基础研究

  • 一种低动态高抖动环境下的GPS/INS紧组合方法

    徐爱功;刘韬;隋心;郝雨时;杨东辉;郭哲;王长强;

    针对低动态高抖动环境下,影响GPS/INS紧组合精度的重要因素——惯性测量单元(IMU)数据中的噪声,该文提出利用小波降噪方法分离IMU数据中的噪声和有用信号以提高GPS/INS紧组合的精度。首先对IMU数据进行小波分解后得到的高频系数进行阈值量化处理,然后将GPS观测数据与降噪后的IMU数据进行GPS/INS紧组合解算,最终得到载体的导航信息。实例结果表明,该方法可以大幅提升GPS/INS紧组合的精度和稳定可靠性。

    2018年02期 v.43;No.236 1-5+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1578K]
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  • 伪形心多边形形心距离计算方法

    朱钰;王伟;章传银;

    针对多边形形心距离计算过程中存在的形心位于多边形外的问题,该文提出伪形心的概念,通过三角剖分的方式,计算多边形边界到多边形形心距离最小的点,将形心合理地平移到边界上,进而计算多边形形心距离。针对伪形心存在于邻接边的特殊情况,又提出将形心平移到多边形主骨架线上的改进算法。该文提出的算法简单,易于实现,适用性强,进一步扩展了多边形形心距离计算的思路。

    2018年02期 v.43;No.236 6-9+44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1368K]
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  • 信噪比的GNSS宽巷模糊度单历元固定算法

    柴大帅;卢秀山;王胜利;石波;

    针对常规GNSS解算模糊度存在的问题,该文提出了一种新的GNSS宽巷模糊度单历元求解算法。利用单历元双频码伪距观测值和载波相位观测值得到双差宽巷模糊度浮点解,将所有浮点宽巷模糊度分别向上、向下取整建立模糊度搜索空间;将模糊度空间中的所有备选组合代入双差宽巷观测方程中进行最小二乘解算,其中单位权中误差最小的组合就是最优的宽巷模糊度组合;然后对最优组合进行正确性检验以确定宽巷模糊度。确定宽巷模糊度后,可以利用宽巷观测值和载波观测值求出基础模糊度整周解。实验表明,该文提出的模糊度固定方法具有较高的成功率和可靠性,静态数据中模糊度固定成功率达到98.84%,动态数据中模糊度固定成功率达到了99.60%。

    2018年02期 v.43;No.236 10-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1455K]
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  • 三维点云初始配准方法的比较分析

    王佳婧;王晓南;郑顺义;朱锋博;

    针对多种多样的三维点云自动初始配准算法,该文依照配准过程中侧重点的不同将其分为基于局部特征描述、基于全局搜索策略和基于统计学概率3个算法类别,对其中具有代表性的FPFH、4PCS、NDT 3种算法进行了配准效率和数据适应性的比较分析。采用4组数据分别使用这3种算法进行配准实验,提出了算法中相关参数的设置方法,验证了它们用于最近点迭代精配准的适用性,并记录相应的配准耗时。实验结果表明,不同算法适用的数据不同,初始配准时可以依据数据的特点选取合适的方法。

    2018年02期 v.43;No.236 16-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2180K]
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  • CORS基准站周跳探测与修复方法研究

    赵亮;达朝宗;周星;吉长东;徐爱功;

    在高精度GNSS测量中,周跳的存在直接影响到整周模糊度的解算及最终定位精度。针对目前各省市连续运行基准站网多系统观测数据的获取导致周跳探测工作量增加,该文基于甘肃省卫星定位连续运行基准站网(GSCORS)双频观测值提出了一种满足普遍条件的多系统周跳探测方法。采用相位减伪距结合电离层残差法分别对GPS和BDS原始观测值进行周跳探测与修复,通过对相应载波的模拟周跳探测发现,BDS较大的卫星钟差和伪距噪声影响了数据质量,其周跳检测量时间序列波动大于GPS,对7周以上周跳探测的精度较GPS会有1周的偏差,但电离层残差法能对BDS相位减伪距法探测残留的1周小周跳进行二次探测并修复。实验最终证实该方法能够有效探测并且正确分离GPS和BDS每个频率1周以上的周跳。

    2018年02期 v.43;No.236 24-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 2082K]
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  • 条件平差模型两种粗差检验方法的等价性

    钱兆琛;沈云中;

