测绘学报

当期目录

2018年第47卷第12期刊出日期：2018-12-20

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大地测量学与导航

时间相关观测的几种动态数据处理方法

李博峰, 章浙涛

2018, 47(12): 1563-1570. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180192

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现代大地测量数据中往往存在时间相关性，忽略观测值时间相关性会影响参数估值的精度和可靠性。因此，本文研究了几种时间相关观测的动态数据处理方法。首先，对观测值时间相关性的处理方法进行了扩展和统一。利用极大验后估计原理，提出了第3种思路，并在无历元公用参数和有历元公用参数两类模型下，详细推导了去相关变换法、差分变换法和极大验后估计法这3种思路的动态解，并对它们的特点和等价性进行了论证。其次，为了平衡实际应用中的解算效率且同时有效顾及时间相关性，利用自相关函数表达时间相关性，导出了相应退化形式。最后，通过GPS实测数据验证了本文理论公式的正确性和实用性。

地震同震滑动分布反演平滑因子的确定

王乐洋, 赵雄

2018, 47(12): 1571-1580. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170724

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针对大地测量地震同震滑动分布反演中平滑因子（又称正则化参数）的确定问题，一般采用模型粗糙度与数据拟合残差之间的折中曲线来确定（为便于区分，本文将该方法称为"L曲线"）。本文在L曲线的基础上提出一种确定平滑因子的新方法——折中相交曲线法。模拟试验反演结果表明，利用折中相交曲线法确定的平滑因子反演地震滑动分布各参数精度要优于L曲线法。利用折中相交曲线法确定平滑因子反演拉奎拉与台湾美浓实际地震，并与L曲线法反演结果进行对比分析。分析结果表明，利用折中相交曲线法确定的平滑因子反演拉奎拉与台湾美浓实际同震滑动分布各参数结果均在国内外其他学者研究的范围内，并且利用折中相交曲线法确定平滑因子较L曲线法具有计算效率高、无需依赖数据拟合度、确定平滑因子大小更为合适等优点。

GRACE离散时变重力场的大尺度动态变化模型构建分析

朱传东, 刘金钊, 王同庆, 陈兆辉, 张品, 张双喜

2018, 47(12): 1581-1590. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180167

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针对GRACE月时变重力场的离散球谐系数，提出联合经验正交函数分解和多通道奇异谱分析的方法，在有效实现空间维数压缩和条带噪声去除的同时，提取、分析其动态变化特征并构建相应的变化模型。结果表明，GRACE离散球谐系数存在显著的周年项和长期趋势项变化成分，其中，周年项模态的方差贡献达到50.6%，扣除周年项成分后长期趋势项的累积方差贡献达到77.4%。以长期趋势项和周年项成分构建的非线性模型能较好地反映离散球谐系数及其反演结果的动态变化特征，其对全球陆表等效水柱高的拟合标准差介于0.3~14.0 cm，平均标准差为1.8 cm。研究结果可为分析地球重力场各参量变化特征及地球动力学变化提供重要参考。

一种基于星间单差模糊度固定的载波伪距生成方法

阮仁桂, 魏子卿, 贾小林

2018, 47(12): 1591-1598. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20180214

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随着测站和卫星数量的不断增加，大规模GNSS网的数据处理面临越来越大的挑战。将载波相位观测量转化为载波伪距是提高大规模GNSS网数据处理效率的有效方法。本文提出在精密单点定位基础上进行星间单差模糊度固定生成载波伪距的方法。采用中国大陆构造环境监测网络（陆态网）观测数据进行了验证。结果表明，对于包含252个测站的观测网，采用载波伪距进行整网解的处理时间不超过20 min。剔除异常测站后，240个陆态网测站的月坐标重复精度在N、E和U方向的均值分别为0.74、0.85和2.53 mm，略优于原始数据整网解的结果。本文还探讨了采用原始数据和载波伪距进行整网解的关系，利用带约束条件的观测模型对不同方法生成的载波伪距应用于整网解的原理进行统一解释，并指出了载波伪距整网解与原始数据整网解的理论等效性。

GPS/GALILEO偏航姿态异常对动态PPP的影响及其改正模型

刘天骏, 王坚, 曹新运, 匡开发, 范曹明

2018, 47(12): 1599-1608. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170695

