大地测量学与导航

  • 低成本GNSS终端的抗差RTK定位性能研究

    祝会忠;范佳宝;李军;

    针对低成本全球导航卫星系统(GNSS)终端受限于自身的低成本及低能耗特性,易受观测环境误差的影响,使得定位精度和稳定性较差的问题,该文在数据预处理后进行不同环境下的抗差自适应Kalman滤波,将抗差估计引入到实时动态定位(RTK)定位中,对异常值进行判别,增大异常值观测方程的方差以及协方差,降低异常值对定位性能的影响。通过对验前残差的所有粗差和验后残差中超出阈值的残差进行抗差处理和量测更新,直至标准化残差至阈值之内。通过对低成本GNSS终端进行实测数据的抗差RTK实验表明,抗差RTK能够显著提升定位性能,不同环境下抗差RTK动态定位性能提升效果不同,空旷环境下E、N、U方向的定位精度分别提升24.2%、28.1%、26.2%,收敛时间提升30.7%,固定率提升22.9%,部分遮挡环境下的提升效果较差。

    2023年12期 v.48;No.306 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 682K]
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  • 基于主成分分析方法的海平面变化精确估计方法

    黄佳慧;贺小星;胡顺强;龚华博;

    准确估计海平面变化是海洋科学和气候研究中的关键挑战,传统的海平面变化估计方法忽略了有色噪声和随机模型的影响。为进一步提高海平面变化的确定精度,该文采用PCA主成分分析方法对美国东海岸区域26个验潮站的海面高序列进行降噪处理分析。实验结果表明:经过主成分分析法降噪后,海平面速度变化较小,保留了原始序列趋势速度特性,但速度不确定度值变小(降低约0.10~0.20 mm/a),说明该方法可以有效提高海平面变化速度的确定精度。在广义高斯-马尔科夫模型(GGM)、自回归滑动平均模型(ARMA)以及分形自回归聚合滑动平均模型(ARFIMA) 3种随机噪声模型假设下,海平面速度差值的平均值约为0.01~0.04 mm/a,速度不确定度差值的平均值约为0.02~0.14 mm/a,表明随机噪声模型对海平面速度参数估计的影响较小。

    2023年12期 v.48;No.306 10-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K]
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  • 一种基于双频Wi-Fi信息的三维室内定位算法

    段肖铭;余科根;林贻若;

    针对传统Wi-Fi室内定位系统存在的数据冗余度高和楼层识别精度低两个问题,该文提出了一种基于双频Wi-Fi信息和AP选择的三维室内定位系统FI_EWKNN,定位系统包含楼层识别和平面定位两个模块。楼层识别模块通过分析双频RSSI分布特征构建置信区间指纹库,计算接收RSSI在各个楼层的置信度便可确定目标楼层,确定楼层后根据AP互信息筛选目标楼层质量较好的AP,最后利用EWKNN获得最终定位结果。实验结果表明,在大型复杂的室内场景下,提出的基于双频Wi-Fi信息的楼层识别准确率显著优于现有的单频Wi-Fi方法,识别准确率为98.6%。同时,与KNN,WKNN,E-WKNN算法相比,提出的定位算法在平均定位精度上分别提高了0.946 m、0.845 m和0.574 m,有效提高了定位精度。

    2023年12期 v.48;No.306 20-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 582K]
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  • 低轨卫星支持下的北斗导航增强星座设计与分析

    辛洁;王冬霞;孙淑贤;张露;

    针对近年来低轨卫星快速发展,由于其传输时延短、路径损耗小等优势,与高轨道导航定位卫星联合增强星座作为构建高精度天基监测网的关键技术,已成为国内外航天领域的研究热点。该文仿真构建了北斗卫星与低轨卫星联合的星座,分析了不同星座构型条件下的星座覆盖性、可视卫星数、天地基可观性等方面的性能。仿真结果表明:(1)对于典型Walker星座,随着卫星数量的成倍增加,全球可视卫星的数量增加却极为有限;(2)低轨卫星数量与PDOP值不成比例变化,随着轨道面数越多,对应覆盖区域的PDOP连续性也越好,但能够覆盖的区域也就越小;(3)本文设计构建的北斗+60颗低轨星座,能够与地面站进行有效建链,能够基本保障3重以上的低轨卫星覆盖关系,可支撑实现所有境外卫星观测数据的快速回传。