    针对测量数据处理中常用的条件平差模型,该文介绍了条件平差模型按残差进行粗差探测的方法和实施步骤,导出了条件平差模型按观测值偏差进行粗差探测的公式,证明了当观测误差独立时,这两种检验方法对于检验单个粗差的等价性。并通过算例证实了直接利用偏差估值构建的检验单个独立观测值的统计量与按残差构建的统计量完全相同。

    2018年02期 v.43;No.236 30-33+38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1115K]
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  • 组合模型的GPS高程转换及精度分析

    郭辉;

    针对二次曲面模型在地形起伏较大区域用于GPS高程转换中存在较大的模型误差的问题,该文构建了二次曲面-RBF神经网络组合的GPS高程转换模型,组合模型中用二次曲面拟合高程异常中的中长波项,用RBF神经网络来泛化高程异常去除中长波后的残余项,并进行了二次曲面模型、RBF神经网络模型及二次曲面-RBF组合模型的实测数据GPS高程转换、比较分析与精度评定。实例结果表明:该组合模型比二次曲面模型的转换精度提高了22%,比RBF神经网络模型的转换精度提高了40%,该组合模型的转换方法可行、精度优于单一模型。

    2018年02期 v.43;No.236 34-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1362K]
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  • 基于GNSS基准站网的对流层延迟建模

    委民正;明国辉;

    针对在卫星导航定位中,通常采用对流层模型进行,对流层延迟误差修正的现状,该文研究了一种基于GNSS基准站网的对流层延迟建模方法,并基于此方法利用日本地区GENET参考网约737个站5a的GNSS-ZTD序列建立了区域对流层模型ZTDM-JPN,并将ZTDM-JPN模型应用于GPS及北斗定位实验,分析了其在GPS及北斗定位中的实际应用性能。通过与国际上常用的对流层模型EGNOS、UNB3m作比较,结果表明,ZTDM-JPN模型的模拟精度较相同条件下的EGNOS与UNB3m模型分别提升约26%和21%,从而验证了该建模方法的可行性与优越性。

    2018年02期 v.43;No.236 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 2029K]
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地理国情

  • 兰州市商品住宅价格的空间分异规律

    李文慧;韩惠;

    针对住宅价格在城市空间中的分布规律问题,该文以兰州市主城区2015年在售的187个商品住宅样本均价为基本数据,运用空间自相关法对兰州市住宅价格的空间异质性和集聚性进行分析,并利用趋势面分析和空间反距离权重插值法对住宅价格的空间分布格局进行研究。结果表明:兰州市住宅价格总体上呈显著的空间正自相关性,少数地区存在差异性;住宅价格发展不平衡,价格"东高西低";住宅价格由各区行政中心向四周逐级递减,呈多极核分布特征;价格等值线"东密西疏",住宅价格变化幅度空间差异较大。分析发现,区位条件、交通条件及居住环境是影响兰州市商品住宅价格的主要因素。

    2018年02期 v.43;No.236 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1775K]
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  • 都汶公路沿线地质生态环境承载力评价

    王蕾;鲁小丫;胡云华;刘帅君;

    针对地理国情普查成果应用于资源环境承载力评价的问题,该文提出了一套基于地理国情普查数据的地质生态环境承载力评价指标体系和量化标准。综合生态学和地质学的相关理论,探讨了地质生态环境承载力的内涵,建立评价模型并利用专家打分法和层次分析法确定各个指标的权重,从推广应用的角度研发了评价展示三维系统,通过都汶公路的应用实践,客观描述了区域地质生态环境承载力状况和生产生活适宜性分区,为当地经济建设和防灾减灾提供了一定依据。

    2018年02期 v.43;No.236 51-57+69页 [查看摘要][在线阅读][下载 3247K]
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  • 面向交叉路口特征点的矢量数据化简算法

    陈通;李世宝;刘建航;陈海华;

    针对现有的算法不能够很好地保留道路交叉路口特征点的问题,该文提出了一种基于道路交叉路口特征点的矢量数据化简算法。把曲线上的特征点分为交叉路口特征点和重要的特征点两类,对两类点分别进行处理得到分段点;利用相邻的分段点作为道格拉斯-普克算法的首尾点,对每段子曲线以基于最小二乘法拟合曲线选定最优距离阈值,进行逐段化简。实验结果表明,该算法能够有效地化简道路矢量数据并保留交叉路口和重要的特征点。

    2018年02期 v.43;No.236 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1491K]
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技术创新

  • 改进型果蝇算法优化的灰色神经网络变形预测

    杨帆;王小兵;邵阳;

