基础研究

  • 陆态网络GNSS基准站地壳运动速度场分析

    马下平;赵立都;

    针对中国大陆构造环境监测网络(陆态网络)中观测数据处理的期数过少或解算成果的坐标系统不统一等问题,该文在ITRF2008中对陆态网络239个GNSS基准站从2010年1月至2013年8月的观测数据进行解算,获取站点的坐标时间序列,估计了站点的水平和垂直运动速度场,并分析了中国大陆地壳运动特征。结果表明:GNSS基准站在ITRF2008中的坐标时间序列整体上符合线性变化趋势,东西方向的幅度变化大,高程方向受观测噪声的影响较大一些;高程方向相比较水平方向的年周期性更为明显;水平速度场明显有自西向东运动的趋势,且西藏块体中测站变化最为明显;垂直运动速度场中,华中、华南、华东块体中测站存在较低速率的下降,其他块体的测站存在较低速率的隆升。

    2018年08期 v.43;No.242 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1308K]
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  • 航空重力梯度的模拟退火参数反演

    刘金钊;王岩;高春春;李永昆;王勇;

    针对目前地球物理问题反演时,通常利用线性或拟线性反演方法,从而导致反演过程不稳定或反演结果陷于局部最优的问题,该文采用了模拟退火算法的非线性全局反演技术,从航空重力梯度全张量数据中反演了地下密度异常体的几何参数信息。同时,利用无噪声和有噪声的两组航空重力梯度数据进行对比实验。结果表明,在重力梯度数据信噪比小于21.584 3的情况下,通过引入噪声加权的价值函数,可以提高地下密度异常体几何参数反演的准确性。

    2018年08期 v.43;No.242 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 2264K]
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  • 土壤电导率和pH值光谱特征及反演模型——以呼伦贝尔草原干旱半干旱土壤为例

    李诗朦;包妮沙;刘善军;雷尚彬;

    针对传统的化学分析无法快速获取土壤盐分信息的问题,该文提出了一种基于光谱技术的土壤电导率(EC)及pH值的特征提取及估测算法,获取呼伦贝尔典型草原区72个土壤样本的光谱反射率,分析光谱特征并采用稳健估计法、偏最小二乘及支持向量机模型实现对土壤EC以及pH值的快速、高精度预测。实验结果表明:支持向量机建模预测精度最高,EC拟合值与实测值的相关系数为0.78,均方根误差为0.035,2.0<RPD=2.18<2.5;pH拟合值与实测值的相关系数为0.91,均方根误差为0.349,RPD>3.0。

    2018年08期 v.43;No.242 14-22+44页 [查看摘要][在线阅读][下载 2761K]
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  • GEO卫星授时结果周期波动消减方法

    李兆南;程梦飞;史丰丰;

    针对地球同步轨道(GEO)卫星转发式授时结果存在的周期性波动现象,该文探寻该现象与卫星运动之间的关系,发现授时结果与授时信号传播时延差分结果呈很强的线性相关关系,并利用这一规律,提出时延线性贡献补偿模型。实验结果表明,该模型最多可修正原始授时结果偏差近70%,基本消除周期波动。

    2018年08期 v.43;No.242 23-31+38页 [查看摘要][在线阅读][下载 4326K]
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  • 改进的MEEMD-ARMA残差修正组合预测模型

    毛文飞;邹自力;吴蒙;

    针对改进集总平均经验模态分解(MEEMD)的端点效应、分解分量过多以及自回归滑动平均(ARMA)模型在极值点附近预测效果不好,该文提出一种改进的MEEMD与ARMA残差修正组合预测模型。采用支持向量机(SVM)进行数据延拓,样本熵为分解分量合并尺度以及残差修正预测值,较好地解决MEEMD的端点效应和分解分量过多的问题,提高ARMA模型预测值在极值点附近的精度。利用国际GNSS服务(IGS)提供的2015年年积日为135~164d不同经纬度电离层总电子含量数据,用3种模型对5d内的数据进行预测。实验结果表明:改进模型很好地抑制了端点效应,合理地减少了MEEMD分量,提高了极值点附近的预测精度,且整体精度得到大幅提升。

    2018年08期 v.43;No.242 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1025K]
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  • 不同卫星定位加权方法的比较与分析

    刘成;李芳;

