测绘学报

当期目录

2019年第48卷第9期刊出日期：2019-09-20

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综述

低轨导航增强GNSS发展综述

张小红, 马福建

2019, 48(9): 1073-1087. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20190176

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低轨星座具有地面接收信号强度高、几何图形变化快的优势，能够与中高轨GNSS星座形成互补，对增强GNSS的精度、完好性、连续性和可用性具有显著优势，已成为当前卫星导航领域的关注热点。本文首先简要介绍了现有的GNSS增强系统；总结了国内外低轨导航增强星座发展现状；针对低轨导航增强，对比分析了高中低轨导航星座的优缺点；重点讨论了低轨导航增强在联合定轨、快速精密定位、空间天气监测和室内定位等方面带来的机遇；分析指出了低轨导航增强的空间段、地面段和用户段所面临的挑战。

大地测量学与导航

等价条件平差模型的方差-协方差分量最小二乘估计方法

刘志平, 朱丹彤, 余航, 张克非

2019, 48(9): 1088-1095. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180227

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提出等价条件闭合差的方差-协方差分量最小二乘估计方法，简称LSV-ECM法。首先，利用等价条件平差模型建立了基于等价条件闭合差二次型的方差-协方差分量估计方程，由矩阵半拉直算子将其变换为线性Gauss-Markov形式，进而通过最小二乘准则导出了具有模型通用性、形式简洁性且满足无偏性和最优性的方差-协方差分量估计公式。其次，证明了LSV-ECM方法与残差型VCE方法的等价性，并在此基础上通过计算复杂度定量分析了所提方法的计算高效性。最后，通过边角网平差和中国区域GNSS站坐标时序建模及其结果分析，验证了所提新方法的正确性和计算高效性。

CORS站高程非线性速度场及方差波动模型构建方法

张恒璟, 崔东东, 程鹏飞

2019, 48(9): 1096-1106. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20190017

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本文描述了CORS站高程时间序列采用固定周期项建立线性速度场的基本概念，指出给定周期与实际周期存在偏差的问题。为此，提出了CORS站高程时间序列非线性速度场建模方法。该方法以线性最小二乘解作为迭代初值，利用高斯-牛顿迭代算法求解非线性速度场模型的未知参数，实现了CORS站高程时间序列数据的非线性建模；给出了拟合模型残差平方序列异方差特性的检验方法，阐述了建立GARCH（p，q）模型反映CORS站高程非平稳序列波动情况的基本准则。本文以国内外6个CORS站20余年的高程时间序列为研究对象，建立非线性速度场运动模型。结果表明：CORS站高程运动并不存在严格的整年或半年周期项，近似年周期运动最为明显，近似两年周期运动占比最小，年周期估计偏差达到12%，半年周期偏差18%，两年周期偏差6%，非线性建模精度和效果整体优于线性模型。利用ARCH检验法得到CORS站高程非线性模型的残差平方序列存在异方差性，即残差平方序列具有非平稳特性，引入GARCH（p，q）模型对CORS站高程分量非平稳残差平方序列建模，反映了残差平方序列的非平稳波动。验证了GARCH（p，q）模型对CORS站高程非平稳残差平方序列建模的可行性，为今后利用GARCH（p，q）模型对CORS站高程非平稳噪声序列建模和非线性速度场重构提供了思路。

电离层延迟变化自模型化的载波相位平滑伪距算法

陈正生, 张清华, 李林阳, 李雪瑞, 吕浩

2019, 48(9): 1107-1118. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180404

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传统的单频载波相位平滑伪距算法因受到电离层延迟变化的影响，容易出现平滑结果发散和精度下降的问题，而现有的解决方案对精度提高有限或需要外部精密电离层改正数据的支持。本文研究了电离层的变化规律并建立回归模型，在此基础上提出了一种自模型化电离层延迟变化的单频载波相位平滑伪距算法。此算法利用伪距和载波观测量中含有的电离层延迟信息进行电离层延迟建模，从平滑伪距中扣除了历元间电离层延迟变化值，有效避免了平滑伪距的发散问题。利用自编软件GNSSer实现了电离层自模型化的载波平滑伪距算法，并采用静态与动态实测观测数据进行了定位试验和精度分析。算例结果表明：①长时段常规Hatch滤波受电离层影响非常严重；②自模型化电离层延迟可达厘米级的精度，在30 min窗口内，使用线性移动开窗拟合法效果最佳；③自模型化电离层改正可以有效消除平滑伪距电离层影响，随着时段窗口的增加，精度没有降低；④利用本文提出的算法进行逐历元单频平滑伪距单点定位，在静态与动态的NEU方向都达到了亚分米级别的定位精度，其中，动态定位测试中水平和高程方向精度为6.25和10.4 cm，比原始伪距分别提高了5.4倍和3.3倍。

