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2018年 第47卷 第7期    刊出日期：2018-07-20

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弹性PNT基本框架

杨元喜

2018, 47(7):  893-898.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180149

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描述了弹性定位、导航授时（PNT）的基本概念，给出了弹性PNT的基本定义，以及弹性PNT与综合PNT或多源PNT的关系，指出综合PNT是弹性PNT的基础；并将弹性PNT分解成弹性终端集成、弹性函数模型和弹性随机模型；讨论了弹性PNT终端集成策略与基本准则，强调多传感器的弹性集成必须依据优化设计准则，必须确保多信息源及多传感器的兼容与互操作；给出了弹性函数模型的概念模型，论述了相应弹性函数模型调整途径；阐述了几种可能的弹性随机模型优化策略，同时指出多源PNT信息弹性随机模型的改进与优化必须参照统一的方差因子；最后给出了基于弹性函数模型和弹性随机模型的状态参数估计方式。

大地测量学与导航

“陆态网”GPS与GRACE的中国大陆地表垂直形变对比分析

贾路路, 王阅兵, 连尉平, 相龙伟

2018, 47(7):  899-906.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170281

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基于中国大陆构造环境监测网络的连续GPS观测数据，比较分析了中国大陆234个GPS台站和GRACE得到的地表垂直形变。GPS和GRACE垂直形变具有较好的一致性，反映了地表质量变化是引起GPS垂直形变非线性变化的重要因素之一，但二者也存在着一定的差异。为定量分析GPS和GRACE垂直形变的差异，探讨了热膨胀效应对GPS垂直位移的影响及区域地壳结构对GRACE估算地表垂直负荷形变的影响。结果表明，中国大陆50%以上的GPS台站热膨胀垂直形变周年振幅不小于1 mm；对GPS进行热膨胀效应改正后，中国大陆GPS与GRACE垂直形变具有更好的一致性；GPS与GRACE垂直形变周年振幅比值由1.07±0.06变为1.01±0.05；热膨胀效应可以解释6.2%的GPS与GRACE垂直形变的差异，热膨胀效应改正可使GPS和GRACE垂直形变的一致性相对增加11.2%。是否顾及区域地壳结构引起的GRACE估算中国大陆垂直负荷形变的相对差异为2.5%。

惯性导航EEMD区间阈值降噪方法

刘韬, 徐爱功, 隋心

2018, 47(7):  907-915.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170391

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陀螺随机误差是影响惯性导航系统精度的主要因素。在经验模态分解（EMD）和阈值降噪的基础上，提出一种基于集合经验模态分解（EEMD）的区间阈值的陀螺信号降噪方法。该方法利用EEMD方法将陀螺信号分解多个本征模态函数（IMF）分量和1个残余分量，基于信号和IMF分量的概率密度函数的2范数距离方法剔除纯噪声IMF分量，利用改进的区间阈值降噪方法实现信号的降噪。仿真和实测试验表明，该方法不仅能有效抑制EMD中的模态混叠问题，而且能有效削弱陀螺的随机误差，从而提高惯性导航系统的精度和可靠性。

卫星钟差解算及其星间单差模糊度固定

阮仁桂, 魏子卿, 冯来平

2018, 47(7):  916-923.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170458

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整数相位模糊度解算可以显著提高GNSS精密单点定位（PPP）的精度。本文提出一种解算卫星钟差的方法，通过固定星间单差模糊度恢复出能够支持单台接收机进行整数模糊度解算的卫星钟差，即所谓的“整数”钟差。为了实现星间单差模糊度固定，分别通过卫星端宽巷FCB解算和模糊度基准的选择与固定恢复出宽巷和窄巷模糊度的整数性质。为了证明本文方法的可行性，采用IGS测站的GPS数据进行卫星钟差解算试验。结果表明，在解算钟差时，星间单差模糊度固定的平均成功率为73%。得到的卫星钟差与IGS最终钟差产品相比，平均的RMS和STD分别为0.170和0.012 ns。448个IGS测站的星间单差宽巷和窄巷模糊度小数部分的分布表明本文得到的卫星钟差和FCB产品具备支持PPP用户进行模糊度固定的能力。基于以上产品开展了模拟动态PPP定位试验，结果表明模糊度固定之后，N、E、U和3D的定位精度（RMS）分别达到0.009、0.010、0.023和0.027 m，与不固定模糊度或采用IGS钟差的结果相比，分别提高了30.8%、61.5%、23.3%和37.2%。

卫星测高与船载重力测量数据融合的点质量拟合法

柯宝贵, 张利明, 章传银, 党亚民

2018, 47(7):  924-929.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170299

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以拟合方差最小为准则，通过点质量法拟合船载重力测量数据，得到点质量大小、埋深等参数。回避点质量法数值求解的不稳定性问题，借鉴移去-恢复技术的思路，利用该参数计算船载重力测量点上的重力异常，并将其在测线上的重力异常中扣除，计算出船载重力残差值。以点质量大小、埋深等参数计算卫星测高重力格网点上重力异常，同样得到测高重力残差值。采用加权最小曲率格网化方法，将船载重力残差值与测高重力残差值格网化，进而恢复由点质量大小、埋深等参数计算格网点处的重力异常，实现卫星测高与船载重力测量数据融合。经国际船载重力测量数据检核，融合后的模型较国际船载重力测量数据的平均偏差在1~2 mGal（1 Gal=1×10^-2 m/s²），标准差约为4 mGal。本文的研究方法可为陆地、海岸带区域的多种重力数据的融合、航空重力及卫星重力的向下延拓等问题提供参考。

