测绘学报

当期目录

2020年第49卷第10期刊出日期：2020-10-20

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综述

大地测量学科发展现状与趋势

姚宜斌, 杨元喜, 孙和平, 李建成

2020, 49(10): 1243-1251. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200358

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近50年，由于大地测量观测手段的不断进步和应用领域的不断拓展，大地测量学科不断进化，并与其他学科不断交叉与融合。本文首先简述了大地测量学发展的背景和在历史上发挥的主要作用，梳理了大地测量传统学科的形成。进一步，分析了大地测量发展现状，侧重从观测手段的进步描述学科的发展；从应用领域的拓展描述交叉学科的形成；从国家需求和科学发展出发，描述了大地测量学科未来的发展趋势。最后，综合各方面因素，提出了大地测量现阶段学科分类建议，试图为大地测量工作者的科研选题、基金申请提供借鉴。

天绘二号卫星工程设计与实现

楼良盛, 刘志铭, 张昊, 钱方明, 黄艳

2020, 49(10): 1252-1264. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200175

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天绘二号卫星系统是我国首个基于干涉合成孔径雷达技术的微波测绘卫星系统，也是我国第1个近距离编队卫星系统，是国际上继德国TanDEM-X系统后的第2个微波干涉测绘卫星系统，并在国际上首次提出了通过设计双频成像解决干涉相位绝对模糊问题的方法，彻底摆脱了对地面控制数据的依赖。该系统工作于X频段，设计分辨率为3 m，处于500 km的太阳同步轨道，由两颗对等的卫星组成，采用异轨道面卫星编队、一发双收雷达收发模式的技术体制，可以快速测制全球数字表面模型和雷达正射影像。本文通过对干涉基线体制、卫星编队构型及雷达收发模式的选择，提出了天绘二号卫星技术体制；并从系统任务、主要性能及组成3个方面进行了工程设计；从总体论证、关键技术攻关及验证、型号研制3个阶段阐述了工程实现情况；最后介绍了卫星系统在轨测试验证情况。测试结果表明，所有指标达到了工程设计要求，产品精度与TanDEM-X系统相当，满足1：5万比例尺测图精度要求，从而验证了天绘二号卫星工程设计思路正确，工程实现的方法合理可行。

大地测量学与导航

基于状态和残差的北斗基准站观测数据表达与信息分级

周乐韬, 黄丁发, 袁林果, 冯威, 龚晓颖, 田玉淼, 张熙, 赵英豪

2020, 49(10): 1265-1274. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190300

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北斗卫星导航系统基准站通常直接存储传输原始观测量，导致了两种不利情况：①没有形成对用户的分级授权机制，任意用户通过原始观测量都可以获取基准站的精确空间基准、时间基准和大气基准数据，这会对基准站的安全构成潜在威胁；②原始观测量之间的强相关性导致其数据量很大，在北斗接收机观测显现网络化、不间断、高采样和多波段的趋势下，观测数据的海量爆发给数据的存储和传输都带来了巨大的压力。因此，本文提出利用状态和残差来表达北斗基准站观测数据。与通用的基于RINEX、Compact RINEX和RTCM等国际协议的数据服务相比，其优点是不但可以对不同级别用户进行信息分级授权，从技术上保障数据服务的安全，而且大幅减小了存储传输数据量和用户端计算量。同时本文证明了新的表达方式与原始数据等效，不会降低最终计算结果的精度。利用该方法可以建立具有自主知识产权的北斗观测数据存储和传输协议，并为高精度星基数据播发服务提供技术支持。

卫星精密定轨的三频观测量IF组合法

曾添, 隋立芬, 阮仁桂, 贾小林, 冯来平

2020, 49(10): 1275-1284. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190325

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随着全球卫星导航系统的发展，GNSS卫星发播多频观测量已成必然趋势。然而，目前IGS分析中心依然使用双频观测量的策略进行轨道、钟差等产品的解算，并没有顾及额外频点观测量对定轨产品带来的效益。本文使用两个双频无电离层组合（IF）作为观测模型，研究第三频点观测量对轨道、钟差及测站位置精度的改善。在观测方程中将卫星端的相位偏差分成时变和时不变分量，通过对两个IF组合的观测方程进行参数重组，推导了与IGS钟差产品基准一致的满秩观测模型。基于超宽巷、宽巷和窄巷双差模糊度构建策略，给出了三频观测量的模糊度固定方法。首先以12颗GPS Block IIF卫星为例，在两种测站布局情况下进行L1/L2 IF双频定轨（S1）、L1/L5 IF双频定轨（S2）、L1/L2和L1/L5两个IF组合的三频定轨（S3）试验。结果表明S3方案最优，测站均匀、不均匀情况下轨道结果S3相较S1分别改善10%以内、10%左右，钟差的RMS略有改善，STD分别改善6.4%、10.0%，而S3相较S2的改善幅度更小，改善百分比基本在5%以内。随后进行了BDS单系统定轨，并使用激光检核轨道，表明三频定轨较B1/B3定轨结果改善显著，但是较B1/B2方案结果改善微弱，可能的原因是天线相位中心误差改正值不准确。

