大地测量学与导航

  • 北斗星基增强系统双频多星座服务性能研究

    刘宁宁;赵立谦;金彪;邹国际;潘丽静;王绍贤;

    针对北斗星基增强系统(BDSBAS)双频多星座(DFMC)服务模式完好性及可用性问题,利用中国地区广域分布的地面监测站实测数据,对BDSBAS双频服务伪距域及定位域性能进行分析。结果表明:BDSBAS DFMC模式伪距域完好性优于99%,经双频改正后的BDS和GPS卫星伪距残差分别为0.44 m和0.68 m。DFMC BDS单系统增强模式水平和垂直定位误差均方根值(RMS)分别为0.71 m和1.15 m,相对于BDS单点定位三维精度提升13.9%;DFMC BDS+GPS双系统定位模式为0.65 m和1.15 m,相对于BDS+GPS双系统单点定位提升11.6%。测试时段内中部区域测站一类精密进近(CAT-I)可用性大于99%,满足民航应用要求;边缘地区测站可用性有所降低,BDS单系统定位模式为92%~99%,BDS+GPS双系统定位模式为96%~99%。相比于BDS单系统增强模式,双系统增强模式能够改善星座构型,降低定位保护级,提升定位连续性和系统可用性,同时也会导致危险误导信息(HMI)风险提高,定位域完好性降低。

    2024年09期 v.49;No.315 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 2433K]
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  • 国产单北斗接收机多路径误差建模与性能评估

    都旭煌;牟猷;邹璇;齐智勇;远近;董顺;曾辉;

    针对提升单北斗应用模式下服务性能相对其他卫星导航系统核心竞争力的问题,直接利用双差观测值残差提取尽可能精确的多路径误差观测信息,采用半天球格网点建模方法得到了多个北斗地基增强站点的多路径误差改正模型。通过与“零基线”模式布设的多系统接收机测试结果进行对比,验证了利用全国产单北斗接收机设备,开展多路径误差建模的应用有效性。测试结果表明,采用新一代国产单北斗接收机,可获得较现有国产多系统接收机性能基本一致的应用服务效果。对于本文测试算例,在进行北斗系统多路径模型改正后,其载波相位双差观测值残差的RMS均值,由2.29 cm降低为1.53 cm,精度改善率达到了33.0%。该测试结果验证了采用国产单北斗接收机设备,在现有北斗地基增强服务中,开展多路径误差建模的应用有效性和潜在的工程化推广价值。

    2024年09期 v.49;No.315 11-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1449K]
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  • ARM架构下的低轨卫星实时定轨精度及运算效率分析

    邹敏;王侃;武美芳;陈贝希;韦春博;

    针对基于ARM架构计算平台的低轨卫星实时定轨由于主频限制导致的运算效率瓶颈问题,旨在尽量不牺牲实时定轨精度的情况下,缩短对应实时窗口所需的预报时间,从而提高低轨卫星实时轨道精度及运算效率。本研究使用Sentinel-6A卫星星载GPS观测数据为例,结合法国国家空间研究中心(CNES)提供的GNSS实时精密产品,通过简化动力学方法在ARM架构服务器上进行基于批量最小二乘法的定轨及预报。研究分析了不同观测数据采样间隔、定轨弧长及拟合时长对定轨、预报轨道精度及运算效率的影响。结果表明,定轨弧长从24 h缩短至12 h的情况下,预报30 min轨道OURE及3D RMSE精度下降6.1%及5.9%左右,运算效率提高了45%~53%。相比于30 s采样间隔,延长采样间隔至120 s可使运算效率提高约41.72%,预报30 min轨道OURE精度下降2.56%左右,稳定在2到4 cm。在为轨道短期预报所测试的不同拟合时长中,当拟合时长为6 h,预报30 min轨道OURE精度最优,稳定在2~3.5 cm。

    2024年09期 v.49;No.315 18-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1806K]
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  • 顾及病态性的BDS-3三频周跳探测与修复新方法

    闫文杰;沈佳磊;皮秋阳;邵梓铭;章繁;

