测绘学报

当期目录

2020年第49卷第5期刊出日期：2020-05-20

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大地测量学与导航

含缺值GNSS基准站坐标序列的非插值小波分析与信号提取

嵇昆浦, 沈云中

2020, 49(5): 537-546. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190163

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受多种因素影响，GNSS基准站坐标序列通常都含有缺值，传统小波分析需要对缺值数据进行内插或补零处理。本文基于小波系数与时间序列观测数据的重构关系，提出了一种非插值的二进小波变换的最小范数解法，导出了相应的计算式，并严格证明了传统的补零处理算法与本文的最小范数解法等价。最后利用中国地壳运动观测网络一期27个基准站实测数据以及模拟数据进行了验证分析。结果表明，本文的非插值算法与插值算法提取的信号差异较小，27个基准站坐标序列的平均残差中误差仅相差2.01%（North），0.54%（East）和1.26%（Up），两种算法提取的信号之差与信号平均方差比仅相差1.16%（North），0.54%（East）和1.62%（Up）。

2003—2018年Byrd冰川流域冰下湖活动及水文联系——多源卫星测高数据监测结果分析

陈俊霖, 周春霞, 赵秋阳

2020, 49(5): 547-556. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190209

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南极冰盖下流动水、活跃冰下湖的活动对冰动力学、接地线稳定性和冰盖物质平衡都有重要影响。本文结合ICESat和CryoSat-2测高卫星数据集，分别运用重复轨道法和差分DEM法，对Byrd冰川流域17个活跃冰下湖进行长达16年的监测，并计算其平均高程和平均水量变化，总结活跃冰下湖的水文特征。根据水势方程获取了此区域的冰下排水路径图，结合冰下湖的位置和活动情况分析其相互间的水文联系。结果表明Byrd冰川流域多个活跃冰下湖间存在明显的水文联系：Byrd₁和Byrd₂冰下湖具有以2~3年为周期的储排水活动规律，并且Byrd₁冰下湖主要受到上游Byrd₂冰下湖活动的影响；Byrd_s9和Byrd_s14分别受到上游Byrd_s11和Byrd_s15冰下湖排水的补充，使湖水水量持续上升。

顾及边界入射信号的多模水汽层析方法

胡鹏, 黄观文, 张勤, 燕兴元, 李哲

2020, 49(5): 557-568. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190113

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利用GNSS三维水汽层析技术全天候地获取高时空采样率的水汽垂直分布信息，已成为GNSS气象学中一大研究热点。当前，基于单一导航系统的传统层析方法存在观测数据利用率低、观测分布不均等不足。本文设计和实现了一种顾及边界入射信号的多模水汽层析方法，采用香港CORS网观测数据和无线电探空产品进行精度验证，并详细分析边界入射信号和多模层顶信号的引入对层析水汽结果的改善程度。结果表明：相较于传统GPS层析方法，本文采用的融合两类多模层顶信号和边界入射信号的新水汽层析方法，兼备边界入射信号和多模层顶信号的优点，可得到更高精度和更可靠的三维水汽信息。

GNSS/INS多传感器组合高速铁路轨道测量系统

黎奇, 白征东, 陈波波, 过静珺, 辛浩浩, 程宇航, 黎琼, 吴斐

2020, 49(5): 569-579. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190344

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高速铁路轨道必须保持高平顺性、高稳定性和高可靠性，这直接关系到高速列车高速、安全且平稳运行。高速铁路轨道测量至少包括控制测量、线路测量和变形测量等工作。传统高速铁路轨道测量方法存在测量周期长、维护成本高、检测效率低等问题。为此，本文提出了一种基于全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）/惯性导航系统（inertial navigation system，INS）多传感器组合的高速铁路轨道测量方法，并研制了相应的轨道测量系统。本文详细介绍了其主要构成和方法流程，并在实际高速铁路轨道精调工程中进行了应用示范。结果表明：该系统实现了轨道路基变形监测和高速铁路轨道不平顺绝对测量与相对测量的一体化，其轨道横向偏差精度2 mm、垂向偏差精度2 mm，变形点水平方向精度1 mm、垂直方向精度1.5 mm，显著提高了测量效率。

