基础研究

  • GPS周解坐标时间序列粗差剔除的策略分析

    李晓光;程鹏飞;成英燕;

    针对地震、地质构造活动或测站更换接收机或天线等原因导致时间序列中存在粗差的问题,该文通过对站点位置的时间序列的研究分析,可以获取板块运动规律、地球震荡周期变化等信息,这对维护和更新地球参考框架,探究和揭示大地构造变形运动过程、动力学机制及地震活动等相关科学问题具有十分重要的意义。对全球分布的34个IGS站周解坐标时间序列,分别采用3RMS准则和IQR准则进行粗差的剔除,得出低高纬度更适合3RMS准则,中纬度比较适合同时应用两准则结论,为后续研究提供了良好的数据基础。

    2018年03期 v.43;No.237 1-5+12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2618K]
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  • 强跟踪自适应SRCKF的卫星姿态确定算法

    袁晓波;张超;詹银虎;

    针对卫星星敏感器/陀螺姿态确定系统在空间中存在模型不确定性、状态突变和不良测量问题,该文提出了基于强跟踪自适应平方根容积卡尔曼滤波器(STSRCKF)的卫星姿态确定算法。在平方根容积卡尔曼滤波的基础上,通过引入渐消因子,解决了由于模型不确定和状态突变引起的精度下降、稳定性差和收敛慢的问题;通过增加异常检测和引入自适应因子,获得了应对不良测量的良好跟踪能力。通过仿真实验对算法进行了验证。

    2018年03期 v.43;No.237 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1110K]
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  • 双向相位平滑伪距的硬件延迟解算研究

    房成贺;陈俊平;兰孝奇;

    针对利用GPS观测数据提取TEC过程中最主要的误差来源硬件延迟问题,该文为了获取高精度TEC,在对双频观测数据处理时,改进了基于Hatch滤波的相位平滑伪距算法的使用方法,即双向平滑,取得较好的效果。研究采用了VTEC多项式和球冠谐分析模型来进行区域电离层建模及硬件延迟解算,经比较模型解算的硬件延迟与IGS发布值最大差异不超过1ns,其中VTEC多项式模型解80%差异值小于0.5ns,球冠谐函数模型解所有差异值均小于0.5ns。

    2018年03期 v.43;No.237 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1240K]
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  • GNSS差分数据格式编解码算法研究与实现

    高晟俊;谭羽安;

    针对RTCM委员会推出的GNSS差分数据传输格式RTCM 10403.2,该文介绍了其电文特点,并着重分析了其内部循环算法和CRC校验算法。RTMC 3.2格式相比之前版本增加了MSM电文组,在数据格式上最大的特点是采用了内部循环,并首次支持了北斗卫星导航系统。针对这些特点,文章设计了编解码算法,编写软件予以实现并对编码算法和解码算法分别进行实验。实验结果表明:所设计的编解码算法及编写的软件能够正确,并可靠地处理RTCM 3.2数据格式,可以在实际的GNSS差分定位中进行应用。

    2018年03期 v.43;No.237 19-23+34页 [查看摘要][在线阅读][下载 331K]
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  • 非线性约束下的超短基线模糊度搜索方法

    田宝连;郭杭;王海涛;邓林坤;何海平;

    针对超短基线的模糊度固定问题,该文提出了一种改进方法。该方法在长基线非线性约束模型的基础上,采用附加基线长度约束的模糊度搜索模型,该搜索满足基线长度的搜索函数最优解。实验结果表明,该文的算法与无基线约束模型、基线长线性约束模型的LAMBDA方法相比,模糊度成功率明显提高。

    2018年03期 v.43;No.237 24-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
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  • 多系统融合单频精密单点定位

    张锡越;赵春梅;王权;赖允斌;

