大地测量学与导航

• Android智能手机GNSS定位研究进展

  张宝;吴泓正;邸越超;张传定;

  简要综述近年来智能手机GNSS定位领域的研究进展，以期为进一步提升智能手机GNSS定位性能提供有益参考。介绍了智能手机获取伪距、载波相位和多普勒观测数据的方式；分析了智能手机GNSS观测数据的质量和特性及对定位性能的影响；梳理了智能手机在单点定位、相对定位、模糊度固定和融合定位算法方面的研究进展；讨论了该领域面临的挑战与机遇。结论：智能手机GNSS定位领域的研究已经取得了显著进展，但仍面临着数据质量、算法精度和实时性等方面的挑战。未来的研究应重点关注提升数据质量、优化定位算法，并探索与其他传感器融合的方法，以进一步提升智能手机GNSS定位的性能和应用范围。

  2024年05期 v.49;No.311 1-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1543K]
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• BDS-3/BDS-2与BDS-3数据无电离组合PPP定位性能比较分析

  周命端;崔立锟;白岩松;徐翔;解乾龙;覃钰涵;

  针对北斗系统当前BDS-3/BDS-2与BDS-3数据的PPP定位性能比较分析比较少，在建立北斗无电离层组合PPP定位模型基础上，详细推导了北斗PPP星间单差无电离层组合模糊度固定算法实现流程。基于Visual Studio 2022开发平台，利用C/C++编程语言，设计和开发了一种北斗PPP定位分析软件(BDS＿PPP),用于比较分析BDS-3/BDS-2与BDS-3数据无电离层组合PPP定位性能。实验选取北京某CORS网中3个站(TST、DSK、LFZ)2023年155 d UTC 8:00—12:00连续4 h的B1I/B3I数据进行PPP定位性能比较分析。结果表明：BDS-3/BDS-2和BDS-3数据，无电离层组合PPP的固定解收敛时间和定位精度均优于浮点解定位，其中BDS-3/BDS-2与BDS-3数据的无电离层组合PPP定位收敛后模糊度固定成功率均在95%以上，且获得了平面RMS优于2 cm、点位RMS优于5 cm的PPP固定解定位精度；浮点解和固定解，BDS-3/BDS-2数据无电离层组合PPP定位的收敛时间均优于BDS-3数据，在定位精度上基本相当。

  2024年05期 v.49;No.311 15-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1469K]
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• 河北沿海北斗坐标框架建立维持与精度评估

  田时雨;于亚杰;

  为了建立河北沿海区域高精度BDS坐标参考框架，对BDS数据处理中CSR4.0、NAO.99b和FES2014海潮模型进行建模分析，并采用沿海3个BDS基准站速度和CPM-CGCS2000模型构建河北沿海区域15′×15′的格网速度场模型，实现了河北沿海区域BDS数据处理最优的海潮模型和框架维持方法，经过河北沿海9个基准站2010年、2013年、2018年、2022年和2023年7 d数据实测试验，加入海潮模型后定位精度有不同程度提高，NAO.99b海潮模型最佳，BDS在E、N和U方向上分别提升4.5%、8.4%和12.7%,ITRF2008、ITRF2014和ITRF2020等框架间转换精度平面约为1 cm,高程约为2 cm。

  2024年05期 v.49;No.311 23-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1358K]
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摄影测量学与遥感

• 2001—2021年汾河流域NPP时空分异特征及影响因素分析

  张宇飞;杨文府;张文凯;汪雯雯;任文颖;闫伟涛;

