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2021年 第50卷 第3期    刊出日期：2021-03-20

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大地测量学与导航

顾及层析区域外测站的GNSS水汽层析建模方法

赵庆志, 姚宜斌, 姚顽强

2021, 50(3):  285-294.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200111

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针对传统水汽层析技术无法利用层析区域外GNSS测站数据的现状，提出一种顾及层析区域外测站数据的三维水汽建模方法。基于GPT2w模型计算层析区域的水汽密度初始场，首先，引入比例系数并联合水汽密度初值确定该比例系数表达式；然后，估计层析区域外测站信号在区域内的水汽含量；最后，构建顾及层析区域外测站数据的水汽观测方程。本文方法能够有效利用层析区域外的测站数据，改善层析结果的精度和可靠性，但仅能利用层析区域外一定范围内的测站。选取浙江CORS网中24个GNSS测站和一个无线电探空站共23 d的数据进行验证。试验结果表明，相对于传统层析方法，本文方法的射线利用率和有射线穿过的体素数分别提高了26.8%和14.9%；以探空数据为参考基准，本文方法计算的IWV和水汽密度均优于传统方法。

高频动态多星座GNSS数据的周跳低时延解算方法

冯威, 任小杰, 张熙, 黄丁发

2021, 50(3):  295-303.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200143

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对于高频高动态的连续实时动态（RTK）定位，快速低时延的周跳探测与修复至关重要。基于高频数据误差特征和改进的几何无关相位组合MGF（modified geometry-free combination），本文提出了一种观测值域的动态GNSS周跳低时延解算方法OMGF（observation based MGF）。首先基于高频观测数据的噪声特性，利用伪距与相位组合得到周跳初始修复量，再结合MGF对初始修复量进行精确修复。推导了不同卫星系统的伪距和相位噪声水平对OMGF方法周跳修复成功率的影响，以及OMGF方法适用的观测值噪声边界条件。OMGF方法仅需利用单颗卫星的观测数据进行周跳探测与修复，且降低了周跳修复对伪距观测值的精度要求。利用实测的20 Hz三星座GNSS（GPS/BDS/GLONASS）动态数据进行试验分析，结果表明：OMGF方法的成功率约为99.998%；与GF（geometry-free combination）和HMW（Hatch-Melbourne-Wübbena combination）组合方法相比，OMGF方法解算速度提高了60倍。OMGF方法的算法复杂度低，计算效率高，有利于算力资源受限的移动端超高频实时动态定位数据的在线快速处理。

基于残差统计特性的中国区域格网电离层GIVE算法优化

马岳鑫, 唐成盼, 胡小工, 常志巧, 蒲俊宇, 邢楠, 曹月玲, 王宁波

2021, 50(3):  304-314.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200108

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北斗星基增强（BDSBAS）系统播发格网电离层改正数和格网电离层完好性参数GIVE，用以提升GNSS系统的服务精度并实现区域电离层活动完好性监视，以满足精密进近（GLS PA）需求。本文在实现BDSBAS格网电离层粗差剔除与改正数计算的基础上，提出了一种电离层完好性参数GIVE的优化方法，进而评估了BDSBAS格网电离层的应用精度。BDSBAS格网电离层格网点延迟估计采用平面拟合算法计算，异常数据剔除采用稳健的中值容错算法，GIVE的估计考虑了电离层残差分布的偏度与峰度统计特性，能够实现对电离层异常活动的及时响应。2020年1月实测数据分析结果表明，BDSBAS格网电离层修正精度（RMSE）为2~3 TECU，改正百分比达到75%~79%，GIVE包络率优于99.9%。修正格网电离层后可提升GPS定位精度20%~40%。

利用射电天线轴线信息测定VLBI站点垂线偏差

马小辉, 孙中苗, 张志斌, 张阿丽, 袁野, 孙正雄, 王宏

2021, 50(3):  315-323.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200256

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本文采用直接法推导了射电天线轴系误差的指向改正模型的完全表达式，统一了轴系误差指向改正模型与Lösler归心测量模型中共有轴系参数的定义，建立了射电天线指向测量模型与归心测量模型中天线方位轴倾角参数间的联系，从而实现了利用射电天线方位轴信息测定VLBI测站垂线偏差（DOV）的方法。该方法不依赖专用DOV测量设备，仅需天线不定期维护的指向校正测量数据和包含水准测量的归心测量数据，是一种直接测量法。用多种DOV测量方法对采用本方法测得DOV进行符合度验证，初步结果表明：DOV卯酉分量与实测值一致。DOV子午分量与实测值在方向上一致，数值上存在一定差异，这是因为天线指向校正测量时射电源在测站天区南北分布不均匀。今后将进一步通过优化天线指向修正测量，实现利用VLBI天线方位轴信息对VLBI站的DOV的高精度测定。

GOCE卫星重力梯度观测值的时变重力场变化改正及影响分析

陈鑑华, 张兴福, 沈云中, 陈秋杰, 李伟超

2021, 50(3):  324-332.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200231

