大地测量学与导航

  • 一种多频多系统部分模糊度固定算法

    祝会忠;郑建行;路阳阳;

    针对GNSS多频多系统的定位模式使得整周模糊度的维数急剧增加,导致很难快速准确地固定所有模糊度,引起显著RTK定位偏差的问题,提出一种基于卡尔曼滤波的GPS/BDS/Galileo组合部分模糊度固定方法:对原始误差方程进行参数重组,将窄巷模糊度组合形成宽巷以及超宽巷模糊度;采用多重约束检验取整超宽巷、宽巷模糊度并依次对待估参数进行更新;对窄巷模糊度子集进行筛选,缩小模糊度的搜索空间;结合历元间差分,提供当前历元先验位置解,对模糊度进行检验。经实验表明:在长距离静态实验中,该算法在定位精度E、N和U方向上相较于常规部分模糊度固定分别提升32%、42%和28%。在模糊度固定正确率和收敛速度方面也有显著的提升,且随着基线长度的增加其优势越明显;在短距离动态实验中,该算法在较为复杂的城市道路中定位精度、可靠性以及重收敛速度同样具有出色的表现。

    2024年01期 v.49;No.307 1-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 3461K]
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  • 区域对流层约束的BDS-3 PPP性能分析

    冷宏宇;赵建伟;陈向东;白天阳;付文涵;

    针对PPP定位解算过程中收敛时间较长的问题,提出一种附加区域对流层延迟模型值约束PPP的方法,利用电力北斗精准位置服务网湖南区域的16个基准站观测数据,构建区域对流层延迟模型,通过对流动站HNYZ和CZZX的PPP定位实验,分别从PPP定位精度、收敛时间、模糊度参数和观测模型几何强度等方面,对该算法的改进效果进行了对比分析。实验结果表明,该算法具有更好的PPP模型几何强度,可以显著地改善高程方向的定位性能,静态模式下,收敛时间分别提升18.23%和12.96%,定位精度分别提升8.79%和1.87%;动态模式下,收敛时间分别提升7.32%和6.78%,定位精度分别提升6.07%和20.53%。

    2024年01期 v.49;No.307 15-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 2131K]
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  • 联合VMD和Bi-LSTM的GNSS坐标时序降噪

    刘逸夫;徐克科;郭增长;张子豪;

    针对GNSS坐标时间序列中的噪声难以有效去除等问题,构建了一种联合变分模态分解和双向长短期记忆模型的方法用以去除GNSS坐标时间序列中的噪声。将GNSS坐标时间序列分解为k个本征模态函数分量,并根据样本熵选择出有效的模态分量,分别通过双向长短期记忆网络处理,最后将信号进行合成。以BJFS等12个具有较长时间序列且数据完整性较好的GNSS站点坐标数据为例,对坐标时间序列进行降噪。将该方法与传统的分解方法进行对比分析,发现在E、N、U方向上,相比于单一变分模态分解,速度不确定度改正率分别提高了11.03%、4.60%、7.39%,相比于经验模态分解分别提高了31.70%、27.70%、24.42%。结果表明该方法能够更好地去除信号中的噪声,且优于传统分解方法,可提高信号可靠性。

    2024年01期 v.49;No.307 23-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 2813K]
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  • 附有几何自约束的激光跟踪仪四元数光束法平差

    苗学策;罗涛;齐志军;丁克良;

    为了提高激光跟踪仪多站测量数据处理方法的整体误差控制能力,研究数据内部存在的约束条件,基于四元数坐标转换原理,结合激光跟踪仪测量场景与数据特性,提出一种附有几何自约束的激光跟踪仪四元数光束法平差方法。将四元数坐标转换引入常规激光跟踪仪光束法平差中,替换传统涉及三角函数的坐标转换方法,并结合各测站观测同名点组间的距离不变这一数据内部的几何约束条件,建立几何自约束方程作为限制条件进行附有限制条件的间接平差解算。在实测数据上与传统激光跟踪仪数据处理方法进行坐标差值比对,结果表明,相比常规光束法平差平面精度提高28%,高程精度处于同一水平,整体点位精度优于0.050 mm,整体误差控制较好,能够在一定程度上控制测量空间范围内的误差分布,为准直测量等激光跟踪仪测量应用场景提供数据处理与误差控制方法参考。