    测量值随机误差加权模型是卫星定位的重要组成部分,它能够更加合理地分配各卫星在解算中所起的作用大小,并获得更高的定位精度。该文对目前基于卫星仰角与载噪比或信噪比两大影响因素的多种主流定权方法进行了系统阐述与讨论。通过GPS实测定位实验,对9种不同定权模型的效果进行了综合比较与分析。实验结果表明,各加权模型基本均能够在不同程度上提高定位精度,其中综合考虑仰角与载噪比或信噪比的加权模型具有最优的性能表现。另外,当定位条件较差时,由于测量值误差构成更为复杂,因此期待更加有效的加权模型与方法。

    2018年08期 v.43;No.242 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 539K]
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地理国情

  • GIS多准则的城市垃圾楼空间布局优化选址

    刘思君;靖常峰;杜明义;付艳丽;戴培培;

    针对城市公共设施的传统选址方法较少考虑空间维度因素的问题,该文提出了基于地理信息系统(GIS)多准则的城市公共设施选址模型,利用GIS多准则技术基于空间维度分析了城市自然环境和人文要素等综合影响下的公共设施选址方法,并以城市垃圾楼选址为例进行了实例应用。实验结果表明:该方法不仅充分考虑了城市复杂的地理环境,还深度探究了影响城市公共设施选址的综合性因素。

    2018年08期 v.43;No.242 45-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1275K]
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  • 视频监控的城市内涝监测预警

    薛丰昌;宋肖依;唐步兴;朱一晗;王伟;

    针对城市暴雨积涝难以实时直接监测的问题,该文提出基于普遍存在的视频监控数据对城市内涝进行实时监测的方法。基于图像差分方法,基本消除影像上非积涝区的干扰,实现对积涝区的有效识别;基于区域分割方法,较好地平衡光照和环境的变化对积涝识别的影响,实现积涝区域的精确提取;基于提取的积涝区域,采用叠加积水深度标志点的方法,直接有效地获取积涝区域的积水深度。采用南京信息工程大学一处积水情况进行实验,结果表明,该方法能够对城市积涝区进行实时动态监测,实现城市内涝精细化监测预警。

    2018年08期 v.43;No.242 50-55+61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1335K]
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  • 地名注记的街区式居民地边界提取方法

    胡斌斌;王红;

    针对基础地理信息数据中街区式居民地注记无对应边界范围信息的问题,该文提出了一种基于地名注记的街区式居民地边界提取方法。选取境界、道路、水系等矢量要素为约束条件,按位置提取了地名注记对应要素;根据要素提取结果计算聚合距离,以多边形聚合的方法进行制图综合,处理了可能出现的孤岛多边形及临近居民地未分割等异常情况,获得了较好的边界提取结果。实验结果表明,此方法保持了居民地的空间结构,为街区式居民地的边界提取提供了一种有效方法。

    2018年08期 v.43;No.242 56-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K]
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技术创新

  • 星基增强信号的GPS实时精密单点定位算法

    张文峰;

    针对现有基于网络和数据流量的实时精密单点定位应用中改正信息传播覆盖范围有限及信号延迟等问题,该文提出了一种新的基于GPS增强信号的实时精密单点定位算法。利用增强频段播发精密轨道、钟差产品有效地解决了传统改正信息传递过程中覆盖范围小与信号延迟的问题,极大地提高了实时改正产品的覆盖范围与时效性。基于亚太地区多个测站准实测数据的实验结果表明:基于LEX增强信息的实时动态和静态精密单点定位解算可分别实现分米级和厘米级的定位精度,显示了利用LEX增强信号进行实时高精度定位的可行性。

    2018年08期 v.43;No.242 62-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1629K]
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  • 卷积神经网络的PM2.5预报模型

    吴春霖;李琦;侯俊雄;KARIMIAN Hamed;陈工;

    针对目前基于机器学习的PM2.5预报模型无法充分利用研究区域内其他相关站点的数据问题,该文提出了一种区域时空点数据的表示方法,并在此基础上提出了基于卷积神经网络的PM2.5预报模型。该模型利用了区域内多站点的历史PM2.5实测数据以及相应的气象预报数据,对区域内任一站点PM2.5浓度进行预报。实验结果显示,该模型在京津冀区域内能对未来至少3d内的PM2.5浓度进行较高精度的预报。与基于单站点的前馈神经网络预报结果对比表明,对区域整体污染及气象状况建模的卷积神经网络模型预报精度更高。该模型对区域内所有站点的预测结果与地面实测值的分布基本一致,表明了该模型具有对区域内PM2.5浓度进行时空预报的能力。

