大地测量学与导航

  • 顾及坐标精度的地球自转参数联合解算方法研究

    史浩伟;俞克豪;李丽华;李淑慧;杨红磊;罗士淇;

    针对空间目标导航定位必要参数之一的地球自转参数,在VLBI与BDS联合解算过程中的权重比存在差异的问题,利用同时期的VLBI和BDS数据,解算测站坐标和地球自转参数。结果表明,对于测站精度来说,利用VLBI连续加密观测数据得到的测站精度,均低于BDS的解算结果。但是,在观测条件相同的情况下,基于VLBI观测资料获取的地球自转参数精度要优于BDS的解算结果。基于自转参数的解算精度,确定联合解算时的权重因子,加权处理后的地球自转参数较单一BDS观测资料解算结果精度进一步提高,极移精度提升约20%,UT1-UTC精度提升约13%。

    2024年03期 v.49;No.309 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1391K]
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  • 城市环境手机GNSS定位随机模型自适应构建方法

    李仕辉;王虎;马宏阳;徐莹;任营营;王亚峰;

    针对城市环境下智能手机接收的卫星信号易被遮挡、反射,导致城市手机定位受到严重多路径效应的问题,分析小米手机的卫星可见性、载噪比以及多路径误差,提出一种基于多路径误差拟合模型参数的联合高度角、载噪比的随机模型构建方法。结果表明手机观测到的L5/E5a频率卫星数较少,限制了其双频无电离层组合的定位性能,且多路径误差与载噪比相关性强于高度角。多次定位结果表明联合定权随机模型相较于高度角模型更能抑制多路径误差。小米8半遮挡环境下水平和高程方向精度平均提升22.81%和20.34%,建筑遮挡环境分别提升32.93%和25.44%;华为Mate40在树木遮挡环境水平和高程方向精度提升14.53%和17.69%。验证了此建模方法的有效性,适用于不同环境及手机的误差建模。

    2024年03期 v.49;No.309 8-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 3508K]
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  • 室内典型场景下UWB基站共面部署研究

    毕京学;李世卿;刘家良;刘依凝;刘在飞;桑文刚;蔚保国;黄璐;

    针对室内多种典型场景下UWB基站部署与定位精度间关系分析不够透彻的问题,该文研究了室内典型场景下不同数目和网型的UWB基站共面部署。基于基站密度建立部署性能分析模型,利用最小二乘、肖维勒准则及t检测实现动静态位置解算、数据预处理并进行精度评定,探究室内典型场景下合理的基站部署。选取4种场景(空旷房间、走廊、会议室和办公室)分别采用低密度三基站(三角型和L型)和四基站(菱型和方型)、高密度五基站(K型)和六基站(H型)开展实验。在空旷房间和其他3种场景下,定位精度最高的网型分别是低密度方型和高密度H型,平均绝对误差比其他网型至少减少了26.92%、37.50%、17.24%和11.43%。室内典型场景下合理部署基站能够有效提高定位精度。

    2024年03期 v.49;No.309 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2015K]
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  • GPS观测的嘉黎断裂西段典型构造区域地壳变形特征

    赵天祥;苏小宁;朱庆;赵国强;

    为了确认嘉黎断裂带西段的走滑与拉张并存地壳变形特征这一预研论断,通过在关键构造部位布设5个GPS流动观测站,获得区域现今地壳运动水平速度场,并结合跨断层GPS基线方法定量给出了不同断层的滑动速率。通过实验获得的大地测量观测资料,证明了地质学研究提出的变形特征的正确性,同时对滑动速率给出了定量分析。结果表明:嘉黎断裂带西段拉木青-桑地段为右旋兼挤压运动,右旋走滑速率为2.7±0.8 mm/a,挤压速率1.9±0.6 mm/a;位于嘉黎主断裂北侧的张性盆地,拉张速率2.8±1.0 mm/a,南侧张性盆地的拉张速率为2.1±0.5 mm/a。该文的研究成果可以更好地解释嘉黎断裂带西段的构造变形特征,并为研判青藏高原地壳变形的运动学特征提供技术参考。

    2024年03期 v.49;No.309 27-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1658K]
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摄影测量学与遥感

