测绘学报

当期目录

2018年第47卷第11期刊出日期：2018-11-20

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大地测量学与导航

近区地形直接与间接影响的棱柱模型算法

马健, 魏子卿

2018, 47(11): 1429-1436. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170369

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基于Helmert第二压缩法进行边值解算时需要计算地形压缩对重力的直接影响和对（似）大地水准面的间接影响。计算近区直接、间接影响的传统积分算法仍是二重积分形式。该算法以网格中心点处的积分核作为网格积分核的平均值的计算模式在一定程度上引入了近似误差。另外，直接、间接影响的传统积分算法在中央区存在奇异性，需单独计算中央网格地形影响，因而增加了计算的复杂性。为此，本文推导了近区地形直接、间接影响的棱柱模型公式，一方面提高了地形影响的计算精度；另一方面中央区不存在奇异性，从而简化了计算过程。为避免棱柱模型存在的平面近似误差，可使用顾及地球曲率的棱柱模型算法计算地形影响。最后通过试验得出结论，在（似）大地水准面精度要求较高的应用中，应尽量使用顾及地球曲率的棱柱模型算法计算地形影响。

超高阶重力场模型最小二乘快速实现

田家磊, 李新星, 吴晓平, 邢志斌

2018, 47(11): 1437-1445. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170659

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采用最小二乘方法解算超高阶重力场模型，不可避免会遇到大型矩阵的计算，直接求解是难以实现的。本文从重力场模型的基本观测方程出发，利用正余弦函数和面球谐因子的正交性，分析系数矩阵及法矩阵的特点，在法矩阵块对角化的基础上，利用系数矩阵求解法矩阵时“次m”递增的特点，对法矩阵求解方程进行约化、对Legendre函数的计算和存储方式进行了设计，结合缔合Legendre函数关于赤道的对称性，解决了大型矩阵存储及计算效率低下的难题，实现了超高阶重力场模型最小二乘方法的小存储、高效率的解算。通过试验模拟，改进后的方法相比传统块对角方法效率提高300倍，利用此方法可以在普通PC机上快速、高精度地解算2160阶次超高阶重力场模型，算法精度相比数值积分方法至少提高了5个数量级，并且在一定程度上可以评估原始观测数据的精度。

移动机器人视觉动态定位的稳健高斯混合模型

程传奇, 郝向阳, 李建胜, 胡鹏, 张旭

2018, 47(11): 1446-1456. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170649

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针对动态场景中运动路标点严重影响传统视觉自主定位算法精度，甚至产生定位失效的问题，提出一种顾及动态路标点的稳健高斯混合模型。在传统图优化视觉定位模型的基础上，增加“运动指数”描述图优化模型中路标点的运动概率，把传统图优化高斯模型增强为高斯混合模型，以约束运动路标点对图优化结果的影响；为增强模型对噪声的稳健性，采用方差膨胀模型约束残差方程；详细推导了该高斯混合模型的期望-最大化求解方法，把该问题转化为经典迭代最小二乘问题进行解算。仿真试验和真实数据试验表明：强动态场景中，提出的算法绝对精度指标和相对精度指标均优于传统优化算法；静态或弱动态场景中，提出的算法仍与传统优化算法定位性能相当。本文方法可有效减小场景中运动路标点对优化结果的影响，更适用于移动机器人的自主定位。

一种INS辅助的PPP周跳探测方法

黎蕾蕾, 杨盛, 丁学文, 陈华, 陈渠森, 柳景斌, 孙红星

2018, 47(11): 1457-1465. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170315

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PPP/INS组合导航系统中，接收机载波相位观测值由于接收机高动态、卫星低仰角、信号被遮挡等原因，往往发生周跳。周跳不仅会影响PPP定位精度，而且可能会导致模糊度参数重新初始化以致数十分钟才能重新收敛。针对以上问题，本文提出利用惯性导航系统（INS）辅助PPP宽巷周跳探测的新策略，通过具有短时高精度的INS信息，消除宽巷组合中的站星几何位置，克服传统MW方法中码伪距噪声及多路径误差的影响。试验表明，INS辅助的宽巷周跳探测方法能够精确识别各种宽巷小周跳。将该方法与无几何距离（GF）组合方法相结合，可以实现对双频等周周跳和特殊周跳（5/4、9/7等）的探测，具有较高探测精度，并可应用于实时周跳探测。

摄影测量学与遥感

基于DMSP/OLS夜光遥感影像的城市扩张政策驱动因素分析

汪韬阳, 张过, 李沛然, 厉芳婷, 郭雪瑶

2018, 47(11): 1466-1473. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170353