  为研究汾河流域NPP时空变化及其主导因素，结合MODIS NPP、气候、地形等数据，采用Theil-Sen趋势分析、相关性分析、地理探测器等方法，对2001—2021年汾河流域及流域内矿区的NPP时空分异特征和驱动因子进行分析。结果表明：汾河流域NPP具有明显的空间异质性，流域东西两侧山区NPP均值较高，流域中部NPP均值较低，21 a间汾河流域NPP呈波动上升趋势，年际增加速率为7.44 gC/(m~2·a),流域内矿区NPP年际增加速率略高于整个流域，不同矿区NPP均值不同但均明显增加；整个流域NPP呈减少趋势的区域仅占0.91%,主要分布在城区周围和矿区中，且NPP变化的全局莫兰指数为0.792,NPP变化存在明显的空间自相关性，变化剧烈的区域主要分布在矿区；随着高程和坡度的增加，流域NPP均值呈增加趋势，年降雨与NPP的相关性高于要高于年均温，有95.16%的区域与年降雨呈正相关，77.86%的区域与年均温呈正相关；影响因素探测结果表明，土地利用变化是影响汾河流域NPP变化的主导因子，且双因子交互后的影响明显高于单因子，其中土地利用与高程交互后的影响力最高。

  2024年05期 v.49;No.311 30-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 2346K]
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• 基于小波相关性分析的双基线InSAR大气效应校正

  王烽;万阿芳;陈涛;喻赛男;刘小庆;

  针对InSAR在重复轨道模式下的地形测绘精度受到大气效应制约这一问题，提出了一种基于小波相关性分析探测双基线InSAR干涉对间的地形误差相位，从而间接校正大气效应的轻量级方法。该方法克服了已有大气效应校正方法依赖外部水汽数据或数据量需求大的局限性。在校正大气效应之前，为保证地形误差相位的唯一相似性，需要去除其他任何相同或相似的相位分量。选取了不同气候、地形条件下的洛杉矶地区和湖南中部地区作为典型实验区验证算法的有效性，并利用ALOS-1 PALSAR数据进行了实验。实验结果表明：算法在沿海水汽含量变化剧烈和内陆地形崎岖多变的区域都能稳定地校正大气效应，使得生成数字高程模型(DEM)的精度最高能提高53.4%和45.0%。其中，在沿海的洛杉矶实验区与基于GACOS产品的大气校正方法对比，精度提高了49.7%。

  2024年05期 v.49;No.311 44-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 3168K]
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• 地基SAR影像加权干涉叠加法及其应用

  唐敏轩;龙四春;周健;赖咸根;吴文豪;祝传广;权永华;李小勇;

  为减弱影像噪声及影像失相干性的影响，提出地基SAR影像加权干涉叠加法。根据影像特征，提出热信噪比(TSNR)、相干系数、相位稳定性对地基SAR影像分组，并利用标准差标准化算法(Z-Score)对各像元点指标值进行定量处理，得到顾及3种影响因子后的影像综合权值矩阵，再进行加权叠加处理。以湘潭市建筑基坑240景影像及盾构下穿湘潭北站10 758景影像为实验对象，对上述数据进行处理后并与测量机器人数据进行对比。结果表明，该算法在长时序地基SAR影像处理方面效果较显著，PS点数量增加了4 102个，与测量机器人数据相对误差不超0.5 mm,且较均值叠加法在影像处理方面对干涉相位噪声更敏感，能有效减弱影像在时间维噪声，弱化失相干影像，获得形变信息的最优估计。

  2024年05期 v.49;No.311 55-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 3372K]
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• 融合双极化Sentinel-1数据监测大型桥梁形变

  陆展雄;蒋亚楠;廖露;罗袆沅;

  针对合成孔径雷达在面对结构较为复杂的桥梁时，会出现部分区域点状目标密度低、精度低的问题，提出了一种融合双极化Sentinel-1数据监测大型桥梁的方法：(1)采用PS-InSAR和SBAS-InSAR技术获取桥梁VV和VH极化的时序形变结果；(2)根据不同极化数据对相同区域响应能力的差异，利用双策略对双极化结果进行优化与融合，以提升桥面点目标密度和精度；(3)对比分析双极化与单一极化结果的差异性。结果显示，桥面上的低相干性区域，VV和VH极化数据能够互补，融合结果较单一极化结果的点目标数提升了15%～20%。结果表明：本文提出的双极化融合方法，提高了对雷达影像信息的利用与挖掘，对悬索桥与斜拉桥的形变监测结果有较大提升。

  2024年05期 v.49;No.311 64-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 2679K]
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• 改进D-LinkNet的高分辨率遥感影像建筑物提取方法