  • 融合高分辨率影像与LiDAR的孪生对抗协同分类算法

    崔杰瑞;普运伟;夏炎;饶闯江;陈如俊;

    针对传统多模态协同分类算法在异构特征表征方面的局限性,提出一种基于孪生协同注意力对抗网络(MCA~2Net)的分类算法,用于高分辨率遥感影像和LiDAR数据的融合分类。MCA~2Net首先设计多尺度特征提取和多注意力机制模块,结合对抗博弈过程有效提取高阶语义特征与差异化互补信息,实现多模态数据细节特征判别性保留;同时融合对抗与分类任务构建复合损失函数进行协同训练,平衡无监督图像融合任务与监督分类任务,实现模型稳定性提升。基于Houston与云南山地数据集实验结果表明:MCA~2Net算法能有效提升多模态数据的协同分类性能,研究结果可应用于城市规划、环境监测与土地利用分类等领域。

    2024年03期 v.49;No.309 36-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 5434K]
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  • 基于因果分析的滑坡位移预测模型

    孙华芬;曹念;侯克鹏;

    针对滑坡位移预测模型对防灾减灾和损失评估有重要意义的问题,以八字门滑坡为例,基于位移监测数据建立了考虑时滞的滑坡位移CEEMD-SIWOA-BP组合预测模型。利用互补集合经验模态分解方法将位移监测数据分解成多个信号分量,重构为滑坡趋势项及周期项;构建BP-SIWOA模型,引入Singer混沌映射及自适应权重因子提高鲸鱼算法的全局搜索和收敛能力,利用改进的鲸鱼算法对BP神经网络模型的连接权重及阈值项赋值,对趋势项位移用三次多项式进行预测,而对周期位移项考虑时滞效应,利用收敛交叉映射法对降雨量及库水位与周期位移间的因果关系进行了分析和位移预测;将各分量结果叠加得到滑坡位移累计预测值,并评价了预测精度。结果表明,该方法性能优于其他模型,验证了考虑时滞的CEEMD-SIWOA-BP组合预测可行性,能为滑坡灾害预警预报提供技术参考。

    2024年03期 v.49;No.309 47-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1971K]
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  • 多尺度测地线距离的点云划分方法

    陈万志;王牧宇;夏羽;汤璇;魏宪;

    针对三维点云目标通常具有复杂的多尺度非欧几里得空间结构,且无序排列、动态性强、难以高精度预测标签,当前的自注意力模块依赖点乘和矩阵转换运算,难以充分捕捉点云对象的多尺度非欧几里得结构等问题,提出了一种新的多尺度自注意力模块——基于测地线距离的多尺度点云划分(GMT),多尺度提取点云数据的非欧几何信息以增强表征能力。GMT在ModelNet40数据集上的整体准确度指标和类别平均准确度指标分别达到93.2%和90.5%;在ScanObjectNN数据集上的整体准确度指标和类别平均准确度指标分别达到82.5%和81.1%,与Point-TnT等其他主流方法相比取得了具有竞争力的结果。实验结果表明,GMT在一定程度上具有较强的非欧几何特征捕捉能力。

    2024年03期 v.49;No.309 58-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1336K]
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  • 基于自投影注意力的城市道路点云智能识别

    杨莹;邹文明;黄恺翔;王进;陈昱臻;金钊;

    针对大规模城市道路点云环境中,道路典型地物识别效率不高的问题,提出了一种基于自投影注意力的三维点云模型U-RandLA,通过点云投影算法获取道路点云信息自投影图,采用二维图像卷积网络分支U-Proj提取该自投影图特征,生成注意力分布图,强化模型对典型地物的识别能力,提升了现有点云识别算法的重点区域感知能力;融合点云原始信息和具有大感受野的注意力分布图的特征,扩增模型初始感受野,解决现有算法感受野狭窄问题,提升对大尺度典型地物的信息提取能力。实验结果表明,U-RandLA模型对典型地物的平均识别准确率达到97.7%,物体平均交并比达到64.4%。帮助提升了实际项目的生产效率,已成功应用于浙江省、上海市、山东省、重庆市等城市道路部件的智能提取。