    针对导航定位技术的不断发展及多导航系统的出现,多系统组合定位成为导航定位发展的重要方向。该文采用多模GNSS实验跟踪网多个测站的观测数据,对多系统融合单频精密单点定位的精度进行了分析。结果表明四系统融合单频精密单点定位N方向和E方向偏差的RMS值可达厘米级,均值为7~8cm,要高于单系统和双系统融合定位的精度。在高度角较大时,四系统融合定位仍然可以保持较高精度的连续定位,单GPS系统在高度截止角30°时已无法实现连续定位。另外,多系统动态单频精密单点定位精度受硬件延迟的影响更小。

    2018年03期 v.43;No.237 29-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 813K]
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地理国情

  • 不同DEM数据源的艾比湖流域仿真水系对比

    任岩;张飞;王娟;张月;李瑞;

    针对干旱半干旱地区内陆河流域在仿真水系模拟方面研究较少和数据适用性的问题,该文提出利用SRTM3-DEM和ASTER-GDEM两种数据源对艾比湖流域进行仿真水系模拟和精度对比的研究。采用ArcGIS Hydrology模型分别对两种DEM进行水系模拟,通过多次设置参数和阈值,实现了不同水平分辨率和不同阈值河网水系的对比分析;然后利用Google Map河流数据和实测水系数据进行精度验证,同时采用"套河差"算法研究水系的差异。结果表明:SRTM3-DEM模拟的河网水系与实际水系更接近,吻合精度较高;DEM的坡度和水平分辨率对模拟水系的影响不大,但DEM的垂直精度对模拟水系的吻合精度起控制作用。本研究为艾比湖流域在水文方面的研究提供了一定的参照和依据。

    2018年03期 v.43;No.237 35-44+57页 [查看摘要][在线阅读][下载 4363K]
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  • 径向基函数神经网络的路网自动匹配算法

    郭宁宁;盛业华;吕海洋;黄宝群;张思阳;

    针对VGI数据中检测更新的问题,该文提出基于径向基函数的神经网络自动匹配算法。通过选取路段的距离、方向、形状和长度4个空间特征的相似度作为衡量路段是否匹配的指标。考虑到4个空间特征指标对匹配的影响力不同,在RBF(radial basis function)神经网络中的隐含层对基函数引入粒度拉伸因子,使径向对称的RBF顾及各向异性。同时对输出层在线性加权求和函数的基础上引入sigmoid函数,使计算结果(路段的匹配度值)归一化。该算法对数据质量较差的VGI路网具有很好的匹配能力,与BP神经网络相比,RBF神经网络在地图匹配中具有更好的匹配效率。

    2018年03期 v.43;No.237 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1403K]
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  • 福建省植被NPP时空格局及其驱动力分析

    刘欢;刘冰;花利忠;施泽杰;宁国法;张晓;

    以福建省为研究区,以中等分辨率MODIS NDVI遥感数据、气象数据及其他辅助数据为数据源,基于植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)光能利用率估算模型——CASA,定量研究了该区域历史序列(2001—2012年)NPP时空变化格局,探索其主要影响因素。结果表明:2001—2012年该区域NPP总体呈现下降趋势,2003年和2005年为历年变化下降率最大的两年;该区域NPP时空分布特征明显,在空间上表现为由南向北递减的空间分布格局,且沿海经济发达区域NPP普遍较低;时间上表现为春秋两季具有相同的空间分布,夏季具有最高的NPP,占全年NPP的56%,冬季平均NPP在120gC·m~(-2)·a~(-1)以下;降水和温度与NPP的线性相关性较小,且线性相关性随空间位置的不同而有所差异;福建省NPP对气候因子的响应随空间位置的变化而变化,在不同的区域,其主要的胁迫因子不同,NPP总体受到辐射量的驱动因素要比其他胁迫因子强。

    2018年03期 v.43;No.237 51-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 3719K]
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  • 武陵山片区县域经济的空间差异分析

    马友平;谭世明;吕宗耀;冯仲科;