    2023年12期 v.48;No.306 29-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1312K]
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  • 云南省水汽特征及其与滑坡形变量关联性分析

    赵正平;关昕;明璐璐;柯福阳;张玉梅;和春元;

    针对传统信息量模型在滑坡易发性评价中,未考虑将大气可降水量(PWV)评价因子进行信息量叠加,对易发性分区结果造成影响的问题,该文提出将PWV因子引入滑坡易发性评价的方法。首先统计分析了2015—2019年云南省水汽特征;其次采用3种相关性分析方法评估降雨量、PWV和滑坡三者之间的相关性;最后利用信息量模型对云南省各区域进行滑坡易发性评价分析,并将引入PWV因子以及去除PWV因子进行滑坡易发性分析结果进行对比。结果表明:(1)2015—2019年云南省降雨量月变量整体呈减少趋势,2019年降雨量急剧减少;(2)降雨量与PWV间相关系数为0.79,降雨量与滑坡易发区形变量间相关系数为0.89,PWV与滑坡易发区形变量间相关系数为0.76,表明降雨量、PWV与滑坡间存在较强的相关性;(3)引入PWV因子进行滑坡易发性评价后,进一步提升了滑坡易发性正确率,对滑坡灾害研究具有重要意义。

    2023年12期 v.48;No.306 38-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1577K]
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  • 地球固体潮的行星效应分析

    肖思腾;王伟;章传银;梁圣豪;赵婷婷;

    针对如何明确太阳系行星对固体潮的影响的问题,该文基于独立研发的地球潮汐负荷效应与形变监测计算系统ETideLoad-4.5,在考虑太阳系行星影响的基础上,计算了地面点位移的固体潮效应,并与仅考虑日、月影响的GOTIC2和solid两种软件的计算结果进行对比分析。计算结果显示,太阳系行星对站点位移的固体潮影响在东、北两方向上最大约2.5 mm,径向影响对纬度变化较为敏感,在中纬度地区最大可超过30 mm。研究结果表明,太阳系行星固体潮效应虽明显小于日、月效应,但在高精度站点位移监测中,仍然需要根据精度要求予以考虑。

    2023年12期 v.48;No.306 51-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1018K]
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  • 顾及球气差方向差异的CPⅢ三角高程控制网数据处理方法

    周瑞文;李建章;史良正;

    针CPⅢ三角高程控制网数据处理后系统误差残余较大的问题,该文提出了顾及方向差异的CPⅢ三角高程控制网数据处理方法。通过实测数据进行对比实验,证明该方法与未顾及球气差方向差异的CPⅢ三角高程控制网数据处理方法相比,数据处理后高程中误差在限差为1 mm的情况下整体降低约0.2 mm,相邻点高差相对中误差在限差为0.5 mm的情况下整体降低约0.04 mm,同时也证明了CPⅢ三角高程控制网中各测站球气差影响确实存在方向差异。

    2023年12期 v.48;No.306 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 608K]
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  • 基于武汉九峰地区分析背景环境对绝对重力数值的影响

    周浩;刘子维;张晓彤;江颖;翟笃林;

    针对背景环境对绝对重力数值的影响,该文基于2013—2023年绝对重力数据、全球卫星导航系统观测数据、地下流体数据与降雨数据、垂直重力梯度数据等多源数据,计算了背景环境变化对绝对重力值的影响并进行了线性拟合与分析。研究结果表明,武汉九峰地震台绝对重力年均变化率为-0.114 1μGal/y,地下流体年均变化率为0.523 3 m/y,地表形变年均变化率为-0.62 mm/y。将绝对重力测量值扣除各种环境因素引起的改变,得到相对合理、准确的绝对重力值。最后基于该研究数据与成果,分析了地下物质运动趋势,同时也为将来九峰地震台绝对重力值标定提供了误差改正理论基础与重力参考值。