  余美;屈子平;刘波;叶子君;李程鹏;

  为了提升高分辨率遥感影像建筑物提取的精度及效率，以D-LinkNet网络架构为基础，融合注意力机制构建基于SE-LinkNet的高分辨率遥感影像建筑物提取网络：(1)利用深度卷积来替代最大池化层以减少连续下采样引起的特征信息丢失；(2)采用融合通道注意力机制和深度卷积的编码器学习建筑物特征以更好的关注建筑物特征通道；(3)对解码器上采样结果进行特征强化获取建筑物掩膜。在武汉建筑物和马萨诸塞州建筑物数据集上的实验结果表明，改进后的网络预测结果和精度均有提升，在武汉数据集上精确率和F1分数分别达到98.81%和98.65%,在马萨诸塞州数据集召回率和F1分数分别达到94.94%和95.99%。

  2024年05期 v.49;No.311 75-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1996K]
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• 区间二型模糊神经网络遥感图像分割方法

  王春艳;金鹏;桂琪皓;

  针对遥感图像分割领域的模糊性和不确定性问题，提出一种全新的遥感图像分割方法。融合了均值和方差模糊以增强模型鲁棒性，采用合页损失函数简化计算，并引入结合遗传算法和基于约束的优化算法的新优化算法，以提升模型性能和准确度。通过多组不同光谱和空间分辨率的遥感数据进行评估，计算了多个有效性指标，并进行详细比较分析。在高尔夫球场和海港地物类别分类实验中，相比于先进的区间二型模糊神经网络等方法，整体准确率平均提高了17.05%和6.5%。文中方法有效解决了遥感图像分割中的模糊性和不确定性问题，为遥感图像分割领域提供一个新的研究思路。

  2024年05期 v.49;No.311 84-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 3802K]
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• 无监督学习的合成孔径雷达图像去噪

  徐维;

  针对传统深度学习的SAR图像去噪方法中需要大量标记数据进行监督训练的挑战，提出了一种新的无监督SAR图像去噪方法。利用循环一致生成对抗网络，将SAR图像去噪问题转化为非配对图像到图像的转换任务，从而绕开了对地面真实标记数据的依赖。实验结果表明：所提方法不仅能有效地抑制SAR图像中的噪声，还能学习生成逼真的一对多特性的SAR图像噪声，且不依赖于数据模拟或对噪声分布的假设。所提出的方法在SAR图像处理领域具有潜在的应用前景，为解决SAR图像去噪问题提供了一种有效且无监督学习的新途径。

  2024年05期 v.49;No.311 99-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1885K]
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• 集成CNN和Transformer的通道交互多层级融合变化检测

  邵攀;石卫超;秦道龙;张晓东;董婷;管宗胜;

  为有效集成卷积神经网络的局部性和Transformer的全局性，提出一种全新的通道交互多层级融合变化检测网络CIMLFNet。以CNN和Transformer为基础，设计一种三通道特征提取器，以充分提取两期影像的时空特征；构建一种金字塔时空交叉注意力模块，利用通道2提取的特征增强通道1和3提取的特征，突出变化信息；提出一种双分支通道交互多层级融合模块，分别从层级优先和通道优先的角度对增强的特征进行融合，以充分利用CNN和Transformer的优势和互补性；给出一种简单有效的边界区域增强分类器。在WHU、Google、GVLM和LEVIR等4组公开变化检测数据上，CIMLFNet的F_1/IoU值分别达到91.19%/83.80%、85.97%/75.40%、88.85%/79.94%和90.07%/81.94%,明显优于6组对比方法，验证了CIMLFNet的有效性。

  2024年05期 v.49;No.311 110-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2530K]
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• 顾及颜色及纹理特征的孪生神经网络航空影像密集匹配

  赵立科;张帮;张卡;余冰鑫;王玉军;李旋;宿东;张燕平;

