大地测量学与导航

  • Galileo高精度定位服务实时精密单点定位性能分析

    孟子恒;高猛;曹志华;谭春波;

    针对目前Galileo高精度定位服务(HAS)处于初始服务阶段,服务性能尚不明确的的问题,该文选择了全球范围内的40个测站并从收敛时间以及定位性能方面进行分析。结果表明,静态模式下使用HAS产品,Galileo、GPS和GPS+Galileo均有50%以上的测站能在20 min内完成收敛;动态模式下Galileo有50%以上的测站在20 min以内完成收敛。在静态模式下,使用HAS的GPS定位精度在E方向和U方向较差,分别为4 cm和4.3 cm;在动态模式下,当使用HAS时,Galileo在高程方向相对于GPS有较大的提升,平面方向也有2 cm以上的提升。实验表明,使用Galileo HAS时,在静态模式下的平均收敛时间短于20 min,动态模式下短于36 min,并且静态模式下能够提供厘米级的定位精度,能够满足实时高精度定位需求。

    2024年08期 v.49;No.314 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1791K]
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  • 桥梁动态变形GNSS-PPK监测信号降噪方法研究

    陈帅;刘伟;时光;谢文浩;李阳;于丽娜;

    针对GNSS-PPK监测桥梁结构动态变形的背景噪声干扰问题,该文提出了改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN)与小波包阈值降噪(WPT)相结合的联合降噪算法,简称ICEEMDAN-WPT。该ICEEMDAN-WPT联合算法首先利用ICEEMDAN算法对GNSS-PPK监测信号进行分解,得到一组固有模态分量(IMF)和1个残余分量;然后,通过计算每个IMF的相关系数和有效系数,剔除噪声主导IMF分量,并重构结构动态变形主导IMF分量,即为一次降噪信号;最后,采用WPT方法进行二次降噪,进一步去除残余多路径误差和随机噪声分量,得到二次降噪信号。某桥梁结构现场监测GNSS-PPK数据处理结果表明,该算法不仅可以削弱设备白噪声和多路径误差,而且可以有效获取桥梁结构在环境激励下的动态变形,可准确识别结构自振基频,与有限元分析结果基本一致。

    2024年08期 v.49;No.314 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1575K]
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  • 基于LSTM-Informer模型的卫星钟差短期预报

    王建敏;孙廷松;孙建宇;李胜旗;

    针对非线性卫星钟差序列在预报过程中精度不高的问题,该文利用长短时记忆神经网络(LSTM)具有良好的数据回归特点与自注意力(Informer)神经网络模型在长时间序列预报中降低运算复杂度特性,提出了一种基于LSTM回归数据在Informer网络预报的组合模型。贝叶斯优化(BO)具有调参迭代次数少特点,通过BO优化LSTM模型和Informer模型超参数,可以有效解决两种模型参数设置问题。同时,将LSTM-Informer、BO-LSTM、BO-Informer、单一LSTM模型的预报精度进行对比。实验结果表明,LSTM-Informer模型精度相较LSTM、BO-LSTM、BO-Informer模型分别提升16.6%~93.1%、9.2%~92.5%、1.1%~89.2%;由此验证LSTM-Informer组合模型对于一次差分的非线性钟差序列进行预报的可行性。

    2024年08期 v.49;No.314 16-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1755K]
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  • 椭球大地测量计算机代数可视化探究

    刘训琪;边少锋;周东权;刘福江;

    针对经典椭球几何大地测量计算中许多计算、推导的可视化效果仍停留在手工计算时代,可视化效果不佳问题,该文利用Mathematica强大的公式推导能力以及可视化功能,对常用纬度之间的关系、常用地图投影及部分椭球大地测量计算内容(渐曲线和渐曲面、法截线和大地线等)进行可视化表达,较好地优化了椭球大地测量学部分概念的可视化性,并有利于增强椭球大地测量学在教学方面的三维展示能力。实验结果表明,该文所绘制示意图是揭示椭球大地测量学计算部分涉及复杂的数学推理、演算结果结论的组成部分,并进一步加强了现代数据处理手段与方法与椭球大地测量计算的可视化分析的联系。