卫星钟差预报的T-S模糊神经网络法

王旭, 柴洪洲, 王昶

2020, 49(5): 580-588. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190156

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结合钟差数据的特点，提出了一种基于变化率的T-S模糊神经网络（TSFNN）钟差预报模型。首先计算相邻历元间钟差的变化率值并对其进行建模；然后利用TSFNN模型预报钟差变化率值，再将预报的变化率值还原，得到钟差预报值；最后，通过算例将本文所建模型与IGU-P产品、二次多项式模型（QP）及灰色模型（GM（1，1））进行试验对比。结果表明：在使用变化率方法后，TSFNN模型预报的精度和稳定性分别提高了69.8%和76.3%，而且与IGU-P钟差产品相比，预报的精度高出约10倍，同时模型预报的效果优于两种常用模型。因此，该模型可以实现卫星钟差较高精度的预报。

摄影测量学与遥感

高分辨率遥感影像超像素的模糊聚类分割法

黄亮, 姚丙秀, 陈朋弟, 杨兴, 付必环

2020, 49(5): 589-597. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190135

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传统模糊C均值聚类在影像分割中只考虑影像的灰度特征，导致该算法用于高空间分辨率遥感影像分割时分割结果不理想。针对该问题，本文提出了一种高分辨率遥感影像超像素的模糊聚类分割方法。该方法首先利用分水岭变换算法产生多个超像素子区域；然后比较各个子区域间光谱特征的相似性；最后利用融合光谱特征的模糊C均值聚类对这些超像素子区域进行合并。试验选用4组不同场景的遥感影像，采用定性和定量相结合的方法评价试验结果。试验结果表明，该方法有效提高了分割区域的分割精度，并取得了较好的分割视觉效果。

高分三号SAR影像广域范围联合几何检校技术

丁刘建, 陶秋香, 李涛, 陈乾福, 陈洋

2020, 49(5): 598-610. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190276

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在获取广域范围雷达遥感正射影像图时，需要对区域内每景SAR影像进行几何参数修正，提高SAR影像的定位精度。但在广域范围进行控制点的选取和影像的逐一修正，其工作量巨大，严重影响了SAR影像分析应用的效率。对此，本文提出了一种广域范围联合几何检校方法。该方法在R-D模型的基础上，首先利用少许SAR影像计算其独立的系统级检校参数，其次去除系统级检校参数中大气延迟分量的影响，然后依据最小二乘平差原理获取最优的系统级检校参数，最后利用最优的系统级检校参数对所有SAR影像进行几何检校处理。论文采用覆盖中国中东部地区的32景GF-3SAR影像进行联合几何检校试验，检校后的SAR影像定位中误差优于9 m。试验结果表明：该方法能够提高GF-3 SAR影像几何检校的精度，验证了其有效性和可行性。

航拍图像跨数据域特征迁移道路提取方法

王舒洋, 慕晓冬, 贺浩, 杨东方, 马晨晖

2020, 49(5): 611-621. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190274

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针对传统道路提取方法应用于新数据泛化能力不足的问题，研究了通过特征迁移和编解码网络实现跨数据域的道路提取方法。首先，构建了基于编解码网络的道路提取基本模型，用于实现单一数据来源的道路提取任务。然后，基于道路提取网络结构和循环一致性原则，提出了用于跨数据域图像特征迁移的循环生成对抗网络，使目标域图像映射入源域特征空间。使用预训练的道路提取模型处理特征迁移后的目标域图像，即可实现跨数据域道路提取任务。试验结果表明，本文所提方法能够拓展道路提取网络的泛化能力，准确有效地提取跨数据域图像中的道路目标。相较于未特征迁移的结果，本文所提方法大幅改善了道路提取指标，使得F1提升了50%以上。本文方法不需要目标域的标注信息，也不需要对道路提取网络进行微调训练，而只需训练由目标域向源域的特征迁移模型，所耗时间和人力成本较低，因而具有良好的应用价值。