    针对武陵山片区县域经济的空间特征差导分析问题,该文获取了片区内71个县市区2010—2013年间的人均GDP和人口数据;在ArcGIS中建立了以县域为界线的行政区划图,分别应用探索性空间数据分析方法、泰尔指数、NICH指数分析了县域经济的空间差异,结果表明:在2010—2013年间县域经济呈空间正相关;类型以"传染"型县域为主,主要分布在湖南、贵州片区内;县域经济类型比较平稳,仅有少数县域经济类型波动剧烈。片区内首位县域不明显,4年间县域经济差异变化总体趋于平稳,呈微缩小趋势;湖北片区内差异最大,重庆片区内保持平稳状态。相对而言湖北、重庆片区为经济高增长型县域集聚区。

    2018年03期 v.43;No.237 58-64+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2217K]
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  • 一种地质生态环境评估系统

    龙晓君;郑健松;李小建;何政伟;刘严松;

    针对传统评估系统没有统一定量标准,受主观认识影响较大的问题,该文以川西藏区五县为研究区,筛选地形地貌、植被盖度、水土流失、土地覆被、地质灾害、地球化学数据、矿产开采等13种主控因素,借助ArcGIS空间分析和Matlab数学建模功能,构建基于GIS的GA-BP模型(即遗传算法优化BP神经网络),对研究区地质生态环境进行非线性定量评价;采用混合编程实现超大浮点栅格矩阵在不同软件平台间相互传递处理,完成GA-BP评估系统设计;通过回判检验与AHP法结果进行对比分析,凸显GA-BP模型的优越性,为研究矿产开发下非线性的地质生态环境问题提供一种较新颖的、行之有效的方法。

    2018年03期 v.43;No.237 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1178K]
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  • 高分二号数据的城市生态用地分类方法探讨

    王芳;杨武年;邓晓宇;任金铜;

    针对传统分类法分类精度低、速度慢等问题,同时也为了探索国产卫星高分二号遥感数据在城市生态用地分类中的方法及效果,及时获取其生态用地信息,该文以四川省内江市隆昌县城区为研究范围,提出了一种辅以影像光谱特征和纹理特征信息的随机森林分类方法。该方法提取城市生态用地信息,并将其分类结果与传统的支持向量机分类、最大似然分类进行对比,结果表明,新方法具有更高的分类精度和更快的分类速度,更适合高分辨率、多特征参数、大面积的高分二号遥感影像城市生态用地分类。

    2018年03期 v.43;No.237 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1536K]
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技术创新

  • 不同数据处理策略对PPP收敛精度的影响

    张光茹;秘金钟;

    针对精密单点定位(PPP)在定位过程中受多种因素的影响,该文提出了通过分析数据处理过程中所涉及参数的具体含义,设计了典型对比实验,研究不同产品类型和数据处理策略对PPP收敛精度的影响。对测站的单天解分别从默认参数、自定义参数实验确定精密单点定位的精度。结果表明,改变观测值加权策略改正定位结果精度3.61mm;改变估计器精度2.44mm;改变接收机天线改正精度2.92mm;改变潮汐改正精度7.98mm。由实验结果可得出,固体潮改正在进行定位时结果比其他处理策略影响更大,其定位精度基本在厘米级。实验以PANDA软件为平台,通过改变PANDA软件的默认参数设置,采用控制变量法进行实验,研究结果对高精度GNSS数据处理具有重要意义。

    2018年03期 v.43;No.237 77-81+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 251K]
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  • 重复结构检测的建筑物立面影像纹理分割

    辛卫东;刘亚文;

    针对检测影像重复结构的算法需要大量迭代计算、效率不高等问题,该文结合相位相关和灰度相关算法,实现了建筑物立面影像纹理重复结构的检测,在此基础上,利用灰度梯度信息进一步分割立面纹理结构。相位相关通过在频域检测立面两区域影像傅里叶变换的相移来确定其在空间域对应的近似偏移量,实现重复纹理结构的粗定位。基于灰度相关的相关系数用来检测两区域影像的灰度相似性以精确确定重复纹理结构。纹理结构的分割则是根据纹理边缘梯度特点,在水平和竖直方向定位纹理结构单元的分割线。实验证明,该算法结合了立面影像纹理相似区域粗定位和精检测,有效提高了立面影像纹理重复结构检测及分割的效率。

