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2017年 第46卷 第9期    刊出日期：2017-09-20

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大地测量学与导航

中国西太平洋海域1'×1'垂线偏差模型及精度评估

王虎彪, 王勇, 柴华, 鲍李峰

2017, 46(9):  1073-1079.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160552

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联合多种测高数据和重力异常数据，设计了观测点距离和测高精度融合的定权方法，采用最小二乘方法和Vening-Meinesz公式，分别构建了西太平洋海域（0°N—40°N， 105°E—145°E） 1'×1' 网格化垂线偏差数字模型。选取两个不同特征区域，将垂线偏差的两个数字模型和EGM2008模型三者进行相互比较分析。结果表明：卯酉分量η的均方根差大于子午分量ξ的均方根差，海底地形复杂的南海特征区域的垂线偏差均方根差大于西太平洋中部的均方根差，构建的两个垂线偏差模型总体均方根差优于1.6"。

温度变化对中国大陆三维周年位移的影响

谭伟杰, 许雪晴, 董大南, 陈俊平, 吴斌

2017, 46(9):  1080-1087.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160628

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除了地表质量重新分布外，地表温度变化是影响地表周年变化的另一重要成因。本文利用全球温度变化数据，基于三维全空间热弹性形变模型，计算温度变化在中国大陆引起的地表热弹性形变，并讨论它对中国大陆三维周年位移的影响。结果表明，温度变化引起的地表周年变化振幅在毫米量级。中国大陆构造环境监测网络（简称：陆态网络）GPS台站受地表温度变化影响最大的台站是HLAR（海拉尔），东向、北向以及垂向的周年振幅矢量和为~2.293mm；影响最小的台站是HIYS（永暑礁），东向、北向以及垂向的周年振幅矢量和为~0.177mm。为了说明温度变化对地表周年形变的影响，本文联合GRACE以及物质负荷模型（MODEL）研究中国大陆地表三维周年位移。考虑温度变化后的MODEL、GRACE获取的地表周年形变在东向、北向、垂向的周年信号分别改进了6%、6%、2%；16%、5%、15%。结果表明，温度变化是物质负荷以外引起大陆地表形变的重要因素。

星载原子干涉技术用于地球重力场测量及其精度评估

祝竺, 赵艳彬, 廖鹤, 涂海波, 张国万, 魏小刚

2017, 46(9):  1088-1097.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170101

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重力梯度卫星GOCE通过搭载静电式重力梯度仪，将全球静态重力场恢复至200阶以上。目前GOCE卫星已结束寿命，亟须发展下一代更高分辨率的卫星重力梯度测量来完善200~360阶的全球静态重力场模型。原子干涉型的重力梯度测量在空间微重力环境下可获得较长的干涉时间，因此具有很高的星载测量精度，是下一代卫星重力梯度测量的候选技术之一。本文针对未来更高分辨率全球重力场测量的科学需求，提出了一种适用于空间微重力环境下的原子干涉重力梯度测量方案，其梯度测量噪声可低至0.85mE/Hz^1/2。文中对不同类型的卫星重力梯度测量方案进行了重力场反演精度的对比评估，仿真结果表明，相比于现有静电式卫星重力梯度测量，原子干涉型的卫星重力梯度测量有望将重力场的恢复阶数提升至252~290阶，对应的累积大地水准面误差7~8cm，累积重力异常误差3×10^-5m/s²。

摄影测量学与遥感

面向高光谱图像分类的半监督空谱判别分析

侯榜焕, 王锟, 姚敏立, 贾维敏, 王榕

2017, 46(9):  1098-1106.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170121

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为充分利用高光谱图像蕴藏的空间信息提升分类精度，提出了面向高光谱图像分类的半监督空谱判别分析（S³DA）算法。考虑高光谱图像数据集的空间一致性，首先利用少量标记样本定义类内散度矩阵，保存数据集同类像元的光谱近邻结构；再利用无标记样本定义空间近邻像元散度矩阵，揭示像元间的空间近邻结构和地物的空间分布结构信息。S³DA既保持数据集在光谱域的可分性，又保存了无标记样本蕴藏的空间域近邻结构，增强了同类像元和空间近邻像元在投影子空间的聚集性，从而提升分类性能。在PaviaU和Indian Pines数据集的试验表明，总体分类精度分别达到81.50%和71.77%。与传统的光谱方法比较，该算法能有效提升高光谱图像数据集的地物分类精度。

旋翼无人机单目视觉障碍物径向光流检测法

张小东, 郝向阳, 孙国鹏, 徐亚丽

2017, 46(9):  1107-1115.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160510

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针对旋翼无人机在室外复杂环境下传统金字塔LK光流法检测障碍物准确性不高，适应性差的问题，提出了一种基于径向光流的单目视觉自主实时障碍物检测方法。该方法通过融合金字塔LK光流与切向光流求解径向光流，并基于径向光流设计了一种新的障碍物判定策略检测障碍物。试验表明，与传统金字塔LK光流法相比，在不增加算法复杂度的情况下，该方法具有更高的准确性和更强的适应性，可满足工程实践中无人机自主避障要求。