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GOCE卫星重力梯度观测值为高阶静态重力场反演提供了重要的数据支撑，但其在使用前需考虑扣除时变重力场变化的影响。本文研究了GOCE卫星重力梯度观测值的时变重力场变化改正方法，更新了ESA标准和背景模型，以更好地扣除时变重力场变化的影响，自主实现了由GOCE卫星Level 1b重力梯度数据直接进行重力场反演。本文通过3种时变重力场变化改正方案分析了其对高阶静态重力场反演的影响，研究结果表明：从全球大地水准面差异看，时变重力场变化改正对重力场反演是有影响的，其在局部区域对大地水准面的影响值最大可超过1 cm，说明利用GOCE卫星重力梯度数据反演高阶静态重力场时需扣除时变重力场变化改正，同时新标准和背景模型更有利于扣除时变重力场变化的影响。

华南陆地时变重力观测数据质量评估

杨锦玲, 陈石, 王林海, 卢红艳, 李红蕾, 张贝

2021, 50(3):  333-342.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200386

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陆面时变微重力观测常用于监测地壳内部物质变化。仪器不确定性是影响数据质量的重要因素。本文以华南地区2015年至2018年的时变重力观测数据为研究对象，分别从相对重力仪的非线性漂移特征、格值系数变化入手，引入贝叶斯分析方法，量化不确定性来源，并以网内绝对重力观测结果进行交叉检验，评估时变重力数据产品质量。研究表明：华南2015年以来的重力观测质量由于相对重力仪非线性漂移产生的不确定性较弱，格值系数不准确引起的不确定性更大，约为20×10^-8 m/s²；通过绝对重力基准约束和贝叶斯优化可以明显提高数据产品精度。本文研究结果对评价陆地重力数据质量，客观地开展重力场变化解释、分析强震孕育和物质变迁等科学问题具有重要的参考价值。

不通过自由纸面时建立时间基准的方法与性能分析

伍贻威, 王世超

2021, 50(3):  343-355.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20190505

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本文提出了一种不通过自由纸面时建立时间基准的方法。核心思想是每台原子钟都分别相对于外参考进行预测和驾驭，这样每台钟都得到一台受外参考驾驭的钟，然后再对这些受驾驭钟进行加权平均，建立时间基准。本方法避免了由于传统方法中单台钟的时差和自由纸面时相互影响而造成的不足，还可以针对每台钟的特性分别优化设计预测算法和驾驭算法。概述了传统方法的基本原理和不足，详细描述了本方法的基本原理、理论优势、预测算法、驾驭算法和权重算法的设计原理。实测数据试验展示了传统方法的不足，仿真试验对比分析了传统方法和本文方法建立的时间基准的性能，初步验证了本方法的优异性能。

顾及气候差异的区域加权平均温度模型——以中国陕西为例

朱海, 黄观文, 张菊清

2021, 50(3):  356-367.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200163

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加权平均温度T_m是全球导航卫星系统（GNSS）反演可降水量的关键参数。本文以中国陕西为例，结合欧洲天气预报中心（ECMWF）的再分析数据与3个探空站数据，基于最小二乘原理建立了一种顾及周期性的T_m区域化回归模型。利用陕西省内3个探空站数据进行验证。结果表明，本文所建立的顾及周期的T_m区域模型比传统Bevis模型精度平均提升率为16.1%。另外，针对不同气候类型地区的差异问题，建立了随纬度变化分段线性形式的顾及气候差异的T_m模型，解决了回归模型在不同气候区的适应性问题。与探空数据比较，顾及气候差异的T_m模型其外符合精度（RMS）范围在1.47~2.06 K之间，与Bevis模型比较，精度平均提高率为44.9%，提升效果显著；利用ECMWF数据选取19个格网点对模型进行精度评估。结果表明：平均RMS为3.26 K，最大RMS为3.67 K；平均STD为2.69 K，最大STD为3.19 K。

1 Hz GNSS电离层相位闪烁因子提取及在北极区域的验证

赵东升, 李旺, 李宸栋, 唐旭, 张克非

2021, 50(3):  368-383.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200454

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电离层闪烁作为北极区域频发的一种天文灾害，会影响全球导航卫星系统（GNSS）时空服务，需对其进行有效的监测。监测电离层闪烁通常需要高采样频率（50 Hz）的电离层闪烁接收机，但其分布有限，难以提供较大区域（如北极区域）的全面监测。为此本文以1 Hz GNSS观测数据为基础，详细研究了利用大地测量趋势分离、精密单点定位和小波变换等技术提取载波相位观测值中电离层闪烁信号的相关经验参数和方法，构建了可用于监测电离层闪烁的相位闪烁因子，并利用加拿大高纬度北极电离层闪烁监测网络（CHAIN）提供的11个测站188 d的观测数据对其有效性和准确性进行了验证。结果表明，与常用的ROTI因子相比，本文所提出的闪烁因子与ROTI均能有效地探测到电离层闪烁的发生，但是本文提出的闪烁因子与电离层闪烁接收机直接给出的相位闪烁因子具有更好的相关性，尤其是在有强电离层闪烁发生的时段，这说明该闪烁因子具有更为优良的电离层闪烁监测能力。