    2018年03期 v.43;No.237 82-86+116页 [查看摘要][在线阅读][下载 2006K]
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  • 面向服务的在线专题制图系统

    宋婷婷;李成名;杜中波;贾慧娟;穆森;

    针对目前在线专题图表达存在交互性差、使用不够灵活、表达不够美观等问题。该文分析了当前在线专题制图产品存在的不足之处,并基于NewMap Server软件提出了一套集在线专题数据服务和在线专题制图API为一体的解决方案,在此基础上研发了面向服务的在线专题制图系统。利用NewMap地名地址匹配技术实现专题数据与地名数据的快速准确匹配并且制定统一的服务标准与客户端交互。客户端采用自主的图形算法实现专题数据的可视化表达。最后对专题图系统进行了详细的设计,并对设计的7种统计专题图进行实例验证。实践表明,该专题图系统有交互性强、制图速度快等优点,具有很好应用前景。

    2018年03期 v.43;No.237 87-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 409K]
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  • 不同特征提取算法对相机运动估计的适用性研究

    查冰;张力;艾海滨;

    针对不同特征提取算法对不同传感器平台获取的影像空间相对关系估计的适用性问题,该文以不同来源的影像数据为研究对象进行实验分析。采用基于特征的影像匹配算法SIFT,SURF,ORB对影像进行特征提取和匹配,利用RANSAC算法进行粗差剔除,随后使用归一化的八点法估计基础矩阵,最后采用辛普森距离统计像素均方根误差。结果表明,在不考虑速度的情况下,SIFT算法对于各类影像的相对位置关系估计有较好的精度;ORB算法在速度上有较大优势,检测和匹配的特征点数目最多;SURF算法的速度和精度介于两者之间。

    2018年03期 v.43;No.237 92-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 2853K]
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  • 一种道路网三维建模方法

    滕巧爽;秘金钟;孙尚宇;

    针对道路网三维建模中成本高、周期长等问题,该文介绍了一种基于规则的道路网三维建模方法。在规则文件驱动下,该方法充分考虑道路网的结构化特征和地理环境,利用抽象化的道路网实体数据和属性信息,实现批量化道路网建模,并在云平台上发布,进而实现道路网三维景观的浏览、查询和分析。采用上述方法实现了一段包含立体交叉在内的道路网的三维模型的快速搭建。结果表明,该方法的规则复用性强、建模效率高、模型调整速度快,为在三维GIS环境下构建道路网模型提供了高效的技术手段。

    2018年03期 v.43;No.237 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1120K]
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  • 视频的特定时空求解方法研究

    徐辉;潘美虹;王松静;

    针对视频数据分析中确定一段视频的拍摄地点和日期的问题,提出了一种基于太阳影子轨迹的视频拍摄时空求解方法。该方法基于日冕原理,结合图像处理以及相机标定等技术,通过建立视频中物体的投影点坐标关于经、纬度,日期,太阳高度角,太阳方位角,太阳时角以及太阳赤纬角之间的函数关系式,用最小二乘法反演出视频拍摄地所在经纬度及拍摄日期。仿真结果表明,该方法能准确且快速地确定出视频拍摄的地理位置与日期,从技术上克服了目前现存方法的缺陷。

    2018年03期 v.43;No.237 104-110+141页 [查看摘要][在线阅读][下载 878K]
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  • 规整化策略的面向对象变化检测研究

    徐强强;刘正军;任海成;李方方;杨明泽;