    2023年12期 v.48;No.306 66-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 749K]
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  • 一种基于CNN-SVR多模态信息融合的GNSS-R风速反演研究

    胡媛;王宗乾;刘卫;吴林晋;

    针对在全球卫星导航系统反射信号(GNSS-R)技术应用中如何提升海面风速反演总体精度的问题,该文提出一种基于卷积神经网络(CNN)和支持向量机回归(SVR)组合的海面风速反演模型。实验利用气旋全球导航卫星系统(CYGNSS)的L1级数据得到预测风速与参考风速数据相关系数达到了0.89,风速反演的总体均方根误差(RMSE)为1.23 m/s,较传统方法的RMSE降低了12.7%~45.3%。

    2023年12期 v.48;No.306 74-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 750K]
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摄影测量学与遥感

  • 一种准确定位篡改的遥感图像盲脆弱水印算法

    李鹏飞;曹维佳;余涛;顾行发;

    针对现有块级脆弱水印方案的虚警问题,该文提出了一种准确定位篡改的遥感图像盲脆弱水印算法。首先将图像分解为不重叠的2×2块序列,接着利用逻辑映射和块自身信息进行多重异或操作,生成8位脆弱水印,最后在每个块内进行2位LSB替换,实现脆弱水印的嵌入。另外,还提出了一种虚警优化策略,可以有效减少虚警,提升定位准确度。实验结果表明,所提算法具有较好的图像视觉质量,可同时适用于8位和16位的单波段和多波段遥感图像。当面对复制粘贴,内容消除,添加虚假版权以及剪切攻击时,可实现较好的定位效果,尤其在应用于16位遥感图像上时,定位准确度可达到99%以上,优于其他算法。该文所提算法可为互联网云环境下遥感图像的安全保护提供技术保障。

    2023年12期 v.48;No.306 84-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1059K]
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  • GRACE和GLDAS数据的京津冀地区地下水储量变化及其影响因子分析

    段晋江;张英;翟亮;乔庆华;刘佳;

    针对京津冀地区地下水储量快速减少,影响了地下水资源的可持续利用和生态环境保护的问题,急需系统研究掌握地下水储量变化趋势,该文利用基于2010—2020年GRACE和GLDAS连续观测数据,运用趋势分析和偏相关分析等方法探讨了京津冀地区地下水储量时空变化规律,分析了其与相关要素时空变化的关联特征。结果表明:2010—2020年京津冀地区地下水储量变化整体上呈下降趋势,空间上呈现出东北向西南下降程度逐渐加深的态势,且大部分区域下降趋势极为显著;关联分析结果显示,地下水储量变化与NDVI在一定程度上表现为负相关,说明农业生产与植被恢复在一定程度上以地下水储量减少为代价;与年总降水量在一定程度上表现为正相关,降水能够对地下水储量起到一定的补给作用;与地表温度表现为负相关性,地表温度的升高不利于地下水储量的恢复。相关成果为京津冀地区地下水监测与管理提供一定的信息支撑。

    2023年12期 v.48;No.306 94-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K]
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  • 基于ICESat-2激光测高数据的鄱阳湖水位序列构建及水位预测

    田时岳;王昶;何佳洋;王旭;莫凡;温振;

    针对内陆湖泊水位序列构建及水位预测难度较大的问题,该文以鄱阳湖为例,首先通过高斯拟合提取ICESat-2激光测高数据的水面光子,进而计算湖泊水位并构建水位序列;其次,使用长短期记忆网络预测水位;最后结合降雨量数据对鄱阳湖水位变化情况进行分析。实验结果表明:构建的水位序列与验证数据集相关性R~2为0.79,相关系数为0.89。水位预测结果与水位序列的均方根误差为0.05。验证了ICESat-2数据在内陆湖泊高精度水位计算中的应用前景。