一种改进顶帽变换与LBP高程纹理的城区建筑物提取算法

何曼芸, 程英蕾, 邱浪波, 赵中阳

2017, 46(9):  1116-1122.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170158

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利用LiDAR数据的建筑物提取存在植被点与建筑物点难以区分的问题，利用航空影像进行城区建筑物提取则无法有效剔除阴影区域植被。本文融合LiDAR和航空影像两种数据源，提出了改进顶帽变换及局部二进制模式（LBP）高程纹理分析的建筑物提取算法。首先将LiDAR数据进行规则格网化，通过改进顶帽变换提取地面数据点，然后根据航空影像计算归一化差值植被指数（NDVI）值进行植被粗提取，计算LBP高程纹理，精细区分植被点与建筑物点，最后利用形态学操作填充建筑物孔洞，以检测出的建筑物点为种子点进行区域生长，得到完整的建筑物点集合。试验基于ISPRS提供的Vaihingen数据集中复杂多植被城区场景，试验结果表明，本文算法能够有效区分植被与建筑物，实现建筑物准确提取。

一种利用点云邻域信息的建筑物屋顶面高精度自动提取方法

赵传, 张保明, 陈小卫, 郭海涛, 卢俊

2017, 46(9):  1123-1134.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160518

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从LiDAR数据中高精度地提取建筑物屋顶面是构建屋顶面拓扑关系、实现建筑物三维模型重建的关键。本文针对现有算法提取复杂建筑物屋顶面适应性较差、精度较低等问题，提出了一种利用点云邻域信息的建筑物屋顶面高精度自动提取方法。通过主成分分析计算点云特征，构建特征直方图，选取可靠种子点；利用提出的局部点云法向量分布密度聚类算法聚类种子点，快速准确地提取初始屋顶面片；构建基于邻域信息的投票模型，有效地解决屋顶面竞争现象。试验结果表明，本文方法可自动、高精度地提取屋顶面，对不同复杂程度的建筑物具有较好的适应性，能为建筑物三维模型重建提供可靠的屋顶面信息。

结合运动平滑约束与灰度特征的卫星视频点目标跟踪

吴佳奇, 张过, 汪韬阳, 蒋永华

2017, 46(9):  1135-1146.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160599

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针对卫星视频条件下的点目标跟踪问题，提出了一种运动平滑约束的贝叶斯分类目标跟踪方法（BMoST）。本方法引入朴素贝叶斯分类器的思想，不依赖目标的任何先验概率，在运动平滑性约束下，利用灰度相似性特征来表达描述目标的似然度，并根据独立假设的贝叶斯定理，建立简化的分类器条件概率修正模型，通过该模型估计目标的后验概率，从而实现目标跟踪。同时，采用卡尔曼滤波辅助、优化跟踪处理，提高算法的稳健性。试验数据采用SkySat和吉林一号拍摄的视频各两段，对6个点目标进行跟踪试验。结果表明，本文提出的方法针对卫星视频的点目标跟踪效果良好，精度达到90%左右，且跟踪轨迹平滑，满足卫星视频后续高级处理和应用需要。

联合像素级和对象级分析的遥感影像变化检测

冯文卿, 眭海刚, 涂继辉, 孙开敏

2017, 46(9):  1147-1155.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160606

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为改善高空间分辨率遥感影像的变化检测精度，提出一种联合像素级和对象级分析的变化检测新框架。首先将多时相影像进行叠合，对叠加影像进行主成分分析，并利用基于熵率的方法对第一主成分影像进行分割，通过改变超像素数目来获取多层次不同尺寸大小的超像素区域。同时，对多时相影像进行光谱差异和纹理差异分析，采用自适应PCNN神经网络方法进行图像融合，利用水平集（CV）方法对融合后的影像进行分割获取像素级变化检测结果。最后，结合多尺度区域标记矩阵对检测结果进行变化强度等级量化和决策级融合，作为变化检测的后处理部分，以获取最终的对象级变化检测结果。采用SPOT-5多光谱影像进行试验。结果表明这种新框架可以有效集成基于像素和基于对象两种图像分析方法的优势，能够进一步提高变化检测过程的稳定性和适用性。

精密轨道支持下的哨兵卫星TOPS模式干涉处理

吴文豪, 周志伟, 李陶, 龙四春

2017, 46(9):  1156-1164.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160352