青藏高原区域水储量变化的GRACE RL06和TRMM联合反演

秦毅坤, 王泽根, 范东明

2020, 49(10): 1285-1294. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200026

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近10年来，独立成分分析（ICA）逐渐被引入地球时变重力场的成分提取中。ICA因其提取成分的独立性，解决了运用主成分分析（PCA）时各提取成分仅互不相关的这一关键性问题。基于负熵的FastICA算法是常见的ICA方法，该算法的收敛较梯度算法快，且负熵的稳健性较峭度更好。本文采用上述算法，旨在探寻青藏高原区域水储量成分与降水成分之间的联系。研究表明，青藏高原的水储量变化较降水存在着7个月的延迟效应，显示出除季节性冻土与冰川的冻融和季风气候所带来降水贡献之外，还客观存在着因区域内水交换造成的延迟。结合特征信号来看，青海中部、西藏西部与西藏中东部之间的年均水储量变化刚好相反，在全球变暖所导致的冻土与冰川加速消融的大背景下，因气候与内外流区的不同造成区域水储量变化的差异性，此外上述区域的水储量变化也因青藏高原南北板块构造的不同而体现出差异性。研究证明了在大尺度范围内运用FastICA算法分析区域水储量成分及其相关因素变化的可行性。

摄影测量学与遥感

高分辨率光学遥感卫星反射点源像点提取方法

徐伟伟, 张黎明, 李鑫, 杨宝云

2020, 49(10): 1295-1302. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190246

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像点提取精度是高分辨光学遥感卫星几何定标精度的关键因素之一。本文提出一种基于轻小型、自动化反射点源的像点提取方法，以参数化高斯模型拟合获取点源影像的像点坐标。在轨试验结果初步表明，反射点源法所提取的像点坐标的共线误差小于0.001像素，比例常量的相对标准偏差优于5‰，与质心法等常用方法提取的点源像点坐标相比较，精度优于0.05像素。反射点源不仅能够实现高精度的像点提取，而且还能够实现高分辨率光学遥感卫星的高精度几何定标与像质评价，对提高我国航天遥感立体测绘精度具有重要意义。

基于S-RVoG模型的PolInSAR森林高度非线性复数最小二乘反演算法

解清华, 朱建军, 汪长城, 付海强, 张兵

2020, 49(10): 1303-1310. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190081

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针对经典的PolInSAR森林高度三阶段几何反演算法在单基线条件容易受到地体幅度比假设以及地形坡度影响的问题，从测量平差角度提出了基于S-RVoG模型的PolInSAR非线性复数最小二乘森林高度反演算法。该算法不再需要假设某一个极化通道地体幅度比为零，且采用考虑地形坡度影响的S-RVoG模型作为平差模型。为了验证算法，本文采用欧空局BioSAR2008项目提供的3景P波段极化干涉SAR数据进行两组单基线森林高度反演试验。结果表明，在单基线条件下，基于RVoG模型的非线性复数最小二乘算法反演结果优于三阶段几何反演算法，而基于S-RVoG模型的非线性复数最小二乘算法进一步提高反演精度，对于坡度较大区域（坡度>10°），精度平均提高了18.48%。

顾及多积分时间特性的GF-4卫星PMS传感器交叉辐射定标

韩杰, 陶醉, 谢勇, 刘其悦, 石宏斌

2020, 49(10): 1311-1320. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200057

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针对GF-4卫星PMS传感器具备5个积分时间的成像特性，提出一种基于辐射区域网平差的交叉辐射定标方法。首先，利用敦煌辐射校正场地区时间序列有效MODIS影像集，构建该区域高精度BRDF模型。其次，考虑BRDF和SBAF校正，从该地区Landsat-8卫星OLI影像和PMS影像中提取辐射控制点。然后，设置DN值和CV限制条件，在凝视成像状态下从不同积分时间PMS影像中提取辐射连接点。最后，利用新建定标模型计算各积分时间状态下的定标系数。验证结果表明，不同积分时间的各波段平均绝对定标精度均优于5.18%，且不同积分时间影像间各波段辐射差异最高降低36.64%。同时，探讨了辐射控制点分布、BRDF、SBAF和辐射连接点筛选条件对定标结果的影响，为进一步优化PMS传感器交叉辐射定标流程提供重要参考。

遥感卫星区域覆盖实时分析与可视化

卢万杰, 徐青, 蓝朝桢, 吕亮, 周杨

2020, 49(10): 1321-1330. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190289

