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2017年 第46卷 第4期    刊出日期：2017-04-20

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大地测量学与导航

南极Dome A地区高精度DEM的建立——顾及波形重定、坡度改正及数据融合

李斐, 宋国云, 杨元德, 郝卫峰, 杨全明

2017, 46(4):  403-410.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160486

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介绍了CryoSat-2 LRM模式下优化后的OCOG、CFI和LIRT的3种波形重定算法。基于南极Dome-A昆仑站区的实测GPS数据，比较了CryoSat-2 LRM模式下的3种波形重定方法，对不同波形重定算法下的测高数据进行了精度评估。结果表明优化后的OCOG算法精度最好，与GPS结果平均差值约为-0.07 m，标准差约为0.60 m，明显优于其他两种算法。通过比较坡度与卫星数据精度的关系，发现坡度因素对于卫星测高数据精度的影响不可忽视，在Dome A地区验证结果表明，坡度改正可使得卫星测高精度提高约38%。最后联合GPS和CryoSat-2 OCOG数据，建立了南极Dome-A地区300 m分辨率DEM，其精度约为0.24 m。

北斗卫星超短弧运动学定轨方法优化与试验分析

郭睿, 陈金平, 朱陵凤, 唐桂芬, 吴晓莉

2017, 46(4):  411-420.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160361

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针对北斗卫星姿轨控后的轨道快速确定难题，系统地研究了基于多项式拟合和基于星历拟合两种运动学定轨方法，推导建立了相应的运动学定轨模型。同时针对接收机系统差和顽固多径问题，利用基于并置比对的接收机系统差解算方法和CNMC的多径削弱方法，实现了超短弧跟踪条件下接收机数据质量的有效控制。利用北斗GEO/IGSO/MEO卫星的实测伪距数据进行了试验验证，结果表明在10 min超短弧跟踪条件下，GEO、IGSO和MEO卫星的运动学定轨位置精度分别为3.27 m、8.19 m和5.90 m，实现了超短弧跟踪条件下的北斗卫星快速定轨，满足了卫星机动期间的北斗RDSS服务对轨道精度的需求，为北斗RDSS服务走向全球提供了技术支撑。

不同NeQuick电离层模型参数的应用精度分析

王宁波, 袁运斌, 李子申, 李敏, 霍星亮

2017, 46(4):  421-429.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160400

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Galileo采用NeQuick作为全球广播电离层模型，其实际应用中以有效电离水平因子Az代替太阳活动指数作为NeQuick的输入参数，并利用二次多项式拟合得到广播星历中播发的3个电离层参数。本文在总结和讨论NeQuick模型参数估计方法及其变化特征的基础上，分别以全球电离层格网、GPS基准站及JASON-2测高卫星提供的电离层TEC为参考，分析不同NeQuick模型参数（包括以太阳活动参数F10.7为输入的NeQuick2、以本文解算参数为输入的NeQuickC和以Galileo广播电离层参数为输入的NeQuickG）在全球大陆及海洋地区的应用精度，并与GPS广播的Klobuchar模型对比。结果表明，NeQuickG在全球范围内的修正精度为54.2%~65.8%，NeQuickC的修正精度为71.1%~74.2%，NeQuick2的修正精度与NeQuickG相当，略优于GPS广播星历中播发的Klobuchar模型。

利用GNSS数据分析大港验潮站地壳沉降

吴富梅, 魏子卿, 刘光明

2017, 46(4):  430-435.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160506

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青岛大港验潮站的地壳沉降关系到该站平均海平面的绝对变化，因而也就关系到我国高程基准面的变化。本文利用青岛GNSS基准站约10年的观测数据对该站的地壳沉降变化进行分析。首先将青岛GNSS基准站纳入由50个国际IGS站和43个国内陆态网络基准站组成的全球网中，进行单日松弛解和单日约束解解算，获得该站坐标时间序列。然后对该站垂向坐标时间序列进行分析，利用粗差探测、偏差探测、趋势项分析、频谱分析等方法对粗差、偏差、趋势项和周期项进行探测、分析，并通过时间序列模型估计获得时间序列中的周期项振幅和偏差估值。分析表明青岛GNSS基准站垂直方向近一段时间未发现存在显著性的地壳沉降变化，但受到比较明显的周年和半周年周期变化影响。结合青岛大港验潮站验潮数据分析结果得出结论:青岛大港验潮站平均海平面的绝对上升速率是1.62 mm/a。

FG5X-246绝对重力仪准确度测试

詹金刚, 王勇, 白磊, 张二林, 姚依欣

2017, 46(4):  436-441.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160574

