测绘学报

当期目录

2020年第49卷第12期刊出日期：2020-12-20

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大地测量学与导航

北斗系统GEO/IGSO/MEO卫星观测信息随机特性评估与分析

高为广, 苗维凯, 陈谷仓, 加松

2020, 49(12): 1511-1522. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190492

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首先从参数估计、精度评定和质量控制角度论证了在精密定位中随机模型的重要性；然后基于短基线单差观测模型，采用严密的方差分量估计方法计算了不同频率、不同卫星的相位和伪距观测值精度，任意频率之间的交叉相关性以及不同频率的相位和伪距观测值在不同时间间隔上的时间相关性；随后分析了随机模型对基线精度和整体检验统计量的影响。结果表明：北斗用户接收机数据精度都与高度角相关，建议采用高度角指数加权函数；北斗二号3个频率相位观测值之间存在不同程度的相关性，其他类型观测值之间的交叉相关性不明显，不同频率的相位和伪距观测值时间相关性较明显，高精度应用中需关注。另外，正确的随机模型计算的基线精度更接近理论精度。本文为用户正确认识北斗系统3个类型卫星观测信息、正确使用北斗系统提供支撑。

GPS天-地无源双基地雷达探测海面移动目标

何振宇, 陈武, 杨扬

2020, 49(12): 1523-1534. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190487

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GNSS卫星作为一种照射源，可与地面接收机构成天-地无源双基地雷达系统，用于海面移动目标探测。但是，海面目标（如船只）反射的GNSS信号能量微弱，常被淹没在背景噪声和干扰信号中。针对这一问题，本文提出利用目标的运动特点聚集目标回波能量的目标探测方法。首先，将船只的运动轨迹看作合成孔径，采用SAR成像技术——距离多普勒算法（range-Doppler algorithm，RDA）实现目标回波能量的压缩聚集，同时抑制干扰信号（如海面杂波）。然后，使用相位梯度自聚焦算法（phase gradient autofocus，PGA）作自聚焦处理，进一步聚集目标回波能量。通过现场试验采集的数据验证了本文算法。试验结果表明，本文方法能够同时聚集多个目标回波能量，精确地估计目标到接收机的距离，并判断目标的移动方向。

顾及波束入射角的常梯度声线跟踪水下定位算法

辛明真, 阳凡林, 薛树强, 王振杰, 韩云峰

2020, 49(12): 1535-1542. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190518

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海水声速的时空变化会使声波沿传播方向发生折射，有效消除声波的折射效应对提高水下声学定位精度至关重要。在声速剖面已知的情况下，声线跟踪是削弱折射效应的有效方法。但现有的声线跟踪方法要求波束入射角为已知，而基于距离交会原理的水下声学定位系统通常未对波束入射角进行直接观测。针对上述问题，提出了顾及波束入射角的常梯度声线跟踪水下定位算法，采用搜索法确定波束入射角，通过对声线跟踪与定位解算的迭代计算，实现波束入射角和目标坐标的渐次修正。为进一步提高计算效率，提出了迭代求解超越方程的解算法。试验结果表明，本文方法有效利用声速剖面消除了声线折射效应的影响，且解算法计算效率优于搜索法。

精密重力测量中相对重力仪格值系数的贝叶斯估计方法

王林海, 陈石, 庄建仓, 卢红艳, 张贝, 杨锦玲

2020, 49(12): 1543-1553. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200185

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相对重力仪的格值系数随时间会发生微小的变化，是影响精密重力测量精度的重要因素。通常需定期对相对重力仪进行专门的基线标定来评估仪器格值系数的变化。本文提出了一种利用重力观测数据进行格值系数评估的新方法，原理是利用测网中已知的多个绝对重力基准点作为先验约束，同时考虑仪器的非线性漂移变化，将格值系数作为超参数，基于贝叶斯原理和赤池贝叶斯信息准则（ABIC）估计最优值。通过对模拟数据的测试，该方法在高斯噪声和仪器非线性漂移等不确定性存在的情况下，可以获得格值系数的准确估计结果。对实测重力数据的测试表明：估计的格值系数与测量前在基线场标定的格值系数差值在5×10^-5以内；而且相较于采用标定不准确的格值系数，该方法可以获得与绝对重力测量结果差异更小的平差重力值。本文研究结果为有效提高精密重力测量的效率和精度提供了方法保障。

摄影测量学与遥感

轨迹延续性与影像特征相似性结合的城市道路提取

方志祥, 仲浩宇, 邹欣妍

2020, 49(12): 1554-1563. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190366

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城市道路区域检测是城市土地管理、交通规划等领域的迫切需求，而传统城市道路区域检测多使用轨迹提取、遥感解译、人工采集等单独方式，在自动化程度或提取质量上存在一定的局限性。本文结合GNSS轨迹点与高分遥感影像各自的数据优势，提出一种基于轨迹延续性与影像特征相似性的遥感影像道路区域检测方法。该方法以出租车GNSS轨迹点构建轨迹特征栅格，基于轨迹延续性在平均方向特征栅格中划分路段对象，利用道路对象的光谱特征向轨迹无法覆盖的小区内部进行拓展，以获得提取区域内较为完整的道路信息。试验证明：本文方法可以有效降低道路的同物异谱现象及阴影、树木遮挡的影响，高效地提取高分遥感影像中的道路区域。与传统的遥感影像分类方法相比，具有更高的精度与自动化程度，相较于深度学习模型具有更广的适应性。

