基础研究

  • 卡尔曼滤波算法的GPS双差观测值周跳探测与修复

    刘星;李川;石明旺;权力奥;

    针对非差相位观测值中误差来源较多,对周跳探测不够敏感等问题,双差观测值可大幅削弱相关性较强的误差,较好地探测序列中小的周跳。该文以GPS双差观测序列为研究对象,运用卡尔曼滤波算法,建立双差观测序列周跳探测与修复模型。最后通过理论和实验分析,验证了模型的有效性和可靠性。

    2018年01期 v.43;No.235 1-5+19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K]
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  • 组合导航抗差自适应卡尔曼滤波

    付心如;孙伟;徐爱功;丁伟;段顺利;

    针对组合导航系统的定位精度与稳定性要求不断提高的现状,该文引入一种观测噪声协方差与抗差自适应相结合的Kalman滤波算法。利用新息向量和移动窗口协方差分析法,动态自适应修正观测噪声协方差阵;通过分析基于状态不符值、方差分量的统计量构造的自适应因子所存在的问题,提出一种由预测残差向量构造的自适应因子。仿真结果表明,该方法能够有效抑制观测异常对组合导航定位精度的影响。

    2018年01期 v.43;No.235 6-10+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2142K]
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  • L1范数和分裂Bregman的遥感影像变分融合模型

    侯昕廷;秦前清;孙涛;宋博;付志涛;

    目前,一些基于变分的Pan-sharpening方法是通过梯度下降法极小化能量泛函来实现融合,但梯度下降法在靠近极小值时收敛速度会减慢。若变分模型中包含有L1范数的不可微项时,梯度下降法存在鲁棒性不高、计算复杂的问题。该文根据L1范数能保持图像的几何纹理、分裂Bregman对含有L1范数的泛函收敛速度快的特点,在已有的变分模型基础上,将L1范数加入到模型中,构建能量泛函代价函数,并通过分裂Bregman迭代极小化能量泛函。在Worldview-2数据集上的融合结果表明,该方法可以生成同时具有高光谱和高空间分辨率的图像。

    2018年01期 v.43;No.235 11-14+25页 [查看摘要][在线阅读][下载 2029K]
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  • 多尺度Retinex的低照度航空图像非线性增强

    杨国鹏;周欣;陈东;郭复胜;胡昌苗;

    针对低照度航空遥感图像亮度低、对比度低,阴影区域目标难以准确判读的问题,提出了一种基于多尺度Retinex的图像非线性增强方法。该方法采用递归迭代提高高斯滤波处理速度;采用灰度极值去除线性拉伸,尽可能保留原始细节信息;采用动态范围调节因子控制输出图像对比度。实验结果表明,灰度极值去除比例、动态范围调节因子和最大环绕尺度等重要参数的取值变化对图象处理效果具有影响。给出了上述3种参数合适的取值范围,有效提升了低照度航空遥感图像的判读效果。

    2018年01期 v.43;No.235 15-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 2052K]
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  • 北斗/惯导的快速混合高斯UKF算法

    戴卿;隋立芬;王凌轩;曾添;田源;

    为进一步改善北斗/惯导中无迹卡尔曼滤波的精度,针对导航系统中噪声随机模型本质上的非高斯分布特性,结合有限高斯概率分布可近似任意概率密度函数的理论,以混合高斯UKF滤波为框架,提出了一种快速混合高斯UKF算法。该算法使用奇异值分解替代无迹变换产生采样点中的协方差平方根计算,和迭代中构造有限分量混合高斯模型二次近似后验二阶矩减少子滤波器数量的思路,改善了传统算法子滤波器数量随迭代次数成指数变化而增加计算成本的状况,一定程度上提高了计算的实时性。通过对北斗/惯导紧耦合系统的数据仿真实验,结果分析表明:相对于传统算法,本文提出的新算法在保证滤波精度的同时,计算量较低、实时性较好,适合于处理非高斯非线性北斗/惯导组合导航定位的滤波计算问题。

    2018年01期 v.43;No.235 20-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1926K]
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  • EGM 2008模型的无验潮测深技术

    冯国正;曹磊;马耀昌;孙振勇;邹敏;黄安树;