    2018年08期 v.43;No.242 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 3084K]
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  • 超高层建筑周日摆动的测量机器人监测

    肖炜枝;杨崴;王天应;

    针对测量机器人在超高层建筑监测时距离远、倾角过大,仪器的垂直轴倾斜误差对观测精度影响显著的问题,该文提出了一种全新的周日摆动监测方案和数据处理方法,该方法利用两台测量机器人对塔体监测点进行连续自动跟踪测量,并对其测距观测值进行数据处理,从而得出超高层建筑的周日摆动规律。通过对广州东塔进行周日摆动监测分析,结果表明,监测分析得到的塔体周日摆动规律与外界温度、日照变化的影响规律相符,证明了该方法的可行性。

    2018年08期 v.43;No.242 76-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1037K]
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  • GNSS高程时间序列周期项的经验模态分解提取

    张双成;李振宇;何月帆;侯晓伟;贺正训;王倩怡;

    针对传统方法——常振幅常相位的周年+半周年谐波模型法不能准确提取GNSS高程时间序列中周期项问题,该文以中国区域10个IGS基准站在ITRF2008框架下2005—2015年高程时间序列为例,采用经验模态分解(EMD)提取各测站高程时间序列的周期项。对传统方法和EMD两种方法提取的周期项做Lomb_Scargle谱分析,用功率谱图分析了这两种方法提取序列周期项的能力。实验结果表明,EMD方法较传统方法更能准确、自适应地提取GNSS高程时间序列的周期项。

    2018年08期 v.43;No.242 80-84+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1677K]
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  • 一种面向百万级数据的热力图生成算法

    杨振凯;李响;杨飞;

    针对热力图在大量数据的可视化过程中出现的效率低下甚至无法实现的问题,该文提出一种基于像素的热力图生成算法。利用聚类分析对原始数据进行处理,保留数据属性特征的同时有效减少计算量,对于不同的数据级别具有灵活性;采用面向画布区域的灰度叠加计算方法,较大程度地提高运算效率和精度。基于不同量级的全球地震数据和微博签到数据的可视化实验表明:该算法能够有效提高热力图的生成效率,解决了百万级位置数据快速可视化和分析的问题。

    2018年08期 v.43;No.242 85-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 920K]
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  • AHP-灰色关联度分析法的耕地质量评价——以湖北省襄阳市为例

    曾荣;赵荣;梁勇;

    针对传统耕地质量评价方法的单一性和局限性,该文提出一种将层次分析法与灰色关联度分析法融合的主客观相结合的耕地质量评定新方法。依据第一次全国地理国情普查数据成果,选取湖北省襄阳市作为研究区,建立试点区耕地质量综合评价指标体系,并对评价结果的可靠性进行验证。结果表明,该方法对耕地质量评价是科学有效的,能为耕地合理规划提出相关建议。

    2018年08期 v.43;No.242 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1155K]
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  • 基于Landsat的多分类器集成遥感影像分类

    陈洋波;窦鹏;张涛;

    针对传统的单分类器分类精度低,难以满足遥感影像分类精度要求高的问题,该文提出了一种多分类器集成分类方法。该方法有效地将支持向量机算法、C4.5决策树算法和人工神经网络算法进行了组合,实现了多种分类器集成的优势互补,在提高单个类别分类精度的基础上实现了整体精度的提高。该文基于Landsat遥感影像,利用多分类器集成分类技术,获取广州市自1987年以来的土地利用/地表覆盖数据,以平均3年为一个时段,共制作11期数据。实验结果表明,产品分类的平均精度达到88.12%,Kappa系数平均值达到0.868,高于3种基分类器的分类精度,对各种地物的分类精度也明显提高。

    2018年08期 v.43;No.242 97-103+109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1222K]
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应用研究

  • 融GIS和BP神经网络的住宅房产评估模型

    李恒凯;柯江晨;王秀丽;

    针对房产税征收对住宅房产价格批量评估的需求问题,该文提出融合GIS和BP神经网络的住宅房产批量评估模型。该模型以特征价格理论为依据,利用GIS数据分析方法构建了16个住宅房产价格的影响因子及量化指标,对房产交易案例库及待估房产进行批量量化,然后利用BP神经网络挖掘房产估价因子与价格之间的对应关系,对量化的待估房产进行批量评估,并开发了相应的软件系统。该文以赣州市章贡区10处待估房产为例,对模型进行验证。结果表明,估算出的房产价格与实际成交价格接近,模型具有较高准确性。