模糊度线性约束的消电离层多频模糊度解算

贾春, 赵琳, 李亮, 程建华, 李慧

2018, 47(7):  930-939.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170296

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针对传统多频模糊度解算方法受到电离层延迟影响造成窄巷模糊度解算可靠性降低的问题，提出一种基于模糊度线性约束的消电离层MCAR方法。该方法通过模型等价性原理构建了基于几何相关-消电离层组合模型，并凭借能够可靠解算的超宽巷/宽巷模糊度值形成线性约束，进而构造窄巷模糊度解算模型，最终求解窄巷模糊度及精密定位结果。多组北斗三频实际数据测试结果表明，即使双差电离层延迟达到73.2 cm，所提出方法也可实现模糊度解算成功率高于96%，定位精度优于15 cm。

顾及GRACE季节影响的华北平原水储量变化反演

李圳, 章传银, 柯宝贵, 刘阳, 李婉秋, 尹财

2018, 47(7):  940-949.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170171

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基于移去-恢复方法，利用GRACE卫星重力数据研究了华北平原2003年1月—2014年6月的陆地水变化，提出了一种顾及季节影响尺度因子计算方法，用于减小GRACE后处理误差。将本文方法所得结果与水文模式和降水模型结合进行比较分析，结果表明：2008年之前华北平原发生比较明显的干旱现象，陆地水和地表水分别以（-7.9±2.4）mm/a和（-7.3±2.8）mm/a的速度下降，但地下水仅以（-0.6±1.4）mm/a的速度减少；2008年之后，陆地水和地表水分别以（4.3±1.3）mm/a和（10.9±2.1）mm/a的速度上升，期间地下水的超采严重，平均以（-6.5±1.2）mm/a的速度下降，但下降速度以0.9 mm/a²的趋势减缓。研究期间内，华北平原的陆地水、地表水和地下水整体分别呈现（-2.0±0.6）、（2.9±0.7）和（-4.8±0.7）mm/a的变化趋势。最后，利用交叉小波谱分析了GRACE滞后于降水的现象。研究结论表明，降水和地下水开采是影响华北平原水储量变化的两大决定性因素。

摄影测量学与遥感

自适应圆形模板及显著图的高分辨遥感图像道路提取

连仁包, 王卫星, 李娟

2018, 47(7):  950-958.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170596

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针对现有基于圆形模板匹配算法需要人工设定模板尺寸的问题，提出一种自适应圆形模板的高分辨遥感图像道路提取算法。首先引入一种改进的局部形态学梯度图，基于形态学梯度图设计了一种自动生成模板尺寸的算法；接着借助改进的道路显著图，按迭代内插的方式搜索起始点与终止点之间其他道路点，搜索过程综合利用了显著图信息和几何夹角信息，使得算法具有更好的识别效果。试验结果表明，本文算法可适用于多种不同条件的遥感图像，能更加有效地从高分辨遥感图像中提取道路信息。

影像信息驱动的三角网格模型优化方法

张春森, 张萌萌, 郭丙轩

2018, 47(7):  959-967.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170733

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提出一种基于影像信息驱动的三角网格优化方法，以解决现有利用三角网格实现三维重建出现的问题。根据影像信息，将影像利用物方三角面片重投影至其他可视影像上，利用梯度下降法，通过影像归一化互相关系数对物方顶点坐标进行求导，得到其梯度变化值。根据该变化值在法向量方向上调整物方三角网的顶点，使得区域的匹配代价最小，实现三角网格模型的优化，进而达到改善三维重建的目的。试验结果表明，本文方法可有效地提高物方三角网的结果精度，从而有效地改善重建三维模型的效果。

三线阵影像外方位元素平滑方程自适应光束法平差

王建荣, 王任享, 胡莘

2018, 47(7):  968-972.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170217

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外方位元素数据是影响光学卫星影像几何定位精度的重要因素，其精度不仅取决于姿态和轨道测定系统的精度，还与卫星平台稳定度紧密相关。在实际卫星工程中，姿态测定系统存在突变现象，导致处理航线中上下视差发生较大变化。本文在全三线交会EFP光束法平差理论基础上，提出在光束法平差中采用外方位元素自适应分段平滑策略及其数学模型。即根据立体影像上下视差差分数据，对立体影像进行自动分段；在此基础上，对不同段的外方位元素平滑方程赋予不同权值，共同参与光束法平差。通过实际卫星影像试验表明，该方法可有效抑制卫星姿态测定系统突变对立体影像无控定位精度的影响，尤其是高程精度改善显著。

MIMO下视阵列SAR倾角误差补偿算法

刘辉, 李葛爽, 徐青, 楼良盛

2018, 47(7):  973-985.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170292