    2024年03期 v.49;No.309 67-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 2745K]
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  • 长波红外成像技术及其在SLAM中的应用

    赖路广;赵冬青;李林阳;李雄庆;樊文哲;袁俊俨;

    针对长波红外相机在同步定位与建图(SLAM)中的应用进行了总结分析。通过对比红外相机与可见光相机成像的异同,分析了红外SLAM研究的难点,结合国内外对于红外SLAM的研究进展,从红外图像特征提取、红外里程计、多传感器融合红外里程计和红外SLAM 4个方面进行了总结梳理。长波红外相机在挑战环境下具有良好的应用前景,但其存在明显缺点,未来红外相机与其他传感器的结合使用应是研究的重点。

    2024年03期 v.49;No.309 77-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1071K]
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  • 一种改进DeepLab V3+的湿地信息提取方法

    贺晋杰;王昶;张文;王旭;郭贺;薛奇;

    针对湿地信息提取过程中存在的“椒盐现象”、分类精细程度及分类效率低的问题,提出了一种基于DeepLab V3+改进的M&E-DeepLab网络模型。该模型采用MobileNet V2作为DeepLabV3+网络的主干特征提取网络,以减少模型参数量、提高网络训练效率和训练精度。对空间金字塔池化(ASPP)模块中的3个并联的膨胀卷积支路进行逐层特征传递,以扩大感受野、提高信息利用率。在ASPP模块后引入通道注意力机制,对深层特征图进行通道特征加强,以提高网络分割性能。结果表明,该模型的总体精度为90.0%,Kappa系数为0.878。相较于原始DeepLab V3+和其他相关模型,该文模型在翅碱蓬湿地、芦苇湿地、混合湿地等地物类型的提取精度上均具有明显优势,在辽河湿地信息的提取方面具有较好的应用前景。

    2024年03期 v.49;No.309 87-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 2658K]
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  • 利用并发Delaunay三角网格的裂缝提取方法研究

    杨烨;沈月千;

    针对建筑修复基于点云边缘检测的墙面裂缝提取结果受可变阈值和裂缝形态影响严重的问题,提出一种结合裂缝点云的几何特征和二维分布特征,联合共享顶点Delaunay三角形网格与邻近异常点二次判断的墙面裂缝检测方法:(1)基于平面拟合和三维坐标变换实现点云数据降维;(2)利用Delaunay三角形网格质量特征排除裂缝处格网并结合点云几何特征和分布特征实现内外层异常点二次判断;(3)通过密度聚类实现裂缝区域的精确筛选,并将裂缝边缘点还原到三维空间提取裂缝的几何特征上。通过建筑墙面激光点云数据进行实验验证与分析,实验结果表明:实测墙面的裂缝检测召回率、准确率均达到100%,与人工提取结果相比较,裂缝几何特征的最大相对偏差为-9.7%。该方法可为大规模建筑墙面损坏检测提供技术支撑。

    2024年03期 v.49;No.309 98-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2815K]
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  • 天巴公路典型边坡空地协同综合监测分析

    梁鹏;陈川;黄庭华;邵羽;刘先林;陈有东;戴可人;

    针对单一监测手段无法实现全面监测公路边坡形变、进而无法有效探究公路边坡的全周期形变规律的问题,提出了一种联合InSAR、微变雷达和GNSS的公路边坡空地协同监测方法,并以广西省境内天巴公路上的一处典型边坡为例进行监测分析。结果表明:InSAR技术可以捕捉到该边坡发生滑移前的加速形变信号;在滑移阶段,微变雷达和GNSS均能监测到量级相当的形变信息;在滑移后期,InSAR和GNSS获得的形变趋势基本一致,说明该边坡已经从前期的显著形变转变为趋于稳定的轻微变形。将3种技术进行联合应用,能够最大限度地弥补单一技术的不足,能够更为全面、高效地对公路边坡进行形变监测。研究结果可为公路边坡形变空地协同监测提供一个参考范例。

    2024年03期 v.49;No.309 108-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 2185K]
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  • 各拉丹冬地区2000—2020年冰川储量变化研究