    2023年12期 v.48;No.306 105-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 893K]
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  • 基于深度学习的宽基线夜间灯光影像线特征自动匹配

    王福尧;姚国标;魏国忠;李兵;傅青青;

    针对宽基线夜间灯光影像光照不足存在模糊现象,进而导致丢失大量轮廓及纹理信息,同时显著的视角变化也导致复杂畸变的问题,现有的匹配算法在此类影像上难以实现线特征的有效匹配。该文首先采用Res-block对影像进行卷积来减小饱和像素对影像匹配的影响,在保持影像细节的前提下突出边缘特征,并采用U-Net模型去除影像的伪影与噪声。然后利用LineTR关联上下文信息进行特征匹配,此方法改进了卷积神经网络进行线特征匹配时要求特征长度固定的不足,实现不同长度的同名线特征匹配;并利用ConvGRU实现超参数自适应估计,继而提高算法效率。最后选取多组宽基线夜间灯光影像进行测试,结果表明本方法能够得到较优的线特征匹配效果。

    2023年12期 v.48;No.306 115-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 1476K]
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  • 边缘约束的遥感影像建筑物施工变化检测

    张晶;吕京国;张济勇;杨依然;

    针对遥感影像施工区域建筑物变化检测存在尺寸不一、边界模糊、背景复杂,导致变化检测精度低的问题,该文提出基于边缘约束的遥感影像建筑物施工变化检测方法。首先,在建筑物特征提取部分,利用Bi-FPN和边缘优化模块,提取建筑物的多尺度特征和边缘特征;然后,在二分类变化检测部分,为充分利用空间信息,采用变化聚合模块提取变化的建筑物特征,通过加权对比损失函数,解决变化像素和未变化像素的数量不平衡问题;最后,在多分类变化检测部分,引入Triplet Attention和边缘引导融合模块,突出不同类型建筑物的变化信息和边界特征。实验结果表明:该方法能够有效检测建筑物的施工变化,准确率达到91%,为建筑物施工变化检测的自动化和智能化提供参考依据。

    2023年12期 v.48;No.306 130-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1344K]
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  • 融合矢量数据的高分遥感影像建筑物轮廓优化方法

    唐晴;徐胜华;高贤君;刘世川;

    针对高分遥感影像中分类法提取边缘不完整、锯齿状等问题,该文提出一种融合矢量数据优化建筑物轮廓的方法。通过融合具有较高数据完整性和准确性的矢量数据,对轮廓的不规则、缺失部分进行重构,从而提高提取轮廓结果的准确性和完整性。首先对提取的初始建筑物轮廓进行多边形拟合,并利用Shi-Tomasi算法优化建筑物局部内凹轮廓,以实现轮廓的初步优化;接着计算初步优化轮廓与矢量数据之间的距离相似度,其中对于距离较小且满足融合条件的建筑物轮廓线段点,利用矢量数据中对应的线段点进行融合,以实现轮廓的深度优化。通过3幅遥感影像进行实验和分析,该文方法的轮廓准确度达到94.8%,相比于优化前提高了7%。此外,与最小外接矩形优化轮廓方法对比,该文方法在交并补(IOU)指标上表现更好。实验结果表明,该方法通过融合矢量数据进行轮廓优化,能够更加准确、完整地反映建筑物细节,在一定程度上提高了与实际建筑物轮廓的吻合度。

    2023年12期 v.48;No.306 143-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1194K]
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  • 自适应多特征模糊聚类的多光谱遥感图像河流提取

    刘扬洋;王小鹏;魏统艺;