    针对灰色神经网络权值阈值的不确定性,该文提出改进型果蝇优化算法优化的灰色神经网络预测模型。通过添加逃脱系数修改适应度函数,同时引入三维空间搜索的概念扩大了果蝇搜索范围对基本果蝇优化算法进行改进,避免算法陷入早熟收敛的陷阱,加快收敛速度,有效地提高了算法的优化性能。利用改进型果蝇优化算法优化灰色神经网络参数建立预测模型。选用实际工程沉降数据仿真模拟,验证该模型的预测性能,并将预测结果与果蝇优化算法灰色神经网络、粒子群优化灰色神经网络和灰色神经网络进行比较。结果表明,改进型果蝇优化算法优化的灰色神经网络预测模型预测精度更高,拟合程度更好。

    2018年02期 v.43;No.236 63-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 2141K]
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  • 位姿信息的小型无人机影像拼接方法

    高翔;朱述龙;李润生;

    针对传统影像拼接方法需要控制点的问题,该文提出一种基于位姿信息的小型无人机影像拼接方法。首先从机载GPS和惯性导航单元获取无人机拍摄的位置姿态参数,利用Harris算法提取特征点,采用SIFT描述方法计算特征向量,通过近似最近邻算法和PROSAC算法对匹配的同名点对精化。然后根据同名点对像平面坐标和航拍时的位置姿态信息,计算影像之间的变换矩阵,通过最小二乘原理平差计算以提高变换矩阵精度。最后利用变换矩阵实现无人机多幅影像的拼接,得到兴趣区域全景图。实验结果验证了该方法在拼接效果方面具有优势。

    2018年02期 v.43;No.236 70-76+82页 [查看摘要][在线阅读][下载 2332K]
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  • GeoSOT时空编码的海量照片组织检索方法

    田方杰;程承旗;濮国梁;

    经过对用户行为模式调查,照片管理主要涉及了照片的位置、时间、目录以及标签等信息。针对个人照片数据日益增多,由于其大数据量、异构性等特点,传统的管理方式已经无法适应照片的检索需求的现状,该文提出了一种基于标识的照片组织管理方式。根据时空唯一性的特点,通过GeoSOT位置码+时间码唯一标识照片,同时在数据库中存储用户关心的其他标签,并对编码建立了相应的索引。最后,对编码生成和照片检索的效率进行了实验验证,结果表明该组织方式能够高效地管理个人照片数据。

    2018年02期 v.43;No.236 77-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1861K]
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  • 一种新的增强型不透水面指数

    穆亚超;颉耀文;张玲玲;陈云海;

    针对西北干旱地区城市不透水面提取存在的局限性以及阈值确定的繁琐性等问题,该文提出了一种新的增强型不透水面指数(ENDISI)。基于Landsat8_OLI影像,以兰州市建成区为例进行不透水面信息提取,总体精度达到88.5%,结果较为理想。相比于已有的不透水面指数,ENDISI可以有效避免西北干旱区沙土、裸露山体的影响,适用性更强;采用"0"作为提取不透水面的阈值,简单、客观并且提取精度高。综上表明,ENDISI可用于西北干旱地区城市不透水面信息的高效提取。

    2018年02期 v.43;No.236 83-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 2207K]
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  • 地理空间数据访问控制威胁模型及应对策略

    毛健;朱长青;郭继发;张兴国;

    针对由于缺少对地理空间数据访问控制安全威胁因素的详细分析使得现有的地理空间访问控制模型不够完善的问题,该文提出了地理空间数据访问控制安全威胁模型——STALE模型。该模型结合空间关系、多尺度、属性等地理空间数据特征,详细描述了地理空间数据文件与数据库在访问控制中存在的安全威胁。在此基础上,针对模型中各类威胁因素,提出了应对策略,并进行了实验验证,证明了STALE模型的实用性。

    2018年02期 v.43;No.236 88-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2553K]
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  • 病态总体最小二乘问题的共轭梯度解法

    于冬冬;王乐洋;

    针对测量数据处理中存在的病态问题,该文提出采用共轭梯度方法求解病态总体最小二乘问题。利用Tikhonov正则化的思想构造目标函数,将总体最小二乘问题转化为无约束最优化问题,然后利用共轭梯度法进行求解,避免了过程中的矩阵求逆运算。通过模拟数值算例表明了该方法在解决病态总体最小二乘问题中的有效性,并分析比较了该方法同正则化总体最小二乘方法之间的差异。