  针对影像中重复/弱纹理区域的影像高效匹配问题，提出了一种基于深度孪生神经网络的航空立体影像自适应密集匹配方法。以孪生神经网络为基础，构建一种基于图像块逐像素平移匹配思想的立体影像密集匹配深度神经网络模型，对两条分支网络输入的左右影像提取特征向量并进行内积得到匹配代价体积，以计算各像素点的视差值；利用地物的颜色与纹理特征对视差结果进行自适应优化，以对建筑物边缘、遮挡等区域的误匹配情况进行约束，提高了预测结果的可靠程度，有效避免误匹配。使用公开的立体影像数据集对算法进行验证，实验结果表明，在不依赖GPU的情况下，算法产生的视差图更平滑，匹配精度比传统方法提高了30%以上。

  2024年05期 v.49;No.311 122-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 2023K]
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• 三维点云数据微地形特征量的提取及应用研究

  赵晓东;杨华;王曦阅;

  针对一般地形特征量无法有效识别微地形特征量和小型地质灾害隐患的问题，在讨论不同常用地形特征量的基础上，提出了适用于激光雷达三维点云数据的微地形特征量的选取及其计算方法。微地形特征量分别选取地上开度、地下开度和坡度，配合特征值比，突出了与地质灾害具有高度非线性相关的地形凹凸特征，其高维度信息量可直接作为机器学习算法地形特征量的输入，降维下的特征量也可以在二维可视化下最大限度地保留地形的凹凸特征。研究结果表明，二维可视化后开度和坡度的融合可以清晰表达微地形的凹凸特征，特征值比可突出表达微地形凹凸变化的方向性特征。这些特征量对微地形条件下不同尺度地质灾害隐患的识别提供地形特征的有效数据支持。

  2024年05期 v.49;No.311 133-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2158K]
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• CYGNSS 3种地表反射率在贵州山区的土壤湿度反演对比

  刘晶晖;张显云;雷楷烨;邓小东;龙安成;

  针对气旋全球导航卫星系统(CYGNSS)3种常用地表反射率在土壤湿度(SM)反演方面性能尚不明晰的问题，该文以贵州省为研究区，以LightGBM为建模工具，通过实验对比分析了其各自的SM反演精度。结果表明：以CYGNSS 3种地表反射率为解释变量的SM模型均能获得较高的建模精度和SM反演精度；基于信噪比(SNR)反射率的SM模型更易受植被覆盖的影响，模型泛化能力最差，SM反演结果的精度最低；基于峰值功率反射率的SM模型具有更强的泛化能力，获得了更高的SM反演精度，SM反演结果的均方根误差、平均绝对误差和皮尔逊相关系数分别为0.053 6、0.042 3 cm~3·cm~(-3)和0.767 0。研究结论可为CYGNSS土壤湿度反演观测值的选取提供参考。

  2024年05期 v.49;No.311 143-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 2969K]
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地图学与地理信息

• 影响高精地图模型的中国典型道路特征

  应申;李桦;蒋跃文;王润泽;顾江岩;

  针对构建符合中国特色的高精地图模型的需要，以高精地图模型对显性和隐性道路环境信息需求为出发点，首先阐述影响车辆驾驶行为的国内外道路共性和差异性，分析特殊车道和交通标志在高精地图中的属性表达；从道路基础路网、道路交通设施、道路交通规则、道路交通路况4个方面重点探讨显性和隐性影响车辆驾驶的中国典型道路特征，并针对高精地图模型中静态数据层、道路实时信息层、车辆动态信息层和用户模型层4个层次，详细分析中国典型道路特征对道路要素选择、道路及交通的语义描述以及要素关联和拓扑关系的影响，探讨中国典型道路特征为增强高精地图在自动驾驶路径规划与局部决策应用中的精细度、适用性、安全性提供的支持，为更精准的自动驾驶和智能交通提供支撑。

  2024年05期 v.49;No.311 154-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K]
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• 用户角色特性导向的微地图逻辑架构设计

  方煜敏;张立峰;闫浩文;何毅;王小龙;王炳瑄;陈鹤升;刘耀祥;