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利用最新研制的一套弱力测试平台，对FG5X-246绝对重力仪观测值准确度指标进行了测试试验。通过弱力测试平台升降装置改变扰动质量体与测量点之间的距离，从而改变测量点处叠加的扰动引力场大小。通过比较FG5X-246绝对重力观测值变化量与理论扰动引力场变化量之间的差异，从而确定FG5X-246绝对重力观测值的准确度。测试结果显示当扰动质量体从1.810 4 m高度降到1.409 9 m高度时，外部扰动引力场变化了48.81 μGal （1 Gal= 1 cm/s²），FG5X-246绝对重力仪感应到48.0 μGal的重力变化，FG5X-246绝对重力仪测量值与理论值之差为0.81 μGal。当扰动质量体从1.810 4 m降到1.010 1 m高度时，外部扰动引力场变化了-15.44 μGal，FG5X-246绝对重力仪感应到-16.20 μGal的重力变化，测量值与理论值之差为0.76 μGal。当扰动质量体从1.409 9 m降到1.010 1 m高度时，外部扰动引力场变化了-64.20 μGal，FG5X-246绝对重力仪感应到-64.25 μGal的重力变化，测量值与理论值之差为0.05 μGal。上述测量结果表明，此次FG5X-246绝对重力仪感应到外部引力变化的误差均不超过1 μGal，即其测量值准确度优于1 μGal。

BDS网络RTK参考站三频整周模糊度解算方法

高猛, 徐爱功, 祝会忠, 葛茂荣, 杨秋实

2017, 46(4):  442-452.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160179

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北斗卫星导航系统是目前唯一一个全星座提供三频观测数据的卫星导航定位系统，三频观测值有助于载波相位整周模糊度的快速、准确固定。本文提出了一种BDS网络RTK参考站三频整周模糊度解算方法。首先利用B2、B3频率的观测值及严格的模糊度固定标准确定超宽巷整周模糊度，将固定的超宽巷整周模糊度与其他宽巷整周模糊度的线性关系作为约束条件，然后估计宽巷整周模糊度、相对天顶对流层延迟误差和电离层延迟误差，并搜索确定宽巷整周模糊度。利用固定的宽巷整周模糊度与三频载波相位整周模糊度的整数线性关系，将线性关系加入载波相位整周模糊度参数估计观测模型中，然后确定载波相位整周模糊度。使用实测的CORS网BDS三频观测数据进行算法验证，结果表明，该方法可正确有效地实现参考站间三频载波相位整周模糊度的快速解算。

GNSS三频周跳探测与修复算法

刘柳, 吕志伟, 于晓东, 王鹏旭, 杨东森, 张伦东, 丛佃伟

2017, 46(4):  453-459.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160532

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针对使用组合观测值探测周跳存在不敏感周跳且难以修复的问题，研究了三频周跳探测与修复的几何原理，从几何角度研究了多个相位无几何组合（GF）探测周跳的异同，以及加入MW组合后的效果，并搜索了相应的不敏感周跳。提出了以对应的横截面积最小为原则选取组合量的方法。经北斗三频实测数据验证，GF组合的数量以两个为宜，加入MW组合后不敏感周跳进一步减少，优化选取的两个GF组合和MW组合联合探测周跳仅存在一个不敏感周跳，且探测到的周跳均能正确修复。

摄影测量学与遥感

扩展共线方程结合车载组合全景相机影像区域网平差

闫利, 王奕丹

2017, 46(4):  460-467.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160464

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利用扩展共线方程实现组合相机单片影像的空中三角测量，通过该方法来提高全景影像的定位精度。由于组合全景相机中各子相机刚性固定，相机间的相对位姿参数可以精确标定，因此利用扩展共线方程模型，可以将组合全景相机的构像单元从单个子相机影像扩展为整个组合相机获取的多张影像。与已有的球模型方法，包括球理想模型和球严密模型方法相比，本文所用的扩展共线方程方法使用各子相机影像像点作为观测值，避免了球模型方法中由各子相机摄影中心不重合导致的球模型投影误差和摄站内重叠区域融合误差。试验结果表明:与球模型方法相比，本文方法无需模型投影和摄站内重叠区域融合等繁琐的处理过程，避免了由其引起的精度损失，保证了空三网稳定性的同时提高了定位精度。

一种提取城市多种不透水层的垂直不透水层指数

田玉刚, 徐韵, 杨晓楠

2017, 46(4):  468-477.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160304

