首先,将像素的光谱信息与其邻域内的空间信息相结合,利用重排序机制得到一种旋转不变的空谱特征表达。在此基础上,利用主动学习算法选择最不确定性样本(即分类模糊度最大的样本),提交操作者标注得到标记样本集。最后将该标记样本与未标记样本组合,用于图的半监督分类。该算法可保证类别边界样本的选择,利于分类器的边界构造,同时,在较少标记样本情况下,通过引入大量的未标记样本,可以达到较好的分类效果。在3幅真实高光谱影像上的试验表明,该方法可以取得精度较高的分类结果。

地图学与地理信息

利用空白区域骨架线网眼匹配多源面状居民地

王骁, 钱海忠, 何海威, 陈竞男, 胡慧明

2015, 44(8): 927-935. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140462

摘要 ( )

HTML

PDF (2608KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

多源大比例尺城市地图中,同名居民地数据间往往存在较大几何位置偏差,从而增加了居民地匹配的难度和不确定性。针对这一问题,本文提出了一种利用空白区域骨架线网眼进行居民地匹配的新方法。首先,提取空白区域骨架线,并建立空白区域骨架线网眼和居民地之间的一一映射关系,将居民地匹配转换为骨架线网眼匹配;然后,根据骨架线网眼之间的相接拓扑关系构建对偶图,计算对偶图中每个节点的各项中心性指标,并利用极化变换和层次分析法建立骨架线网眼匹配模型,获取骨架线网眼匹配结果;最后,将骨架线网眼匹配结果按照映射关系进行传递,从而得到居民地匹配结果。将居民地匹配转换为空白区域骨架线网眼匹配,并对骨架线网眼进行对偶图构建和极化变换,为匹配增加拓扑约束和相对位置约束,从而弥补几何位置的较大偏差对匹配造成的影响。对比试验及分析表明本方法能够有效解决大比例尺城市地图中几何位置偏差较大的面状居民地的匹配问题。

一种地图跨媒介出版数据模型

汶建龙, 杨春成, 符浩军, 岳志兰

2015, 44(8): 936-942. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140304

摘要 ( )

HTML

PDF (2065KB) ( )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对同一空间数据跨不同媒介出版时存在的重复地图制作以及视觉表达效果不统一问题,提出了地图跨媒介出版的概念。通过分析现有地图数据模型,深入挖掘PDF结构中标识内容对象、逻辑结构对象以及可选内容对象等页面内容对象的潜在优势,重点围绕要素对象编码、要素对象结构以及要素分层结构设计了地图跨媒介出版数据模型,该模型突破了过去对满足印刷要求的制图数据和地理空间数据只能分阶段或分模型描述的限制,为地图跨媒介出版数据的存储与管理创造了条件。最后经过试验测试,结果表明了该模型的可行性和有效性。

博士论文摘要

遥感影像像素级融合通用模型及其并行计算方法

杨景辉

2015, 44(8): 943-943. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20150059

摘要 ( )

HTML

PDF (688KB) ( )