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2017年 第46卷 第7期    刊出日期：2017-07-20

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大地测量学与导航

中国VLBI网软件相关处理机测地应用精度分析

刘磊, 郑为民, 张娟, 舒逢春, 童锋贤, 童力

2017, 46(7):  805-814.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160600

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为支持国际VLBI大地测量数据处理，中国VLBI网（CVN）软件相关处理机完成了功能、性能升级，提高了信噪比，实现了以国际测地通用Mk4格式数据输出结果，可以直接被VLBI通用测地后处理软件用于时延数据解算。本文通过与国外软件相关处理机DiFX的实测数据比对，系统地分析了CVN软件处理机带宽综合残余时延和时延率精度、带宽综合总时延和时延率精度、信噪比和VLBI站坐标解算值。数据显示，CVN软件相关处理机已经达到了测地数据处理的精度要求，可以用于IVS国际联测数据处理。

联合GRACE/GOCE重力场模型和GPS/水准数据确定我国85高程基准重力位

赫林, 李建成, 褚永海

2017, 46(7):  815-823.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160643

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GRACE、GOCE卫星重力计划的实施，对确定高精度重力场模型具有重要贡献。联合GRACE、GOCE卫星数据建立的重力场模型和我国均匀分布的649个GPS/水准数据可以确定我国高程基准重力位，但我国高程基准对应的参考面为似大地水准面，是非等位面，将似大地水准面转化为大地水准面后确定的大地水准面重力位为62 636 854.395 3 m²s^-2，为提高高阶项对确定大地水准面的贡献，利用高分辨率重力场模型EGM2008扩展GRACE/GOCE模型至2190阶，同时将重力场模型和GPS/水准数据统一到同一参考框架和潮汐系统，最后利用扩展后的模型确定的我国大地水准面重力位为62 636 852.751 8 m²s^-2。其中组合模型TIM_R4+EGM2008确定的我国85高程基准重力位值62 636 852.704 5 m²s^-2精度最高。重力场模型截断误差对确定我国大地水准面的影响约16 cm，潮汐系统影响约4~6 cm。

风云3C增强北斗定轨试验结果与分析

曾添, 隋立芬, 贾小林, 计国锋, 张清华

2017, 46(7):  824-833.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170033

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首次搭载GPS/BDS双模接收机全球导航卫星掩星探测仪（GNOS）的风云三号C星于2013年9月23日的成功发射，为研究低轨卫星对BDS定轨增强提供了便利。本文首先对低轨卫星GNOS搭载的GPS/BDS双模接收机的观测数据进行统计，并分析了伪距测量精度。然后在全球测站、区域测站两种布局情况下，对无GNOS的BDS单系统定轨、无GNOS的GPS/BDS双系统定轨、有GNOS的BDS单系统定轨增强、有GNOS的GPS/BDS双系统定轨增强4种方案进行北斗轨道及钟差比较分析。结果表明，GNOS对北斗卫星轨道增强在全球测站下，GEO卫星切向精度提升最为显著，提升程度达60%，其次是法向和其他类型卫星切向，部分弧段个别GEO卫星径向精度稍有下降。双系统定轨增强中可视弧段钟差重叠精度RMS值有0.1 ns量级改善。7个国内测站区域监测网的定轨试验中对轨道进行了预报，结果表明GNOS对北斗GEO卫星轨道预报精度切向提升达85%，其余方向及卫星有较大改善，平均21.7%。可视弧段钟差重叠精度RMS值有0.5 ns量级改善。

具有不确定性平差算法

王志忠, 陈丹华, 宋迎春

2017, 46(7):  834-840.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160522

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观测不确定性常常影响参数估计的有效性。将不确定度作为参数融入平差模型，可以有效地降低不确定性的影响。本文提出有界不确定性误差约束下，随机误差与不确定性误差平方和最小的平差准则，并给出了一个不确定性平差模型迭代算法。通过仿真实例，对不确定性最小二乘法与总体最小二乘法进行了比较。结果显示：在一定程度上，不确定性最小二乘方法的估计结果要略优于总体最小二乘方法，且在不确定性较大时，该方法有较好的适用性。

北斗卫星伪距多路径系统偏差的修正方法及其对单频PPP的影响分析

汪捷, 何锡扬

2017, 46(7):  841-847.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170020

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北斗伪距观测值存在特有的多路径系统性偏差，偏差的数量级达到几个分米到米。该系统偏差可分为两类：一类是IGSO/MEO卫星随高度角变化的伪距系统性偏差；另一类是GEO卫星（高度角仅微小变化）明显的伪距系统性偏差。系统性的伪距偏差导致GEO卫星MP序列的标准偏差较大，本文针对GEO卫星伪距偏差问题提出了一种基于卡尔曼滤波的修正方法，修正后的GEO卫星MP序列的标准偏差下降了10%~16%。基于伪距相位组合的单频PPP技术的伪距权重较大，会受到北斗伪距偏差的影响，分析表明该系统性偏差将导致单频PPP定位结果高程方向产生约1 m的偏差。对GEO伪距偏差采用提出的卡尔曼滤波修正方法进行修正，并应用Wanninger和Beer的高度角模型消除IGSO/MEO观测值伪距偏差，本文对修正后的单频精密单点定位精度进行了分析。4个multi-GNSS experiment（MGEX）站10 d观测数据的分析结果表明：仅改正和卫星多路径误差，高程方向定位结果精度可改善65%左右；采用本文方法对GEO卫星的多路径修正后，该方向定位结果精度改善比例将进一步提高至75%左右。