    2024年08期 v.49;No.314 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1800K]
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  • GNSS速度场的小江断裂带动态闭锁特征研究及地震危险性评估

    徐良叶;刘湘南;王伶俐;牛甜;

    针对小江断裂带地壳形变、应变特征分析,及其地震危险性评估问题,该文利用1998—2007、2009—2014、2015—2021年3个时段的GNSS水平运动速度场资料,结合断层地表应变率、2008年汶川地震和1970—2021年小江断裂带主要地震资料,基于块体负位错模型,顾及莲峰-昭通断裂、安宁河-则木河断裂的影响,计算了小江断裂带断层闭锁程度和断层滑动亏损速率。分析研究结果表明:(1)小江断裂带北段巧家附近闭锁程度减弱并保持不变,深度10~25 km处为蠕滑状态,东川附近一直处于强闭锁状态,中段、南段的闭锁程度逐渐增强;整体滑动亏损速率先减小,后增大;小江断裂带表现为左旋走滑运动特征,其中第1、3时段由北到南断裂滑动速率呈减小的趋势,第2时段无此变化趋势;整体的地表应变率由“强-弱-强”变化;汶川地震对小江断裂带的应变积累起到一定的减缓作用,随着震后影响的减弱,滑动亏损速率恢复震至间水平,滑动速率恢复震前的运动趋势。(2)以上结果显示小江断裂带不同段的动态活动特征存在明显的差异;综合1970—2021年的小震分布与断层地震空区、第3时段的断层闭锁程度和地表应变分析,地震危险段为小江断裂带北段东川附近、中段。

    2024年08期 v.49;No.314 32-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2605K]
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  • 最强基站与K-means融合的建筑物内人员精确定位方法

    李茂林;肖东升;

    针对建筑物内基站信号在传递过程中的稳定性和可靠性问题,以及基于信号强度相似度的K-means算法在建筑物内人员定位时易受不稳定基站干扰导致定位精度下降的问题,提出了一种基于对数距离路径损耗、最强基站序列、汉明距离、参考点权重计算的指纹定位算法:基于最强基站与K-means双融合定位模型。真实建筑物环境下实验结果表明,与现有K-近邻法、加权K-近邻法相比,在保证定位匹配速度不降低的前提下所提算法的平均定位精度为1.26 m,相较于K-近邻法的1.85 m和加权K-近邻法的1.79 m其平均定位精度分别提升了31.89%和29.61%,此外,累积分布函数曲线能够更快地收敛,定位结果更接近真实位置,对室内定位的研究具有一定意义。

    2024年08期 v.49;No.314 42-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K]
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  • 多模型融合对流层对精密单点定位影响分析

    马仪;王一帆;王国芳;余蓓蓓;袁运斌;

    针对精密单点定位中对流层延迟误差的修正问题,该文在传统建模的基础上,提出多模型融合的对流层天顶延迟策略,包括气象文件、实测气象参数与全球压力和温度(GPT3)组合、VMF1格网、VMF1台站文件,并比较定位精度。相同的天顶延迟策略前提下,分析映射函数GMF、NMF、VMF1、VMF3对定位精度的影响。实验结果表明,实测气象参数与Saas模型组合计算的对流层天顶延迟(ZTD)精度较GPT3提升约9.3%,较气象文件提升约33.6%。VMF-1格网U向精度最好,均方根(RMS)为3.94 cm,较气象文件提高14%,GPT3模型提高6%。当天顶延迟改正策略相同,映射函数在U向精度的差异约1 mm。因此,天顶延迟相比映射函数,对精密单点定位(PPP)精度影响更大。本文提出的气象文件和模型结合估计天顶延迟并实现PPP解算,ZTD精度相比GPT3有一定提升,定位精度相当。

    2024年08期 v.49;No.314 51-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1730K]
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摄影测量学与遥感

  • 一种边缘分类约束的道路倾斜实景简化方法

    刘冰;陆邹妍;刘如飞;李子豪;苏辕;