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空间对地观测需求的增长和任务的多样性导致卫星区域覆盖分析变得越来越复杂。当前的遥感卫星区域覆盖算法与应用无法提供实时响应和应对高并发请求的在线服务，并且分析结果不能做到实时可视化，增加了数据的认知难度。针对于此，本文结合流式处理技术，提出一种高效的遥感卫星区域覆盖实时分析方法与可视化服务。首先，采用一种多模式判断策略，实现遥感卫星区域覆盖相关参数的高效计算；然后，对持续流入的数据进行实时分块，实现数据实时处理；最后，结合流式处理技术，提供实时响应和可视化的在线服务。利用多星多地面区域数据进行试验验证，结果表明，本文方法在保证传感器任意指向下遥感卫星区域覆盖参数计算精度的同时，效率得到较大提升，并且能够及时高效地通过数据流的方式，实现分析结果的实时可视化。

高光谱影像分类的深度少样例学习方法

刘冰, 左溪冰, 谭熊, 余岸竹, 郭文月

2020, 49(10): 1331-1342. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190486

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针对高光谱影像分类面临的小样本问题，提出了一种深度少样例学习算法，该算法在训练过程中通过模拟小样本分类的情况来训练深度三维卷积神经网络提取特征，其提取得到的特征具有较小类内间距和较大的类间间距，更适合小样本分类问题，且能用于不同的高光谱数据，具有更好的泛化能力。利用训练好的模型提取目标数据集的特征，然后结合最近邻分类器和支持向量机分类器进行监督分类。利用Pavia大学、Indian Pines和Salinas 3组高光谱影像数据进行分类试验，试验结果表明，该算法能够在训练样本较少的情况下（每类地物仅选取5个标记样本作为训练样本）取得优于传统半监督分类方法的分类精度。

天绘一号卫星遥感影像云雪检测的ResNet与DeepLabV3+综合法

郑凯, 李建胜, 杨戬峰, 欧阳文, 王高杰, 张迅

2020, 49(10): 1343-1353. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190420

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云和雪的检测是卫星遥感影像处理过程中的一部分，也是对其进行后续分析和解译等应用的关键步骤。本文提出了结合ResNet和DeepLabV3+的全卷积神经网络云雪检测方法。采用ResNet50骨干网络，根据云和雪在天绘一号遥感影像上的特点优化DeepLabV3+网络模型，并采用ELU激活函数、Adam梯度下降法以及Focal Loss损失函数来加快收敛速度、提高分割精度。通过天绘一号卫星云雪影像数据集对网络进行训练并测试，试验结果表明，本文方法与传统Otsu法相比，稳健性更强，在检测精度上优于FCN-8s与DeepLabV3+，速度上优于DeepLabV3+，能推广用于不同来源的遥感影像，具有较好的应用前景。

地图学与地理信息

直线排列建筑物群渐进式典型化方法

郭庆胜, 李国贤, 王勇, 刘纪平, 魏智威

2020, 49(10): 1354-1364. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190495

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地图综合中，建筑物群的排列结构是需要重点考虑的因素。当不同排列的子建筑物群之间存在空间图形冲突时，这些建筑物群的综合就显得更为复杂。直线排列建筑物群的综合在大比例尺地形图上以典型化操作为主。本文提出一种相互之间存在潜在空间图形冲突的多个直线排列建筑物子群的渐进式典型化方法，渐进式地处理多个直线排列建筑物子群之间的空间图形冲突，保留建筑物群重要的直线排列结构；以建筑物表达的视觉图形约束为限制条件，自动确定典型化后的建筑物位置、形状、大小和方位。本文还研究了基于建筑物群空间邻近图的直线排列建筑物子群的自动识别方法，分析了这些直线排列之间的邻近关系和相交关系。最后，以1：5000地图上的建筑物群综合为1：25 000为试验对象，验证了所提出算法的可用性和有效性。

基于HBase的空间矢量数据存储模型设计与优化

谢鹏, 杨春成, 熊顺, 何列松, 周校东

2020, 49(10): 1365-1373. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190525

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数据存储模型是数据库模型的重要组成部分。本文针对目前关系型空间数据库发展过程中遇到的瓶颈问题以及采用HBase管理空间矢量数据存在的问题，在分析关系型空间数据库存储模型的基础上，将关系型数据库存储模式向HBase存储模式转换规则应用到空间矢量数据管理领域，提出了空间矢量数据关系存储模式向HBase存储模式转换方法，设计了一种空间矢量数据HBase存储模型。利用HBase的实体嵌套、反范式化、无模式等特性，对模型进行了优化完善。通过试验验证了在没有辅助索引情况下，本文设计的存储模型查询效率优于目前常用的基于HBase的空间矢量数据存储模型。

博士论文摘要

面向图像空间信息度量的玻尔兹曼熵

高培超

2020, 49(10): 1374-1374. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190425

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