地图学与地理信息

顾及功能语义特征的建筑物空间分布模式识别方法

刘慧敏, 胡文柯, 唐建波, 石岩, 邓敏

2020, 49(5): 622-631. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190222

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本文从空间-语义双重约束角度，提出一种顾及空间邻近和功能语义相似的建筑物空间分布模式识别方法。首先，基于建筑物的空间位置邻近性（即建筑物间的最小距离）约束进行聚类，获得建筑物的空间分布模式和建筑物间的空间邻近关系；然后，根据建筑物的功能语义相似性约束进行分割，获得建筑物的初步聚类结果；最后，考虑簇内相似性与簇间差异性进行整体优化，获得最终聚类结果。试验验证表明，本文方法比现有方法能够更有效地识别空间邻近与功能语义一致的建筑物群，服务于智慧城市建设中对建筑物进行语义层次综合和对城市结构进行深入研究的需求。

三维GIS场景与多路视频融合的对象快速确定法

刘振东, 戴昭鑫, 李成名, 刘晓丽

2020, 49(5): 632-643. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190282

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虚实融合技术是视频增强三维虚拟地理场景的关键环节之一，对提高真实沉浸式视觉体验具有重要作用。现有基于视频投影的虚实融合方法，在三维场景动态更新时，通常需要对用户视角下新场景内所有渲染对象进行遍历，来筛选出摄像头范围内需融合的对象，导致融合过程耗时长、效率不高。本文提出一种顾及拓扑关系的多路视频与三维GIS场景融合的对象快速确定方法。首先对三维场景视锥体内视频对象集渲染对象动态建立拓扑网络模型；然后基于拓扑网络模型建立视频与渲染对象的拓扑关系，完成融合对象的快速确定及融合渲染；最后利用滕州市三维场景进行了验证。试验结果表明，本文提出的方法在视频与三维GIS场景融合时，整体耗时少、效率高，极大地降低了融合的计算代价，具有良好的可行性及稳健性。

基于滚动球变换的TIN_DDM地形形态划分及连续尺度表达

张志衡, 董箭, 彭认灿, 陆毅, 陈秋, 朱强

2020, 49(5): 644-655. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20180527

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针对TIN_DDM地形形态划分及连续尺度表达中存在的应用场景与数据类型特殊、地形形态划分边界不明确和地形尺度认知存在差异等问题，提出了一种基于滚动球变换的TIN_DDM地形形态划分及连续尺度表达算法。该算法在分析滚动球变换构建原理的基础上，通过挖掘滚动球变换在地形形态识别方面的应用潜能，设计了TIN_DDM采样点地形类型判定准则；针对判定准则在地形形态连续尺度表达过程中无法应用的问题，通过对滚动球接触点与滚动球半径之间的数值关联性进行分析，求解出各采样点与滚动球接触状态变换时的临界滚动球半径，构建了面向TIN_DDM地形形态连续尺度表达的滚动球变换。试验结果表明：该算法可快速实现以滚动球半径作为尺度因子的TIN_DDM地形形态自动化分及连续尺度表达。

顾及地理矢量场空间变化特征的多分辨率纹理可视化方法

尚戴雨, 丁雨淋, 朱庆, 吴林宝

2020, 49(5): 656-666. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190160

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网络环境下海量、高维、动态、多尺度地理空间矢量场数据的在线高效可视化，一直是大规模密集矢量场数据集成与综合应用分析亟须解决的关键问题。地理矢量场数据蕴含大量非规则、多尺度、时空异质的变化特征与结构，传统矢量场纹理可视化方法，受全局统一采样密度的限制，存在典型的稠密遮挡、特征模糊的问题。针对上述问题，本文提出了一种顾及地理矢量场空间变化特征的多分辨率纹理可视化方法，引入复合信息熵定量显式描述矢量场的空间变化，以此驱动图像空间内多频噪声纹理生成、矢量场多分辨率纹理的构建与增强表达，有效克服传统纹理可视化方法的技术瓶颈。最后采用风场数据进行试验，验证了本文方法的可靠性与有效性。

博士论文摘要

红外TDI扫描相机信息处理关键技术研究

潘胜达

2020, 49(5): 667-667. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190175

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GNSS多频融合精密单点定位频率间卫星钟偏差研究

潘林

2020, 49(5): 668-668. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190195

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