    2018年08期 v.43;No.242 104-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1026K]
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  • 针对复杂道路网络的车辆轨迹地图匹配算法

    张校慧;孙凯;职保平;许涛;

    针对高度城市化地区存在的复杂道路网络环境下,如何高效地进行车辆轨迹数据的地图匹配问题,该文提出了一种针对复杂道路网络的车辆轨迹数据地图匹配算法。该算法以车辆轨迹序列为匹配对象,通过环形轨迹的识别把车辆轨迹序列划分为无环路轨迹段,并用道路拓扑关系来计算轨迹序列的最优匹配路线,实现在复杂道路网络中的车辆轨迹数据地图匹配。为了验证本算法的性能,以上海市道路网络为实验区,以约1.3万辆出租车在2015年4月的轨迹数据为数据源,进行实证研究。实验结果显示,该文提出的地图匹配算法在复杂的道路网络中有较高的匹配成功率和匹配效率。

    2018年08期 v.43;No.242 110-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1282K]
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  • 规则的兰州古城三维建模方法

    何鸿杰;颉耀文;翟世常;焦继宗;

    针对CityEngine中使用基于规则的三维建模方法建立古代城市三维模型的应用问题,该文利用DEM、遥感影像、古籍和古字画等数据复原清代兰州古城的布局,并使用基于规则的三维建模方法在CityEngine中构建古城的三维模型。研究结果表明,基于规则的三维建模方法可以快速地对古城进行精细的参数化三维建模,这种三维建模方法同样适用于其他地区及朝代的三维建模工作中。

    2018年08期 v.43;No.242 116-121+129页 [查看摘要][在线阅读][下载 2772K]
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  • 种子区域生长的高分遥感影像超像素分割

    苏腾飞;张圣微;李洪玉;

    针对如何提升高分遥感影像超像素分割的精度与视觉效果问题,该文提出了一种基于种子区域生长(SRG)的超像素分割算法。该算法主要对超像素的生长过程进行了改进。在本文方法的超像素生长过程中,采用了一种充分利用光谱与形状信息的新度量标准,以有效搜索与种子适合合并的像素。该标准首先为斑块挑选在光谱上足够相似的像素,然后在这些像素中利用紧凑性异质性选择待合并的像素。为了定量评价算法的分割精度与视觉效果,定义了边界符合距离与平均斑块矩形度,并基于此发展了该文算法的参数选择策略。根据两景不同特点的高分遥感影像的超像素分割实验表明:本文方法在分割精度与视觉效果上均优于传统SRG与简单线性迭代算法。

    2018年08期 v.43;No.242 122-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 4126K]
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  • 车载LiDAR数据的道路裂缝信息自动提取

    成斌;管海燕;季秋菊;朱浩朋;库巴尼其别克·呼杰克;

    针对传统道路裂缝检测工作中存在的问题,该文提出了一种利用车载LiDAR数据的道路裂缝信息自动提取方法。车载LiDAR系统能够在正常车速条件下直接获取道路及其两侧各种地物的高精度、高密度表面三维数据。为了提高数据处理效率,将三维LiDAR数据转换成二维强度特征影像数据。张量投票算法根据平滑度、邻近度及连续性约束原则,通过结构特征的张量表示和非线性投票能够从稀疏的、噪声的数据中推断显著性结构。通过实验分析,该方法不仅适用于激光点云生成的强度特征影像数据的裂缝提取,还适用于光学影像数据的裂缝提取,且提取精度在90%左右。

    2018年08期 v.43;No.242 130-134+140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1096K]
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  • 参数优化DBSCAN算法的城管案件聚类分析

    伏家云;靖常峰;杜明义;付艳丽;戴培培;

    针对DBSCAN算法参数对聚类结果具有较大的不确定性问题,该文提出了基于空间分析的参数优化思想:首先,基于Ripley’s K函数分析,实现自适应确定数据聚类范围EPS值;基于K-D树分析,实现自适应确定在Eps阈值内的点数量MinPts值;然后,基于以上参数的自适应确定思想,利用R语言编写了DBSCAN算法,进一步实现了数据的精确聚类。基于典型城市管理案件的实验结果表明:该方法充分考虑了空间数据统计特性,具有较好的适用性,聚类簇特征明显,聚类质量较高。

