大地测量学与导航

  • 中国沿海地区多系统GNSS PPP定位性能及测站位移研究

    孟祥丹;张化疑;冯健;徐莹;刘焱雄;

    为了研究海潮负荷对中国沿海全球导航卫星系统测站精密单点定位造成的位移影响,并分析沿海测站长时间序列不同系统组合PPP定位性能,监测测站位移变化情况。该文利用中国东部沿海地区的30个沿海测站和4个IGS内陆测站共310 d的GNSS观测数据进行了7种系统组合的PPP处理。实验结果表明:(1)海潮负荷对不同位置测站的PPP均有不同程度的影响,U方向影响较大。加入海潮负荷改正后,内陆测站U方向的平均影响量为1~4 mm,沿海测站U方向的平均影响量为4~16 mm;(2)沿海测站GPS、BDS、Galileo三系统组合的PPP定位性能最优,观测时段内整体定位精度在E、N、U方向上分别为2.6、2.4和8.3 mm;(3)中国沿海测站整体向东南方向移动,向东移动范围约1.20~2.70 cm,向南移动范围约0.60~1.30 cm,高程方向下沉约0.30~2.30 cm。上述结论为中国沿海地区利用多系统GNSS PPP计算陆地位移研究提供技术支持。

    2024年11期 v.49;No.317 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1696K]
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  • GRACE和GPS监测下的华北平原2002—2023年地表形变分析

    杨翼宇;李琼;谷延超;

    为实现华北平原地表垂向负荷形变的长期监测,以及分析长期时间序列趋势变化规律,采用GRACE时变重力场模型反演2002—2023年华北平原地表垂向负荷形变,并与11个GPS观测站数据进行了对比,分析了与地下水变化、降水和“南水北调”工程情况的关系。结果显示:均方根减少量均值为0.20,最大值为0.39;周年信号减少量均值为0.64,最大值为0.84。对比发现2016—2021年降水减少,但“南水北调”工程的补充使得形变抬升趋势变缓;2021年后地下水显著减少,地表抬升趋势显著。研究表明GRACE数据能够有效监测长期负荷形变,其长期趋势变化的主要因素是地下水变化,“南水北调”工程则减缓了地下水超采的影响,缓解了地表形变。

    2024年11期 v.49;No.317 9-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 2824K]
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  • 基于AR模型的路基沉降预测抗差估计算法

    吕志鹏;

    针对采用总体最小二乘估计对路基沉降变形分析与预测采用的自回归模型进行参数求解时观测值不可避免地受到粗差污染的问题,顾及完全的观测空间抗差性,基于IGGⅢ等价权函数设计出一种抗差总体最小二乘估计算法,并通过仿真算例和实测算例将本文算法与已有相关算法进行比较。结果表明,仿真算例验证本文算法相对已有相关算法在抗差性、有效性和迭代效率等几方面具有明显优势,实测算例显示本文算法相对已有相关算法能够给出更加一致的沉降预测。

    2024年11期 v.49;No.317 22-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1769K]
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  • 附加钟特性的原子钟预测不确定度分析

    赵军华;张玉军;刘安斐;展昕;陈亮;

    针对调频白噪声、调频随机游走噪声和观测噪声等3种噪声对预测原子钟不确定度的影响问题进行深入分析,选取6种典型原子钟的噪声,对各类原子钟进行比对分析:(1)给出了原子钟噪声与Allan方差之间的关系;(2)对影响预测不确定的3项参数公式的影响进行归类分析;(3)给出了一种根据原子钟噪声参数确定预测不确定最优观测时间的方法。相关研究结果表明:MHM2010氢钟、MHM2010和铯钟2 000 h噪声分别优于4、12和25 ns。星载氢钟、SOHM-4氢钟和星载铷钟都达到了223、350和350 ns。调频白噪声、观测噪声预测不确定度影响随时间由大变小,调频随机游走噪声对预测不确定度影响随时间由小变大。其中MHM2010氢钟、MHM2010和铯钟由于调频随机游走噪声强度较低,在4 000 d观测时间内预测不确定度呈现一个“小对勾”趋势。星载氢钟、SOHM-4氢钟和星载铷钟在4 000 h内呈现一个“大对勾”走势,这是由于调频随机游走噪声较大,在较短的观测时间以后就严重淹没了调频白噪声和观测噪声对预测不确定度的影响。通过对原子钟特性的研究,可以作为相关原子钟预报、建模和评估的依据。