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结合POS真实数据形式，引入传统光学摄影测量的外方位元素，提出了基于倾角误差的MIMO下视阵列SAR误差补偿方法。该方法首先在三维空域补偿与波束无关的相位误差；其次将补偿后的回波数据变换到航迹向-跨航向二维波数域，并沿航迹向和跨航向均匀分为M和N段，获得MN个子块，每个子块补零并扩展到原尺寸后，将回波变换到航迹向-跨航向二维空域、距离向波数域，补偿与波数相关的相位误差；再次转换到三维空域，把每个子块补偿的数据直接相加，得到最终回波；最后使用三维RD成像算法得到聚焦正确的三维成像结果。通过仿真试验验证了方法的有效性。

稀少控制的多平台星载SAR联合几何定标方法

吕冠南, 唐新明, 艾波, 李涛, 陈乾福

2018, 47(7):  986-995.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170283

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几何定标采用地面控制点获取距离-多普勒模型中的精确几何参数，用于完成星载SAR影像高精度几何定位。但在广域范围内，特别是高山地区域，控制点极难获取。此外，传统定标方法仅面向单一平台SAR影像，尚不能实现多平台影像的联合几何定标。针对上述问题，本文提出一种基于稀少控制的多平台星载SAR联合几何定标方法。该方法从包含实测控制点的主影像出发，使用点位追踪算法获取主影像与从影像之间的连接点，并以连接点为桥梁逐级完成从影像的几何定标。本文采用京津冀地区南北向分布共计235 km的3景TerraSAR-X、3景TanDEM-X、5景高分三号影像进行联合几何定标试验，仅使用5个控制点即完成了所有影像的几何定标，并利用SF-3050星站差分GNSS接收机采集实测GPS点进行精度评价。结果表明使用稀少控制点定标后的TSX/TDX影像的几何定位精度优于3 m，GF-3影像的几何定位精度优于7.5 m，验证了该方法的有效性和正确性。

利用对象光谱与纹理实现高分辨率遥感影像云检测方法

董志鹏, 王密, 李德仁, 王艳丽, 张致齐

2018, 47(7):  996-1006.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170690

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针对高分辨率遥感影像云检测过程中合适的云检测光谱阈值难以确定及影像中类云地物对云检测精度影响的问题，提出一种基于对象光谱与纹理的高分辨率遥感影像云检测方法。首先，对影像进行直方图均衡化处理，根据均衡化影像直方图获得合适的影像云检测光谱阈值。其次，用简单线性迭代聚类算法对影像进行分割生成分割对象，以对象为处理单元，根据云检测光谱阈值和对象光谱属性对对象进行云检测过滤，获得初始云检结果。然后，求得直方图均衡化影像的纹理图，根据对象的纹理均值及角二阶矩对初始云检测结果提纯，消除类云地物对云检测精度的影响。最后对提纯云区域进行区域增长及膨胀处理，获得最终的影像云检测结果。定性对比试验和定量评价结果表明，本文方法可以获得良好的影像云检测结果。

地图学与地理信息

三维空间格网的多尺度整数编码与数据索引方法

赖广陵, 童晓冲, 丁璐, 秦志远

2018, 47(7):  1007-1017.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170364

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本文针对三维空间索引方法存在的问题，提出了一种适用于三维空间格网化区域的多尺度整数编码与索引方法。该方法利用整数对由规则格网划分的空间区域进行统一编码，形成了一种包含格网大小关系和格网尺度变化的树状结构，体现了不同尺度格网之间的包含/被包含、相邻等空间关系，最终实现了对多种尺度格网的统一整数编码化处理。在此基础上，还研究了层级运算、编码与格网坐标转换运算、父单元查询和子单元查询等基本运算方法，并与Oracle Spatial的三维R树索引进行比较，设计了对比试验。结果表明，三维空间格网的多尺度整数编码在数据导入、索引建立及区域查询三个方面均优于Oracle Spatial的三维R树索引方法，其效率分别提高了约2倍、46倍和4倍。

平面四孔六边形格网系统编码运算

王蕊, 贲进, 杜灵瑀, 周建彬, 李祝鑫

2018, 47(7):  1018-1025.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170374

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全球离散格网系统是支持多源地球空间信息融合处理的新型数据模型。六边形格网系统具有优良的几何属性，相关研究已引起学术界的关注，单元层次关系描述与编码方案设计是其研究难点。本文根据平面四孔六边形格网系统结构特点，设计“格点四叉树”层次编码结构，定义编码运算并归纳运算规律，据此实现二维直角坐标与单元编码的相互转换。与同类成果相比，格点四叉树从原理上克服了奇（偶）分层编码、单元中心与顶点混合编码导致的诸多缺陷，且编码运算规律简明，易于算法实现。试验结果表明，格点四叉树编码加法运算的效率约是PYXIS的6倍、HQBS的5倍；直角坐标转换到编码的效率约为HQBS的5倍，编码转换到直角坐标的效率约为HQBS的3倍。

博士论文摘要

星载原子钟性能分析与卫星钟差建模预报研究

王宇谱

2018, 47(7):  1026-1026.  doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170467

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