    2018年02期 v.43;No.236 95-100+113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1875K]
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  • 辐射产品的卫星影像内部畸变几何标定

    聂振钢;王鹏生;

    针对卫星发射以后,由于外部太空环境的变化和相机光学系统的径向畸变导致卫星成像影像的外部误差和内部畸变,须对光学遥感相机长期周期性地进行几何标定消除卫星影像系统误差和相机指向角误差提高卫星影像几何定位精度的问题,该文从简单易行的角度出发,基于相机的CCD固定偏差原理构建一种新型的模型或内标定算法消除影像的内部畸变,以经过畸变改正的卫星影像辐射产品为参考控制,采用亚像素匹配法构建内部畸变模型修正卫星遥感影像的内部畸变,并分别以不同侧摆角和影像行数的SJ9A和ZY3为实验和参考控制数据构建和验证新型标定模型的有效性和实用性。

    2018年02期 v.43;No.236 101-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2307K]
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  • 同名边界点的面状居民地要素匹配

    黄宝群;盛业华;郭宁宁;吕海洋;张思阳;

    针对空间数据集成与地图增量更新过程中的面实体匹配环节,该文提出利用同名边界点集进行面状居民地要素匹配的方法。该方法从边界点的相似性考虑面状居民地要素的相似性,通过计算候选匹配要素上边界点在位置、转角、关联边等方面的一致性,把面实体相似性的比较转换为同名要素边界点集相似性的比较,简化了面状居民地实体匹配的复杂度。在面状居民地要素的匹配过程中,该文方法可以处理一对一、一对多和多对一的匹配关系。实验证明,该方法在匹配面状居民地要素时,准确率可以达到98%。

    2018年02期 v.43;No.236 108-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 2121K]
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应用研究

  • 融机器学习与WRF大气模式的PM2.5预报方法

    侯俊雄;李琦;朱亚杰;冯逍;林绍福;

    针对当前我国重污染天气实时的空气质量预报问题,该文提出了一种融合随机森林算法与WRF大气模式的PM2.5浓度实时预报方法。该方法结合了北京市地面空气质量监测数据和WRF气象数据进行分析,将高层大气状态(如逆温层高度等)融入了预报模型中,建立了0~72h的PM2.5浓度实时预报模型。实验证明,该模型能够对0~72h单站点的PM2.5浓度进行较高精度的实时预报,且在24~72h的长时预报结果上较基于地面空气污染物数据与地表气象站数据的预报方法精度有明显提升,即该方法可以更好地模拟大气物理化学状态,从而更为精准地进行长时PM2.5浓度预报。

    2018年02期 v.43;No.236 114-120+141页 [查看摘要][在线阅读][下载 2999K]
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  • 不等视距水准测量应用及精度分析

    何思源;范东明;谷延超;郑蓉;

    在水准测量作业过程中,为减小视距差引起的系统误差,相关规范对水准测量前后视距差及视距累积差进行了严格的控制,而在实际的工作中对前后视距差的控制又极大地限制了水准测量的应用领域以及工作效率。针对此问题,该文提出将i角当作系统参数进行平差的方法,平差结束即可得到i角值以及经过i角误差改化后的高程平差值。对比分析了附加系统参数平差法与条件函数法,实例表明附加系统参数平差法具有更好的高效性和稳健性。

    2018年02期 v.43;No.236 121-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1651K]
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  • 地基干涉雷达地面灾害监测数据可视化方法

    杜孙稳;张锦;邓增兵;李静涛;

    针对目前对地基干涉雷达监测数据的可视化程度偏低,可视化效果涵盖信息不够丰富的现状,该文以地基干涉雷达系统的露天矿区边坡地面灾害监测为例,实现了多样化的可视化效果。该方法利用遥感影像和人工测量高程数据,丰富了可视化中的地表覆盖信息和地形起伏情况等重要信息,具有结果数据和过程数据的多样化、可视化方式。结果表明,该方法改善了单一的地基干涉雷达系统监测数据的可视化效果,充分发挥了其形变预警分析功能。

    2018年02期 v.43;No.236 125-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 2655K]
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  • 面向安卓的ArcGIS分区筛选动态注记方法

    张博;何鑫星;

