测绘学报

当期目录

2022年第51卷第5期刊出日期：2022-05-20

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大地测量学与导航

嫦娥五号探测器月面采样封装任务的定位精度

张烁, 陈丽平, 李铁映, 鄢咏折, 邓湘金, 顾征, 郑燕红, 马友青, 亓晨, 刘少创

2022, 51(5): 631-639. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20210022

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嫦娥五号是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。为了确保采样封装任务的定位精度，需要对采样封装任务进行高精度的整体几何检校。本文提出了附有立体约束和机械臂运动约束条件的联合平差检校模型。经过内场试验验证本文提出的检校方法具有较高的精度。在模拟采样试验中能够获得5.118 mm的平均定位误差，在月面采样任务中能够获得4.745 mm的平均定位误差。有效保障了嫦娥五号探测器精准地完成月面自动采样封装任务。

面向精密位置服务的低轨卫星轨道预报精度分析

袁俊军, 李凯, 唐成盼, 周善石, 胡小工, 曹建峰

2022, 51(5): 640-647. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20210473

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LEO卫星精密轨道预报是LEO导航增强系统中重要的技术环节之一，本文使用多种算法来实现不同任务需求下的轨道预报。对于在地面处理系统实现的LEO轨道预报，算法1采用定轨预报同时处理的策略，算法2将离散轨道点进行动力学拟合再进行积分外推。GRACE-C卫星预报5、10、15 min的URE平均精度分别为5.25、5.67、6.25 cm；HY2A卫星为7.83、8.69、9.66 cm；SWARM-A卫星为8.88、9.22、9.63 cm；SWARM-B卫星为8.49、8.98、9.63 cm。对于计算条件受限的LEO星上轨道预报，本文利用单个轨道点及简单动力学模型进行轨道积分外推的算法。该算法主要考虑地球中心引力及非球形引力摄动，因此地球重力场阶次对轨道预报精度产生较大影响。平均高度为500 km的LEO卫星选取60阶重力场，高度为1000 km的LEO卫星选取30阶重力场，可实现预报10 min轨道优于10 cm的预报精度。

附加历元间约束的滑动窗单频实时精密单点定位算法

杨凯淳, 吕志平, 李林阳, 邝英才, 许炜, 郑茜

2022, 51(5): 648-657. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20210207

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针对同时估计电离层延迟导致的单频精密单点定位解算秩亏问题，提出了一种附加历元间约束的多历元递推算法。该算法根据无周跳时前后历元模糊度不变的特性，在每一组多历元联合数据解算时，每颗卫星只设置一个模糊度参数，不需要外部先验信息约束即可解决秩亏问题。另外，本文算法同时考虑了参数及观测值之间的时间相关性，采用附加约束的平方根信息滤波对部分参数进行历元间约束，克服多历元算法的病态性，提高了算法的可靠性。试验采用全球分布的15个IGS跟踪站14 d的数据，静态定位精度优于3 cm，仿动态解约为1.5 dm。与同时估计电离层延迟的单频PPP方法相比，收敛速度提高了24%，与双频无电离层组合PPP的收敛速度基本一致，定位精度提高了30%，高程分量定位精度提高更为明显。

摄影测量学与遥感

高空间分辨率遥感影像最优分割结果自动确定方法

程结海, 黄中意, 王建如, 何湜

2022, 51(5): 658-667. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20210423

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针对现有方法普遍存在不能充分顾及遥感影像多波段光谱信息，以及忽视遥感影像中地理要素的多尺度特性等问题，提出一种自动确定高空间分辨率遥感影像最优分割结果的非监督评价方法。该方法基于信息熵生成光谱信息离散度，利用光谱信息离散度构建能表达分割对象内部光谱均质性指标和分割对象与其相邻分割对象间光谱异质性指标。基于构建的光谱均质性和光谱异质性指标，采用“粗估计+精确定”的策略，逐步得到一个多级优化后的影像最优分割结果。本文在3个不同下垫面影像区域进行试验。结果表明，该方法能有效地实现自动确定高空间分辨率遥感影像最优分割结果，与现有方法相比，本文方法确定出的影像最优分割结果质量更高，与参考分割结果更加贴近。