    2024年11期 v.49;No.317 30-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1867K]
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  • 北斗三号IGSO卫星对变形监测精度的影响分析

    李春进;侯诚;陈明磊;唐雨;杨崇;史俊波;

    为探究北斗三号IGSO卫星对变形监测精度的影响,选取了2023年某工程一个月的北斗变形监测数据,分别从卫星几何强度、监测结果可用率和监测精度进行了对比分析,得出:当增加IGSO卫星后,平面和高程几何强度分别提高了15.4%和21.9%;对比仅使用MEO卫星的监测结果,使用IGSO+MEO卫星联合解算的结果可用率提升了2.0%,平面和高程方向监测精度分别提升3.5%和17.0%。因此,在北斗三号变形监测应用中,建议使用IGSO+MEO混合星座进行监测解算。

    2024年11期 v.49;No.317 40-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1941K]
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  • 低轨导航增强PPP定位性能仿真分析

    苏佳;马铭赛;易卿武;杨轩;

    为了研究和验证低轨卫星对全球导航卫星系统精密单点定位性能的增强效果,通过设计仿真实验对BDS系统和BDS+LEO系统的PPP定位能力进行对比,实验分析了不同轨道高度下的低轨卫星对BDS系统的增强效果,同时计算了不同轨道高度低轨卫星的空间信号测距误差系数,在实验中加入低轨URE并分析其对定位的影响。仿真结果显示加入低轨卫星后PPP收敛时间明显变短,在400~1 800 km范围内随着低轨卫星轨道高度的升高,PPP收敛时间缩短了86%左右,同时在E、N、U方向上各方向定位精度也有所提升,整体定位精度提升了44.72%;同时URE显著影响低轨导航增强PPP的收敛时间,低轨卫星轨道高度越大URE对PPP收敛时间的影响变得越小。

    2024年11期 v.49;No.317 47-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1865K]
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  • 海底大地测量约束对计算空间重力变化的影响

    汲长艳;董杰;柯宝贵;薛树强;

    针对如何量化海底大地测量数据在断层反演中产生的具体影响的问题,以2011年日本东北地震(Mw9.0)为例,基于球形地震位错理论,计算了不同断层模型引起的同震空间重力变化,并与GRACE观测到的同震重力变化进行比较。结果表明,联合陆地GNSS数据和地震波数据反演的断层模型计算的空间重力变化均方根误差为0.88μgal,加入海底大地测量数据约束反演的断层模型得到的空间重力变化均方根误差为0.67μgal,后者的精度提高了23.75%。该文通过计算空间重力变化,量化了海底大地测量数据约束对此次地震断层模型反演的影响程度,并且发现GRACE观测对海底大地测量数据造成的影响也十分敏感。

    2024年11期 v.49;No.317 56-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1714K]
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摄影测量学与遥感

  • 珞珈一号夜间灯光影像去噪方法研究

    杜宁;耿宏;邢承滨;