  针对微地图在满足用户个性化和顾及用户需求问题移动端设计的困难，提出了一种以用户角色特性为导向的微地图移动端逻辑架构设计。该设计从微地图移动端的多元用户情景出发获取用户需求信息，结合产品定位与用户需求剖析了微地图移动端中用户角色，得到了用户角色具备的双向互动性、操作自由性、简易性、无界限性、延展性、灵动性6个特性。融合用户角色特性与用户体验，将其贯穿于逻辑架构整体设计过程，研究设计出了顾及用户角色特性的微地图移动端逻辑架构。通过问卷调查，收集用户对该逻辑架构设计的评价数据并构建评估指标进行分析，结果表明：该逻辑架构设计达到了用户普遍心理预期，能较好地将用户角色特性融合于产品，设计了具有微地图特色的逻辑架构，有助于用户高效使用微地图移动端服务，推进了移动端与用户关联程度。以用户角色特性为导向的微地图移动端逻辑架构设计可为微地图移动端服务用户提供适宜可行的逻辑骨架支撑。

  2024年05期 v.49;No.311 163-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 2935K]
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• 平行轮廓多特征约束的三维表面重建

  姚锦鹏;简兴祥;赵阳;林宏伟;段芸;周赫;

  针对传统轮廓线表面重建方法在离散特征点稀疏、部分边界缺失、相邻轮廓线间距较远且形状相似度低等情形时出现的跨距扭曲、生成大量退化三角形、三角片重叠与间断等问题，提出了一种融合角度和多维度欧式距离的多特征约束重建方法。利用辅助空间内插和最近邻搜寻计算匹配的起点；基于轮廓形状特征的量化，通过等角度投影插值和角平分线插值构造辅助点以规避点匹配中的多对一问题，针对复杂凹轮廓和特征点扁平分布等情形下角度失效，利用距离等分插值作为角度插值的补充；为削弱源轮廓与目标轮廓的相似度低缺陷，利用反距离定权插值进行轮廓加密；依据最近邻迭代生成起始跨距和等角度映射生成控制跨距提供全局约束，通过跨距最短规则生成剩余跨距提供局部约束。较好地实现了约束规则对局部和全局的兼顾，削弱了轮廓凹凸性与形状复杂性对特征量度有效性的限制。实验结果表明，该方法能兼顾基本三角面片的性质与镶嵌过程，实现形状相似度低且点数互异的稀疏轮廓线离散点的重建，有效解决稀疏剖面下的复杂表面重建问题。

  2024年05期 v.49;No.311 176-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 3276K]
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• 需求导向的三维建筑混合细节层次模型构建方法研究

  汤磊;刘呈威;杨帆;苏飞;李伟;

  针对当前三维数字城市模拟应用中三维模型数据量大、冗余细节多、平台负载重等问题，从应用需求角度出发，提出了一种需求导向的三维建筑混合细节层次模型构建方法。该方法在OGC国际标准CityGML的LOD规定基础上进行扩展和优化，认为更优的LOD设计思路应以应用需求为导向并服务于应用，即根据模型局部对特定应用的重要性程度，采用“焦点+背景”的策略对三维建筑模型进行轻量化重构，旨在保证满足应用需求的同时降低模型细节冗余度和数据量。该方法为城市三维模型构建和应用提供了新的思路和方向，对推动三维数字城市发展、促进智慧城市和数字孪生城市的实现具有重要的理论和实践价值。

  2024年05期 v.49;No.311 189-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 2292K]
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• 局部全连接图编码的点云语义分割网络

  王恺;王腾飞;王庆栋;韩晓霞;

  针对大场景细粒度点云语义分割，提出一种基于局部全连接图编码的语义分割网络。通过采用基于局部全连接图描述的特征编码方法提高网络对邻域空间的特征提取能力，在此基础上，采用多组基于图扩张卷积块残差块实现更有效的特征聚合与增强。针对样本不平衡问题，采用基于反频率权重交叉熵作为损失函数，实现对样本不平衡的处理。基于SensatUrban数据集的实验表明：本文方法相比现有方法在多项指标中最优，证明在大场景细粒度语义分割方面的有效性与实用性。

  2024年05期 v.49;No.311 200-208页 [查看摘要][在线阅读][下载 1749K]
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