测绘学报

当期目录

2015年第44卷第10期刊出日期：2015-10-20

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大地测量学与导航

中国大陆GPS速度场的球面小波模型及多尺度特征分析

程鹏飞, 文汉江, 孙罗庆, 成英燕, 张鹏, 秘金钟, 王华

2015, 44(10): 1063-1070. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140141

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利用1999—2009年间中国大陆共1068个GPS站点在东方向、北方向的速度值,采用DOG球面小波多尺度分析方法,建立了中国大陆东方向、北方向多尺度速度场.球面小波模型的尺度主要根据观测站点的密度来确定,利用检核点上的已知速度与模型速度之间的均方差来评定模型的精度.利用球面小波模型可以更加清晰地表示速度场的大尺度特征和复杂的局部变化特征.站点稠密区域,模型在东方向、北方向上的精度分别为±0.95 mm/a、±0.97 mm/a,稀疏区域对应的精度分别为±1.32 mm/a和±1.30 mm/a.

斜轴变形椭球高斯投影方法

边少锋, 刘强, 李忠美, 李厚朴

2015, 44(10): 1071-1077. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140290

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针对东西跨度较大的线路,借助最小二乘法建立斜轴参考椭球,以减小高斯投影横坐标;通过坐标系转换理论,推导出测区在各坐标系下的空间直角坐标,进而确定测区相对于斜轴参考椭球上的大地坐标;利用椭球变换法建立斜轴变形椭球以减小因高程引起的投影变形.以某铁路线为例,可知"斜轴变形椭球高斯投影方法"可大大减小投影后横轴方向分量,避免高斯投影分带现象,同时有效减小高程及其引起的投影变形.该方法数学模型严谨、运算过程清晰,便于编制相关软件,可投入工程使用.

超大视场太阳敏感器图像质心提取算法

詹银虎, 郑勇, 张超, 马高峰, 骆亚波

2015, 44(10): 1078-1084. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20150118

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太阳图像质心提取是利用太阳敏感器进行天文导航的关键技术之一,直接决定了太阳敏感器的观测精度.针对超大视场太阳敏感器非圆形太阳图像质心提取问题,首先提出像面椭圆拟合算法,较好地解决了椭圆及近似椭圆形太阳图像的质心提取问题,然后进一步提出了球面圆拟合算法.该算法根据相机的投影和畸变模型,将太阳图像的边缘点映射到物方空间,对物方空间的边缘点进行球面圆拟合,从而确定太阳质心位置.在估计球面圆拟合算法的精度时,需要将太阳质心位置映射回像面.理论上,球面圆拟合算法不再需要顾及太阳图像的形状,算法更为严谨.将椭圆拟合算法和球面圆拟合算法应用到实测的太阳图像质心提取中.结果表明,椭圆拟合算法更适合处理半视场角70°~80.3°的太阳图像,平均精度约为0.075 pixels;球面圆拟合算法更适合处理半视场角大于80.3°的太阳图像,平均精度约为0.082 pixels.

一种可用于估计全球水汽标高的经验模型

张豹, 姚宜斌, 许超钤

2015, 44(10): 1085-1091. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140664

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水汽标高是一个反映水汽垂直分布特征的参数,也是全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)对流层天顶湿延迟改正和GNSS水汽层析中的一个辅助参数.本文对2006—2012年水汽标高的时间序列进行频谱分析,发现水汽标高在时间上呈现出年周期和半年周期变化,因此利用包含年周期和半年周期的三角函数来表达水汽的时变规律,然后利用欧洲中尺度天气预报中心(European Centre for Medium-range Weather Forecasting,ECMWF)的数据在全球1°×1°的格网点上分别拟合了三角函数的系数.通过上述方法首次构建了一个全球适用的水汽标高模型GSH,该模型既体现了水汽标高的时变特性又考虑了其地理差异.以无线电探空数据为参考,GSH具有-0.19 km的偏差(bias)和1.81 km的均方根误差(root mean square error,RMSE);以ECMWF数据为参考,GSH具有0.04 km的bias和1.52 km的RMSE.GSH整体上表现出了比较稳定的精度,可服务于GNSS气象学研究,也可为其他相关气象研究提供水汽标高参考.