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针对中低分辨率影像中不透水层的异质性及其与裸土光谱的易混性两类问题，选用蓝、近红外波段进行线性组合，构建了一种新的不透水层提取指数——垂直不透水层指数（PⅡ）。该指数考虑了不透水层和其他地物在光谱空间的差异与不透水层的内部异质性，并以“不透水层线”与“土壤线”夹角的角平分线作为PⅡ的参照线，实现了自适应的不透水层提取。本文将PⅡ指数应用于武汉和北京不同场景中，并对比归一化建筑物指数（NDBI）、比值居民地指数（RRI）以及生物物理组份指数（BCI）的提取结果。试验表明:①在裸土较少、地形平坦的武汉市区域和裸土较多、地形起伏的北京市区域，PⅡ指数均能有效减弱裸土的混淆影响，不透水层提取精度分别达到96.05%和96.76%，优于其他3种指数；②PⅡ指数不仅增强了不透水层与其他地物的可区分性，还保持了不透水层类内的相似性，在城市不同场景中的不透水层提取精度均能达到90%以上。由于PⅡ指数是一种线性组合形式的指数，能够根据研究区的地物光谱自适应调整指数的方程系数，从而能适用于不同研究区，在裸地较多的地区优势尤为明显。

水环境参数定量遥感反演空间尺度误差分析

李建, 田礼乔, 陈晓玲

2017, 46(4):  478-486.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160296

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对地观测技术的快速发展为水环境定量遥感监测提供了多源遥感数据的有利支撑，然而多源数据空间尺度差异引起的遥感数据和定量产品的不一致性严重制约了水环境科学研究和业务化应用。针对多源遥感数据的空间尺度转换和尺度误差问题，本文提出一种模拟遥感成像过程点扩散函数（PSF）的多源遥感数据空间尺度转换方法。以高空间分辨率GF-1卫星16 m遥感数据为基础，模拟了常用的内陆水环境监测卫星Landsat TM/ETM+/OLI（30 m）、Terra/Aqua MODIS （250 m、500 m、1000 m）数据，系统研究了高动态浑浊水体（以鄱阳湖悬浮颗粒物监测为例）多源定量遥感监测的空间尺度误差，并对比分析了常用的多源数据尺度转换方法（基于遥感反射率数据平均法和基于悬浮颗粒物产品平均法）的有效性。结果表明，基于点扩散函数的空间尺度转换方法与传统方法具有较高的相关性，基于遥感反射率数据平均法的水环境定量遥感产品的误差水平低于基于悬浮颗粒物产品平均法；相对于南海等相对平稳水体的低空间尺度误差水平（<0.5%），在高动态浑浊的内陆或近岸水环境遥感监测中，由空间尺度变化引起的产品误差可达±5%左右。因此，在高精度水环境定量遥感发展应用的需求和多源多尺度遥感数据协同的背景下，本文研究对于提高多源遥感监测产品的一致性和应用能力具有重要理论和现实意义。

柱面全景图像拼接方法的仿真分析

朱宁宁

2017, 46(4):  487-497.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160456

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随着虚拟现实（VR）技术的兴起，全景图像得到了更为广泛的应用，目前多通过求解单应矩阵对图像进行变换，由多相机拼接获取全景图像，但该方法会破坏成像中的共线条件，使拼接后的全景图像难以精确进行摄影测量中的三维重建等工作。本文提出了一种柱面全景图像拼接方法并对其进行仿真分析，该方法基于摄影测量共线方程，设定拼接相机的数目、成像焦距、成像位置和成像姿态，模拟多拼相机的成图过程，构建从三维点云到二维图像的柱面成像方程，通过成像方程不仅可以实现各图像的全景拼接，而且可对影响全景图像拼接精度的各参数进行定量分析，试验结果表明:①本文提出的柱面成像方程和全景拼接方法可用于不同数目相机及倾斜成像下的全景拼接；②利用成像方程推导的误差方程可知，全景图像拼接的精度受焦距误差、中心误差和旋角误差的影响，其中，焦距误差可通过图像重采样的方法校正，中心误差与摄影物距密切相关，而旋角误差主要受拼接相机数目的影响。

地图学与地理信息

一种顾及空间关系约束的线化简算法

李成名, 郭沛沛, 殷勇, 武鹏达, 顾腾

2017, 46(4):  498-506.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160546

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线要素化简在制图表达与综合领域一直是研究的热点和难点之一。然而，经典化简算法多针对单独线要素进行处理，缺乏对该线要素与周边线要素之间整体空间关系的考虑，并且，存在计算结果生硬（D-P算法）、局部极值点缺失，特别是在曲度较大之处出现相交异常（L-O算法）等问题。为此，本文提出一种顾及空间关系约束的线化简算法，建立线要素全局化简方法（LGSM）和矢量位移、面积位移等5类评价指标。采用等高线、河流和道路3类线要素实际数据进行了试验，充分检验了本文算法的优越性，其处理结果符合开方根模型规律，降低了曲线复杂度，在保证全局空间关系不变条件下，不仅更好地保持了曲线整体形状特征，而且光滑美观、精度高。

