测绘学报

当期目录

2018年第47卷第10期刊出日期：2018-10-20

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大地测量学与导航

通过大港验潮站坐标确定我国高程基准的垂直偏差

吴富梅, 魏子卿, 刘光明

2018, 47(10): 1295-1300. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170051

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确定局部高程基准相对大地水准面的垂直偏差是统一全球高程基准的重要途径。本文的目的是通过大港验潮站坐标直接确定我国高程基准的垂直偏差。首先给出通过大港验潮站坐标确定我国高程基准垂直偏差的基本原理，然后介绍测定大港验潮站平均海面坐标的方法及过程，接下来通过EGM2008和EIGEN-6C4重力场模型计算出的我国高程基准面的重力位，进而推算获得垂直偏差，并与我国东部地区GPS/水准数据的计算结果进行了比较。经分析发现，EGM2008模型计算结果的可靠性要好于EIGEN-6C4模型；利用大港验潮站坐标计算得到的我国高程基准相对大地水准面的垂直偏差为0.344 m，比利用我国东部261个GPS/水准点数据计算获得的偏差值小0.006 m。

稳健估计的一种改进迭代算法

方兴, 黄李雄, 曾文宪, 吴云

2018, 47(10): 1301-1306. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170576

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当观测值不含粗差、观测误差服从零均值分布时，最小二乘算法是最优无偏估计。若观测值包含粗差，由于最小二乘不具备抗差性，往往采用以M估计为代表的稳健估计方法，选权迭代算法是应用最为广泛的稳健估计方法之一。目前，选权迭代算法的每一步都需要对模型的稳健正交矩阵求逆，其运算复杂度是矩阵维数的三次方，在未知参数或粗差个数较多的情况下，计算量大、计算时间长。本文基于矩阵逆的运算法则，对现有选权迭代算法进行了改进，改进的选权迭代算法在迭代计算过程中仅需计算更新权阵后的解的改正项，不需要对正交矩阵求逆，显著提高了算法的效率。

联合多源重力数据反演菲律宾海域海底地形

范雕, 李姗姗, 孟书宇, 邢志斌, 冯进凯, 张驰

2018, 47(10): 1307-1315. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170423

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对比分析重力-海深的“理论导纳”和实际数据的“观测导纳”，获得研究海域有效弹性厚度理论值为10 km。联合重力异常和重力异常垂直梯度数据，应用自适应赋权技术，采用导纳函数方法构建菲律宾海域1'×1'海底地形模型。试验发现，当重力异常垂直梯度反演海深结果与重力异常反演海深结果的权比为2∶3时，所构建的海深模型检核精度最高。同时，联合多源重力数据反演海深能够综合重力异常和重力异常垂直梯度在对待不同海底地形上的反演优势，生成精度优于单独使用重力异常数据和重力异常垂直梯度数据反演的海底地形模型。以船测数据作为外部检核条件，反演模型检核精度略低于V18.1海深模型，而相较于ETOPO1海深模型和DTU10海深模型检核精度分别提高了27.17%和39.02%左右；反演模型相对误差的绝对值在5%范围内的检核点大约占检核点总数的94.25%。

GPT2w模型在南极地区精度分析

孔建, 姚宜斌, 单路路, 王泽民

2018, 47(10): 1316-1325. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170487

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GPT2w（global pressure and temperature 2 wet）是目前应用较为广泛的对流层延迟经验模型之一，可提供气压、温度、水汽压等气象参数。为验证和分析GPT2w模型在南极地区的精度，本文利用分布在南极区域的探空站数据和中国第33次南极科考期间的实测探空气球数据对模型气压、温度、水汽压参数进行分层精度检验。与探空站数据比较发现，在南极地区地面高度上，GPT2w模型精度较高，与全球其他区域精度较为一致；进一步通过对比1月和7月统计结果，发现Bias和RMS呈现出季节特性；同时发现模型在垂直方向存在较大误差，表现为随着高度的增加，精度随之下降并逐步趋于稳定。实测数据对比方面，首先利用ECMWF（European Centre for Medium-range Weather Forecasts）气压分层数据对实测数据的可靠性进行验证，结果显示，实测数据与ECMWF分层数据符合得较好；同时通过比对发现，GPT2w天内精度在地面高度上仍与月平均精度相当，但垂直方向随着高度的增加精度相比于暖季精度会有所下滑，说明未考虑日周期项变化对模型精度存在一定影响。用探空数据计算的对流层延迟（zenith tropospheric delay，ZTD）来分析GPT2w的计算精度，结果表明GPT2w在南极区域ZTD计算精度在厘米级，与全球其他位置计算精度相当。

单参考星下全星座单差FCB估计与应用

焦博, 郝金明, 刘伟平, 张辉, 温旭峰, 师一帅

2018, 47(10): 1326-1336. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170519