融合多尺度特征注意力的遥感影像变化检测方法

梁哲恒, 黎宵, 邓鹏, 盛森, 姜福泉

2022, 51(5): 668-676. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20200540

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深度学习技术已经成为遥感影像变化检测研究的主流方法，现有的基于深度学习的变化检测方法主要是获取单一尺度的变化特征，而在现实场景中，变化区域的尺度具有多样性。为此，本文提出了融合多尺度特征注意力的遥感影像变化检测方法，通过关注多尺度融合策略来解决变化检测存在的多尺度问题。首先，利用特征金字塔网络自身的多尺度特性，使网络学习到不同尺度的变化特征，为了提升网络感受野和利用全局特征信息，在特征提取网络末端引入扩张卷积空间金字塔模块；然后，在不同变化特征融合时，使用变化特征融合模块来控制信息传播以减少特征融合时的差异性；最后，使用门控机制，将不同尺度预测的变化特征图进行加权求和，最终产生具有高精度的变化特征图。本文方法不仅能获取多尺度变化特征，还能利用全局信息和精确的空间细节来提升预测特征图的空间精度。对比试验表明，本文方法在变化检测基准数据集CDD和LEVIR-CD上取得了较好的结果，召回率分别提高了6.58%和5.26%。

顾及超像素光谱特征的无人机影像自动模糊聚类分割法

唐晓芳, 詹总谦, 丁久婕, 刘佳辉, 熊子柔

2022, 51(5): 677-690. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20210151

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针对现有流行模糊C均值聚类在影像分割中存在边界依附能力弱，分割不稳定及需要手动设置聚类数目等问题，提出一种顾及超像素光谱特征的无人机影像自动模糊聚类分割方法。相对于传统分水岭变换算法，该方法首先采用两步边界推进准则，生成轮廓更加精确、形状规则更加紧凑的超像素子区域；然后，提取子区域光谱特征并结合重缩放密度峰值算法自动获取聚类数目；最后，综合利用超像素光谱特征与隐式马尔可夫随机场思想对模糊聚类进行改进，实现超像素精确合并。通过两组影像数据的定性分析和定量评价表明，本文方法能准确定位目标边界，获得较好的视觉分割结果，同时有效提高了影像分割精度。

融合半监督学习的无监督遥感影像场景分类

白坤, 慕晓冬, 陈雪冰, 朱永清, 尤轩昂

2022, 51(5): 691-702. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20210270

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自监督学习可以不依赖样本标签对遥感影像进行特征提取，但是特征分类仍然依赖有监督方法。为了克服有监督特征分类过程的不足，实现遥感影像特征的无监督自动分类，本文提出一种融合半监督学习的无监督语义聚类方法。首先，使用自监督学习提取遥感影像特征，抽象出图像包含的高层语义信息；然后，基于特征相似度寻找每个样本最相似的近邻，使用在线聚类将相似样本聚为一类，训练一个线性分类器；最后，根据聚类结果为高置信度样本生成伪标签，构造标注样本集，使用半监督方法对模型微调。在4个公开遥感影像场景分类数据集EuroSAT、GID、AID和NWPU-RESISC45上进行验证，分类精度分别达到了94.84%、63.55%、76.42%和86.24%。本文方法结合了在线聚类和半监督学习的优点，缓解了已有方法存在的误差积累和样本利用不充分的问题，在完全不使用标注样本的情况下，充分利用自监督特征训练分类模型，对遥感影像进行场景分类，达到接近有监督学习的分类效果，具有良好的应用价值。

多镜头全景摄像机球面视频无缝生成

黄明益, 吴军, 高炯笠

2022, 51(5): 703-717. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20210020