    针对无验潮测深技术高程基准转换的精度和复杂性问题,该文提出基于EGM 2008模型的无验潮测深技术,从而解决无验潮测深经GNSS测得的瞬时WGS-84的参考椭球高向正常高转换难题。经测试,EGM 2008仅利用少量控制点修正系统偏差后,就可以满足长距离低等级的水准测量精度要求。将EGM 2008模型应用于无验潮测深,坐标转换误差和无验潮测深精度均达到cm级,突破无验潮测深高程基准转换的瓶颈,实现实时、高效、高精度的无验潮测深。

    2018年01期 v.43;No.235 26-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
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  • 稀疏表示支撑集的遥感影像融合

    马东雷;丁建伟;谭琨;

    针对常用稀疏表示系数融合规则不能完全保留两幅影像的有用信息,该文通过分析稀疏表示系数支撑集空间分布关系,提出一种新的稀疏表示系数融合规则。首先对多光谱影像进行广义IHS变换,将得到的亮度分量与全色影像分别进行稀疏表示;然后分析亮度分量与全色影像稀疏表示解的支撑集,对支撑集中交集部分和差集部分所对应的稀疏表示系数分别利用求和方式与L1范数最大方式进行融合;最后采用加权细节插入方式,将融合后的亮度分量细节信息插入到多光谱影像中,得到高分辨多光谱影像。实验结果表明,该方法能较好地提高空间分辨率并减少光谱损失;在主观视觉和客观评价上,比常用的融合规则方法有所提高。

    2018年01期 v.43;No.235 31-37+44页 [查看摘要][在线阅读][下载 2897K]
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  • 多波束测深异常数据检测与剔除方法研究综述

    纪雪;周兴华;唐秋华;赵洪臣;

    针对多波束测深数据处理在测深异常数据检测与剔除方法上存在的不足,综合分析了近几十年国内外研究人员在多波束测深异常数据检测与剔除方法方面的研究成果,根据工作原理将其分为基于数据统计理论和基于函数或统计推值比较两类方法,选取中值滤波、小波分析、CUBE算法、趋势面滤波、最小二乘支持向量机滤波法等典型的多波束异常数据检测方法进行重点介绍,并通过列表的方式对不同检测方法进行优缺点对比分析。最后总结了多波束测深异常数据检测与剔除方法研究的现状和趋势。

    2018年01期 v.43;No.235 38-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 230K]
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地理国情监测

  • 珠三角典型地区城市扩张测度及驱动机制分析

    徐启恒;黄滢冰;

    该文以东莞市为例,针对其缺乏较长跨度、较为系统的城市扩张问题,提出了用多期TM和SPOT遥感影像监测和分析1988—2013年城市扩张的动态变化和扩张强度。该文采用相关性检验和主成分分析等方法建立逐步回归模型,对城市扩张进行了驱动机制分析。研究表明,所提方法定量分析了城市扩张的数量变化、扩张强度和4个不同阶段,研究成果可以为土地资源管理和城市规划提供科学参考。

    2018年01期 v.43;No.235 45-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 3036K]
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  • 湖南三地加权平均温度分区分时模型研究

    李黎;宋越;易金花;田莹;樊奕茜;王亮;

    针对大气加权平均温度(Tm)会受到地理位置、地形、气候和季节等因素不同程度影响的问题,利用湖南省长沙、郴州、怀化3个站2012—2013年探空数据计算的T_m,首先分析T_m与地面温度T_s的线性关系,再采用一元线性拟合的方法拟合出湖南不同地区及不同季节的分区分时T_m模型。研究结果表明:湖南地区本地化T_m全局模型的平均偏差和标准差都较小,预测精度优于Bevis模型,更符合实际就标准差而言,除冬季之外,春夏秋3季的标准差分别降低了0.07K、0.19K、0.03K,因此,分时T_m模型精度优于全局T_m模型,且夏季的精度提高尤为明显。因此,在湖南GPS气象业务应用中,使用分时模型可获得更高精度的T_m和大气可降水量。

    2018年01期 v.43;No.235 54-58+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 2460K]
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  • 面向灾害管理的自发地理信息研究及应用