    针对传统模糊C-均值聚类(FCM)算法用于多光谱遥感图像河流提取时,存在边缘不完整和过分割问题,该文提出了一种自适应多特征FCM多光谱遥感图像河流提取算法。首先,提取多光谱遥感图像的多个特征(颜色分量、纹理信息和局部均匀性特征),并将其融入FCM目标函数,提高分割结果的边缘贴合度和河流提取精度;其次,采用人工蜂群算法(ABC)计算每个特征的加权系数,实现加权系数的自适应计算;最后,利用连通分量滤波消除聚类过程中产生的过分割现象,进一步提高河流的提取精度。实验结果表明,该文算法能够更完整地提取多光谱遥感图像中的河流信息,测试集上的准确率达到了99.19%,优于其他几种同类型的聚类算法。

    2023年12期 v.48;No.306 153-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 864K]
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  • 三维激光扫描辅助GB-SAR建筑立面变形信息提取方法

    史波;段杭;柯传芳;王鹏;葛礼呈;

    针对常规地基合成孔径雷达(GB-SAR)像元坐标变换方法中容易忽略雷达传感器姿态带来的影响,使得实际成像投影面不水平,从而引起三维激光点云斜距投影计算产生偏差的问题,该文提出了顾及雷达姿态倾角的点云斜距投影坐标计算方法,并给出了详细公式。对GB-SAR高质量像元和按照准确公式斜距投影的三维激光扫描点云进行匹配计算,建立了地理编码查找表,并实现了建筑立面变形信息提取。计算结果表明,该方法能够削弱传感器姿态倾角的影响,提高GB-SAR像元坐标变换的精度,为后续GB-SAR监测成果同其他监测技术成果的融合分析提供保障。

    2023年12期 v.48;No.306 165-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 869K]
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  • 基于改进显著性检测的SAR影像变化检测

    罗卿莉;蒋鑫涛;张书缤;魏钜杰;

    针对传统合成孔径雷达(SAR)影像变化检测算法在抑制相干斑噪声时无法有效保留细节特征的问题,该文提出了一种基于改进显著性检测的SAR变化检测算法。算法改进邻域比值法生成高质量差异图,基于改进图模型的显著性检测进行差异图的有效分析,然后通过多阶段图融合策略生成保留细节特征的结果图,最后通过阈值分割获得二值图。使用5种经典方法在4个公开SAR影像数据集上进行实验,结果表明提出的方法具有较佳的变化检测性能,并在抑制噪声的同时有效保留了特征细节。

    2023年12期 v.48;No.306 172-187页 [查看摘要][在线阅读][下载 1807K]
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  • 顾及点云密度差异的建筑物轮廓提取方法研究

    陈杰;刘茂华;赵占杰;李政霖;焦力;

    针对传统建筑物轮廓提取流程中的算法复杂和实用性受限等问题,该文提出一种基于投影后点云密度差异的建筑物轮廓提取方法。利用无人机搭载的激光雷达能够获取相对完整的建筑物侧面点云,使得建筑物轮廓和植被点云在水平投影上密度较高。采用统计滤波算法(SOR)剔除低密度点云区域。对于剩余的植被点云,利用相邻向量角度特征剔除植被内部点云。通过基于随机采样一致(RANSAC)的算法提取初始建筑物轮廓,最后用半径滤波算法剔除非建筑物点云线段。在3个测试区域中进行实验,召回率、F1分数、质量因子的最小值分别为84.07%、0.91、0.83。将区域3与实际地形图数据对比后,面积和周长平均相对百分比误差分别为0.23%、0.14%,坐标平均误差0.062 m。验证了该方法能够有效提取建筑物轮廓。

    2023年12期 v.48;No.306 188-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 2752K]
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  • 2000—2030年基于“过程-格局”的铜川市景观生态风险评价及模拟预测

    马晶;吴贵迪;陈钱;马明月;