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针对多镜头全景摄像机MPC室内标定参数输出的实际场景球面全景视频存在视差伪影问题，提出一种场景自适应的球面全景视频无缝生成方法，主要包括两方面内容:①MPC球面投影参数最优估计。以实际场景视频重叠区域同名像点为观测值，通过最小化球面投影中心到同名像素对应球面空间点的夹角建立误差方程对球面投影参数进行最小二乘估计，从而降低子相机摄影中心与球面投影中心不重合及场景深度变化对MPC球面全景视频输出质量影响。②MPC球面全景视频生成TPS模型构建。以MPC子摄像机视频像素球面重投影几何为全局变换、以视频拼接线上同名像点为控制点建立TPS模型，实现MPC各子摄像机视频到球面拼接视频的像素直接映射，并能最小化视频重叠区域像素拼接误差，仅通过拼接线附近像素简单混合即可消除视差伪影并实现平滑过渡。模拟成像及实际场景试验结果表明，结合场景内容与摄像机内、外参数，本文方法可实现MPC球面全景视频无缝生成且计算简单、高效，完全满足MPC高帧率视频输出要求，具有良好的应用价值。

位置服务与地理信息

基于众源数据的室内外一体化行人路网构建

周宝定, 张文香, 黄金彩, 李清泉

2022, 51(5): 718-728. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20210276

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行人路网的完整性和准确性是保障步行导航服务的关键。当前的行人路网大多是基于室外道路设施构建的，缺乏室内可步行路径的数据支持，无法在导航应用中提供准确、真实的最优路径规划服务。鉴于此，本文提出了一种基于众源数据的室内外一体化行人路网构建方法，采用智能手机定位传感器与惯性传感器记录的众源轨迹，首先对缺失或者漂移的室内步行数据进行筛选，然后使用改进的行人航位推算(PDR)方法推算出准确的室内轨迹，进而采用莫尔斯理论生成涵盖室内外行人路径的完整行人路网。试验分析中对搜集到的260条步行轨迹数据进行行人路网构建，并使用高精度测量设备采集真实路网数据进行对比分析，结合OSM数据对试验结果进行综合评价。试验结果表明，本文方法能够准确、完整地生成室内外一体化行人路网。

顾及步行习惯的室内导航网络及其生成算法

韩李涛, 周丽娟, 龚城, 张爱国

2022, 51(5): 729-738. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20210065

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室内导航网络是实现室内路径规划和导航的基础。针对现有室内导航网络存在拓扑连通结构不合理、生成路径几何形态不自然等问题，本文依据人类长期以来形成的“抄近路”习性及“避碰”安全需求，提出了一种符合人行走习惯的室内导航网络及其自动生成算法。该导航网络将室内可通行空间划分为普通房间和走廊，普通房间内网络映射为房间结点与门结点的直线连接；形状复杂的走廊空间则依据空间尺度和凹凸性被细分为狭窄走廊空间和开阔走廊空间，狭窄走廊空间以中轴线作为路线，开阔走廊空间则将门结点和通道口结点连接形成完全图；最后将房门结点连接到走廊路线，形成完整室内导航网络。试验结果表明:该模型及其生成算法能够依据室内空间尺度对复杂通行空间进行合理分区，生成与空间特征一致的导航网络结构，使得规划生成的最短路径形态更符合人们的行走习惯。

基于LBSN和多图融合的兴趣点推荐

方金凤, 孟祥福

2022, 51(5): 739-749. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20210156

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兴趣点推荐作为推荐领域的一个重要分支一直备受研究者青睐。本文提出一种基于位置的社交网络(LBSN)和多图融合的兴趣点推荐方法GraphPOI。综合分析用户和兴趣点的内在因素和外部表征，首先，对用户-兴趣点的评分矩阵进行学习得到用户和兴趣点的内部潜在向量；其次，根据评分矩阵构造用户-兴趣点交互图，得到兴趣点在用户空间的表征向量以及用户在兴趣点空间的表征向量；然后，对兴趣点按其地理位置进行聚类，得到兴趣点在位置空间的表征向量，结合兴趣点在用户空间的表征向量进而得到兴趣点的外部表征向量；对用户社交图中的信息扩散现象进行建模，捕获用户的朋友关系，得到用户在社交空间的表征向量，结合用户在兴趣点空间的表征向量进而得到用户的外部表征向量；最后，结合用户和兴趣点的内部潜在向量与外部表征向量，得到用户和兴趣点的最终向量表示，并将其输入到多层神经网络模型中进行评分预测。在Yelp数据集上对所提模型进行验证，结果表明本文方法能够有效提升兴趣点推荐的准确性。