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哨兵卫星采用TOPS模式成像，为确保影像干涉相位偏差小于3°，方位向配准精确度需达到0.001个像素。本文论证了哨兵卫星精密轨道条件下进行几何配准即可达到较高的配准精度，满足增强谱分集进行方位向残余偏移量估计的前提条件，并基于DORIS软件实现哨兵卫星TOPS模式影像的几何配准和增强谱分集优化配准处理。地表方位向形变等信号可导致Burst干涉图之间发生相位跳变，并对增强谱分集估计几何配准残余偏移量时产生干扰，本文开展了相关的理论分析和数据处理试验，提出粗差探测方法消除相位跳变对增强谱分集配准的干扰。

任意方向对称差值核的SAR图像边缘提取算法

王岱良, 李玉, 林文杰, 赵泉华

2017, 46(9):  1165-1173.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160401

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由于现有边缘检测方法多存在对图像噪声的敏感性以及检测边缘的有限方向性等问题，因此在斑点噪声的影响下难以有效检测SAR图像中具有任意方向性且强度相近的区域间边缘。本文提出了一种任意方向对称窗口的SAR图像边缘提取算法。首先，以任意像素在图像中的格点位置为对称中心构建任意方向上的对称窗口；定义各窗口内像素到中心像素距离的核函数；以像素核函数为权重分别计算两对称窗口内像素光谱测度的加权平均值，并定义两者之差的绝对值为该方向上该像素隶属边缘的强度；选取所有方向中最大边缘强度作为边缘像素的判别标准。为去除错误提取的边缘像素，设计基于滤波操作的后处理过程。对模拟图像提取结果的定性及定量分析表明提出算法可在一定程度上克服噪声影响，较为准确地提取任意方向的边缘。

SAR图像河流分割的加权指数区域能量模型

韩斌, 吴一全

2017, 46(9):  1174-1181.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170134

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传统主动轮廓模型很难实现精确的SAR图像河流分割。针对这一问题，本文提出了一种加权指数区域能量主动轮廓模型，以精确地提取SAR图像中的河流。该模型在Chan-Vese（CV）模型能量泛函中引入了指数区域能量，能更好地衡量分割图像和原始图像的差异程度，提高模型的分割准确性。此外，利用目标区域和背景区域内像素灰度的最大绝对差取代模型中常值区域能量权重，自适应地调节目标区域和背景区域的能量比重，加速曲线运动到目标区域的边缘，获得更高的分割效率。针对实际河流SAR图像进行了分割试验，结果表明：与传统主动轮廓模型相比，本文提出的模型能更快速、精确地分割SAR图像中的河流，在分割结果和分割效率两方面具有优势。

一种更严密的双介质立体摄影测量折射改正算法

曹斌, 朱述龙, 邱振戈, 曹彬才

2017, 46(9):  1182-1192.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170119

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提出一种更严密的双介质立体摄影测量物方坐标折射改正算法。该算法用水下目标的空中同名直线光线公垂线段的中点作为摄影测量交会点的理论位置，解决了空中同名直线光线延长线不相交情况下摄影测量交会点不存在导致的点位关系不确定性问题，使摄影测量交会点到真实物点的坐标折射改正公式能够严格推导出来。分析了空中同名直线光线不相交情况对物方大地坐标折射改正的不利影响，研究了摄影测量交会点与水下真实物点的相互位置关系，推导了水下目标点的水深和大地坐标计算公式（即折射改正公式），通过WorldView-2立体影像浅海海底地形测量试验对算法的正确性和测量精度进行验证。研究表明，不论水下目标的空中同名直线光线延长线是否相交，该算法都是适用的，且能显著改善水下目标的高程测量精度。

GPU并行区域网平差

郑茂腾, 周顺平, 熊小东, 朱俊峰

2017, 46(9):  1193-1201.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20160636

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为了进一步解决大数据量带来的平差效率低下的问题，引入GPU并行计算技术，同时使用预条件共轭梯度法以及不精确牛顿解法求解区域网平差过程中的法方程，构建了适用于GPU并行计算的全新的区域网平差技术流程。本文方法避免了存储法方程系数矩阵，而是在需要的时候实时的计算该矩阵，使得本文算法相较于传统的算法所需的计算机内存空间大幅减少（仅需要存储平差原始数据即可），平差计算速度明显提升，同时计算精度与传统方法相当。初步试验证明，本文的方法在普通电脑上仅需要约1.5min即可完成对4500张影像、近900万像点数据的平差计算，且计算精度达到子像素级。

博士论文摘要

南水北调工程测量一体化系统实现关键技术研究

王海城

2017, 46(9):  1202-1202.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170172

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测量数据拟合理论与方法及其在构件建模中的应用

向巍

2017, 46(9):  1203-1203.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170206

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相关文章 | 多维度评价

GNSS整数最小二乘模糊度解算理论与方法研究

卢立果

2017, 46(9):  1204-1204.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170416

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基于感知哈希的遥感影像认证算法研究

丁凯孟

2017, 46(9):  1205-1205.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170233

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矿山边坡变形监测数据的高斯过程智能分析与预测

王建民

2017, 46(9):  1206-1206.  doi:10.11947/j.AGCS.2017.20170143

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