    针对长距离道路倾斜实景三维模型数据量较大且冗余,传统二次误差度量(QEM)边塌陷法在数据简化时易出现不稳定三角网的问题,该文提出一种边缘分类约束的道路网格数据简化方法。该方法充分结合边的几何结构和属性信息,首先依据塌陷前后法向量的角度变化和相邻边缘的角度特征将边缘边划分为特征边缘边和非特征边缘边,以此计算塌陷点位置,选择最优塌陷边,增大简化率,优化简化效果;然后,基于位置和属性信息划分单一属性边与多重属性边,重新计算多重属性边的塌陷顺序和塌陷点位置,确保简化过程中多重属性边空间位置的一致性。实验结果表明,该文算法较好地保护了三角面的几何特征,得到的边缘数据完整,较好平衡了简化率和简化精度,且效果均优于传统QEM算法。

    2024年08期 v.49;No.314 60-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1752K]
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  • 河南省植被NPP时空变化特征及其驱动因素

    任利敏;王琳;李娜;曹瑞峰;

    针对河南省人类活动和自然因素对区内生态文明建设和未来发展趋势影响的问题,该文基于多源数据,采用趋势分析、变异系数等方法,探究2000—2021年河南省植被净初级生产力(NPP)时空变化及驱动因素。实验结果得出,区内年均植被NPP在时间上呈现缓慢增加的趋势,空间上呈现出南高北低;省内林地类型的植被NPP最高,中等稳定区占全省面积的57.78%,未来持续改善区域面积占比87.85%;不同土地利用类型下植被NPP理论值与实际值残差整体呈现出增长的趋势,人类活动对不同土地利用类型植被NPP呈现出促进作用;自然因素中降水是影响植被NPP的主要因素。整体而言,河南省植被NPP受降雨和人类活动影响呈现出逐渐改善的趋势,并将在未来持续。

    2024年08期 v.49;No.314 69-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2371K]
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  • 多种传感器融合的四旋翼飞行器姿态解算

    许风;谭兴龙;

    针对无人机精准姿态信息对实现安全飞行控制的重要性问题,该文提出了一种结合动量梯度下降和互补滤波法的多传感器姿态信息融合新方法,该方法基于多个传感器的测量数据,计算飞行器姿态信息。首先采用动量梯度下降法解算磁力计和加速度计的数据,迭代估计出姿态四元数;然后结合陀螺仪数据,基于互补滤波法优化融合,精确获取机体实时姿态;再利用动态均值滤波对解算出的姿态角进行约束,实现姿态的稳健估计。最后采用静态和动态实测数据对算法进行验证,结果表明:该方法相对于传统方法,提高了横滚角、俯仰角和偏航角精度,姿态误差显著降低,为四旋翼飞行器姿态解算提供了一种新思路。

    2024年08期 v.49;No.314 81-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1722K]
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  • 一种基于交叉注意力网络的高光谱影像分类方法

    杨杰;马向阳;赵安琪;胡光;李星华;

    针对现有高光谱影像分类方法存在全局和局部特征提取不充分、特征融合效率低等问题,该文提出一种能有效提取全局特征和局部特征的双支交叉注意力网络(DCNet)。先通过超像素采样网络(SSN)初步提取全局特征,并输入到Transformer编码器进行特征增强;再通过两次卷积核尺寸不同的三维卷积模块提取局部特征;最后,以交叉注意力机制融合全局特征与局部特征,基于融合后的特征获得分类结果。为防止网络出现梯度消失的情况,DCNet中设计了大量的残差连接模块。为验证该方法的分类效果,选择Pavia University数据集和WHU-Hi-HongHu数据集作为测试数据,将其与另外6种模型的结果进行定量评价和目视判读。实验表明DCNet在两组数据集的总体分类精度分别达到99.44%和98.65%,明显高于另外6种模型。

    2024年08期 v.49;No.314 91-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1813K]
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  • 利用无锚框型深度网络的SAR船舶检测

    徐妍;孙维东;赵伶俐;黄蕾;潘飞;焦冉;