采用重力异常的导纳理论推估海底地形

欧阳明达, 孙中苗, 翟振和, 刘晓刚

2015, 44(10): 1092-1099. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140427

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系统探讨了采用重力异常的导纳理论推估海底地形的方法.在频率域内对海底地形和重力异常的相关性进行了分析,确定在20～300 km波段内两者相关系数最高,适合通过重力异常反演.以皇帝海山链为例,分别采用未补偿导纳模型和顾及挠曲补偿的导纳模型开展研究,其中涉及的地壳厚度和有效弹性厚度等参数通过均衡响应函数法得到.引入余弦低通滤波器,有效地解决了向下延拓过程中产生的高频震荡问题.算例结果表明,采用重力异常的导纳理论能够有效地反演海底地形,结果真实可靠,反演模型的相对精度在6%左右,与ETOPO1模型相当,且能够刻画出ETOPO1模型中未显现的地形细节.由于地形变化剧烈,反演模型在海山链沿线附近精度不甚理想.

摄影测量学与遥感

直线特征约束的高分辨率卫星影像区域网平差方法

曹金山, 龚健雅, 袁修孝

2015, 44(10): 1100-1107. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20150023

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以"像方观测直线与像方预测直线必须重合"作为几何约束条件,以有理函数模型(RFM)作为高分辨率卫星影像的几何处理模型,提出了一种直线特征约束的高分辨率卫星影像区域网平差方法.本文方法仅需像方直线与物方直线相对应,无须像方直线上的像点与物方直线上的地面点一一对应.通过对圣迭戈试验区的两景IKONOS影像、斯波坎试验区的两景QuickBird影像和普罗旺斯试验区的两景SPOT-5影像进行试验,结果表明:本文方法可以充分利用直线特征作为控制条件,有效补偿RPC参数中的系统误差,获得的IKONOS、QuickBird和SPOT-5影像区域网平差的平面与高程精度均优于1个像素.

航空影像接缝线的分水岭分割优化方法

袁胜古, 王密, 潘俊, 胡芬, 李东阳

2015, 44(10): 1108-1116. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20150088

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提出了一种基于自适应标记分水岭分割的航空影像接缝线优化方法.该方法利用分割区域差异确定接缝线优先穿越区域,然后在优先穿越区域中使用基于最小二叉堆的Dijkstra最短路径算法得到最终的接缝线.试验表明,本文方法获得的接缝线能很好地避开投影差较大的区域,与其他算法的比较也表明本文方法具有更好的效果和效率.

顾及空间相关性的遥感影像信息量的度量方法

张盈, 张景雄

2015, 44(10): 1117-1124. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140417

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提出了一种结合信息论与地学统计法的遥感影像信息量计算的方法.此方法基于遥感影像加性噪声模型和互信息上界的计算原理,同时考虑了噪声和空间相关性等影响遥感影像信息量的因素,适于计算具有稳健空间相关性、不同地物类型的光学影像的信息含量.利用Landsat TM影像子集,分别计算了城市、农田、山地3种不同地物类型的影像信息量.结果表明,城市含有最大的信息量,同时影像信息量与影像方差呈对数正相关关系.

采用最优生成树的正射影像镶嵌线快速智能检测

陈继溢, 许彪, 张力, 艾海滨, 杜全叶

2015, 44(10): 1125-1131. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140467

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针对高分辨率遥感影像提出了一种基于最优生成树的镶嵌线快速智能检测方法.该方法利用影像亮度差异和梯度构建重叠区域差分影像并视其为带权无向图,以Bottleneck模型为基础,采用最优生成树生成方法智能检测最佳镶嵌线.该方法回避了迭代搜索过程,具有速度快、效率高的优点.试验结果表明,所提出的方法能够在保证镶嵌线质量的同时具有较高的效率,可有效解决正射影像镶嵌过程中镶嵌线的自动选择问题.