GNSS大网双差模型并行快速解算方法

崔阳, 吕志平, 李林阳, 陈正生, 孙大双, 邝英才

2017, 46(7):  848-856.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160585

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针对GNSS大网数据采用双差模型解算时存在时效性差的问题，提出了一种改进的独立双差观测值构建与独立基线并行解算的方法，采用并行技术实现多核并行与网络多节点并行的双层自动快速解算策略。通过对约375个IGS站1周的观测数据进行处理，改进的独立双差观测值选取方法比传统路径最短方法所选的单天全网独立双差数据平均多了53万个，E、N、U方向坐标重复性平均提升了14.0%、12.9%和29.2%。采用不同解算策略的计算结果表明，4台普通计算机的并行计算比传统串行方案的计算效率提升了14倍左右，如375个测站采用改进观测值构建方法的4节点并行方案仅需要35.62 min，显著提高了整网双差的解算效率。

Partial EIV模型的非负最小二乘方差分量估计

王乐洋, 温贵森

2017, 46(7):  857-865.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160501

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Partial Errors-in-Variables（Partial EIV）模型是EIV模型的扩展形式，权阵构造简单，当系数矩阵中存在非随机元素和随机元素时，Partial EIV模型的适用性更强。针对Partial EIV模型中随机模型不准确的情况，将系数矩阵和观测向量分别作为一类数据，本文在该模型的基础上，使用最小二乘方差分量估计方法，推导相关计算公式及迭代算法，分别估计出相应的方差分量估值。并对出现的负方差使用非负最小二乘理论，增加约束条件，对随机模型进行修正，得到更加合理的参数估值。试实验结果表明，本文的方法与其他方差分量估计方法等价。

摄影测量学与遥感

资源三号02星激光测高仪足印位置预报方法

唐新明, 谢俊峰, 莫凡, 朱广彬, 窦显辉, 张强, 李国元, 欧阳斯达

2017, 46(7):  866-873.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160639

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激光测高仪在轨几何检校是提高激光点平面和高程精度的必要途径，而激光足印地准确捕获是成功开展激光测高仪在轨几何检校的前提。本文针对资源三号02星搭载的我国首台激光测高仪的在轨几何检校试验需要，在参考光学遥感卫星成像几何模型的基础上，提出并构建了一套严密的激光足印位置预报模型。该模型充分顾及卫星平台在轨运行规律及激光与卫星相对几何关系，建立了激光发射点到地面足印的严密几何定位预报模型，通过金字塔地形匹配、基于加速度轨道预测以及频率域姿态分析分别获取预估的激光指向、轨道位置和姿态信息，实现地面激光足印的位置预报。该模型已应用于资源三号02星激光测高仪在轨几何检校试验中，预报的激光足印位置与探测器捕获到的实际位置的最大误差小于150 m，充分验证了预报模型的正确性，实现了我国遥感卫星从天上到地面点对点的精确预报，为国产激光测高仪在轨几何检校提供了有力的技术支撑。

仅用虚拟控制点的超大区域无控制区域网平差

杨博, 王密, 皮英冬

2017, 46(7):  874-881.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160588

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利用光学卫星影像进行无控制测图是摄影测量追求的目标。针对超大区域无控制测图的需求，本文提出了一种以单景影像为平差单元，基于虚拟控制点的光学卫星影像超大规模无控制区域网平差方法。该方法利用待平差影像的初始RPC模型生成虚拟控制点，并将其作为带权观测值引入平差模型中以改善平差模型的状态，克服了在无控制点条件下平差精度不稳定、误差过度累积引起的网的扭曲变形等问题。为了验证本方法的有效性和精度，利用资源三号卫星获取的覆盖全国的26 406景影像进行区域网平差试验，并利用全国范围内分布的约8000个高精度控制点对平差后自动生产的DOM和DSM产品的几何精度进行验证。试验结果表明，平面和高程中误差均达到了4 m以内，同时，区域网内部相邻影像之间的几何拼接精度优于1个像素，满足无缝拼接的要求。

针对GF-1遥感影像的基于影像与基于辐射传输模型的两种交叉定标方法比较

李娟, 冯炼, 庞小平

2017, 46(7):  882-890.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160315