    为了提高高分辨率遥感影像变化检测的精度,该文提出一种基于规整化策略的面向对象迭代加权多变量变化检测算法。该方法利用多尺度分割法对两期影像进行了分割并提取了影像对象的各种特征,选择具有代表性的特征参与面向对象的IR-MAD变化检测,并在迭代加权的过程中加入规整化策略,避免广义特征方程可能出现的不稳定性。该方法减少了噪声,提取了研究区大部分变化区域,提高了高分辨率影像的变化检测精度和可靠性。结合人工变化检测和像素级IR-MAD检测结果,并采用新疆边界口岸资源三号卫星影像,验证了该方法的有效性。

    2018年03期 v.43;No.237 111-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
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  • 一种无偏模型在变形监测中的应用

    陈鹏宇;

    针对变形发展趋势多样性的特点,将无偏NGM(1,1,k)模型应用于变形监测数据的分析预测中,说明无偏NGM(1,1,k)模型可分别用于拟合近似线性-指数增长趋势变形序列、近似非齐次指数变形序列和近似齐次指数变形序列。根据监测数据的发展特点可选择适合的建模方法。实例分析结果显示,无偏NGM(1,1,k)模型具有良好的拟合和预测精度,可用于滑坡位移的分析预测中。

    2018年03期 v.43;No.237 117-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 297K]
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  • 地铁网络可达性时空演化及空间形态分析

    陈少沛;李勇;庄大昌;张慧霞;

    针对广州地铁网络的可达性空间特征及产生的区域响应,该文基于图及可达性测度模型,结合GIS技术,探讨其时空发育状况、拓扑结构、可达性演变与区域差异特征。结果显示,广州地铁网络与商住区的空间扩张过程在时空上吻合;广州地铁网络逐步演化为回路网络,但拓扑结构存在不足;时间可达性重心从政治中心向商业中心转移,可达性从商业中心向四周区域辐射,并随距离逐渐衰弱;可达性空间模式存在着明显的区域差异,换乘站点对所在区域的可达性作用显著;潜力可达性空间分布形态呈现双中心特征,且在空间分异上与城市交通发展水平相呼应。通过对广州地铁网络进行可达性演化和空间特征分析,既为交通可达性研究提供实践经验,也为地铁网络发展决策提供理论参考。

    2018年03期 v.43;No.237 123-130+147页 [查看摘要][在线阅读][下载 2517K]
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  • GNSS观测站环境变化对数据质量的影响

    胡亚轩;王雄;程林;宋尚武;秦姗兰;

    针对周围有树遮挡的GNSS观测站数据质量检测问题,该文利用TEQC软件分析多期观测资料每个观测时段的多路径效应MP1/MP2、数据有效率及周跳等指标的变化,结合站点实际照片及观测季节等分析变化原因。结果表明:数据质量随周围树的遮挡情况不同而变化。遮挡增强时,数据质量变差;冬季树落叶后,MP1/MP2相应变小,数据有效率提高。而对位于周围植被受季节影响不大地区的测站,各项指标变化也不是很大。采用扼流圈天线可有效减少周跳。建(构)筑物的遮挡对卫星信号接收影响明显,数据有效率低,解算的速度场误差大。环境变差的观测站通过数据后处理,不能完全消除多路径效应和/或周跳的影响。以上结论可为GNSS选建站、观测、数据处理及行业标准的制定等提供参考。

    2018年03期 v.43;No.237 131-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 2036K]
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应用研究

  • 车载移动测量系统在城市树木普查中的应用

    孙亮;夏永华;马小伟;王秀超;

    针对城市树木普查,现有的采集和管理方法浪费大量的人力和物力,难以实现数据的快速更新和科学管理的问题,该文将车载移动测量系统应用于城市树木普查工作。介绍了该应用的工作流程,阐述了数据采集、处理的具体过程,实现了基于ArcGIS二次开发软件平台自动或半自动提取树木的平面位置和确定树木冠幅、胸径、树高和树种等属性的功能,并且集成城市树木数据库与街景系统,实现城市树木可视化监测,以及精细化、动态化、信息化的管理。

    2018年03期 v.43;No.237 137-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 1106K]
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  • 低空热红外遥感在探测输油管道中的应用

    王琳;吴正鹏;陈楚;姜兴钰;崔龙;