    2024年01期 v.49;No.307 33-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1929K]
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  • 不同地磁暴强度下非差非组合PPP定位性能分析

    吴志文;詹艳春;唐国礼;何林禹;陈华;

    针对地磁暴会影响全球卫星导航系统卫星姿态、刺激电离层发生扰动,导致卫星信号丢失和产生大量周跳,降低定位精度与可靠性的问题,从非差非组合精密单点定位用户的需求出发,以全球均匀分布的110个国际GNSS服务测站为研究对象,评估了不同地磁暴强度下非差非组合精密单点定位性能。研究表明:不同强度等级的地磁暴对非差非组合定位均存在一定的影响,该影响在高纬度地区和低纬度地区尤为明显。相较于无地磁暴,发生大和特大等级的地磁暴时,定位结果的三维均方根RMS均值分别增加了151.8%和451.8%。当发生特大等级的地磁暴时,垂直总电子含量较大的区域,定位结果的可靠性严重下降,部分测站的三维RMS值可能会超过3 m。在地磁暴对N、E、U方向的定位影响研究中发现,其对北方向的精度影响最大。相较于没有发生地磁暴,发生大和特大等级地磁暴时北方向的三维RMS均值分别增加了168.0%和542.5%。

    2024年01期 v.49;No.307 41-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 4983K]
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摄影测量学与遥感

  • UAVSAR在地表形变监测中的应用综述

    吴玉婕;赵超英;

    针对无人飞行器合成孔径雷达(UAVSAR)差分干涉测量可用于形变监测的发展潜力,介绍了美国UAVSAR的系统设计、工作原理、数据产品等,概述了国内外UAVSAR系统的发展与应用现状、存在问题和发展趋势,重点讨论了UAVSAR在火山、断裂、冰川、冻土、滑坡、地面沉降等典型地表形变监测的应用。其高空间分辨率和较强的穿透性是对星载SAR数据极好的补充,彰显了UAVSAR系统极大的应用前景,为国内机载雷达系统的研究及其在地质灾害监测方面提供参考。

    2024年01期 v.49;No.307 50-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2148K]
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  • 时序InSAR用于滑坡灾前二维形变追溯与灾后风险评价

    邓斐;张双成;樊茜佑;牛玉芬;惠文华;司锦钊;吴文辉;

    针对美国俄勒冈州西海岸Hooskanaden滑坡发生的大规模失稳以及破坏后坡体的稳定性仍然未知的问题,本文基于升降轨Sentinel-1影像数据,利用SBAS-InSAR技术对Hooskanaden滑坡灾前的变形模式、驱动因素和灾后的稳定状态进行了研究。结果表明,早在2019年滑坡事件发生前,Hooskanaden滑坡就处于持续蠕变状态,其沿LOS向的最大形变速率可达-226 mm/a;该滑坡属于推移式滑坡,以水平自东向西运动为主,二维形变与其倾角的组合有利于推断滑坡的变形模式;滑坡运动存在明显的季节性周期变化,降雨是其加速变形的主要驱动因素;滑坡的中部及其后缘在灾后仍处于活跃状态,沿LOS向的最大形变速率达-65 mm/a,存在再次失稳的可能性。

    2024年01期 v.49;No.307 67-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 4219K]
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  • 融合注意力机制的改进Mask-RCNN遥感影像建筑物提取

    李健;庞留记;吴浩;王心宇;

    针对复杂影像背景和密集建筑物堆叠导致建筑物提取效果不完整,存在误检、漏检等问题,提出了一种改进Mask-RCNN遥感影像建筑物提取方法。利用双通道注意力机制增强目标的有效特征,同时引入特征增强金字塔网络增强网络对遥感影像的上下文特征信息地提取能力,结合双通道下采样模块减少特征损失,提高模型提取的精度和效率。实验表明,提出的改进Mask-RCNN在建筑物数据集和RSOD数据集上,与多种方法进行实验对比验证,Precision和F1值均高于对比方法,且目标识别的结果更加完整,目标漏检率更低。