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单差FCB应用于模糊度固定解PPP中，能够提高定位精度并加快收敛速度。但由于地球遮挡，单颗卫星无法与全部卫星形成共视，因此单颗参考星下无法获得所有卫星的单差FCB。若播发多个参考星下的单差FCB作为补充，则会增加数据传输负担。为兼顾可用性与数据量，本文依据差分传递原理将不同参考星的单差FCB转换至同一参考星下，采用基于GPHASE初值的抗差估计对转换后的FCB进行合并，以获得单参考星下全星座单差FCB。选取IGS监测站网15 d的数据生成改进后的FCB产品，并进行固定解PPP验证。试验结果表明，仅播发单参考星改进后的单差FCB即可满足应用需求，改进FCB与现有的FCB产品相差小于0.04周，稳定性与可用性均优于传统的单差FCB。利用单参考星的合并FCB进行固定解PPP：静态解算的水平精度优于1 cm，垂直精度优于2 cm；动态解算时可在15 min左右实现5 cm以内的三维定位精度。

全球GPS测站垂向周年变化统计改正模型的建立

傅彦博, 孙付平, 朱新慧, 刘婧

2018, 47(10): 1337-1345. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170616

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对GPS测站坐标进行非线性变化的研究和建模，是削弱测站非线性运动的有效途径。由于导致测站坐标非线性变化的机制具有多样性和复杂性，目前还未能建立一个包含多种机制影响的理论改正模型来削弱测站的非线性运动。本文基于全球近500个实测的GPS测站垂向坐标残差时间序列，研究发现了测站垂向坐标周年项的全球分布规律，并分别针对南北半球构建了两个基于实测数据的周年变化统计改正模型。试验表明，本文提出的统计改正模型能削弱全球大部分GPS测站30%~50%的垂向坐标残差。

摄影测量学与遥感

高分辨率遥感卫星颤振探测的相位相关分析法

童小华, 叶真, 刘世杰, 谢欢, 金雁敏, 陈鹏

2018, 47(10): 1346-1352. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180249

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平台颤振是影响高分辨率卫星影像几何和辐射质量的关键因素。为提高从影像反演平台颤振特性的可行性和可信度，本文提出基于局部频率分析相位相关的智能化视差法颤振探测方法。通过结合结构影像表达和相位相关，并充分利用影像的局部和全局相位信息，减少了辐射变化和噪声等干扰因素对亚像素偏移值估计的影响，同时融入视差法颤振探测框架，保证精确稳健的密集匹配，从而实现高效的平台颤振精密探测。通过采用实际辐射变化数据集的算法对比及采用资源三号卫星影像的颤振探测试验验证了本文方法的有效性。结果表明，局部频率分析相位相关算法在辐射差异和噪声等情况下效果优于其他主流相位相关算法，匹配精度达到0.05个像素，本文颤振探测方法有效估计了资源三号卫星的颤振信息。

利用ESAR极化数据的复杂地形区森林地上生物量估算

张海波, 汪长城, 朱建军, 付海强

2018, 47(10): 1353-1362. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170120

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利用机载E-SAR传感器获取的P-波段全极化SAR数据与实测林分样地数据，分析不同极化方式后向散射系数在地形起伏区与森林地上生物量（AGB）的响应关系，以改进的水云模型为基础，建立了融入地形因子的分析性模型。采用遗传算法确定模型的最优参数，并对模型在不同坡度情况下的可靠性、稳定性进行分析，同时通过与常用模型相对比，确定水云分析模型在复杂地形区估算AGB的优势。结果表明：在森林AGB处于较低值的情况下，后向散射系数（HH、HV、VV）变化趋势与AGB变化趋势保持一致，但随着AGB值的增大，这种一致性仅在HV极化方式下继续保持，因此相比之下，HV极化方式更适用于复杂地形区生物量的估算。地形对森林AGB的估算具有极大的影响，后向散射系数与AGB的相关性随着地形坡度的增加而减小。5种模型估算森林AGB的能力大小排序为：水云分析模型 > 二次模型 > 对数模型 > 指数模型 > 线性模型。地形起伏较小的地区估算稳定性排序为：水云分析模型 > 二次模型 > 对数模型 > 指数模型>线性模型。地形起伏较大的地区估算稳定性排序为。水云分析模型 > 二次模型 > 线性模型 > 指数模型 > 对数模型。利用水云分析模型对研究区AGB估算，其实测AGB与模型估算的生物量值决定系数为0.597，RMSE为30.876 t/hm²，拟合精度为77.40%。

结合离散化描述与同名点约束的线特征匹配

欧阳欢, 范大昭, 纪松, 雷蓉

2018, 47(10): 1363-1371. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170231

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由于受到多重因素的影响，影像中提取的线特征经常出现断裂、变形、遮挡等问题。为克服上述问题对线特征匹配的影响，本文提出一种结合离散化描述与同名点约束的航空影像线特征匹配算法。算法首先利用单应性约束结合核线约束精简候选线特征数量；然后采用“以点代线”的方式，通过统计线上同名点的分布情况确定线特征初匹配结果；最后根据线特征与其邻域内同名点间的距离关系对匹配结果进行核验，以保证匹配的可靠性。选取AMC580相机系统所获得的航空影像进行线特征匹配试验，结果表明，本文算法匹配正确率高，匹配速度相对较快，并可实现曲线匹配及断裂线特征的多对多匹配。与已有匹配算法进行比较，本文算法在影像间存在有尺度、亮度、旋转变换等复杂条件下的匹配正确率均高于90%，具有较好的匹配稳定性。