    针对传统船舶检测的锚框方法需预设大量锚框,参数设置复杂、成本高,且因锚框与真实目标重叠度低,导致正负样本不平衡,影响训练稳定性和收敛速度的问题,该文利用合成孔径雷达(SAR)全天时全天候观测的特性,选择较为轻量的的ResNet50作为主干网络,构建了基于CenterNet模型的CenterNet-RN50检测算法,在公开的AirSARShip数据集上最高可以获得95.9%的平均精度,较其他目标检测模型有显著提升。该方法能够在提高精度的同时保持较小的参数总量,提高运行效率。同时该算法还缓解了梯度消失和网络退化问题,能够在较深的网络结构中保持稳定的性能。

    2024年08期 v.49;No.314 100-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1653K]
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  • 结合目标轮廓和深度信息的建筑物单体化重建

    王臣;姚国标;王子恒;梁庆坤;龚健雅;朱丰琪;

    针对倾斜航空影像建筑物单体化重建过程中点云和轮廓获取自动化程度低且对数据要求高问题,该文提出了一种精细化轮廓提取驱动的建筑物三维重建方法。首先构建边缘增强模块,利用卷积神经网络对影像进行细节增强,突出目标边缘特征,随后利用轻型多视图匹配网络获得高精度深度图,并利用成对视图加权模块来提升深度图的准确性。接着引入Transformer结构对建筑物进行初始提取,同时构建特征抽稀模块提高计算效率,并设计自适应优化与正则化模块用于剔除误检区域及优化建筑物轮廓。通过深度图融合生成点云进一步得到三维格网模型,基于建筑物轮廓图与三维模型实现建筑物单体化重建。实验结果表明,该文方法在深度估计及轮廓提取上均取得较好结果,并利用该文方法对德州市城区进行建筑物单体化建模,得到了精度较高的LOD-1模型。

    2024年08期 v.49;No.314 111-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2212K]
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  • 一种基于优化A-star算法的室内外一体化寻径方法研究

    姚俊臣;张福浩;王亮;何望君;

    针对A-star(A*)算法在室内外一体化三维路径分析上存在搜索精度差、空间查询效率低的问题,该文提出一种改进A*算法的室内外一体化路径搜索方法。首先从包含室内外场景的三维模型中提取用于路径搜索的导航网格,并采用耳裁剪(ear clipping)算法进行优化,实现导航网格自适应性剖分,大幅提高导航网格空间精度。然后,引入布尔(boolean)数组和弱堆(weak heap)等数据结构,融合地形复杂度控制变量,对A*算法进行计算效率和精度方面改进,并通过漏斗算法进行路径平滑处理,使之更好地适应室内外一体化三维路径搜索场景。最后,基于某校园室内外一体化三维场景,完成算法效率和精度对比和验证。

    2024年08期 v.49;No.314 121-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1697K]
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  • 三维DWT-DCT混合域和改进QIM的遥感影像水印方案

    杜景龙;张杰;奚旭;瞿成意;

    针对传统的频率域水印算法依赖于特定变换算法的稳定性,鲁棒性不够全面,且水印嵌入对数据的扰动情况往往被忽略,很难适用于高精度和高应用要求的遥感影像的问题,该文采用混合频率域的策略,设计了一种强鲁棒性的遥感影像水印方案。该方案结合遥感影像多波段、大数据量等特征,采用三维离散小波变换(DWT)对遥感影像进行分解,并结合离散余弦变换(DCT)对DWT低频系数进行水印嵌入域的挖掘。在水印嵌入阶段,采用压缩重构和细化调制步长的方式改进量化索引调制(QIM),使得在相同水印嵌入量的情况下降低对影像的扰动。实验结果表明,提出的水印方案不仅对遥感影像的数据质量影响很小,且对噪声、滤波、裁剪、压缩以及几何等攻击均表现出较好的鲁棒性,可以为高精度遥感影像质量保持提供技术参考。

    2024年08期 v.49;No.314 131-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2078K]
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  • 不变量约束和参数自适应的点状编码标志稳定识别方法

    范生宏;蒋家庆;范文杰;任杰;李潘;刘阳;