海洋测量学

单频机载激光测深海陆回波自动分类方法

王丹菂, 邢帅, 徐青, 林雨准, 李鹏程

2022, 51(5): 750-761. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20200314

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海陆回波分类是机载激光测深中的一项波形预处理步骤，关系着后续信号检测和点云生成的精度。针对现有海陆回波分类方法不适用于单频机载激光测深系统且自动化程度不高的问题，本文提出一种单频机载激光测深海陆回波自动分类方法:首先，通过首末回波信号检测及点位计算获得回波的点云高程特征；然后，采用高程直方图拟合的方式确定平均水面位置，依据点云高程特征判定大部分回波的海陆属性，对余下的未定回波，仅保留其中的最强信号并统一处理为单信号回波，同时提取波形的信号特征和能量分布特征，依据点云高程特征的相似性自动建立训练样本集；最后，利用支持向量机分类器实现未定回波的分类。采用国产系统Mapper5000采集的实测数据进行试验，结果表明基于首末回波点云的初分类可快速、准确地对远离海陆交界处的回波进行分类，基于波形特征的未定回波分类可在自动建立的训练样本集支持下实现海陆交界处未定回波的高精度分类。与传统方法相比，本文方法无须近红外通道波形和人工样本的辅助就可以达到较高的分类精度，其中总体分类精度可达99.82%，海陆交界处分类精度可达91.59%。

多波束测深误差改进模型构建与验证

李凡, 金绍华, 边刚, 崔杨, 汤寓麟, 张永厚

2022, 51(5): 762-771. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20200498

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为更准确地评估多波束测量数据质量，以常梯度声线跟踪模型为基础，结合Rob Hare经典误差分类，构建了回波检测方式、吃水改正和升沉改正误差综合影响下的多波束测深误差改进模型。通过对实例误差源分解对比和交叉点中误差对比分析，验证了改进模型的正确性。实例计算表明，该模型较Rob Hare模型可减少CUBE曲面2%的交叉点中误差，验证了改进模型的有效性和优势。改进模型考虑的误差因素更多，误差成因分析更为完善，有助于更准确地分析各误差源导致的误差量级大小，研究成果为数据质量控制、数据检核提供理论依据和技术支撑。

基于多项式曲线拟合的海上地震勘探拖缆定位

余文坤, 吴佩达, 张昊楠, 胡广浩, 阮福明, 戴吾蛟, 匡翠林

2022, 51(5): 772-780. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20200588

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海上拖缆地震勘探作业过程中电缆在形状上通常呈现为光滑的曲线，传统的拖缆定位大多基于坐标递推的数值方式，对声学距离、罗经鸟方位角等观测值的建模在理论上不够严密。为使观测值得到更加充分的利用，本文提出一种基于多项式曲线拟合电缆形状的平差定位模型。使用我国南海某工区海上拖缆勘探作业的实际数据进行测试，结果表明，本文模型估计的检波点位置精度约4.5 m，与传统模型相比精度最大改善率为58.1%，因此，本文模型能够更好地保障高精度海上地震勘探作业的顺利进行。

博士论文摘要

基于遥感反照率的青藏高原冰川年际物质平衡估算研究

张志敏

2022, 51(5): 781-781. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20200568

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GNSS/SINS/视觉多传感器融合的精密定位定姿方法与关键技术

朱锋

2022, 51(5): 782-782. doi:10.11947/j.AGCS.2022.20200569

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