    2024年01期 v.49;No.307 79-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1997K]
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  • 复杂场景下对违规共享单车的细粒度检测方法

    戴激光;徐飘玲;吴玉洁;

    针对检测违规共享单车,受阴影遮挡、姿态差异和目标重叠因素影响,已有算法存在误提取、漏检和定位不准确问题,提出一种对违规共享单车细粒度检测的Bicycle-YOLO算法。针对目标受阴影遮挡的情形:(1)构建具有自适应感受野的C3_DCN模块,增强模型对共享单车识别和描述能力,缓解模型对违规共享单车细粒度检测的误提取情况;(2)依据违规共享单车存在停放姿态差异,引入上下文聚合块,提升模型对多粒度目标检测精度,减少漏检;(3)根据违规共享单车出现重叠堆放现象,使用WIOUv3损失函数,解决重叠目标细粒度特征混杂问题,精准定位目标位置。在自制违规共享单车数据集上,选取其他方法进行对比实验,结果表明Bicycle-YOLO算法的精确率、召回率、map@0.5与F1分别达到了93.4%、87.3%、91.2%、90.25%,明显优于其他方法,验证了本文方法的可行性。

    2024年01期 v.49;No.307 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1708K]
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  • 联合地物轮廓线的三维重建算法研究

    宫志群;许锋;杨世廷;张栋樑;胡润田;袁婷;

    针对现有三维重建研究中对线特征利用不充分,重建精度低的问题,提出了一种联合地物轮廓线的三维重建算法。利用BDCN模型和相应预处理算法,提取出二维影像上的边缘轮廓线;基于对极几何原理的核线引导和三角测量原理,建立线段的初始匹配假设;通过相似性计算和图聚类算法重建出三维轮廓线模型结果;将结果应用于三维网格模型的优化。使用Building-Imagery-P36和DTU MVS数据集对本文算法进行验证,结果表明:本文方法提取出的轮廓线段精简而完整。相比经典的Line3D++算法,MAE和标准差值平均降低了0.321、0.699,重建时间平均降低了58%,精度和效率都有明显提升。附加三维轮廓线约束后,生成的网格模型视觉效果更佳,细节信息更为丰富。

    2024年01期 v.49;No.307 97-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1896K]
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  • 地面激光雷达点云数据乔灌分离方法研究

    聂辰辰;程峰;王成;王金亮;吴骏恩;

    针对当前基于地面激光雷达点云数据的乔灌分离方法在不同环境中很难准确地实现分离的问题,提出了一种粗分离和精分离相结合的方法:先对点云数据进行预处理;结合法向量和支持向量机对此进行粗分离;利用RANSAC算法拟合圆柱、结合格网点云数标准差变化筛选乔灌,以及基于点云数标准差的自适应DBSCAN进行最终的精分离。选取了8块不同生长环境的样地进行测试,其乔木提取株数准确率均高于93%。实验结果表明:该方法能够实现不同环境下的地面激光雷达点云高效准确地乔灌分离,并与现有的传统方法相比,其精度和效率更高、普适性更强,为后续植被参数、林木株数准确提取奠定了基础,具有广泛的应用前景。

    2024年01期 v.49;No.307 106-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 3605K]
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  • 粒子-平滑变结构滤波相位解缠算法

    李蓉;谢先明;

    为了有效提升干涉图相位解缠精度,提出粒子-平滑变结构滤波相位解缠算法:(1)把融入残差因子的平滑变结构滤波算法应用于干涉图相位解缠,结合局部相位梯度估计技术,构建粒子-平滑变结构滤波相位解缠程序;(2)把干涉图相位微分偏差图作为质量图,嵌入堆排序路径跟踪策略指导相位解缠路径;(3)利用归一化的干涉图相位微分偏差图把干涉图划分为3个不同质量层级的缠绕像元集,粒子-平滑变结构滤波相位解缠程序沿第1质量层级→第2质量层级→第3质量层级的顺序依次解缠干涉图缠绕像元,获得干涉图所有缠绕像元的解缠相位值。模拟和实测数据实验结果表明与一些代表性算法相比,上述方法能较好地执行干涉图相位解缠任务,显现了较好的鲁棒性,有效提升了干涉图相位解缠精度。