自适应运动结构特征的车载全景序列影像匹配方法

张正鹏, 江万寿, 张靖

2015, 44(10): 1132-1141. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140622

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以运动结构特征为约束条件的序列影像匹配,是基于多变量核密度函数,采用非参数均值漂移方法估计最优局部运动相似性结构特征的过程.核密度函数的带宽大小决定了匹配方法的收敛速度和精度.本文提出了一种可变带宽的自适应运动结构特征的车载全景序列影像匹配方法.首先以采样点在空间域和光流域的局部空间结构定义自适应的带宽矩阵.采用局部光流特征向量的距离加权法,描述光流域上运动相似性结构特征的松弛扩散过程.然后给出自适应多变量核密度函数的表达形式,并探讨了均值漂移向量的求解、终止条件以及种子点的选择方法.最后融合多尺度SIFT描述特征与运动结构特征,建立统一的全景影像匹配框架.试验选择车载移动测量系统获取的城市球全景序列影像,结果表明在内点率变化、物方尺度变化等情况下,本文方法可以实现自适应运动结构特征的相似性度量,提高匹配的正确点数和匹配率,算法表现出较强的稳键性.

利用多尺度融合进行面向对象的遥感影像变化检测

冯文卿, 张永军

2015, 44(10): 1142-1151. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140260

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在面向对象的变化检测过程中,确定对象的最优分割尺度直接关系到后续的变化信息提取与分析.针对该问题,提出了基于多尺度分割与融合的对象级变化检测新方法.首先,利用由细到粗的尺度分割来获取不同尺寸的目标对象,然后依据对象的特征进行变化向量分析得到各个尺度上的变化检测结果.为了提高变化检测的精度,本文引入模糊融合及两种决策级融合方法进行多尺度融合,并利用SPOT5多光谱遥感图像进行试验.与像素级的变化检测方法相比,总体精度提高了10%左右,试验结果证明了这几种融合策略的有效性和可行性.

地图学与地理信息

综合线面特征分布的点目标多尺度聚类方法

余莉, 甘淑, 袁希平, 杨明龙

2015, 44(10): 1152-1159. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20150136

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考虑空间数据分布的复杂性与不连续性,提出了一种点目标聚类方法.算法利用全要素Voronoi图准确识别与表达点目标与线面实体的空间相关性;根据点目标位置分布特征计算面积阈值来控制聚类的粒度,同时以空间尺度变化下面积阈值的恒定作为判断尺度收敛的条件,实现点目标的多尺度划分,时间复杂度为O(n log n).经试验验证,聚类尺度随点目标分布特征自适应收敛,算法无须自定义参数,能够有效地发现受线面目标约束的任意形态点目标集群,对异常值处理稳健.

定向移动基于马尔科夫链的时空不确定性

尹章才, 孙华涛, 陈雪菲, 刘清全

2015, 44(10): 1160-1166. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140357

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概率时间地理是经典时间地理基于概率的一种扩展,它采用概率描述移动对象在可达位置的非等可能性.已有的概率时间地理是基于正态分布或布朗桥的,其方差与移动速度无关或随移动速度的增大而发散,因而难以兼顾应用针对性和稳定性.本文提出了一种基于马尔科夫链的概率时间地理方法.首先,构建中间关于两边的双向条件马尔科夫链,它在移动速度足够大时的极限可视为布朗桥,因而具有稳定性数字特征.然后,建立定向移动到马尔科夫链的映射关系,主要是根据定向移动的时空位置、移动速度等信息建立马尔科夫链的步长、状态空间和转移矩阵,这样马尔科夫链与移动速度有关.最后,利用双向马尔科夫链连续计算定向移动在任意时刻的概率分布云,其方差的针对性和稳定性在实例中进行了验证.

曲率积分约束的GPS浮动车地图匹配方法

曾喆, 李清泉, 邹海翔, 万剑华

2015, 44(10): 1167-1176. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20140352

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提出了以轨迹曲线的曲率积分值作为地图匹配特征的匹配方法,利用轨迹曲率积分值约束前后相邻轨迹点的关联匹配, 采用不同类型行驶路径以及不同采样间隔,实施了浮动车地图匹配试验,结果表明,以匹配正确率和稳定性评判,本文提出的曲率积分约束的浮动车地图匹配方法优于现有的未采用曲率特征匹配的经典浮动车地图匹配方法.

博士论文摘要

基于GNSS和RTS技术的桥梁结构健康监测

余加勇

2015, 44(10): 1177-1177. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20150017

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轴角描述的车载序列街景影像空中三角测量与三维重建方法研究

徐振亮

2015, 44(10): 1178-1178. doi:10.11947/j.AGCS.2015.20150113

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