    陈豪;张万昌;邓财;聂宁;易路;

    针对目前自发地理信息(VGI)应用于灾害管理的巨大潜力和需求,该文系统地介绍了VGI应用于灾害管理中所面临的机遇及数据可用性、数据质量、数据管理和法律议题等方面的挑战;在此基础上,针对VGI数据质量问题,结合我国灾害管理实际情况,提出了3种提高VGI数据质量的方法,即VGI数据贡献者分类与权限设计、政府引导下的灾害管理VGI数据采集框架以及VGI数据质量评估体系;最后,以开发的地震灾情信息管理原型系统为例,讨论VGI应用于灾害管理中的数据采集框架、数据模型等关键技术问题,具有一定的推广和应用价值。

    2018年01期 v.43;No.235 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 905K]
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  • 绿地景观热环境效应的遥感研究

    李海峰;李永树;卢正;刘雪婷;彭文甫;

    利用快鸟影像提取绵阳市绿地斑块,TM影像反演地表温度。根据Kriging算法绘制等温线,以等温线分布图为基础精确确定降温边界、降温范围及边界温度,并对绿地斑块平均温度与面积、周长等指标的关系进行回归分析。研究结果显示:斑块平均温度与其面积、周长、形状指数无相关性,与植被覆盖度存在显著负相关关系,确定性系数超过0.5;每个斑块空间降温效果差异显著,等温线密集的地方降温速度快,稀疏的地方降温速度慢;统计降温边界温度、降温幅度和降温范围3个指标,降温边界温度最大值与最小值相差2.6℃;降温幅度集中在0.5~1.5℃之间,平均降温幅度值为0.97℃;最大降温范围值为113m,最小值为15m,平均值为60m。降温范围、降温幅度与面积、周长等指标无显著相关性。

    2018年01期 v.43;No.235 66-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1905K]
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  • 志愿者微信地震灾情获取研究

    杨茜;徐敬海;

    针对现有的志愿者灾情信息获取方式进行了分析,将其分为主动式和被动式两大类。比较发现主动式获取不管是在灾情信息获取的精确度还是在数据处理的难度方面都存在明显的优势。在此基础上研究了基于微信的志愿者地震灾情获取框架与流程。融合地震灾情信息语义分析与公众口语化表达特点将地震灾情信息分为5类,并设计出适用于专业志愿者与普通公众进行灾情上报的灾情语义分类。最后,通过微信公众平台结合ArcGIS Server设计并实现了基于微信的志愿者地震灾情获取系统。

    2018年01期 v.43;No.235 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1632K]
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  • 街区制推广仿真定量分析

    李磊;张永生;于英;薛武;

    针对政府为解决城市发展中面临的道路交通拥堵问题而提出的街区制城市布局方案是否可行的问题,该文结合目前城市布局方式,通过仿真实验进行探究。利用VISSIM仿真软件构建封闭式住宅区模型,在该模型的基础上拆除围墙,开放小区道路,构建街区制模型;选定交通延误、平均候车时间、交通流量作为评价指标,仿真各模型的交通运行状况。通过对仿真结果横向和纵向的定量分析,得出街区制的施行大大提高出行效率,增加旅客舒适度,保障交通安全的结论,为街区制的推广提供理论和技术支持。

    2018年01期 v.43;No.235 79-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 959K]
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  • 无人机摄影测量在矿山尾矿库建设规划的应用

    马国超;王立娟;马松;唐尧;

    该文以四川省会东县某公司小沟头尾矿库建设规划为研究案例,探究无人机摄影测量技术在该领域的适用性。与传统GPS-RTK测量数据相比,无人机摄影测量的水平和高程中误差为0.311m、0.304m,满足矿山尾矿库建设规划运用需求。通过分析,无人机摄影测量具备以下特性:(1)外业工作时间低于传统测量数倍,工作效率具备明显优势;(2)高精度DOM能更方便地辅助尾矿库周边区域地物识别与标注;(3)地表高程数据受地物直接影响,能真实反映地表起伏;(4)三维可视性强,可辅助实现尾矿库3D规划展示和堆积核算。实验表明,无人机摄影测量技术能有效辅助尾矿库建设规划以及安全风险评价,可为有关管理部门实施矿山合理建设和生产提供技术支撑和执法依据,具备良好市场运用前景。