联合稳健跨域映射和渐进语义基准修正的零样本遥感影像场景分类

李彦胜, 孔德宇, 张永军, 季铮, 肖锐

2020, 49(12): 1564-1574. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200139

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零样本影像分类技术旨在通过学习数据集的部分类别（可见类），获得识别在训练阶段未出现类别（不可见类）的能力。该技术在遥感大数据时代具有重要现实意义。目前，遥感领域的零样本场景分类方法对于映射后的语义空间优化关注很少，导致已有方法的整体分类性能较差。基于这一考虑，本文提出了一种基于稳健跨域映射和渐进语义基准修正的零样本遥感影像场景分类方法。在训练的有监督学习模块，基于可见类的类别语义向量和场景影像样本，实现深度特征提取器学习和视觉空间到语义空间的稳健映射。在训练的无监督学习阶段，基于全体类别的类别语义向量和不可见类遥感影像样本，分别通过协同表示学习和k近邻算法来渐进修正不可见类类别的语义向量，从而缓解可见类语义空间与不可见类语义空间的漂移问题和自编码跨域映射模型映射后不可见类语义空间与协同表示后不可见类语义空间的偏移问题。在测试阶段，基于学习所得的深度特征提取器、自编码跨域映射模型和修正后的不见类语义向量，实现对不可见类遥感影像场景的分类。本文整合多个已有公开的遥感影像场景数据集，组建了一个新的遥感影像场景数据集，在此数据集上进行试验。试验结果表明本文提出的算法在多种不同的可见类与不可见类的划分情况下都明显优于已有公开零样本分类方法。

Landsat影像冰川提取的上下文感知语义分割网络法

王忠武, 王志盼, 尤淑撑, 雷帆, 曹里, 杨凯钧

2020, 49(12): 1575-1582. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190313

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针对冰川提取存在云阴影、山体阴影、结冰湖泊等同物异谱、同谱异物导致难以有效区分的问题，设计了一种用于冰川提取的上下文感知深度学习语义分割网络。首先引入resnet50作为基准编码网络，以实现冰川特征提取的精度和效率平衡，其次针对现有语义分割网络存在上下文信息学习不足方面，设计了包括空洞卷积组块和最大池化组块的上下文信息提取层，以便更好地提取冰川的上下文信息。选择多景样本数据和验证数据的多源遥感影像进行试验，与现有基于特征指数的冰川提取方法、其他深度学习语义分割网络方法进行定性和定量对比，结果表明本文网络方法在结冰湖面等误提取，阴影的漏提取，以及提取结果完整性等方面，具有较好的效果，验证了本文方法的有效性与稳健性。

均匀分布与结构描述ASIFT相结合的SAR与可见光图像配准算法

李东宸, 向文豪, 党倩楠, 吴艳

2020, 49(12): 1583-1590. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190324

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针对SAR与可见光图像配准中存在的非线性灰度差异与斑点噪声，同时考虑不同的成像视角问题，提出了基于均匀分布与结构描述ASIFT的SAR与可见光图像配准算法。该算法首先采用引导滤波建立引导尺度空间以达到噪声抑制与边缘保持，在特征点提取阶段，由于非线性灰度差异引入相位一致性强度信息，并与尺度空间网格划分相结合，指导筛选图像中均匀特征点的获取；然后在特征描述阶段，引入扩展相位一致性方法计算SAR与可见光图像的一致性梯度幅值和方向，提高了主方向和描述符的准确性；最后利用Optimal-RANSAC进行特征描述符匹配实现有效配准。通过对4组实测图像进行试验及结果分析，证明该算法相比SAR-SIFT与传统ASIFT算法具有更准确的配准精度。

星载激光光斑影像激光指向变化探测法

杨雄丹, 李国元, 王佩贤, 陈继溢, 莫凡, 么嘉棋, 金泽林

2020, 49(12): 1591-1599. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190423

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地面光斑足印的定位精度高度依赖于激光指向角的测量精度，星载激光光斑质心提取及其变化规律对激光指向角的分析具有重要的意义。本文基于ICESat/GLAS的激光剖面阵列（laser profile array，LPA）影像数据，首先利用灰度一阶矩阵法提取LPA的质心，精度优于0.3个像素，LPA相对定位精度优于0.11个像素。其次利用傅里叶变换和傅里叶级数拟合对LPA质心坐标的变化进行周期探测和建模分析，结果表明，激光光斑影像的质心坐标存在1.83×10^-4 Hz、3.36×10^-4 Hz、5.19×10^-4 Hz和6.71×10^-4 Hz 4个明显的周期变化，拟合结果的相关性R²达到了0.86，拟合精度可达0.4″，优于0.13个像素，得到了较好的结果。可为我国的高分七号和后续的卫星激光测高数据处理提供参考。