    针对现有三频GNSS周跳修复存在的法方程病态性及可靠性问题,提出一种基于残差信息动态调整系数矩阵的三频周跳加权估计算法,该算法通过构造系数矩阵补偿观测向量误差的方式解决周跳估值方程病态性的问题,并提出基于残差信息的ratio检验统计量构造方法,大幅提升算法可靠性。采用BDS-3实测数据验证算法有效性,结果表明:随着探测系数组合条件数增加,所提算法周跳修复效果提升显著。当条件数增加至10 901时,所提算法修复成功率依然可达86.8%,明显优于最小二乘取整法的45.7%和LAMBDA搜索算法的76.8%。即使面对病态性较弱的探测系数组合时,所提算法依然能够实现近100%的周跳修复成功率。基于构造的ratio假设检验方法,有效降低了系统错判、误判风险,提升了修复可靠性。

    2024年09期 v.49;No.315 30-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1850K]
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  • 两尺度径向基函数法构建沿海地区重力场模型

    马志伟;边少锋;陈永冰;纪兵;

    针对地球重力场在复杂沿海地区精度欠佳问题,采用两尺度带限球面径向基函数(SRBF)建模技术,构建了加利福尼亚和俄勒冈州沿海地区高精度的局部重力场模型。利用纯卫星重力场模型数据对航空重力数据进行约束,构建了研究区域中尺度的融合重力场模型(第一次SRBF建模)。在移去低频和中频重力场模型信号以及残余地形模型信号的基础上,利用残余多源重力数据实施了细尺度(高频)SRBF建模过程(第二次SRBF建模)。通过与GPS/水准数据比较,两尺度SRBF模型在陆地区域的大地水准面精度为0.095 m,比单尺度SRBF模型、EGM08和XGEOID17RefB模型分别提高了0.035~0.043、0.050和0.032 m,显示了两尺度SRBF建模方法的优越性。两尺度带限SRBF建模技术不仅有效提升了复杂沿海地区重力场模型的精度,而且能够为其他复杂地区重力场模型的构建提供参考。

    2024年09期 v.49;No.315 39-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2085K]
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  • 使用时列信号分解的地磁日变基值推算方法

    熊攀;边刚;刘强;胡泽群;殷晓冬;

    针对在地磁场长期变化作用下,地磁日变基值存在日变改正模型误差,导致海洋磁力测量精度难以提高的问题,提出STL+EMD相结合的算法:在提取地磁日变曲线短期变化趋势基础上,进一步分解得到地磁日变的长期变化,并以此建立具有时间维度的地磁日变基值的改正值。此算法优势是填补了对地磁场长期变化影响的客观评判,减小了日变改正中的模型误差。通过与IGRF参考模型的线性拟合方法相比较,STL+EMD算法的精度有显著提升,精度提高了42.27%。将STL+EMD算法应用到2020年8—11月某海域的实测数据表明,与传统平均值算法相比较,实测数据内符合精度提高了49.71%,系统误差降低了60.07%,同时明显改善了测线的交叉点差值。

    2024年09期 v.49;No.315 54-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1445K]
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  • 多交通模式下青岛市医疗资源的可达性和公平性

    李万武;柳林;汪恒生;王晓霞;隋巧丽;曹晓静;

    针对医疗资源可达性和公平性问题,考虑公共交通和驾车两种模式构建多交通模式两步移动搜索法(MT2SFCA)分析青岛市医疗资源的可达性,从服务供给与需求双重角度出发运用区位熵分析医疗资源分配的公平性。利用反两步移动搜索法(i2SFCA)分析新冠疫情期间定点医院的潜在拥挤度。结果表明:MT2SFCA算法在评估医疗资源可达性方面表现出明显优势,青岛市整体医疗资源呈现明显的空间集聚特征,但城郊差异很大。医疗资源的分配处于高度不平均的状态,在乡镇街道居民中的分配差异较大。可达性-公平性(A-E)模式分析结果显示,“低可达性-低公平性”的乡镇街道数量最多,医疗资源可达性和公平性之间差距明显,疫情情境下定点医院的潜在拥挤度差异较大。研究结论将为优化医疗设施的空间布局、保障医疗资源空间公平提供科学依据。

