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2016年 第45卷 第11期    刊出日期：2016-11-20

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大地测量学与导航

重力场对飞行器制导的影响及海洋重力测线布设

黄谟涛, 刘敏, 欧阳永忠, 邓凯亮, 翟国君, 陆秀平, 吴太旗

2016, 45(11):  1261-1269.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160175

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重点围绕远程飞行器飞行轨道控制保障需求，开展了空中扰动引力计算和地面重力异常测量精度指标及海洋重力测量测线布设方案的分析与论证。首先通过解析和简化飞行器导航误差解表达式，定量估计了地球重力场对远程飞行器飞行轨迹的影响，并以一定量值的落点偏差为限定指标，研究论证了空中扰动引力的计算精度要求。在此基础上，通过对地面重力异常截断误差及数据传播误差的估计和分析，研究确定了地面/海面网格平均重力异常的观测分辨率和计算精度指标。以此为依据，提出了相对应的海洋重力测量测线布设方案，并通过数值计算验证了所提方案的合理性和有效性。

GNSS卫星地影的一体化建模方法和星蚀参数计算

杜兰, 周佩元, 方善传, 刘泽军, 郭睿

2016, 45(11):  1270-1277.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160063

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基于日地关系建立地影模型，利用数值法可以高精度计算单个卫星的地影参数，但是难以快速而全面地分析某一类卫星的地影参数变化和分布规律。本文从日、地和卫星三者的几何关系出发，提出了一种基于空间视场的卫星地影直接建模方法。首先，分别利用轨道半长轴和太阳的周年视运动确定卫星地影的大小和位置变化；其次，基于球面几何分析法推导了卫星地影参数的计算公式以及扁率摄动等对长期预报的影响改正公式。对北斗混合星座中3类卫星的地影参数分析试验表明，卫星地影模型和地影参数解析法能够快速获得中高轨近圆轨道类型的星蚀规律信息。

SWARM卫星简化动力学厘米级精密定轨

张兵兵, 聂琳娟, 吴汤婷, 冯建迪, 邱耀东

2016, 45(11):  1278-1284.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160284

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联合星载GPS双频观测值与简化的动力学模型，在卫星运动方程中引入适当的伪随机脉冲参数，对SWARM卫星进行精密定轨。采用星载GPS相位观测值残差、重叠轨道以及与外部轨道对比等3种方法对SWARM卫星简化动力学定轨结果进行检核。结果表明：SWARM星载GPS相位观测值残差RMS为7~10 mm；径向、切向以及法向6 h重叠轨道差值RMS均在1 cm左右，3个方向均无明显的系统误差。通过与欧空局（ESA）发布的精密轨道进行对比分析，径向轨道差值RMS为2~5 cm，切向轨道差值RMS为2~5 cm，法向轨道差值RMS为2~4 cm，3D轨道差值RMS为4~7 cm；SWARM-B定轨精度优于SWARM-A与SWARM-C。因此，采用简化动力学法与本文提供的定轨策略进行SWARM卫星精密定轨是切实可行的，定轨结果良好且稳定，定轨精度达到厘米级。

附加原子钟物理模型的PPP时间传递算法

于合理, 郝金明, 刘伟平, 田英国, 邓科

2016, 45(11):  1285-1292.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160217

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传统精密单点定位（PPP）时间传递算法通常把接收机钟差当作相互独立的白噪声逐历元进行估计，而忽略了钟差参数历元间的相关性。针对这一问题，本文提出了一种附加原子钟物理模型的PPP时间传递算法。该算法通过利用Kalman滤波对高稳定度的原子钟钟差进行建模，拓展传统PPP时间传递模型中的接收机钟差参数，并给出了Kalman滤波过程噪声协方差和初始状态向量的确定方法。试验结果表明：该算法可以有效避免传统算法时间传递结果需要一定收敛时间的问题，使解算结果更加符合原子钟的物理特性，能够显著提高时间传递结果的精度和稳定性，可将单站时间传递精度平均提高58%，站间时间传递精度平均提高51%。

利用GNSS干涉信号振荡幅度反演土壤湿度

汉牟田, 张波, 杨东凯, 洪学宝, 杨磊, 宋曙辉

2016, 45(11):  1293-1300.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160145

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根据干涉效应和GNSS接收机信噪比估计方法，推导了利用GNSS干涉信号幅度进行土壤湿度反演的模型，建模过程考虑了天线增益、土壤介电常数和噪声的影响。提出了使用AMPD算法从含有噪声的归一化干涉功率曲线中提取干涉峰值与谷值，进而反演了土壤介电常数与土壤湿度的方法，并对其进行了仿真。结果表明，利用提取出来的干涉谷值进行反演性能比峰值好，相对稳定准确的卫星仰角范围为5°~25°，湿度大于0.06 cm³/cm³时反演结果更为准确，标准差在0.01 cm³/cm³左右波动。