    ArcGIS for Android(AA)技术作为新型移动电子地图技术具有功能丰富、定制性强、数据类型多样等优势,极大扩充了移动电子地图的应用场景。针对AA技术注记功能中无效加载量多、注记相互遮盖、要素类型限制的问题,该文提出了一种基于AA技术的移动端电子地图动态注记新方法。通过窗口搜索和4分区筛选两个主要步骤,实现多余要素过滤与注记均匀分布。同时,从遮盖性与加载效率两方面设计实验进行分区因子影响对比分析,验证了该方法的正确性与可行性。

    2018年02期 v.43;No.236 130-134+148页 [查看摘要][在线阅读][下载 2013K]
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  • 航测无人机作业安全评价

    高宇;孙克红;郭立超;胡胜;

    针对航测无人机安全评价指标体系的构建,该文应用层次分析法,计算出各指标权重及评价指数,并设定最低安全作业条件,计算出最低安全评价指数,在此基础上,该文发现由各指标赋予权重进行整体评价的结果并不能完整地反映出无人机的客观状态,当计算最低评价指数时,其结果只能作为航测无人机适航必要条件,而不能作为充分条件,由此引入灰色关联度分析法,从系统内部探究各指标与结果的作用关系,进而得出航测无人机安全作业的临界标准条件,即安全评价指数不小于4.17,且灰色关联度不小于0.682。在此基础上,分析20个架次的无人机作业数据,结果表明,将层次分析法与灰色关联度分析相结合,通过整体评价与内部分析,对航测无人机安全作业系统进行全面评价,可以提高评价结果的准确度。

    2018年02期 v.43;No.236 135-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 1801K]
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  • 在线制图矢量数据组织模型

    李静;周治武;朱秀丽;

    为了实现交互性强的实时按需在线制图,该文提出了一个基于矢量瓦片的矢量数据组织模型。依据矢量瓦片格式规范组织已有的矢量数据并生成配置文件,然后按照配置文件生成矢量瓦片并存储,为在线制图提供数据服务。实验表明,运用该模型可以实现实时按需在线制图,且渲染速度较快,渲染效果良好。

    2018年02期 v.43;No.236 142-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1986K]
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  • 高速滑轨投影变形分析及独立坐标系的建立

    陈蕊;姜朝;闫胜武;尚书贤;袁沛东;

    针对高速滑轨基准桩精密测量任务中精度较低的问题,该文重点分析了投影变形的影响因素、影响大小及处理方法,对比分析局部独立坐标系建立方法,通过对抵偿高程面上的高斯正形投影3°带平面坐标系、任意带高斯正形投影平面直角坐标系以及具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影坐标系3种坐标系的精度分析,得出只有采用测区平均高程面作为高程抵偿面、测区中央经线作为中央子午线的任意带高斯投影坐标系,才能保证整个测区的投影变形满足精密工程测量规范要求。

    2018年02期 [查看摘要][在线阅读][下载 494K]
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  • CORS基站周跳探测与修复方法研究

    赵亮;达朝宗;周星;吉长东;徐爱功;

    在高精度GNSS测量中,周跳的存在直接影响到整周模糊度的解算及最终定位精度。针对目前各省市连续运行基准站网多系统观测数据的获取导致周跳探测工作量增加,本文基于甘肃省卫星定位连续运行基准站网(GSCORS)双频观测值提出了一种满足普遍条件的多系统周跳探测方法。采用相位减伪距结合电离层残差法分别对GPS和BDS原始观测值进行周跳探测与修复,通过对相应载波的模拟周跳探测发现,BDS较大的卫星钟差和伪距噪声影响了数据质量,其周跳检测量时间序列波动大于GPS,对7周以上周跳探测的精度较GPS会有1周的偏差,但电离层残差法能对BDS相位减伪距法探测残留的1周小周跳进行二次探测并修复。试验最终证实该方法能够有效探测并且正确分离GPS和BDS每个频率1周以上的周跳。

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  • 基于位姿信息的小型无人机影像拼接方法

    高翔;朱述龙;李润生;

    针对传统影像拼接方法需要控制点的问题,该文提出一种基于位姿信息的小型无人机影像拼接方法。首先从机载GPS和惯性导航单元获取无人机拍摄的位置姿态参数,利用Harris算法提取特征点,采用SIFT描述方法计算特征向量,通过近似最近邻算法和PROSAC算法对匹配的同名点对精化。然后根据同名点对像平面坐标和航拍时的位置姿态信息,计算影像之间的变换矩阵,通过最小二乘原理平差计算以提高变换矩阵精度。最后利用变换矩阵实现无人机多幅影像的拼接,得到兴趣区域全景图。实验结果验证了该方法在拼接效果方面具有优势。

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