    针对珞珈一号夜间灯光影像存在大量背景噪声和异常极高值的问题,使用阈值法与掩膜法相结合去除背景噪声,使用金字塔拟合均值滤波修正异常极高值。提取出夜间灯光值在0.1~10的影像,使用同期去噪后的NPP-VIIRS夜间灯光影像剔除该部分影像的背景噪声。采用孤立森林算法计算出珞珈一号夜间灯光影像的异常极高值,对该部分影像进行金字塔拟合均值滤波,将异常极高值降低到正常值范围。经统计后,去除的背景噪声占灯光值减少量的1.8%,栅格数占总数的12.83%;修正的异常极高值占灯光值减少量的98.2%,最大值由5 969.11下降到1 632.28,栅格数据占总数的0.03%。去除噪声后的影像与GDP和常住人口在空间相关性均有提升。研究结果表明,该去噪方式能有效去除影像背景噪声和异常极高值,提高影像质量。

    2024年11期 v.49;No.317 64-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2155K]
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  • 改进SfM算法的多视卫星影像三维重建研究

    欧远征;叶江;尹海平;杜京亮;

    针对现有多视卫星影像三维重建方法在精度和效率方面的不足,提出了一种改进的增量式三维重建方法,有效提升了三维重建结果的精度和完整性。通过引入透视成像模型局部近似有理函数模型的思想,在重建区域内采用透视相机模型代替有理函数模型,以简化复杂的函数关系求解,解决了传统SfM算法不能直接处理线阵卫星影像的问题。在稀疏重建阶段,设计并引入伽马校正进行色调映射,并结合SIFTGPU与RANSAC算法实现了快速特征匹配,显著提高了特征提取与匹配的速度和准确率。在稠密重建阶段,提出了基于参考面优化和视差约束的深度图重建方法,克服了传统方法在数值精度方面的局限。在MVS3DM公共数据集上的实验结果表明:本文方法在大多数情况下的重建精度和完整性均优于其他同类方法,显示出更好的重建效果。研究结果验证了所提出方法在提升多视高分辨率卫星影像三维重建性能方面的有效性,为进一步提高卫星影像三维重建的精度和效率提供了新的思路。

    2024年11期 v.49;No.317 74-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 3752K]
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  • 连霍高速公路地表形变InSAR识别与成因分析

    唐佳鹏;何毅;王培安;张立峰;火天宝;路建刚;

    针对连霍高速公路(G30)沿线地质灾害隐患较多及广域地表形变识别不足的问题,该文利用SBAS-InSAR技术,获取了2021—2022年G30高速公路武威至张掖段沿线2 km范围内的地表形变速率和累积形变量,并分析了地表形变的时空特征。结合8个环境因子,采用二元逻辑回归方法评估了不同因素对地表形变的影响。结果表明:G30高速公路武威至张掖段存在4处路面沉降,主要集中在张掖市境内;高速公路沿线的地表形变主要受地表土壤水分含量、土地覆盖类型和降水的影响;此外,张掖市典型区域的地面沉降呈现周期性变化,与人类活动(如农业灌溉)密切相关。本研究为高速公路地质灾害的预防和管理提供了理论和技术支撑。

    2024年11期 v.49;No.317 88-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 3137K]
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  • Landsat时序遥感的群岛区域潮间带演变特征分析

    王建强;陈超;董超;龚绍军;陈炎坤;陈慧欣;

    针对群岛区域受云雾遮挡频繁及潮间带高动态性特征,使得利用瞬时成像的遥感技术准确提取潮间带信息存在困难的问题,借助于遥感卫星的重访性,基于Landsat时序遥感影像和Google Earth Engine(GEE)云平台,利用遥感指数,结合极值合成算法和OTSU算法,实现了潮间带空间范围划定及类别属性识别,绘制了潮间带时空分布图,准确探测了演变特征。在舟山群岛开展了验证实验,结果表明:本文方法准确划定了潮间带空间范围,识别了类别属性,总体精度为90.00%,Kappa系数为0.83;绘制了1985—2020年30 m空间分辨率的舟山群岛潮间带时空分布图,并分析了其时空格局演变特征。该研究能够为生物多样性维护、海岸带资源调查提供技术支持。

    2024年11期 v.49;No.317 101-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1645K]
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  • 顾及多波谱特征的玉米种植面积提取方法研究