多波束声呐后向散射数据角度响应模型的改进算法

严俊, 张红梅, 赵建虎, 孟俊霞

2016, 45(11):  1301-1307.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160169

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针对多波束后向散射数据的角度响应（AR）影响显著而现有角度响应模型在复杂底质环境下不完善导致多波束声呐图像质量偏低的问题，给出了一种改进的角度响应模型和改正方法。首先通过对多次声呐脉冲（Ping）数据平均获得角度响应曲线，然后给出了角度响应参数的提取方法，在此基础上研究并给出了单次脉冲内不同区段的改正模型，最终实现了多波束后向散射数据的角度响应影响减弱。试验验证了该方法的有效性。

摄影测量学与遥感

融合点、对象、关键点等3种基元的点云滤波方法

林祥国, 张继贤, 宁晓刚, 段敏燕, 臧艺

2016, 45(11):  1308-1317.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160372

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基元是影响点云滤波精度和效率的关键因素之一。本文提出了一种基于多基元的三角网渐进加密（MPTPD）滤波方法。它包括点云分割、对象关键点提取、基于关键点的对象类别判别3个主要阶段，且3个阶段的基元分别为点、对象、关键点。使用了4景机载激光雷达和摄影测量点云数据对MPTPD、三角网渐进加密（TPD）、基于对象的三角网渐进加密（OTPD）3种滤波方法进行了性能测试。试验表明，MPTPD方法具有整体上最优的性能：在精度方面，MPTPD与OTPD两种方法的精度相当，MPTPD方法的一类误差I、总误差T比TPD的相应误差分别低约22.07%和8.44%；在效率方面，多数情况下TPD、MPTPD、OTPD方法的效率依次降低，且MPTPD的平均耗时是OTPD平均耗时的57.93%。

SRTM约束的无地面控制立体影像区域网平差

周平, 唐新明, 曹宁, 王霞, 李国元, 张恒

2016, 45(11):  1318-1327.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160219

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针对SRTM（shuttle radar topography mission）数据在平坦地形或局部区域的高程精度远远高于其标称精度的特点，研究设计了一种无地面控制条件下利用SRTM作为高程约束的立体区域网平差方法。通过构建一个较大范围区域网并匹配密集连接点，将SRTM作为连接点物方高程初值，并在平差解算过程中确保分布于地形平坦区域（根据经验，在该类区域SRTM精度较高）的连接点的物方高程严格趋近SRTM高程，最终实现大范围区域内影像高程精度的整体提升。通过以覆盖湖北省全境的资源三号卫星三线阵立体影像作为试验影像的试验验证表明，采用该平差方案，在无地面控制点条件下资源三号立体影像的高程中误差从7.2 m提升到2.0 m，其中地形平坦区域高程中误差1.44 m，山地区域高程中误差3.0 m，达到了我国1：25 000比例尺测图应用的高程精度要求。

地图学与地理信息

历史数据和强化学习相结合的低频轨迹数据匹配算法

孙文彬, 熊婷

2016, 45(11):  1328-1334.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160046

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针对低频（采样间隔大于1 min）轨迹数据匹配算法精度不高的问题，提出了一种基于强化学习和历史轨迹的匹配算法HMDP-Q，首先通过增量匹配算法提取历史路径作为历史参考经验库；根据历史参考经验库、最短路径和可达性筛选候选路径集；再将地图匹配过程建模成马尔科夫决策过程，利用轨迹点偏离道路距离和历史轨迹构建回报函数；然后借助强化学习算法求解马尔科夫决策过程的最大回报值，即轨迹与道路的最优匹配结果；最后应用某市浮动车轨迹数据进行试验。结果表明：本文算法能有效提高轨迹数据与道路匹配精度；本算法在1 min低频采样间隔下轨迹匹配准确率达到了89.2%；采样频率为16 min时，该算法匹配精度也能达到61.4%；与IVVM算法相比，HMDP-Q算法匹配精度和求解效率均优于IVVM算法，16 min采样频率时本文算法轨迹匹配精度提高了26%。

显著空间同位模式的多尺度挖掘方法

何占军, 刘启亮, 邓敏, 蔡建南

2016, 45(11):  1335-1341.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150371

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空间同位模式挖掘对于揭示地理现象间的共生、依赖规律具有重要价值。然而，空间同位模式挖掘中参数阈值缺乏先验知识，若设置不合理，挖掘结果中会遗漏重要的模式或包含冗余的、甚至错误的模式。为此，本文提出了一种基于模式重建的显著空间同位模式多尺度挖掘方法。首先，定义了互邻近距离指标，该指标可用来确定距离阈值的有效取值范围。进而，以模式重建为基础构建零模型，借助统计检验的方法来发现显著的空间同位模式，从而避免了兴趣度阈值的设置。最后，对空间同位模式进行多尺度挖掘，并引入生存期的概念对同位模式多尺度挖掘结果进行有效性评价。试验结果表明：本文方法可有效降低算法参数设置的主观性，从而提升空间同位模式挖掘结果的准确性和稳健性。