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“高分一号”配置了4台16 m分辨率多光谱宽幅（WFV）相机，组合观测幅宽达到800 km。为了将其应用于定量遥感，需要对其进行精确的辐射定标。目前针对高分一号卫星有两种交叉定标方法，都在传统方法的基础上进行了改进。一种是基于影像的交叉定标方法（image-based），另一种是基于辐射传输模型和二向反射分布函数的交叉定标方法（RTM-BRDF）。本文采用这两种方法对高分一号（GF-1）的4个相机进行辐射定标，并对这两种方法进行了对比分析，发现对于WFV2和WFV3这两个近似星下点成像相机，image-based方法可以得到精度较高的辐射定标系数，而对于WFV1和WFV4这两个非星下点成像相机来说，RTM-BRDF方法得到的定标系数精度较高。因此，最终将两种方法结合给出GF-1 4个相机最终的定标系数。

联合星载光学与SAR图像的城市大面积建筑物高度快速提取

田峰, 李虎

2017, 46(7):  891-899.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160573

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星载高分辨率光学图像与SAR图像广泛应用于城市建筑物高度提取，但光学图像存在缺少相关卫星参数的情况，而SAR图像则存在散射特征不完整以及提取效率低等缺陷。针对以上问题，本文提出一种联合高分辨率星载光学与SAR图像的城市大面积建筑物高度快速提取方法。首先，结合支持向量机（SVM）和形态学阴影指数（MSI）快速提取光学图像中的阴影并自动测量阴影长度；之后选择多个合适样本，基于模型匹配法从SAR图像中提取高度；最后将高度与阴影长度作线性回归分析，建立数学模型来提取其他建筑物的高度。该方法将不同卫星系统的数据和特征相结合，互相弥补各自缺陷，不仅提高了效率、降低了成本，同时满足精度要求。

颜色不变量与AKAZE特征相结合的无人机影像匹配算法

梁焕青, 谢意, 付四洲

2017, 46(7):  900-909.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160436

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基于特征的影像匹配方法是无人机影像匹配中较为实用的一类方法。针对传统特征匹配方法主要以灰度影像作为输入量，难以利用颜色特征高效区分同名点这一问题，本文结合颜色不变量，设计了一种运用AKAZE特征的匹配算法，克服了传统无人机影像匹配忽略彩色信息的缺点；然后通过灰度级变换，使特征点数目大量减少而又不失其可靠性。试验表明，该方法不仅能够准确识别同名点，而且还提高了运行效率。

图割能量驱动的高分辨率遥感影像震害损毁建筑物检测

刘莹, 陶超, 闫培, 邹峥嵘

2017, 46(7):  910-917.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170035

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为充分利用高分辨率遥感影像提供的细节信息，提高震害损毁建筑物检测精度，提出了一种图割框架下融合形状、边缘、角点等多种类型特征的损毁建筑物检测方法。该方法首先利用震前建筑物线划图提取包含单个建筑物的局部影像，用于图割能量函数建模，并分别根据建筑物的位置、形状、边缘以及角点构造能量函数的各约束项。在此基础上，通过最大流/最小割算法求解能量函数最小值，依据最小割能量进行地震前后局部影像中建筑物的相似性度量。最后利用最大期望算法（expectation maximization，EM）求得最小割能量的分类阈值，并根据错分率估值执行后处理以获得最终变化检测结果。采用2011年3月11日东日本大地震前后石卷港的高分辨率遥感影像进行试验，结果表明本文提出的方法能有效检测出损毁建筑物。

地图学与地理信息

众源车辆轨迹加油停留行为探测与加油站点提取

杨伟, 艾廷华

2017, 46(7):  918-927.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160657

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针对当前加油站点信息采集成本高、更新周期长等问题，提出了运用车辆轨迹数据提取加油站点的方法。首先，从轨迹运动特征、几何模式等方面分析个体和群体加油行为轨迹特征。其次，基于Stop/Move模型，集成加油轨迹运动特征提出速度序列线性聚类算法提取加油停留轨迹。最后，运用Delaunay三角网层次聚类加油停留轨迹线，综合运用傅里叶形状识别、语义约束等方法识别、提取加油站点。运用北京市7 d的出租车轨迹数据进行试验分析，共提取482个加油站，正确率为93.1%，且位置精度高。

地图符号的认知语义分析与动态生成

田江鹏, 游雄, 贾奋励, 夏青

2017, 46(7):  928-938.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160504

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面向位置服务背景下地图符号按需和动态表达的需求，提出了一种基于认知语义分析的地图符号结构化描述模型，以及建立在此基础上的地图符号动态生成方法。结构化描述模型立足“现实—认知—符号”的认知语义原理，以地图符号语素为基本单元、以语义结构为描述框架，侧重描写符号图形和语义之间的关联映射机制。动态生成方法的核心是一种规则控制语素组合构造符号的上下文无关文法模型，通过对图形语素、形态结构语素以及符号生成规则系统进行建模，重构了地图符号动态生成的文法编译器。以个性化导航路径符号为例，通过面向不同情境和语义结构的符号动态生成试验，验证了本文方法的可行性。本文研究将有助于进一步理解地图符号的认知和结构原理，并促进相关行业和应用领域地图符号化的按需和动态表达的水平。