    针对水土流失带来景观生态风险等诸多问题,构建水土流失生态过程危险度指数与景观格局风险的评价方法有利于风险防范。该文以铜川市为例,结合水土流失构建“过程-格局”综合景观生态风险指数;并利用地理探测器探究自然、地形与人口经济因子对综合景观生态风险的影响,融合FLUS-Markov、ARIMA模型预测2030年综合景观生态风险。结果表明:随着生态工程实施以来,2000—2030年铜川市综合景观生态风险均值为0.406、0.351、0.379、0.367,总体呈降低趋势,高风险区景观主要为城市建成区及东北部草地,中风险地区主要为农用耕地及周围景观,低风险地区为高山林地地区。从交互探测结果来看,探测呈现双因子增强,不存在单因子相互独立或减弱的现象,表明铜川市的生态风险是多因素影响的复杂变化结果。

    2023年12期 v.48;No.306 201-216页 [查看摘要][在线阅读][下载 2186K]
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地图学与地理信息

  • 兴趣点推荐方法研究进展与展望

    王勇;马钰;徐胜华;王艳东;罗安;刘万增;狄琳;

    随着城市建设和互联网信息技术的快速发展,兴趣点(POI)(如商场、餐厅、酒店、旅游景点等)的数量也随之增长。人们越来越多利用位置社交网络通过在线的方式进行POI查询,大大改善了用户的生活体验。POI推荐是利用用户在位置社交网络中的大量历史交互信息和位置签到数据,挖掘大规模位置数据背后隐藏的用户的生活模式和个人偏好,进而为用户提供智能的、可定制的POI服务。该文首先从方法的视角,介绍了基于传统方法的POI推荐和基于深度学习的POI推荐研究现状,然后从信息的视角总结了面向POI推荐的上下文信息(地理信息、时间信息、社交关系、文本信息、图像信息)分析挖掘研究进展,最后展望了POI推荐方法的未来发展方向和需要进一步解决的关键问题。

    2023年12期 v.48;No.306 217-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 219K]
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  • 一种利用VSM检索微地图的方法

    侯宇豪;杨维芳;马文骏;王卓;余懿韬;闫香蓉;闫浩文;

    针对微地图用户检索地图时需手动浏览检索,无法快速准确地检索出符合用户需求地图的问题,该文提出了一种利用向量空间模型(VSM)检索微地图的方法。首先从微地图数据库中提取地图元数据文本,获取内容特征;其次利用转译词频方法建立基于地图内容特征的VSM,计算检索信息与地图内容特征的余弦相似度并进行相似度比较;最后根据比较结果从微地图数据库中获取符合用户需求的地图。采用此方法有效地提高了检索准确率,并提高了评分在检索中的权重,实现了对微地图信息的综合检索。基于检索的实验结果表明,用户应用此方法可快速检索到符合其需求的微地图,从而为微地图在内容检索方面提供一种新的方法。

    2023年12期 v.48;No.306 225-233页 [查看摘要][在线阅读][下载 760K]
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  • 一种用于双目立体视觉的立体匹配网络

    戴激光;罗方泽;

    针对街景影像中的重复纹理和弱纹理区域,深度学习方法易受到内部特征相似性较高以及特征模糊等因素的影响,导致区域内部匹配精度较低问题,该文提出一种具有上下文感知的大支持窗立体匹配网络FELNet。针对重复纹理区域内部特征相似性较高的特点,引入混合注意力模块(CBAM),注意力机制使网络能够更加专注于区域内部的显著特征,从而有效地提升了区域内部特征的捕捉和表达,以此来增强重复纹理区域的特征区分度;针对弱纹理区域特征模糊的问题,提出了多尺度上下文增强模块(MCE)和H-D,两个模块在代价聚合中以串联形式处理,通过这种方式能够在保留上下文信息的同时,提升特征的质量和准确性,从而解决弱纹理区域精度下降问题。实验结果表明,相对于其他方法,该文提出的FELNet模型在匹配结果上取得了最佳结果。

    2023年12期 v.48;No.306 234-242页 [查看摘要][在线阅读][下载 603K]
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