高分辨率遥感影像DSM的改进半全局匹配生成方法

杨幸彬, 吕京国, 江珊, 张丹璐

2018, 47(10): 1372-1384. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180091

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提出一种基于改进半全局匹配算法的高分辨率遥感影像数字表面模型（digital surface model，DSM）生成方法。首先利用影像间连接点几何约束关系对有理函数模型进行系统误差补偿，在补偿模型的基础上对影像进行分块，利用投影轨迹法逐块得到核线影像对；在密集匹配阶段，对影像建立金字塔后逐层进行半全局匹配，匹配过程中引入顾及影像纹理信息的视差图膨胀腐蚀算法约束每一层视差搜索范围，增加了视差图边缘处的有效像素数，同时减少了算法所需的内存开销和计算时间；在视差图后处理阶段，利用加权中值滤波算法保护了视差图的边缘信息；最后基于前方交会获取DSM。选取WorldView 3和资源三号立体影像进行试验，结果表明，本文方法获取的DSM精度在高程方向上接近于1.5倍GSD，并且较好地保持了地物的边缘特性，在计算效率和内存开销方面也具有较好的平衡。

地图学与地理信息

任务驱动的面向对象战场环境仿真过程建模

朱杰, 游雄, 夏青

2018, 47(10): 1385-1395. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170587

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战场环境仿真过程是战场环境信息保障的重要组成部分，需要紧密围绕任务过程来建立。目前战场环境仿真系统与指控系统之间互操作性还不完善，传统的仿真数据模型还不能满足作战人员对战场环境信息高效而精确的理解和分析，因此，需要构建一种面向作战任务的战场环境仿真过程模型来有效解析指控系统的关键信息需求。本文分析了作战任务与仿真过程结构化特征，采用面向对象的方法构建仿真过程概念模型；分析GeoBML的数据模型和形式化语法，使用形式化语言建立仿真过程的逻辑模型；定义仿真过程对象数据结构，构建物理模型并建立仿真过程动态映射模型。最后，基于该模型设计战场环境仿真平台组件并应用，验证该模型能有效表达战场环境仿真数据与作战任务实时动态的关联过程。

基于地理国情普查成果的生态系统服务价值核算方法

徐子蒙, 李广泳, 周旭, 程滔, 姜广辉, 白驹

2018, 47(10): 1396-1405. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180212

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生态系统服务直接关系人类的福祉，是当前国内生态文明建设的重要组成内容之一。受数据源精准性、时序性等方面的限制，在全国尺度下开展的常态化生态系统服务价值核算尚存在缺失。本文首先根据生态系统类型的内部结构、功能和内容指标的概念语义构建地理国情地表覆盖与中国陆地生态系统分类内容指标转换表达关系，并生产了全国陆地生态系统矢量化数据。然后，应用反映植被生理特征指标参数（EVI、NPP和生长季长度）优化的当量因子法模型，引入不同尺度下多粒度变换的地理格网空间化表达技术，设计和开展依托矢量化地理国情普查成果的生态服务价值数据集的生产，实现了生态系统服务价值核算的精准化、常态化，满足了多尺度下生态服务价值动态变化监测的需求。本文按照上述生态系统服务价值核算方法计算了中国陆地生态系统服务价值总量和供给、调节、支持、文化服务子功能价值量1 km×1 km格网数据，核算出2015年全国生态系统服务价值总量为402 503.54亿元。通过与早期成果对比，该成果可以满足不同尺度对粒度变换的要求，核算结果可靠，可为当前全国尺度下的生态补偿政策和补偿标准的制定提供数据支撑。

海洋测量

一种线面组合的水下地形匹配算法

张立华, 刘现鹏, 贾帅东, 史岩

2018, 47(10): 1406-1414. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170673

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针对当前面匹配算法中采用Hu矩描述海底地形特征时存在细节辨识能力差而导致定位精度较低等问题，提出了一种线面组合的水下地形匹配算法。首先，引入经典TERCOM算法作为线匹配算法，改进其相似性度量方法和匹配区的搜索策略；然后，构造一种基于几何相似性的面匹配算子，用于在地形基准图中选取实测地形模型面的最优匹配；最后，设计一种基于固定阈值的线面算子的组合策略，实现水下地形匹配定位。试验结果表明，相比基于Hu矩的地形匹配算法，本文所提线面组合算法的定位精度明显提高，且稳健性更强。

基于面积差的声速剖面自适应简化方法

郑根, 张红梅, 冯磊, 赵建虎

2018, 47(10): 1415-1423. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170232

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提出了一种基于面积差的声速剖面自适应简化方法。首先，研究了不同声速剖面之间面积差与声线跟踪误差间的关系，建立了二者关系模型；然后，给出了基于跟踪精度约束的声速剖面简化方法和流程；最后，对该方法开展了试验验证，在无人工干预的情况下，方便地实现了声速剖面的简化，显著地提高了测深数据处理效率。

博士论文摘要

一种稳健加权总体最小二乘的新方法

龚循强

2018, 47(10): 1424-1424. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180105