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城市扩张的速度和方向已成为社会关注的焦点，利用夜光遥感进行城市扩张驱动力成因分析是近年来的研究热点。本文采用DMSP卫星所获取的年平均中国区域夜光影像数据，首先对1992—2012年共21年的时序夜光影像进行相对辐射定标；其次通过经验阈值法进行城市建成区面积提取，并通过Landsat影像进行精度验证；最后引入计量经济模型，以地级市主政官员政治周期为解释变量，对全国1992—2012年地级市扩张的政策驱动力因素进行了归因分析。通过本文的分析可知，地级市主政官员政治周期的更替对城市扩张方向存在显著影响。

国产机载大视场三线阵CCD相机GNSS偏心矢量和IMU视轴偏心角标定技术

王涛, 张艳, 张永生, 莫德林, 周丽雅

2018, 47(11): 1474-1486. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170679

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针对国内首台自主研制的机载三线阵CCD相机（以下简称GFXJ），开展了国产GFXJ的GNSS偏心矢量和IMU视轴偏心角标定技术研究工作。首先介绍了GFXJ相机的成像特点，然后分析建立了GFXJ的GNSS偏心矢量标定模型和IMU视轴偏心角标定模型，并提出了GNSS偏心矢量和视轴偏心角循环两步法标定方案，最后在国家嵩山遥感综合实验场获得了多次飞行试验数据。通过进行区域网平差和标定处理，验证了本文建立的GNSS偏心矢量标定模型和IMU视轴偏心角标定模型的正确性和有效性，证实了本文提出的循环两步法标定方案可靠、可行，可显著提升GFXJ的几何定位精度。利用GNSS偏心矢量和IMU视轴偏心角标定值，大幅提高了GFXJ相机的无控定位精度。辅以少量控制点进行区域网平差，GFXJ影像平面定位精度可满足1：1000地形图测图的空中三角测量精度要求，高程精度距离指标要求略有差距。目前该款相机仍在校飞阶段，定型后几何性能有望进一步提高。同时，本文建立的GNSS偏心矢量标定模型和IMU视轴偏心角标定模型及提出的循环两步法标定方案，可为其他机载线阵CCD相机的标定处理提供借鉴。

距离门宽度对单光子激光测高卫星探测概率及测距精度的影响

李国元, 黄佳鹏, 唐新明, 黄庚华, 周世宏, 赵严铭

2018, 47(11): 1487-1494. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170469

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针对距离门对单光子激光测高卫星探测概率以及测距精度的影响，结合激光雷达方程、单光子探测方程进行理论推导，采用不同宽度的距离门分析讨论，并利用蒙特卡洛方法进行模拟仿真试验。通过理论分析和仿真试验证明，距离门宽度对于探测概率影响不大，对于虚警概率具有较大影响，距离门为100 ns时，测距误差可以满足激光测高卫星的测距要求，当距离门宽度超过400 ns时，噪声占比会较大，测距精度会急剧下降，需要在数据后处理阶段采用精细化的滤波算法提取有效探测光子，保证测量精度。为保证对同一点重复观测25次，根据ICESat-2卫星的激光载荷参数，推导出光斑大小、光斑间距、激光重频三者之间的定量化关系。相关结论对于后续国产单光子激光测高卫星的设计与指标论证可提供一定参考。

联合对飞数据的单控制点机载干涉SAR定标算法

汪丙南, 向茂生, 蒋帅, 付希凯

2018, 47(11): 1495-1505. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170450

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InSAR高精度高程测量要求在测绘区域人工布放大量定标器，一定程度上限制了其在地形测图领域的应用。本文提出一种联合对飞数据的单控制点机载干涉SAR定标算法。首先基于干涉测量基本原理构建了平面和高程三维定标模型，梳理了影响三维定位的特征参数；然后通过特征参数分离将三维定位模型维度降低到3个自由度，根据对飞同场景干涉图像对提取同名点，建立同名点高程测量定标约束方程，最终实现单控制点干涉参数定标。理论分析和机载对飞试验结果验证了算法的正确性和有效性。

三轴稳定型静止轨道遥感卫星指向确定的地标匹配方法

丁璐, 童晓冲, 秦志远, 赖广陵

2018, 47(11): 1506-1517. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170600