    2024年01期 v.49;No.307 117-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 5784K]
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  • 单张卫星影像的建筑自动化三维重建

    李洋;胥海燕;颜青松;刘海兵;曲英杰;冉煜;邓非;

    针对基于卫星影像的三维建模在建筑产业、城市规划、文化遗产保护、工业制造等领域中的应用问题,提出了一种基于深度学习的解决方案,着重探讨如何通过高效、迅速的方式生成单张卫星影像中的建筑模型。运用深度卷积网络模型提取建筑足迹,同时,引入了改进的道格拉斯-普克算法对建筑足迹进行规则化,并通过推算建筑高程和屋顶样式识别填充,对建筑模型进行完善。最终,通过综合上述参数输出,成功实现了在单张卫星影像中对建筑进行高效批量重建。

    2024年01期 v.49;No.307 132-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2312K]
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  • 一种面向绝缘子缺陷检测的YOLOv5l优化模型

    刘丽;闫利;谢洪;付晶;

    由于无人机电力影像存在绝缘子器件尺度变化大,输电线路背景复杂,绝缘子缺陷目标小的特点,导致传统目标检测算法识别精度不高。该文提出以YOLOv5l为基础的CA、Transformer编码块和多尺度相融合的改进网络模型,较好的提高了大尺度变化影像上绝缘子缺陷检测的准确性,提升了复杂背景下多类型绝缘子缺陷识别的能力,并解决了微小绝缘子缺陷漏检的问题。基于在某电网公司的数据集上完成训练和验证实验,表明优化模型相比原YOLOv5l模型,准确率提升8.9%,召回率提升4.4%,平均精度均值提升3.5%,说明改进模型对绝缘子缺陷检测有效。

    2024年01期 v.49;No.307 143-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 3300K]
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  • 结合差异增强的异源遥感影像变化检测网络

    邱云飞;屈照阳;方立;

    针对现有变化检测方法中单分支网络将原始影像直接求和造成的差异信息损失以及中小目标误检等问题,提出一种基于U-Net的结合差异增强的变化检测网络。将差分图像经过通道注意力机制学习每个通道在特征表示中的差异性,生成与通道相关的权重;利用这些权重与原始图像加权求和,然后将特征增强后的两期图像融合后输入网络;接着通过密集残差块加强编码器信息传递和复用;利用不同形式和尺度的卷积进一步细化检测结果。所提方法在Sardinia和Shuguang数据集中与主流方法进行对比,相较于MUNet, OA分别提升了1.27%和0.74%;F1分别提升了5.32%和1.75%。结果表明,所提方法能够充分利用差异信息,对中小目标以及边缘细节有较高的分割能力。

    2024年01期 v.49;No.307 153-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1680K]
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  • 知识图谱辅助历史建筑信息模型自动化建构

    吴锐;黄明;杨玉涛;

    针对激光雷达及倾斜摄影技术应用于历史建筑数字化保护过程中,获得的三维点云数据存在缺失、疏密不一和数据异常,且点云拟合生成的三维模型不可拆解等问题,提出了一种基于知识图谱建构及推理技术的历史建筑信息模型自动生成方法。先根据建筑营造技艺规则,建构建筑各构件自身及相互间的数据结构和空间拓扑关系知识图谱,再结合已知点云数据科学推理缺失构件信息,最后补全构件参数,完成模型自动化搭建。对比目前主流的基于点云数据逆向人工建模方法,该方法建模速度更快、模型构件可拆解、参数信息更完整。通过山西晋祠圣母殿大木作实验结果表明,该方法获得的参数化模型能够全面真实展示建筑的结构信息和传统营造技艺,为历史建筑数字化保护提供重要的技术手段。

    2024年01期 v.49;No.307 163-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 4321K]
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地图学与地理信息

  • 新型专题地图制图自动化系统框架与关键技术

    李桂娥;蔡忠亮;李伯钊;王巧;