    2018年08期 v.43;No.242 135-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K]
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  • 兴趣点数据的组织模型与检索算法

    黄秦;李英冰;范雨东;

    兴趣点(POI)数据是现代电子导航地图的主要组成部分,有效的数据组织模型在满足快速检索的前提下应尽可能地节省存储空间,且高效检索算法是导航电子地图实时应用中的关键技术。该文针对兴趣点的位置和属性信息产生唯一的ID编码,并进行功能分区,将分区信息表与兴趣点存储偏移量直接关联,通过机械分词和多叉树,建立字典树,实现兴趣点数据的有序组织,通过分层偏移、逐字映射实现快速检索。采用该方法对约86万条名称数据进行测试,结果表明,存储结构好,响应速度快。

    2018年08期 v.43;No.242 141-145+150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1106K]
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  • 震前尼泊尔GPS速度场分析

    闵阳;

    针对多数GPS时间序列分析中未考虑与时间有关的噪声问题,该文利用GAMIT/GLOBK软件对尼泊尔地震前2011—2015年连续观测的GPS数据进行解算,对时间序列进行噪声分析,利用频谱分析法确定噪声模型,最后在考虑噪声特征下,利用时间序列分析软件CATS估算其周期性和站点速度场。结果表明:尼泊尔境内的连续站的最佳噪声模型是"白噪声+闪烁噪声";没考虑时间序列中时间相关的噪声,水平速度场估算误差被低估7~8倍;同时该区域GPS时间序列存在波峰较为一致的周期运动,区域内的水文荷载是造成该现象的主要原因,因此在研究该地区地壳构造运动时,必须考虑水文荷载等非构造运动带来的干扰。

    2018年08期 v.43;No.242 146-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 907K]
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  • 天线相位中心改正模型对南极GPS基线解算的影响

    张胜凯;左耀文;鄂栋臣;肖峰;

    针对南极地区全球定位系统(GPS)数据解算结果精度较差的问题,该文通过选取合适的解算策略来得到高精度的解算结果。采用GAMIT软件对我国南极地区的长城站、中山站及周边的11个IGS站进行数据处理,对比分析了不使用天线相位中心改正模型以及相对和绝对天线相位中心改正模型对基线解算的影响。结果表明,在南极地区进行高精度GPS数据处理时应考虑天线相位中心的影响,绝对相位中心改正模型比相对相位中心改正模型得到的结果更为精确。

    2018年08期 v.43;No.242 151-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 3546K]
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  • BP神经网络辅助的GNSS反射信号土壤湿度反演

    丰秋林;郑南山;刘晨;周晓敏;

    针对如何快速准确地估算区域尺度上的土壤湿度问题,该文首先从高质量GPS接收机接收的信噪比观测值中,提取L2C反射信号的振幅和相位作为输入,并采用Noah陆面模型计算土壤湿度值作为期望值,构建基于BP神经网络算法的GNSS卫星反射信号土壤湿度反演模型。实验结果表明:基于BP神经网络算法的GNSS卫星反射信号土壤湿度反演方法获取的土壤湿度结果与土壤湿度参考值误差较小,线性回归的决定系数R2为0.909 1,均方根误差为0.028 7;进一步与线性回归统计模型比较发现,利用BP神经网络模型定量估测土壤湿度明显优于线性回归统计模型,证明了该方法的可靠性。

    2018年08期 v.43;No.242 157-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 903K]
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  • 超高层建筑周日摆动的测量机器人监测

    杨崴;王天应;

    针对测量机器人在超高层建筑监测时距离远、倾角过大,仪器的垂直轴倾斜误差对观测精度影响显著的问题,该文提出了一种全新的周日摆动监测方案和数据处理方法,该方法利用两台测量机器人对塔体监测点进行连续自动跟踪测量,并对其测距观测值进行数据处理,从而得出超高层建筑的周日摆动规律。通过对广州东塔进行周日摆动监测分析,结果表明,监测分析得到的塔体周日摆动规律与外界温度、日照变化的影响规律相符,证明了该方法的可行性,对同类超高层建筑周日摆动监测有一定的参考意义。

    2018年08期 [查看摘要][在线阅读][下载 433K]
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