摄影测量学与遥感

高分七号卫星双波束激光测高仪在轨几何检校与试验验证

唐新明, 谢俊峰, 莫凡, 窦显辉, 李新, 李少宁, 李松, 黄庚华, 付兴科, 刘仁, 朱广彬, 欧阳斯达, 唐洪钊, 陈辉

2021, 50(3):  384-395.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200397

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高分七号卫星装载了国内首台双波束对地观测激光测高仪，用于辅助两线阵光学相机实现1∶1万立体测图。由于卫星发射时的振动及入轨后空间环境变化，激光测高仪在轨指向等参数相对于实验室标定值发生较大偏移，直接影响激光测高精度。针对高分七号双波束激光测高仪，本文提出了由粗到精的“两步法”在轨几何检校方案。首先，构建单波束激光在轨几何检校模型，基于特殊波形分析来估算激光足印落点位置信息，实现单波束激光指向粗检校；然后，以单波束激光在轨几何检校模型为基础，构建双波束激光在轨几何检校模型，在大气延迟改正、潮汐改正等基础上，采用地面探测器阵列捕获光斑，实现双波束激光指向测距联合检校。最后，采用平静湖面上的激光测高数据和地面控制数据，分别验证激光检校后相对和绝对高程测量精度。试验结果表明：高分七号卫星激光高程测量相对精度优于0.06 m（1σ），平坦地区的绝对测高精度达到0.10 m（1σ）。

大范围地表沉降时序深度学习预测法

刘青豪, 张永红, 邓敏, 吴宏安, 康永辉, 魏钜杰

2021, 50(3):  396-404.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200038

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地表沉降不仅影响社会经济的可持续发展，还威胁人类的生命安全。高精度的地表沉降预测对人类预防地质灾害具有重要意义。现有的预测方法因模型参数难以获取或相关数据的缺乏而难以得到可靠的预测结果，针对此问题，本文提出一种基于深度学习的地表沉降预测方法。首先采用多主影像相干目标小基线干涉技术MCTSB-InSAR获取大区域高精度地表形变时序反演结果；其次利用循环神经网络作为网络架构，用长短期记忆（LSTM）模型进行地表沉降特征学习；最后采用网格搜索的方法调整模型参数，进而获取最优的模型参数组合方案。实际观测结果显示，相较于现有地表沉降预测方法，本文提出的预测模型平均绝对误差（0.3 mm）至少降低了27.3%，差分沉降量平均预测精度至少提高了8.9%。空间格局分析的结果表明，LSTM模型对于大区域时序形变的短期预测是有效的。

高光谱图像分类的Wasserstein配置熵非监督波段选择方法

张红, 吴智伟, 王继成, 高培超

2021, 50(3):  405-415.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200006

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高光谱图像波段选择需考虑波段信息。传统香农信息熵指标仅考虑图像的组分信息（像元的种类和比例），忽略了图像的空间配置信息（像元的空间分布），后者可由玻尔兹曼熵刻画。其中，Wasserstein配置熵删除了连续像元的冗余信息，但局限于四邻域，本文将Wasserstein配置熵拓展至八邻域。以印度松木试验场和意大利帕维亚大学高光谱图像为例，使用Wasserstein配置熵差异值测度波段相关性，通过非监督次优搜索法确定最优波段组合，并用支持向量机分类。比较基于Wasserstein配置熵差异值、互信息、4种标准化互信息和两种相对熵变体的图像分类精度。结果表明，四邻域和八邻域Wasserstein配置熵差异值均可用于高光谱图像波段选择，当选择少量波段时优势尤为明显，且八邻域整体优于四邻域。

高光谱影像子空间分析孤立森林异常目标探测方法

黄远程, 薛园园, 李朋飞

2021, 50(3):  416-425.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200036

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复杂的背景信息和高维冗余波段是影响高光谱遥感影像异常目标检测精度的重要因素。本文针对高光谱影像异常目标提取提出了一种子空间分析孤立森林探测方法。该方法不对背景做高斯分布假设，通过正交子空间分析增强输入特征影像中潜在异常目标与背景之间的对比度，通过主成分分析法降维来降低孤立森林算法带来的不确定性，运用了全局和局部结合的思想实现异常目标检测。在停机坪、海滩、港口和草地4个不同场景的高光谱影像上的试验结果表明，本方法的异常目标提取精度较经典方法取得了更好的结果。该方法不仅有效地处理了高光谱遥感影像的复杂背景和高维问题，还有效地利用了空间信息。

博士论文摘要

空间尺度与语义尺度联合控制下的地理国情地图综合

殷红梅

2021, 50(3):  426-426.  doi:10.11947/j.AGCS.2021.20200058

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