    王蒙恩;侯岳;卢小平;王如意;

    针对我国农作物种植结构复杂且耕地细碎化的问题,基于GEE云计算平台与随机森林算法,融合Sentinel-1/2主被动遥感数据,综合考虑光谱、极化和纹理特征设计4个提取模型(M1-M4)对玉米种植面积进行高精度制图与提取研究。结果表明:仅使用Sentinel-2数据的M1模型精度最低,总体分类准确率和Kappa系数分别为86.15%、0.828;引入雷达数据的M2模型与基于近红外波段的纹理特征的M3模型总体分类准确率相比于M1模型提高了0.82%、2.83%;两者结合使用的M4模型精度最佳,总体分类准确率与Kappa系数分别为93.23%、0.915,将M4模型提取的研究区玉米种植面积与国家统计年鉴数据比较准确率为97.4%。研究结果为我国农作物高精度制图与提取提供技术参考。

    2024年11期 v.49;No.317 111-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1937K]
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  • 记忆增强的多尺度注意力高光谱影像分类

    杨正维;范丹;李霞;张泽龙;杨亚复;

    针对传统卷积神经网络存在参数量较大、模型结构较为复杂和感受野有限等问题,提出一种记忆增强的多尺度层次空间注意力分类网络用于高光谱遥感影像分类。通过整合深度可分离卷积和多尺度特征融合模块,显著减少卷积网络的参数,强化了网络对空谱信息的高效表达。此外,设计层次空间相关性注意力机制,捕捉图像中不同尺度的空间特征,提升了图像中不同区域之间的关联性。通过采用记忆标记器将光谱-空间特征转换为记忆标记,缓解了特征衰减问题。实验结果表明,在Indian Pines和Pavia U数据集上,MHSANet不仅保持了较低的计算复杂度,而且总体识别精度分别达到97.88%和97.22%,优于其余深度学习方法。

    2024年11期 v.49;No.317 120-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 2465K]
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  • 城镇化下池河流域土地利用冲突及驱动力分析

    梁栋栋;张正涛;王蒙;徐俊英;黄洁银;

    针对城镇化进程中土地利用冲突矛盾加剧的问题,基于3期遥感监测数据,采用土地利用变化图谱、转移矩阵、土地利用冲突指数和空间计量模型,对池河流域土地利用冲突演化特征及驱动力进行分析。结果表明:(1)近年来池河流域以耕地减少、建设用地增加为主,土地利用空间分布格局整体保持稳定;(2)研究期内池河流域平均冲突水平由0.60上升到0.63,基本可控和严重失控冲突主要分布在池河下游和女山湖附近区域,作用强度在2020年达到峰值;(3)经济生产总值、人口密度和距道路距离是池河流域土地冲突空间分异的主要影响因素,其影响效应在空间尺度上具有显著的差异性。研究内容可为实现池河流域土地利用空间合理布局和融合性开发提供参考。

    2024年11期 v.49;No.317 133-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1841K]
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  • 一种优化的CYGNSS森林地上生物量反演方法

    罗智辉;胡羽丰;龚劲章;张志裕;李云龙;

    针对热带雨林生物量难以准确测定的问题,以亚马逊雨林和刚果雨林作为研究区,基于CYGNSS提供的GNSS-R数据,采用灰狼算法优化的ANN模型反演了热带雨林森林地上生物量。结果表明:在亚马逊雨林,反演的森林地上生物量与验证数据之间相关性约为0.9,RMSE为39 t/ha;在刚果雨林,反演的森林地上生物量与验证数据之间的相关性为0.93,RMSE为49 t/ha。利用训练的“最优”ANN网络,我们可以基于CYGNSS数据和辅助数据生成高精度森林地上生物量月产品,对比现有产品,时间分辨率显著提升,有助于更快监测和分析植被的动态变化。

    2024年11期 v.49;No.317 146-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 4077K]
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地图学与地理信息