    2018年01期 v.43;No.235 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1622K]
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技术创新

  • 地图兴趣点分布式空间分析服务

    郭庆胜;王勇;蓝振家;周贺杰;刘纪平;纪莹莹;

    针对互联网地图上海量兴趣点的应用分析需要提高效率的问题,该文利用MongoDB设计并搭建了一个分布式集群,对这些互联网兴趣点数据进行了储存;然后通过MapReduce机制改进并实现了适用于海量兴趣点数据的空间同位模式挖掘的Apriori算法和几个常用的空间分布特征值计算方法;最后依据开放地理信息系统协会的Web处理服务规范,设计并实现了一个互联网兴趣点分布式分析服务实验系统。该文所提出的改进后的算法在数据吞吐量和计算效率上有优越性,且计算效率比传统空间分析工具和传统Apriori算法有所提高。

    2018年01期 v.43;No.235 89-92+100页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K]
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  • 移轴原理的数字相机检校

    马经宇;方俊永;王潇;王建阳;

    移轴相机由于其垂视摄影且视场可扩展的优势,已逐步开始应用于航空大面阵多相机系统中。针对当前航空移轴大面阵多相机系统未检校或由于检校精度不高导致几何精度较低的问题,提出了一种针对移轴成像的数字相机几何检校方法。该方法建立了移轴影像像平面坐标系到基准像平面坐标系的转换关系,并以此为基础构建移轴相机几何检校模型。本文以典型的单反移轴相机为例,利用室内三维检校场数据进行了实验验证与分析。结果表明,利用该方法对移轴相机进行检校是可靠的,并达到了较高的精度。

    2018年01期 v.43;No.235 93-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2873K]
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  • 轻小型惯性稳定平台位置环协同通信控制方法

    贾媛;周向阳;

    针对轻小型航空遥感系统对姿态大机动的快响应需求,设计了一种轻量型惯性稳定平台位置环协同通信与姿态超限快响应控制策略,将位置环反馈回路设计为两种可切换工作模式。伺服模式下,参考位置姿态系统的输出,通过设计二者协同通信,保证稳定平台对飞行姿态及扰动的实时隔离;编码器实时监测框架间相对角位置,超限位且载荷视轴与垂直方向误差较大时切换模式。超限快速回复模式下,以编码器值为位置环反馈量,使用大增益将平台由超限位置迅速调整到最大限定位置,并实时监测POS值,在载荷视轴位置误差较小时返回伺服模式。实验表明,该方法可靠、有效实现了稳定平台与位置传感器的高精度实时通信与控制。

    2018年01期 v.43;No.235 101-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 3515K]
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  • 交互式全景视频流地图设计

    李海亭;肖建华;汪汇兵;李艳红;

    全景视频流地图区别于一般电子地图的特点是将全景视频流数据与空间位置进行配准,不仅视频流数据具有360°全景浏览的特点,而且每帧图像都具有空间化特征。全景视频流地图的关键技术是全景视频三维模型和交互式操作。该文首先介绍了全景视频流地图的定义和系统设计,然后通过实验将视频流投影到以视点为中心的球体,利用Flex三维建模接口建立球型全景视频三维模型。全景视频流地图可以带来更流畅、更具沉浸感的用户感受,它将是街景地图、全景地图的发展趋势,将成为全景地图系统的新一代产品。

    2018年01期 v.43;No.235 107-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 2138K]
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  • 共享近邻聚类算法点云面线提取

    辛群荣;姚吉利;徐广鹏;

    针对激光点云数据进行建筑物建模或矢量信息提取中快速识别建筑物面和棱线信息的要求,该文提出基于共享近邻聚类算法进行建筑物面和棱线的快速提取方法。首先,计算点云中每个数据点的单位法向量和点到基准面的距离,利用基于网格的共享近邻聚类算法对点云进行分类确定建筑物面点云;然后,自动判别相交平面,提取建筑物棱线,并与RANSAC算法对某建筑物面的提取结果进行比较。结果证明,该方法自动化程度高,建筑物面和棱线提取快速、准确,提取结果能够应用于三维建筑物自动建模和测绘出图。