    孙昌辉;张永红;康永辉;吴宏安;魏钜杰;

    针对2000年以来各拉丹冬地区冰川消融加速的问题,利用SRTM-C DEM、ZY-3 DEM和ICESat-1激光测高数据,采用DEM差分法获得2000—2020年间的冰川高程变化。结合2000年、2009年、2015年及2020年4个时段的陆地卫星光学影像的冰雪指数提取了这4个时段的冰川面积;采用体积分方法获得较为可靠的各拉丹冬地区2000—2020年冰川储量变化,并分析了降水和气温变化对冰川储量变化的影响。结果表明:2000—2020年各拉丹冬冰川面积退缩了80.449 km~2,面积变化率为9.91%,平均退缩速率为4.022 km~2/a。冰川平均高程变化为-0.266 m/a,冰川储量变化为-0.26 Gt/a。2000—2020年,各拉丹冬冰川整体处于消融状态,该地区整体上气温升高、降水量减少,这可能是冰川储量减少的主要原因。

    2024年03期 v.49;No.309 117-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2445K]
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  • 改进YOLOv5s的广域InSAR矿区地表形变检测

    王若松;张乐乐;韩文辉;李相磊;

    针对传统InSAR全流程处理在广域矿区地表形变监测中效率低无法快速响应矿区地质灾害的问题,以InSAR干涉条纹为研究对象,提出一种广域观测范围下基于改进YOLOv5s的矿区形变干涉条纹检测方法。使用迁移学习方法对网络模型进行训练,引入ECA注意力机制和ASPP模块、增加小目标网络预测层以提升网络模型对形变干涉条纹的检测精度。改进后的YOLOv5s平均精度均值为94.6%,比YOLOv5s、SSD、Faster-RCNN、YOLOv3、YOLOv7分别提升2.4%、5.7%、4.4%、2.7%、3.2%;F1-Score为89.9%,分别提升3.9%、6.9%、17.7%、2.4%、2.6%;对研究区形变干涉条纹进行检测,准确率为92.7%,误检率为4.3%。实验结果表明,该方法不仅能准确识别广域矿区形变,及时发现灾害隐患并对其进行评估与预警,还能大大提升传统InSAR形变监测效率。

    2024年03期 v.49;No.309 127-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 2658K]
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地图学与地理信息

  • 快速城市化地区“三生空间”时空格局演变特征——以武汉市为例

    周玄德;邓祖涛;窦文章;梁滨;王婧怡;

    针对城市化进程不断加快带来的“三生空间”冲突矛盾加剧的问题,急需研究促进协调发展和可持续土地利用的辅助决策技术。以武汉市为例,借助遥感影像解译、GIS空间叠加等技术,引入土地利用动态度、土地利用转移矩阵等方法,分析其“三生空间”格局演变态势及空间分异。研究结果表明:(1)1990—2020年武汉市“三生空间”格局总体在水平和垂直维度上差异明显,其中生活空间集中分布在海拔100 m以下区域,生产空间、生态空间随海拔的升高递减;(2)武汉市“三生空间”土地利用动态度变动显著,土地利用空间不稳定性增加,2010—2020年间综合土地利用动态度最高,地类之间的转化最为剧烈;(3)武汉市“三生空间”中生产空间以下降趋势为主,生活空间呈现扩大趋势,生态空间总体呈现细微上升;(4)武汉市“三生空间”用地功能转变随着城市化进程而加快,30 a来主要表现在工矿生产空间侵占农业生产空间,蓝色生态空间挤压农业生产空间。研究内容可为实现“三生空间”的协调发展和可持续土地利用提供样本意义和应用价值。

    2024年03期 v.49;No.309 137-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 2185K]
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  • 基于智能路侧系统的高精度地图快速更新研究

    王艳;高凤飞;孙宁;宋娟;韩增杨;雷宇;时慧;