    针对GSI编码标志识别方法在参数自适应、高精度中心定位和稳定性方面存在一定局限性的问题,该文提出了一种改进的点状编码标志稳定高精度识别方法。首先,采用自适应局部均值二值化代替手动全局二值化。然后,通过融合灰度加权质心和椭圆拟合进行高精度中心定位。最后,在模板点确定过程中,基于二维交比不变量并融入点-线距离比值不变量,而在解码点确定过程中,将点-线距离比值不变量融入到仿射变换中,拟通过不变量约束实现几何参数的自适应并增强识别的稳定性。通过室内外实验与公开的方法以及商用软件V-STARS进行了比较。结果表明,该方法可以实现参数的自适应且识别更稳定更准确,性能与V-STARS相当。

    2024年08期 v.49;No.314 143-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1937K]
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  • 一种新的小样本地表覆盖命名实体识别方法

    承达瑜;乔介;朱秀丽;张兆江;刘万增;

    针对地表覆盖命名实体识别缺乏足够标注数据的问题,该文通过引入领域关键词增强模型对实体命名规律理解的思路,提出了一种基于预训练模型的小样本命名实体识别方法。该方法采用MacBERT层提取深层语义信息,利用BiLSTM层处理长距离的上下文依赖,同时通过CRF层优化序列标注的整体一致性。在模型训练初期,收集地表覆盖领域关键词和文本数据,通过数据增强技术提升数据的多样性,避免模型过拟合;其次引入领域关键词与文本数据融合的训练策略,提高模型在地表覆盖领域的泛化能力,增强其对于实体边界的判别能力。实验表明,相比BERT模型,本文模型精确率提高2.5%,召回率提高1.62%,F_1值提高2.04%;相较于MacBERT-BiLSTM-CRF基础模型,本文模型精确率提高0.43%,召回率提高1.67%,F_1值提高2.38%。

    2024年08期 v.49;No.314 153-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 1502K]
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  • 复杂场景下违规停放汽车的细粒度检测方法

    戴激光;张晓宇;吴玉洁;

    针对分类化检测处置汽车违规停放的交通管理需求,该文提出一种复杂场景下违规停放汽车的细粒度检测方法。该算法在YOLOv7的基础上,根据目标间相互重叠的现象,使用MPDIOU损失函数来优化边界框的几何一致性,提高目标的精确定位能力。针对目标尺度差异大的问题,在颈部网络引入MSDA模块,提升了模型对于不同尺度目标的特征感知力。面对目标区域遮挡问题,将RFCAConv卷积融入ELAN模块,以增强模型对目标关键特征的捕获能力。最后,在违规停放汽车数据集上进行对比实验,结果表明MRM_YOLO算法的精确率、召回率、mAP@0.5与F_1分别达到了91.2%、86.2%、85.4%、88.6%,明显优于其他方法,验证了本方法的可行性。

    2024年08期 v.49;No.314 164-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K]
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  • 典型深度学习算法在地图图像特征点匹配上的适用性分析

    马瑞苑;王勇;车向红;杜凯旋;

    为探究不同地图要素对典型深度学习图像特征点匹配算法的影响,分析不同算法在地图图像特征点匹配任务中的适用性,该文基于标准地图数据,选择地理要素、地图比例尺、地图符号、制图区域为研究变量,使用单一变量原则构建地图特征点匹配样本库,分别应用典型深度学习算法SuperGlue、GlueStick、Patch2Pix进行地图图像特征点匹配,使用地图匹配率、平均正确匹配对数、平均匹配正确率3个指标进行结果评价。结果表明,SuperGlue算法适用于较小制图区域中具有地图符号差异的地图图像特征点匹配;GlueStick算法适用于中等和较大制图区域中具有地图比例尺差异的地图图像特征点匹配,以及具有制图区域差异的地图图像特征点匹配;Patch2Pix算法适用于较小制图区域中具有地图比例尺差异的地图图像特征点匹配,中等和较大制图区域中具有地图符号差异的地图图像特征点匹配,以及具有地理要素差异的地图图像特征点匹配。

    2024年08期 v.49;No.314 173-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1322K]
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