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静止轨道遥感卫星与地面处于相对静止状态，但因受到内外部环境的影响，会使得其对地指向发生几何偏差，从而在地面上产生较大的定位误差，因此需要进行有效的修正。本文围绕三轴稳定型静止轨道遥感卫星拍摄地球圆盘时的指向确定问题，提出了一套基于地标匹配的指向计算方法，其中重点解决了作为基准参考的地标数据生成方法、稳健的图像与地标匹配方法，以及基于误差剔除的指向偏差计算方法等。试验表明，该方法对于解决静止轨道遥感图像指向偏差具有较好的精度和稳定性。该技术已经在我国相关卫星数据的在线处理中得到应用。

地图学与地理信息

小数据量矢量地理数据水印算法

佟德宇, 朱长青, 任娜

2018, 47(11): 1518-1525. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170741

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针对小数据量矢量地理数据的版权保护需求，提出了一种基于压缩感知和多段量化调制的矢量地理数据水印算法。水印信息生成中，对二值水印图像分块稀疏表达并运用压缩感知理论进行测量，构建量化表将测量结果调制为量化值，从而压缩水印信息并保证水印信息的可重构性。在水印嵌入过程中，提出基于角度的多段量化水印嵌入机制，建立水印量化值和角度量化区间的映射关系，对矢量数据相邻节点形成的夹角进行多段量化调制并嵌入水印，提高每个节点承载的水印容量。试验结果表明，算法能够对100个点的矢量数据嵌入并检测水印信息，水印容量达每节点7 bit，且对增点、删点、排序、平移、旋转、缩放等攻击具有好的稳健性，有效解决了水印容量与小数据量之间的矛盾。

城市道路网匹配的层次化面域剖分模型

黄博华, 钟巍, 翟仁健, 周青

2018, 47(11): 1526-1536. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170699

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针对道路网“节点-弧段”数据模型在道路网结构化表达方面存在的不足，本文基于stroke的基本原理，设计了基于道路等级划分的道路网层次化面域剖分模型，使道路网空间结构特征表达具备了层次化特征。基于道路重要性等级和与面域边界的连通关系，对面域内的道路进行了层次性划分。建立了由“整体-局部-对象本身”的道路网层次化表达模型。最后，基于该模型本文提出城市道路网匹配模型，从高等级道路到低等级道路，利用特征一致性评价模型选取匹配对象。通过试验结果分析，证明了本文方法适用于解决具有典型城市特征的道路匹配问题。

海洋测量

海空重力测量关键技术指标体系论证与评估

黄谟涛, 刘敏, 吴太旗, 陆秀平, 邓凯亮, 翟国君, 欧阳永忠, 陈欣

2018, 47(11): 1537-1548. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170617

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技术规程是开展海空重力测量作业的重要依据。针对我国现行海空重力测量规范或标准缺乏现势性的问题，开展了海空重力测量测线布设密度、测量精度、空间分辨率、海空重力仪零点漂移与动态重复性等关键性指标分析和论证，提出了由测点重力中误差、系统差和平均误差3个指标组成的测量精度评估体系，以及由格值标定相对精度、零点月漂移量、月漂移非线性变化中误差和月漂移非线性变化限差4个指标组成的海空重力仪稳定性评估体系，给出了相关技术指标的验证和评估方法，同时对涉及船载重力测量测点归算、航空重力测量厄特沃什改正、测量平台倾斜改正及海空重力测量精度评估等关键性数学模型进行了分析和改进，旨在为下一步启动军民融合海空重力测量作业规程编制工作提供技术支撑。

二次CUBE滤波算法及在边坡乱石区测深数据处理中的应用

郑永新, 张红梅, 赵建虎

2018, 47(11): 1549-1557. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170354

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针对传统CUBE（combined uncertainty bathymetry estimation）算法在水下边坡乱石区多波束测深数据滤波中表现出的水深估计不准确、地形特征模糊和粗差剔除能力不足等问题，基于乱石区测深数据特点，提出二次CUBE滤波算法，给出了位置和水深同步估计的思想和方法、顾及地形梯度的平面和水深不确定度传递模型、参考水深的多重估计和优选新算法，以及顾及地形梯度的二次水深估计模型，综合实现了乱石区水深的准确估计和粗差的自动准确检测。试验表明，本文给出的方法实现了粗差的自动准确剔除，提高了传统CUBE算法水深估值的精度，算法效率和抗差性更强，形成的地形特征更加准确。

博士论文摘要

室内位置地图数据处理的模型与方法研究

孙卫新

2018, 47(11): 1558-1558. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170647

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区域地质构造语义解析与对象建模研究

何撼东

2018, 47(11): 1559-1559. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170687

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