  • 面向建筑空间群集的3D拓扑数据模型及其构建方法

    高熙鹏;史云飞;张丕亚;张彤;

    针对建筑物空间群集对象的3D拓扑表达问题,提出了一种基于代数拓扑理论的3D拓扑数据模型及其构建方法。该模型采用胞腔、胞腔复形概念,通过0-胞腔、1-胞腔、2-胞腔、3-胞腔、边环、面环、3-复形等拓扑基元,构建了一个3D拓扑数据模型,有效表达了建筑空间群集的3D拓扑。以薄壁楼层平面图为数据源,提出了一种3D重建方法,通过边拉伸和面拉伸方法生成3D拓扑基元,并使用布尔操作进行拓扑重构。为证明模型的实用性,开发了一个Python测试系统,并以实际数据为例进行实验。结果表明,该模型不仅能够支持空间群集拓扑查询与分析,还能处理非流形拓扑问题。这对于室内导航、产权管理和应急响应等应用领域具有显著的理论和实践意义,为智慧城市的发展提供了数据支持。

    2024年11期 v.49;No.317 163-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 2952K]
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  • 一种境界跳绘的类型识别与自动化处理方法

    杜丽萍;张彦平;康二梅;郭沛沛;殷勇;

    针对现有地图制图中境界跳绘处理大多通过人机交互实现,缺乏相对完善的类型识别及优化方法进行自动化处理的问题,提出了一种境界跳绘的类型识别与自动化处理方法,综合考虑跳绘区长度、非跳绘段相对于线状地物的同异侧信息、境界符号长度、纵向间隔距离和线状地物符号宽度,实现了跳绘类型的自动判断,跳绘分段个数、跳绘弧段长度和空白弧段长度的自适应计算。通过试验验证了本文方法的有效性和合理性,该方法不仅在可靠性上优于传统方法,而且在可视化效果上更贴合实际应用,同时也提高了境界跳绘的效率。

    2024年11期 v.49;No.317 176-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 2090K]
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  • 语义信息与边界规则化的室内三维重建研究

    黄明;高远;杨震卿;王雷;

    针对传统室内建筑三维重建模型大多仅能重建表面结构且缺乏语义信息等的问题,提出一种以墙线二值图为基础,通过墙线边界规则化与房间聚类语义信息进行约束的室内建筑三维重建方法。通过壁面检测、二值化、直线拟合来获取墙线,通过提取墙壁厚度并利用规则化手段结合语义信息来构建房间边界,舍弃纯粹描述建筑物外形具备高度可视化的表面重建,转而专注于观察数据体积,获取房间参数,重建具有连接关系的墙壁模型,通过具有约束条件的墙壁模型来表达房间,最终实现构件化的室内三维重建。通过对不同场景下室内点云数据进行实验分析,实验结果展示了本文方法在复杂现实世界仍具备适应性与鲁棒性,所获模型能很好地与输入点云贴合并表达房间特征。

    2024年11期 v.49;No.317 186-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1784K]
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  • 基于语义编码的自然语言时空问句语义理解

    李洁;王继周;毛曦;路文娟;

    针对目前自然语言时空问句查询存在语义信息提取不完整、意图识别不准确等问题,提出一种面向具有时空特性的自然语言问句语义理解方法。该方法基于融合注意力机制的BiLSTM-CRF模型,实现时空问句的自动语义编码和语义信息提取。利用预定义的问句类型和语义编码结果对问句进行分类,通过对类内问句的语义解析完成问句意图识别。为满足不同数据库查询的需求,通过构建中间语言的方式实现其到数据库查询语言的转换。结果表明本文方法能准确实现基本查询和复合查询中的语义信息提取及意图理解,且准确度高达93.69%;以数据库语言Cypher为例,时空问句到查询语言的转换精度达到71%。

    2024年11期 v.49;No.317 197-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 1344K]
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