高光谱图像混合像元多维卷积网络协同分解法

刘帅, 邢光龙

2020, 49(12): 1600-1608. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190461

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受成像光谱仪性能与复杂地物分布的影响，高光谱图像存在大量的混合像元。传统的基于学习的混合像元分解方法通常都是浅层模型，或缺少对空间、光谱信息的综合应用。本文提出一种多维卷积网络协同的混合像元分解深层模型，采用多种维度卷积网络能更充分利用多种维度语义信息，有利于估计小样本和高维的高光谱图像混合像元丰度。对训练数据进行增广处理，构建光谱维、空间维和立方体3种卷积神经网络；设计了融合层，协同3种卷积神经网络提取特征，“端到端”的估计混合像元丰度值；模型使用了批量归一化、池化和Dropout方法避免过拟合现象。试验结果表明，多维卷积网络协同方法的引入能更有效地提取空-谱特征信息，与其他的卷积网络解混模型相比，估计的混合像元丰度精度有显著提高。

车载双天线干涉SAR DEM提取方法

戴国梦, 潘斌, 刘磊

2020, 49(12): 1609-1618. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20200001

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相对于星载和机载SAR而言，使用车载SAR数据提取DEM可有效缩短DEM数据更新周期，降低成本。由于车载SAR平台结构可变，干涉定标需要重复进行，本文提出了基于单控制点的车载双天线干涉SAR的DEM提取方法。该方法基于单个控制点的精确坐标信息进行相位、斜距和高程改正，并实现高程的迭代求解，无需布设大量控制点进行干涉定标，有效简化外业工作。仿真试验证明：当基线长度估计达到毫米级精度，基线倾角估计也达到较高的精度时，可保证该方法较高的DEM提取精度。利用2018年在湖北武汉地区获取的车载双天线干涉SAR数据使用该方法和基于干涉定标的多控制点方法进行DEM提取对比试验，结果表明该方法在检查点的高程中误差为0.301 8 m，多控制点方法为0.258 4 m，在高相干区域，两种方法的DEM结果具有高度的统一性。

地图学与地理信息

2D地图的建筑物场景结构提取方法及其在城市增强现实中的应用

徐旺, 游雄, 张威巍, 邓晨

2020, 49(12): 1619-1629. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190382

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城市AR中，场景结构的自动获取，对自适应信息表达具有重要意义，是解决“层叠式”信息表现形式引发的信息指示不明、场景感知混乱等问题的关键步骤。然而，场景结构信息隐藏在场景图像中，直接提取十分困难。2D地图描述了地理实体的位置、轮廓和空间布局，可作为场景结构提取的先验信息。针对城市AR中场景结构获取难、效率低的问题，本文提出一种基于2D地图的建筑物场景结构自动化提取方法。在地理配准的基础上，首先根据2D地图中建筑物的轮廓和属性信息，构建场景图像语义分割的结构线索；然后将其作为过分割处理后场景图像合并的依据，生成多个包含语义信息的图像区域；最后根据图像区域与2D地图中建筑物轮廓之间的映射关系，提取出场景图像中的区域轮廓、场景深度和平面朝向等场景结构信息。试验选取了格拉茨地区32个建筑物场景进行测试。结果表明本文方法能实时地提取建筑物场景结构，且建筑物立面提取的质量明显优于对比方法。提取的场景结构能应用于城市AR多种自适应信息表达方法中，使信息标注更明确，遮挡关系更清晰。

基于深度强化学习的电动出租车运营优化

叶浩宇, 涂伟, 叶贺辉, 麦可, 赵天鸿, 李清泉

2020, 49(12): 1630-1639. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190516

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作为公共交通的重要组成部分，电动出租车对电动车推广具有重要的示范意义。相较于燃油出租车，电动出租车需要耗费更多充电时间，降低了出租车司机的使用意愿，全面推广面临较大阻力。强化学习方法方兴未艾，适用于出租车运营的顺序决策过程。基于强化学习，本文构建双深度Q学习网络（double deep Q-learning network，DDQN）模型模拟电动出租车的运行。根据出租车的实时状态选择并执行最优载客、充电、空驶和等待等动作，通过训练得到全局最优的电动出租车运营策略，实现电动出租车运营智能优化。利用美国纽约市曼哈顿岛的出租车出行数据进行试验。结果表明：相较于简单的电动出租车运营模式，DDQN优化策略最高将充电等待时长降低70%，拒载率降低53%，司机的载客收入提高7%。相对于电池容量，充电速率和车辆总数对出租车运营收入影响更大，当充电速率达到120 kW时，电动出租车达到最佳的运营表现，政府在推广电动出租车的过程中应当建设更多高速率的充电站以提升电动出租车的运营表现。

博士论文摘要

青藏高原及邻区密度的重力反演与孕震环境的研究

李伟

2020, 49(12): 1640-1640. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190475

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基于多源遥感数据的森林地上生物量及净初级生产力估算研究

刘亚男

2020, 49(12): 1641-1641. doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190443

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