    2018年01期 v.43;No.235 112-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 999K]
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  • 一种改进的多基线相位展开方法

    谢家朝;谢先明;许华夏;王健;曾庆宁;

    针对最大似然估计的多基线InSAR相位解缠算法对噪声比较敏感且难以解缠低信噪比干涉图的缺点,该文提出一种多基线迭代与最大似然估计相结合的多基线相位展开方法。首先利用多基线迭代法得到最长基线干涉图粗略的干涉相位;然后在以此粗略相位为中心的相位区间里,利用多基线最大似然估计得到最长基线干涉图的干涉相位精确估计值。该文采用仿真的金字塔场景、多山场景以及城市场景干涉图进行相位解缠实验。实验表明,该方法的相位展开精度比多基线迭代法和最大似然估计法都有了不同程度的提高。

    2018年01期 v.43;No.235 117-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 4327K]
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  • DEM对PS-InSAR地面沉降监测的影响

    李映辰;柯樱海;宫辉力;李小娟;陈蓓蓓;

    针对PS-InSAR监测地面沉降受DEM精度影响的问题,该文通过应用SRTM-3DEM、ASTER GDEM和Pleiades立体像对来获取DEM,分析对比3种DEM的高程精度及其参与PS-InSAR流程的沉降监测精度。结果表明,Pleiades DEM在建筑密集区和高架桥区的监测精度更高,SRTM-3DEM在居民地和施工地区沉降监测精度更高。该成果为不同区域PS-InSAR沉降监测的DEM选择提供了参考。

    2018年01期 v.43;No.235 124-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 10253K]
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应用研究

  • 土壤Cu含量高光谱反演的BP神经网络模型

    郭云开;刘宁;刘磊;李丹娜;朱善宽;

    以高光谱数据为基础,针对传统土壤重金属反演模型拟合度低、预测效果差的缺点,提取光谱预处理后的特征波段数据进行相关性分析,选取860nm一阶微分光谱反射率建立基于Matlab的重金属Cu含量BP神经网络预测模型,模型的拟合优度为0.721,预测精度达82.3%,高于传统单元线性回归模型0.414的拟合优度与76.1%的预测精度。研究表明,BP神经网络模型具有良好的拟合优度与预测能力,能更有效预测土壤中重金属Cu的含量。

    2018年01期 v.43;No.235 135-139+152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K]
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  • 核典型相关分析的高分辨遥感影像变化检测

    李建磊;王光辉;杨化超;

    传统的线性多变量变化检测方法在处理高分辨率遥感影像变化检测时,容易出现明显的"椒盐现象"的问题。该文基于面向对象的分析思想,提出核典型相关的变化检测方法。首先对高分辨率遥感影像进行多尺度分割获得影像对象;然后运用核函数多变量典型相关分析,构造差异向量,并进行最小噪声变换,提高影像对象的信噪比;最后采用ROC曲线确定最佳的变化检测阈值。实验结果表明,该方法不仅消除了"椒盐"现象的干扰,而且提高了变化检测的精度。

    2018年01期 v.43;No.235 140-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1194K]
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  • 脉冲耦合神经网络的遥感影像城市道路提取

    孙震辉;孟庆岩;孙云晓;张佳晖;张琳琳;

    针对高分辨率遥感影像中阴影对道路提取产生较大干扰的问题,提出了一种基于脉冲耦合神经网络(PCNN)的城市道路提取方法。该方法首先在近红外波段检测并消除阴影和水体的影响,并使用PCNN对消除阴影后的灰度图像进行分割处理;然后使用形态学建筑物指数(MBI)和归一化差分植被指数(NDVI)分别提取出建筑物和植被信息,消除建筑物和植被的影响;最后提取受行道树影响较大的道路,并对处理后的图像作数学形态学法的处理。该文以深圳市SPOT-7高分辨率影像进行实验。实验表明,该方法能保留原始的道路边缘细节信息,并对阴影具有很好的抗干扰作用,提取的道路信息具有很好的连续性和完整性。

    2018年01期 v.43;No.235 145-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 7712K]
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