M-Quadtree索引:一种基于改进四叉树编码方法的云存储环境下空间索引方法

付仲良, 胡玉龙, 翁宝凤, 彭瑞

2016, 45(11):  1342-1351.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150408

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为了解决基于“键-值”模型的云存储环境仅支持简单的关键字查询，不支持多维空间查询的问题，提出了一种新的分布式空间索引方法——M-Quadtree索引。在索引构建过程中，设计了一种基于改进四叉树的空间数据划分方法，该方法规定了叶节点区域的最小数据量，通过四叉树叶节点的再合并，解决了划分后各子区域间存储量不平衡的问题，并且满足了MapReduce并行化要求。给出了MapReduce框架下M-Quadtree索引的快速构建、查询与更新算法，并在搭建的Hadoop平台进行了关键参数对索引效率的影响以及不同规模数据下索引的创建、查询和更新试验。与现有分布式空间索引的对比试验及分析结果表明，M-Quadtree索引在数据存储量负载均衡、算法并行化和空间查询效率等方面表现得更好。

移动地图制图的句法模型

田江鹏, 游雄, 贾奋励, 夏青

2016, 45(11):  1352-1360.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20150544

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采用形式语言的方法，研究了移动地图制图的句法模型。剖析了移动地图制图的过程，将句法模型定位在制图的逻辑演算层面；结合地图表达的层次性和递归性特征，将移动地图制图的句法结构抽象为“制图词汇+句法规则”的最简形式。在制图词汇方面，建立了制图词汇的分类体系，并重点对空间关系谓词系统进行了建模；在句法规则方面，描述了句法操作规则和不同层次的句法单位描述规则。探讨了句法模型的编译流程和关键技术，并通过试验对移动地图制图句法模型的可行性进行了验证。句法模型的本质是一种使用有限规则和词汇动态生成不同地图表达形式的形式语言语法，可作为一种高阶的人机交互制图接口。

公开DEM辅助无地面控制点国产卫星影像定位方法

陈小卫, 张保明, 张同刚, 郭海涛, 岑敏仪

2016, 45(11):  1361-1370.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160317

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在全球测绘的背景下，为实现无地面控制点的卫星摄影测量，提出了利用公开DEM辅助国产卫星影像进行无控定位的方法。为充分利用公开DEM在大范围内具有一致稳定的高精度特性，将其作为基准与从影像中提取的待定位DEM进行表面匹配，匹配时采用引入截尾最小二乘估计的最小高差（LZD）法，并根据对应点高差的分布自适应探测及剔除DEM之间的差异；匹配确定的变换参数用于对直接定位结果进行物方改正。设计了多组针对天绘一号和资源三号国产卫星影像的对比试验，结果表明本方法切实可行，能充分利用基准DEM的优势，具有较好的稳健性；定位精度很大程度上取决于但不限于基准DEM的精度，基本不受其分辨率的影响；当待定位DEM分辨率较高时，单景影像利用SRTM DEM即可得到能较好满足1：5万比例尺地形图测制要求的无控定位精度。本方法还为卫星影像定位精度的检核提供了一种新的有效手段。

顾及上下级空间关系相似性的道路网联动匹配方法

刘闯, 钱海忠, 王骁, 何海威, 陈竞男

2016, 45(11):  1371-1383.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160062

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现有道路网匹配方法中，大多利用道路自身结点和弧段特征进行匹配，而较少注意道路邻域要素在道路网匹配中的重要定位参考作用，从而影响匹配效率和正确率的进一步提高。针对上述问题，本文提出了一种顾及上下级空间关系相似性的道路网联动匹配方法，即模仿人在读图时通过特征地物和空间关联寻找目标地物的思维过程，将匹配看作是一种特征目标寻找、信息关联传递的推理过程。首先，运用Stroke技术将复杂道路网进行等级划分。其次，通过道路骨架关联关系树构建道路网联动匹配模型。最后，选取高等级骨干道路作为起始特征对象，计算道路间的上下级空间关系相似性，逐级迭代使匹配信息在道路网联动匹配模型中传递，从而得到匹配结果。试验表明，本文算法缩小了待匹配数据的搜索范围，能够有效提高匹配正确率和效率，尤其在数据位移较大、存在非系统性几何位置偏差的情况下优势明显。

博士论文摘要

联合捷联式惯性导航与全球导航卫星数据的航空矢量重力测量方法

王峥

2016, 45(11):  1384-1384.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160321

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地形复杂区域InSAR高精度DEM提取方法

赵争

2016, 45(11):  1385-1385.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160357

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时空数据异常模式挖掘方法研究

石岩

2016, 45(11):  1386-1386.  doi:10.11947/j.AGCS.2016.20160360

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