    针对采用常规地面探测方式探测地下输油管道工作量大,需要花费大量人力、财力和时间等问题,该文论证利用无人机搭载热红外遥感探测地下输油管道的可行性。具有较高温度的石油在地下管道运行时不断向周围扩散热量,可在地表形成温度明显高于背景温度的热扩散异常带,根据这一原理,采用红外热成像法探测地下输油管道,实现其位置的定位;随着低空无人机遥感技术的发展,将无人机和热红外遥感技术结合,通过数据后处理和影像解译,实现快速较大面积的输油管道探测。选择天津市大港油田某一区域作为试验区,制定完整的技术流程,共发现地下输油管道134条,补充完善了已有管线资料,具有良好的应用效果。

    2018年03期 v.43;No.237 142-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 3024K]
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  • 大光斑激光雷达数据的森林冠层高度反演

    张良;姜晓琦;周薇薇;张帆;

    针对传统的LM波形分解算法在GLAS大光斑波形数据处理中容易陷于局部最优解,限制了GLAS大光斑激光雷达数据在森林结构参数反演方面应用的问题,该文结合GLAS大光斑数据特征,引进优化后的EM算法对大光斑全波形数据进行分解,获取波形参数最优值。结合波形前缘长度和波形后缘长度,建立树高反演模型,并与LM分解算法建立的模型进行对比分析。研究结果表明,通过改进的EM算法对GLAS大光斑激光雷达数据进行处理,波形特征参数的获取更为精确,达到了较高的树高反演精度。

    2018年03期 v.43;No.237 148-153+160页 [查看摘要][在线阅读][下载 359K]
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  • 地表反射率数据库的构建及其应用

    聂振钢;王鹏生;

    针对实现卫星对地观测的自适应多模态,需要根据先验判定卫星成像区域内地表覆盖类型及其反射率状况建立与太阳光照条件、地表覆盖类型、反射率相关的成像载荷积分时间、不同压缩比的成像参数设置模型,以选择最优的观测模式的问题,该文以中分辨率成像光谱仪(MERIS)地表反射率影像和GlobCover全球陆地覆盖分类图为数据源,建立了地表覆盖分类图及其反射率影像矢量化处理的技术流程,构建了以冰雪、沙漠、裸土、岩石、农作物、森林、草地、水体等不同地表覆盖类型及其在不同季节蓝、绿、红、近红外波段的地物反射率数据库。以此作为遥感卫星成像任务规划的技术支撑,构建自适应选择最优的观测模式,提升遥感图像的质量。

    2018年03期 v.43;No.237 154-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K]
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  • 无人机载主被动航摄系统集成检校及飞行试验

    王华东;吴博义;王志勇;苏国中;

    针对航空应急测绘的复杂需求,设计集成了组合宽角相机、激光扫描仪、视频摄像机、红外相机、小型微波雷达和定位定姿系统的中航时无人机载主被动航摄仪。该文主要探讨主被动航摄仪系统集成、检校,数据获取、处理和分析等方法。通过参与贵州省应急演练验证了多传感器设计的有效性和可靠性,总结了主被动航摄仪在应急任务中优势技术性能。

    2018年03期 v.43;No.237 161-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 2471K]
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  • 一种盾构施工引起的地面沉降预测方法

    周爱红;倪莹莹;尹超;孙武;

    针对盾构施工引起的地面沉降的影响因素众多、关系错综复杂,常规数学模型难以准确预测沉降量的问题,该文提出了采用主成分分析法和粒子群优化的支持向量机方法来建立预测模型。并结合工程实例将预测结果与常用的多元线性回归模型和基于Levenberg-Marquardt算法改进的BP神经网络模型(LM-BP)的预测结果做了比较。结果表明:PCA-PSO-SVM的预测结果精度较多元线性回归模型和LM-BP神经网络有很大的提高,证明了该研究方法具有一定的理论意义和参考价值。

    2018年03期 v.43;No.237 167-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
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