    针对信息技术和行业需求对专题地图制图的表达内容、表达方法、表达形式和智能化水平带来的巨大冲击问题,通过总结和分析可视化技术和专题地图制图技术的发展,提出了一种新型专题地图自动化制图方法,设计实现了专题地图制图自动化框架。通过对空间数据无缝转换、专题应用模型库构建、开放式制图规则库与符号库设计、注记与符号自动配置、制图要素关系自动处理、地图整饰自动化等关键自动化技术进行研究,基于底层核心制图引擎和内嵌式插件开发技术,研发了专题地图自动制图系统,实现了空间数据库和应用模型驱动的专题地图制图流程。以多种专题地图制图实例进行了验证,结果表明系统较好地满足了多场景的专题制图需求。

    2024年01期 v.49;No.307 181-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 2187K]
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  • 贺兰山森林破碎化海拔梯度格局及其影响因素

    王钰;刘涵;赵财胜;桑玲玲;鞠正山;胡腾云;李雪草;

    针对森林破碎化格局影响着森林生态系统的总体格局、物质和能量流动,迫切需要监测评估的问题,受限于森林分布数据可用性,当前森林破碎化格局精细分析研究相对缺乏。本研究以贺兰山为研究对象,基于高清遥感影像提取精细森林分布数据,采用景观指数量化了东西坡森林破碎化格局,并利用广义线性回归、逻辑回归方法探讨了其对海拔环境梯度的响应。结果表明:(1)贺兰山森林破碎度随海拔上升呈先减后增的格局,东坡森林破碎度高于西坡;(2)森林破碎化海拔分布格局与地形、气候梯度呈单峰关系;(3)自然和人为因素共同塑造了森林破碎化格局。其中,气候因子及其与地形、人类活动因子的共同作用起主导影响;(4)生长季气候条件调控了树木分布上下限。生长季长度222 d、夏季平均温度10.9℃分别是限制东西坡树木上限的临界气候阈值,夏季降水量177 mm、夏季降水量243 mm分别是限制东西坡下限的临界气候阈值。这些发现有助于揭示温带干旱与半干旱山区在自然和人为因素复杂影响下的森林破碎化格局特征,可为制定森林资源保护和可持续管理政策提供支持,也能为其他相关研究提供一定参考。

    2024年01期 v.49;No.307 190-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 3674K]
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  • 面向地理流的双变量时空扫描统计方法

    王钰辉;阳孟杰;周梦杰;周楷淳;

    针对现有的地理流双变量异常聚类方法忽视了时间维度的问题,提出面向地理流的双变量时空扫描统计方法。先构建面向地理流的多尺度时空扫描窗口;通过伯努利模型下的扫描统计量检测窗口中是否存在异常流簇,采用蒙特卡洛模拟方法检验扫描统计量的统计显著性;筛选一系列时空分布无重叠的异常流簇。应用该方法识别厦门市网约车流和巡游车流的时空异常流簇,以发现两类出租车竞争模式的时空格局。结果表明:巡游车流占优簇常发生在凌晨,分布在娱乐、餐饮、住宿等场所;网约车流占优簇常发生在上午或傍晚,分布在办公地点与居住地之间。该方法挖掘的结果能够发现异常流簇准确的时空分布特征,可为城市交通规划提供支持。

    2024年01期 v.49;No.307 204-215页 [查看摘要][在线阅读][下载 1869K]
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  • 融合注意力与词边界的防震减灾实体识别方法

    徐婧;刘纪平;王亮;王岩;

    针对防震减灾命名实体识别任务中存在的特征信息不足且识别效率低的问题,提出了一种“融合自注意力与MarkBERT”的防震减灾领域实体识别模型。该模型在预训练过程中引入MarkBERT:(1)得到含有词边界信息的序列;(2)利用BiLSTM获取字符位置信息;(3)引入自注意力机制进一步捕获序列内部关系并分配特征权重;(4)通过条件随机场输出最优序列标注结果。本模型基于“地震防治相关问句BIO标注数据”进行了实验,结果显示F_1值达到了96.18%,并与3组同类模型进行对比,验证了算法的优越性。实验结果表明,该模型能高效准确的识别文本中的防震减灾实体。

    2024年01期 v.49;No.307 216-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 1403K]
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