路网更新的轨迹-地图匹配方法

吴涛, 向隆刚, 龚健雅

2017, 46(4):  507-515.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20150479

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全面准确的路网信息作为智慧城市的重要基础之一，在城市规划、交通管理以及大众出行等方面具有重要意义和价值。然而，传统的基于测量的路网数据获取方式往往周期较长，不能及时反映最新的道路信息。近几年，随着定位技术在移动设备的广泛运用，国内外学者在研究路网信息获取时逐渐将视野转向移动对象的轨迹数据中所蕴含的道路信息。当前，基于移动位置信息的路网生成和更新方法多是直接面向全部轨迹数据施加道路提取算法，在处理大规模轨迹或者大范围道路时，计算量极大。为此，本文基于轨迹地图匹配技术，提出一种采用“检查→分析→提取→更新”过程的螺旋式路网数据更新策略。其主要思想是逐条输入轨迹，借助HMM地图匹配发现已有路网中的问题路段，进而从问题路段周边局部范围内的轨迹数据中提取并更新相关道路信息。该方法仅在局部范围内利用少量轨迹数据来修复路网，避免了对整个轨迹数据集进行计算，从而有效减少了计算量。基于OpenStreetMap的武汉市区路网数据以及武汉市出租车轨迹数据的试验表明，本文提出的路网更新方法不仅可行，而且灵活高效。

签到位置数据的密度峰值快速搜索与聚类方法

刘萌, 邬群勇, 邱端昇, 孙梅, 张强

2017, 46(4):  516-525.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160377

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位置签到数据蕴含了城市居民活动变化。由于客户端位置候选问题，不同的签到行为以同一候选位置签到时会产生位置重复现象。针对现有密度聚类方法在签到数据聚类上存在的问题，以快速搜索和查找密度峰值聚类算法（CFSFDP）为基础，提出了签到位置数据的密度峰值快速搜索与聚类方法。首先，引入位置重复频率来表达签到位置重复，然后，对原始签到位置数据点统计位置重复频率并重新设计数据结构，以新的空间点要素为研究对象寻找密度峰值点；最后，构建了峰值点密度簇聚类算法，在点要素集聚类过程中考虑密度连通性来保证峰值密度簇的连续与完整。试验表明，所提出的聚类方法有效避免了重复度较高的离群位置对象选为峰值并聚类的情况，并具有良好的空间适应性。所提取的密度峰值点不仅可以用来表示热区的中心，还能够反映热区的集中趋势，进而可以帮助探索热区的动态变化情况。

工程测量

顾及不确定性影响的变形概率预报法

魏冠军, 党亚民, 章传银, 杨维芳

2017, 46(4):  526-532.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160531

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针对变形预报的不确定性，以MCMC算法和贝叶斯预测理论为基础，提出了变形概率预报方法，该方法以概率分布的形式描述变形预报的不确定性，通过概率规则实现预报的递推过程。利用宁杭高速路基沉降数据进行数值计算，定量分析了预报值及其可靠性区间等信息，并与最小二乘估计、免疫算法的预报结果进行比较，结果表明了该方法的有效性和可行性。

博士论文摘要

GNSS时间基准关键技术研究

伍贻威

2017, 46(4):  533-533.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160660

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全球导航卫星系统需要建立一个时间基准。本论文详细研究了建立时间基准的核心算法:①时间尺度算法；②钟差预测算法；③时间尺度闭环驾驭算法。在此基础上，给出了建立北斗系统时间BDT和国家授时中心时间基准UTC（NTSC）的系统设计方案。

多层次空间语义约束的高速铁路场景自动建模方法

张恒

2017, 46(4):  534-534.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160638

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构建高速铁路三维场景，将多领域数据整合至同一时空基准下进行可视化展示与管理分析，有助于提升高速铁路信息化建设能力和综合化管理水平。

超导重力仪台站背景噪声水平评估及信号提取

张苗苗

2017, 46(4):  535-535.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160642

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超导重力仪台站的背景噪声水平是评价观测数据质量和台站观测环境优良水平的一个关键指标，可以为台站选址、仪器校正以及观测数据用于地球动力学研究的潜力评估提供必要的前提和依据。

GNSS监测评估理论与方法研究

张清华

2017, 46(4):  536-536.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160676

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全球导航卫星系统（GNSS）目前形成了GPS、GLONASS、BDS和Galileo多极化发展的新趋势，特别是随着BDS区域系统于2012年12月开始正式运行以来，为了使用户获得更好的服务，多导航系统之间的兼容与互操作是大势所趋。