    针对高精度地图及其快速更新能力问题,提出一种实现高精度地图变化检测与更新的方法,旨在解决当前采用专业采集车方式,更新成本过高、周期长(季度更新)的问题。即在车路云一体化模式下,通过智能路侧系统输出检测范围内实时、稳定、高精度的传感器原始数据与感知结果数据,可实现在复杂场景城市路口提供实时的地图变化信息,结合云平台可为车辆提供高精度地图众源更新服务。有望实现以天为单位更新,甚至是小时、分钟级更新,缩减因未及时更新可能引起自动驾驶车辆的需要人工接管的概率、减少违反交规的行为、从而降低安全风险。

    2024年03期 v.49;No.309 148-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 1722K]
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  • 铁路设计线路换带衔接平顺性模拟分析算法研究

    闫广峰;岑敏仪;陈云峰;

    针对测量坐标系构建引起的铁路设计线路不平顺问题,在分析铁路测量坐标系构建对铁路设计线路平顺性的影响机理基础上,提出设计线路衔接平顺性模拟分析算法,实现了在设计阶段对铁路设计线路换带衔接偏差和平顺性的计算分析。理论分析和实验结果均表明:以分带投影方式构建铁路测量坐标系时,仅控制单个投影带在边缘处的投影长度变形大小,无法避免设计线路在换带连接处出现横向衔接偏差,进而可能导致设计线路出现不平顺;要使得设计线路换带衔接不平顺对铁路轨道静态铺设平顺性的影响可以忽略不计,算例中的高速铁路和160 km/h快速铁路,应控制高速铁路设计线路10 m、5 m/30 m和150 m/300 m弦轨向不平顺分别不大于0.64、0.64和3.2 mm,快速铁路无砟轨道、有砟轨道10 m弦轨向不平顺分别不大于0.64和1.28 mm;提出的铁路设计线路衔接平顺性分析算法,可以在设计阶段计算分带投影引起的设计线路不平顺性,进而可以对坐标系构建的合理性作出科学评判。

    2024年03期 v.49;No.309 158-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 1501K]
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  • 一种地理实体构建及应用方法

    尹向军;黄国平;孟军;郭戚微;王冲;

    针对实景三维中国建设中的地理实体构建工作,结合城市运行“一网统管”建设需求,提出了一种集约化、实用型的地理实体数据构建和应用方法,并在智慧社区治理工作进行了应用探索,成效显著。通过地理实体一码多态和应用服务体系构建,形成了城市级全局唯一的数据时空信息基础设施雏形,为新型基础测绘建设转型升级提供相关技术参考。

    2024年03期 v.49;No.309 168-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 1350K]
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  • 地震情境下室内应急疏散指示地标提取

    张钊;杜萍;刘涛;马天恩;令振飞;

    针对传统室内地标提取方法在地震应急情境下的局限性,该文以大型城市综合体地震情境为例,提出一种室内应急疏散指示地标综合显著度评价模型,分别提取面向男性和女性用户的室内应急疏散指示地标。基于情境显著度、视觉显著度、用户属性显著度和空间显著度4个一级指标建立室内应急疏散指示地标显著度评价指标体系;采用AHP-CRITIC-ICM组合赋权法确定地标显著度评价指标权重,构建室内应急疏散指示地标综合显著度评价模型;利用地标综合显著度差异分层级提取地标。基于VR场景的实验结果表明:模型提取结果准确率达81.46%,明显高于传统模型,能够在大型室内环境应急疏散过程中为用户提供关键信息,对室内应急疏散导航地图设计具有重要的实际意义。

    2024年03期 v.49;No.309 174-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 1373K]
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  • 用户体验指导下的微地图界面设计与眼动评价

    王炳瑄;闫浩文;李心雨;王卓;王小龙;

    针对目前无指导面向平民大众并具有自媒体属性的微地图制图平台开发的设计方法,从用户体验的角度出发,结合微地图功能特点,依据交互界面设计原则,并应用心理学和人机效能理论,探索出适用于微地图产品制图平台交互界面的设计方法,并完成原型设计,随后将其与参考主流地图绘制产品设计的原型进行眼动实验与主观评价。实验结果表明:当前平台原型明显优于参考主流地图绘制产品设计的原型。证明本制图平台交互界面能够很好契合微地图的特点,能够适应现阶段微地图产品的制图需求,对微地图制图平台开发具有指导意义。

    2024年03期 v.49;No.309 185-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 1349K]
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