联合卫星测高、GRACE与温盐数据分析红海海平面变化季节性特征

赵鸿彬, 谷延超, 范东明, 邱春洪, 宿春鹏, 方伟浩

2019, 48(9): 1119-1128. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20190034

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本文利用卫星测高、GRACE与温盐数据监测2003-2014年红海海平面变化，并分析了蒸发降水以及亚丁湾-红海质量交换对红海质量变化的影响。红海地区单一的温盐数据存在覆盖不全或质量不佳的问题，综合CORA、SODA与ORAS4温盐数据估算结果得到平均比容海平面变化，以改善比容信号的精度。针对GRACE数据处理过程中截断与空间平滑滤波引起的泄漏误差，提出改进尺度因子纠正泄漏误差，利用卫星测高数据进行模拟实验验证了改进尺度因子的有效性。利用传统尺度因子和改进尺度因子反演的红海质量变化周年振幅分别为16.1±1.3 cm和20.5±1.7 cm，利用卫星测高和温盐数据估算的质量变化周年振幅为20.2±1.0 cm，表明改进尺度因子可有效减小泄漏误差的影响，改善GRACE模型反演红海质量变化的精度。卫星测高、GRACE卫星重力数据以及平均温盐数据具有较好的一致性，联合GRACE和温盐数据估算的红海综合海平面变化周年振幅为16.6±1.7 cm，与卫星测高估算的总海平面变化周年振幅（16.2±0.9 cm）基本一致，表明多源数据可构成完整的红海海平面监测手段。相比于降水-蒸发作用，红海质量变化受红海与亚丁湾的海水质量交换的影响更为显著，其主导了红海质量的季节性变化。

摄影测量学与遥感

面向城区宽基线立体像对视角变化的结构自适应特征点匹配

陈敏, 朱庆, 何海清, 严少华, 赵怡涛

2019, 48(9): 1129-1140. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180266

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提出一种基于结构自适应特征的城区宽基线影像特征点匹配方法。首先，对影像提取点特征和直线特征，挖掘点特征与其邻域内直线特征之间的几何关系，构建结构自适应的特征区域和特征描述符，并通过双向匹配策略获得初始匹配结果。然后，基于初匹配结果估计影像基础矩阵，构建核线约束的结构自适应特征匹配算法进行二次匹配。最后，将已匹配特征作为控制基础设计匹配扩展算法，进一步增加匹配点数量。本文方法以特征点邻域几何结构为出发点，构建自适应的特征区域，能够在显著的影像视角变化下，为同名特征点提取影像内容一致的特征区域，进而获得相似的特征描述符。试验结果证明，与传统算法相比，本文方法在城区宽基线影像上能够同时获得更多的正确匹配特征和更高的匹配正确率。

基于深度学习的航空遥感影像密集匹配

刘瑾, 季顺平

2019, 48(9): 1141-1150. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180247

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本文探讨了深度学习在航空影像密集匹配中的性能，并与经典方法进行了比较，对模型泛化能力进行了评估。首先，实现了MC-CNN（matching cost convolutional neural network）、GC-Net（geometry and context network）、DispNet（disparity estimation network）3种代表性卷积神经元网络在航空立体像对上的训练和测试，并与传统方法SGM（semi-global matching）和商业软件SURE进行了比较。其次，利用直接迁移学习方法，评估了各模型在不同数据集间的泛化能力。最后，利用预训练模型和少量目标数据集样本，评估了模型微调的效果。试验包含3套航空影像、2套开源街景影像。试验表明：①与传统的遥感影像密集匹配方法相比，目前深度学习方法略有优势；②GC-Net与MC-CNN表现了良好的泛化能力，在开源数据集上训练的模型可以直接应用于遥感影像，且3PE（3-pixel-error）精度没有明显下降；③在训练样本不足时，利用预训练模型做初值并进行参数微调可以得到比直接训练更好的结果。

基于混合像元空间与谱间相关性模型的NMF线性盲解混

袁博

2019, 48(9): 1151-1160. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180054

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基于相关性分析的高光谱解混算法，通常缺少对高光谱图像空间和光谱相关性特征的综合分析与利用，或对于先验知识的依赖程度较高。本文提出一种基于混合像元空间与谱间相关性模型的NMF线性盲解混算法。具体包括：通过改进马尔科夫随机场（MRF）模型，建立相邻像元间的空间相关模型；利用复杂度映射技术，建立相邻波段间的光谱相关模型；在NMF目标函数外部和内部分别引入上述两种模型，作为盲解混算法的约束条件。试验结果表明，该算法相对于区域相关的NMF解混算法（ACBNMF）、最小化光谱相关度约束的NMF方法（MSCCNMF）和最小体积约束的非负矩阵分解（MVCNMF）等代表性NMF解混参考算法，解混精度有所提高；同时，降低了对于先验知识的依赖程度，拓宽了适用范围。