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当GPS、GALILEO卫星运行至与太阳、地球近似共线时，卫星很难维持名义姿态，将出现一段时间的偏航姿态异常。本文基于不同分析中心所提供的精密轨道和钟差产品，在卫星偏航姿态异常时期，设计不同姿态改正策略，选取全球分布的7个MGEX站10 d实测数据，分析了GPS、GALILEO卫星的天线相位中心改正、相位缠绕改正对观测值残差及动态PPP定位结果的影响。研究表明，在卫星偏航姿态异常时期，采用名义偏航姿态对GPS、GALILEO卫星观测值残差的影响可分别达到8和11 cm，在此期间，GPS/GALILEO卫星采用模型偏航姿态，与采用名义偏航姿态相比，动态PPP的E、N、U 3个方向的定位精度可分别提高13.30%、15.77%和12.98%，相较于剔除卫星策略，采用模型偏航姿态的动态PPP定位精度在E、N、U方向可分别提高5.399%、4.430%、5.992%。

摄影测量与遥感

利用目标分解特征的全极化SAR海冰分类

赵泉华, 郭世波, 李晓丽, 李玉

2018, 47(12): 1609-1620. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170551

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特征提取及其选择是SAR海冰分类的重要步骤之一。在众多特征中选取有效特征，进而构建表达地物类型的特征空间是提高分类精度的关键。为此，本文提出一种基于目标分解特征的全极化SAR海冰分类算法。首先，对全极化SAR数据进行多视化处理及滤波操作，生成相干矩阵；其次，对相干矩阵进行目标分解，并针对分解结果提取散射特征参数，进而构建特征空间；再次，通过对所提取的特征进行统计相关性分析，并对高相关特征采用PCA降维，以优化特征组合；最后，设计BP神经网络分类器，并将所得的优化特征矢量作为输入，海冰类别为输出，实现海冰分类。本文以格陵兰中部海域作为研究试验区域，采用L波段ALOS PALSAR全极化数据。通过对本文算法与对比算法的分类结果进行定性定量分析，可以得出本文所选取的特征对海冰识别较好。此外，通过对利用各个不同特征海冰分类结果的性能分析，可以得出基于散射模型的目标分解比基于特征值的H/α/A分解更有助于海冰分类。

双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正

李烁, 王慧, 耿则勋, 于翔舟, 卢兰鑫

2018, 47(12): 1621-1629. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170625

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针对遥感影像内部亮度分布不均匀的问题，提出了一种双范数约束的亮度不均变分校正方法。首先分析了单范数变分Retinex方法的不足，根据反射影像和光照影像的特性构造新的变分模型，利用L₁范数约束反射影像的纹理和细节信息，利用L₂范数约束光照影像的光滑性。为了提高运算效率，采用分裂Bregman方法将变分模型的求解转换为3个子问题交替迭代计算。再对分离出的光照影像进行Gamma校正，取其均值与反射影像进行乘积运算，最后对重建影像进行对比度拉伸处理。试验结果表明，本文方法切实可行，与单范数约束的变分Retinex方法相比，本文方法可以更好地消除亮度不均匀现象和保持影像的纹理和细节信息，同时具有更高的运算效率，速度提高7倍以上。

多星形约束图割与轮廓规则化的高分遥感影像直角建筑物提取

丁亚洲, 冯发杰, 吏军平, 胡艳, 崔卫红

2018, 47(12): 1630-1639. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170486

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提出了一种基于多星形约束的图割和轮廓规则化的交互式半自动提取高分影像上直角建筑物的方法。首先，通过人工在建筑物上画一条线的交互方式自动得到包含目标建筑物的影像图块；其次，利用双边滤波对该影像块进行保边去噪预处理并进行超像素分割；再次，以交互线所在的超像素为前景，以交互线所得的建筑物范围与影像块边界之间的超像素为背景，进行基于多星形约束图割方法得到建筑物图斑；最后，利用Harris算子检测图斑上的角点，并对角点分组拟合得到规则的建筑物轮廓。为验证本文方法的有效性，分别对两幅不同地区和不同空间分辨率的高分航空影像进行建筑物提取试验，结果表明，该方法不仅交互简单而且具有高效性、准确性和稳定性。

顾及平面特征的车载激光扫描系统外参数标定法

张海啸, 钟若飞, 孙海丽

2018, 47(12): 1640-1649. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170495

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激光扫描仪外参数的标定是获取高精度三维地理信息数据的前提和保障。传统标定方法大多需布设特定的检校场、人工采集检校点，求解过程计算量较大。基于此，本文提出通过采集不同车行方向的同一区域的点云数据，提取平面特征数据并进行平面特征数据的自动化配准，对多个不同角度的平面特征的共同检校，实现三维空间中不同车行方向采集的相同地物点云的重合，最终完成系统外参数的标定的方法。试验结果显示，该方法对车载激光扫描系统外参数的标定实现了自动化，减少人工参与且达到了较高的检校精度。