海洋测量学

水位改正的天文潮时差方法

刘聚, 暴景阳, 许军

2019, 48(9): 1161-1170. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180556

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针对传统时差法水位改正按距离内插计算的潮时差可能与实际情况存在较大差异，进而影响水位改正效果的问题，提出利用天文潮直接计算站间潮时差实施水位改正的方法，研究了我国沿海部分验潮站天文潮与实测水位之间潮时系统的差异与变化性质，并分析了不同分潮选择下确定的天文潮对站间潮时差计算值的影响量级。利用黄海沿岸与北部湾的验潮站设计了天文潮时差水位改正试验，比较了传统时差法与天文潮时差方法的效果。试验和分析表明，利用天文潮计算潮时差比传统时差法更接近实测潮时差，且8分潮水位改正结果的中误差控制在5 cm以内，比传统时差法的水位改正精度提高了近一倍，实现了对传统方法的改进，证明了利用天文潮进行时差法水位改正的可行性。

MF多源测深数据融合方法及大洋水深模型构建

刘洋, 吴自银, 赵荻能, 周洁琼, 尚继宏, 王明伟, 朱超, 鲁号号

2019, 48(9): 1171-1181. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180495

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针对全球深海测深数据来源复杂、精度差异大、难以融合构建高精度数字水深模型（digital bathymetric model，DBM）的问题，提出一种适用于深水区多源水深数据融合的MF法（merge-fusion），并将其应用到马里亚纳海沟"挑战者深渊"的DBM构建中。该方法通过"合并-融合"的技术路线，将多波束、单波束、电子海图数据与通用全球海洋地形数据（general bathymetric chart of the oceans，GEBCO）有机地融合在一起，在保留高分辨率地形细节特征的同时，合理填补了数据空白区。使用该方法构建"挑战者深渊"高精度DBM并与GEBCO数据进行对比，结果表明，该方法融合的DBM能更好地反映精细的地形特征信息，具有重要的实际应用价值。

大面积水深异常检测的条件变化自编码算法

张瑞辰, 边少锋, 刘雁春, 李厚朴

2019, 48(9): 1182-1189. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180203

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针对大面积海底地形数据缺失或异常的复杂及多变性特点，结合条件变分自编码器（CVAE）与深度卷积生成对抗网络（DCGAN），构建了条件变分自编码生成对抗网络（CVAE-GAN）大面积海底伪地形的检测与剔除方法。本文方法利用条件变分自编码算法改变原有的样本分布，通过对训练样本的学习重新构建样本之间的分布规律，有效提高了高维到低维映射的稳定性；结合生成对抗网络，提高了整体算法的稳健性，最终得到较优的检测与剔除结果。采用水深格网数据进行试验，并与中值滤波法、趋势面滤波法进行比较。结果表明，本文方法在精度、稳定性及噪声稳健性方面有所提高，验证了本文方法在海底地形数据处理上具有可行性。

学术讨论

附加深度差和水平距离约束的深海控制点差分定位算法

孙文舟, 殷晓冬, 曾安敏, 暴景阳

2019, 48(9): 1190-1196. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180514

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针对现有方法确定海底控制点（应答器）三维坐标垂直解偏差大的问题，提出了附加控制点间深度差和水平距离约束的差分定位算法。首先研究了声速剖面的变化规律，并分析了声速剖面的不确定性对测距误差的影响。其次，根据测距误差的变化规律设计了相应的测线，并提出了适合这种走航策略的差分算法。仿真试验的结果显示，相比于传统方法（圆走航），控制点垂直解的偏差由30多个cm减小到了10 cm左右，表明本文提出的方法可以有效改善控制点定位垂直解偏差大的问题。

海底控制网测量和解算中的几个关键问题

赵建虎, 梁文彪

2019, 48(9): 1197-1202. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20190157

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剖析了影响海底控制网定位精度的几个问题，认为海洋声速短时变化大且规律性不强，构建声速场模型是削弱声速代表性误差的有效途径。声速对测距定位影响还与波束入射角和深度相关，影响显著，不容忽视；在声速稳定水域，利用入射角近似相同的观测距离差分定位可取得较高的精度，否则精度难以保证。引入压力传感器提供的深度或深度差，利于改善控制网垂直解精度，但需顾及两点间潮高差。

博士论文摘要

藏东南和祁连山冰川物质平衡的双站InSAR探测研究

孙亚飞

2019, 48(9): 1203-1203. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180591

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卫星掩星资料研究对流层/下平流层ENSO响应

陈志平

2019, 48(9): 1204-1204. doi:10.11947/j.AGCS.2019.20180564

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