地图学与地理信息

轨迹分割与图层融合的车辆轨迹线构建道路地图方法

杨伟, 艾廷华

2018, 47(12): 1650-1659. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170182

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传统道路地图构建方法将轨迹点（线）同等对待提取道路数据，忽略车辆轨迹的空间差异性，制约其结果精度与应用范围。为此，本文根据轨迹速度将轨迹线集分割滤选为3个轨迹线子集，将轨迹方向与Delaunay三角网模型集成探测路网拓扑结构；顾及轨迹线子集的特征差异选取不同参数值和约束条件并分层提取道路几何、交通语义数据，分别构建3个道路图层；运用缓冲区方法并根据道路几何、语义特征将多个道路图层融合为单个完整道路地图。运用出租车轨迹数据进行试验分析，结果表明：该方法顾及轨迹分布差异性，能将道路几何、交通语义信息融合提取，更适于处理复杂道路结构下的轨迹线。

一种基于模糊长短期神经网络的移动对象轨迹预测算法

李明晓, 张恒才, 仇培元, 程诗奋, 陈洁, 陆锋

2018, 47(12): 1660-1669. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170268

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预测移动对象未来某时刻位置能够为城市规划与管理、城市公共安全、城市应急指挥等提供重要的决策依据，也可为个性化信息推荐、广告定投等基于位置的服务应用提供技术支持。已有预测算法多采用固定格网剖分，位置相近轨迹点常被划分至不同格网，使得潜在轨迹模式被忽略，降低了预测精度。此外，已有预测模型不能有效学习到长序列轨迹有效信息，造成长期依赖问题。本文提出一种基于模糊长短时记忆神经网络（fuzzy long short term memory network，Fuzzy-LSTM）模型的移动对象轨迹预测算法，引入模糊轨迹概念解决固定格网剖分所导致的尖锐边界问题，并对传统LSTM进行改进，综合利用移动对象历史轨迹邻近性和周期性出行特征，提高移动对象轨迹位置预测精度。最后，采用某市10万用户连续15个工作日的移动通讯信令轨迹数据集对方法进行试验分析。结果表明，本文方法在30 min预测周期内的预测平均准确率达到83.98%，较经典的Naïve-LSTM预测模型和NLPMM预测模型分别提高了4.36%和6.95%。

基于改进霍夫变换的环形交叉口识别方法

崔晓杰, 王家耀, 巩现勇, 武芳

2018, 47(12): 1670-1679. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170736

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空间分布模式识别对地图综合、地图匹配等具有重要意义。环形交叉口是道路微观环形模式的典型代表。本文以改进的霍夫变换检测矢量圆环为基础，提出一种环形交叉口的几何识别方法。该方法将环形交叉口的识别分为环路识别和支路识别两部分，首先通过圆环识别、均匀度优化及相似度优化3个子过程识别环路，然后再通过连通性判别、支路分类和组合支路补充3个步骤提取支路。选取英国某区域道路网数据进行测试，结果表明，本文方法能够有效识别道路网中的环形交叉口，且召回率和准确率均高于对比方法。

城市扩展极限学习机模型

王鹤, 曾永年

2018, 47(12): 1680-1690. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170586

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城市空间结构及其扩展的模拟是城市科学管理与规划的重要前提，本文基于极限学习机提出了顾及不同非城市用地转化为城市用地差异与强度的城市扩展元胞自动机模型（ELM-CA）。模型验证表明：①ELM-CA模型的模拟精度达到70.30%，相比于逻辑回归和神经网络分别提高了2.21%和1.54%，FoM系数分别提高了0.025 9和0.017 9，Kappa系数分别提高了0.024 7和0.016 9，且Moran I指数接近于实际值，说明极限学习机模型较逻辑回归和神经网络能更有效模拟城市扩展的空间形态及其变化；②ELM模型的训练时间仅为神经网络的1/3左右，体现了ELM学习速度的优势；③在小样本情况下，逻辑回归和神经网络都受到明显的影响，而极限学习机还能保持良好的性能，这个特点使其在样本难以获取的情况下具有明显的优势。两个时相的城市扩展模拟与真实数据的比较表明：基于极限学习机的城市扩展元胞自动机模型（ELM-CA），简化了CA模型的复杂度，并在小样本情况下能有效提高模拟精度，适合于复杂土地利用条件下城市扩展模拟与预测。

博士论文摘要

对地观测卫星激光测高数据处理方法与工程实践

李国元

2018, 47(12): 1691-1691. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170681

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基于几何代数的三维地籍空间数据模型研究

张季一

2018, 47(12): 1692-1692. doi:10.11947/j.AGCS.2018.20170725

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