    2024年09期 v.49;No.315 62-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1496K]
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  • 城市多出行方式轨迹预测的模型集成方法

    胡璐锦;王振凯;狄森川;蔡胜奇;刘毓;

    针对轨迹位置预测研究中出现的数据稀疏性和来源单一性问题,提出了一种基于长短期记忆网络的模型集成算法。该算法结合公交、滴滴、共享单车等多出行方式的轨迹数据,针对每种出行方式的特点,利用LSTM模型,计算最佳预测模型参数,进行加权平均集成,预测下一时刻区域交通的轨迹位置。以北京市朝阳区为研究区域,进行实验分析,实验结果表明:该文所提供的LSTM模型集成算法不仅解决了数据稀疏性和单一性问题,提高了模型预测的精度,还能更好地预测轨迹对象下一时刻的位置,反映城市中车辆的行驶趋势。研究结果可以对位置服务、城市交通管制以及规划提供一定的建议。

    2024年09期 v.49;No.315 71-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1508K]
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摄影测量学与遥感

  • 2010—2023年黄河口地区NDVI时空变化及驱动力分析

    李佳瑢;季民;靳奉祥;张春生;

    针对黄河口地区植被覆盖的时空变化以及对生态环境的影响,通过近14 a的黄河口的MODIS数据,运用Theil-Sen Median趋势分析+Mann-Kendall检验、最优参数地理探测器和Hurst指数,多时空尺度探讨了黄河口NDVI时空变化规律及其驱动力。结果表明:(1)14 a来,黄河口地区NDVI整体呈现稳定的波动模式。在空间分布上,河口区最低,而东营区和垦利县等地相对较高,显示出从河口向两岸递增的趋势;(2)单因子分析显示,二氧化硫年均值和空气质量指数是影响NDVI的重要环境因素。此外,日照时间与二氧化硫的交互作用在影响NDVI方面表现尤为显著,表明自然条件与人为排放的复合效应显著影响植被分布和健康状况;(3)Hurst指数分析显示,黄河口大部分地区植被未来发展趋势为同向持续性,但河口区等部分区域仍存在退化风险。研究可为黄河口地区植被变化提供科学依据,为该地区的生态保护和资源管理提供决策支持,具有重要的环境保护和社会经济价值。

    2024年09期 v.49;No.315 81-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2806K]
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  • 浙江省分布式光伏空间分布驱动因素研究

    李兆博;蔡丹路;周锋;葛星彤;张雯悦;彭玲;王寅达;

    针对当下分布式光伏发展速度较快,但关于其空间分布驱动因素的研究较少,缺乏驱动因素评价体系理清因子之间相互关系的问题,基于预训练好的ST-UNet网络提取浙江省遥感影像中建筑物屋顶、农业大棚、水体与高速公路沿线四类分布式光伏分布数据,并利用皮尔逊相关系数对预选取的驱动因子进行评估,从地形条件、气候条件、社会经济条件3个方面共选取八个因子构建指标体系,利用地理探测器探讨各因子对4类分布式光伏铺设的影响强度及其相互作用机制。结果表明,分布式光伏的分布受地形、气候和社会经济等方面多个因子共同作用;不同类型分布式光伏分布的主导驱动因素存在明显差异;对于自然条件约束较大的地区,分布式光伏发展可以着重从社会经济条件方面入手。本文研究结果为分布式光伏驱动因素研究提供了思路,并为各省因地制宜开展分布式光伏铺设选址与发展规划提供了科学依据。

    2024年09期 v.49;No.315 92-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1853K]
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  • 改进YOLOv8的无人机航拍道路损伤检测方法

    徐光宪;唐桂芳;马飞;

    针对无人机道路损伤检测任务存在精度低,小尺寸目标易漏检等问题,提出了一种无人机图像道路损伤检测模型。该模型基于YOLOv8,采用数据增强策略应对道路损伤样本分布不均的问题,提升模型训练效果的充分性;在骨干网络集成了全维度动态卷积,加强模型对道路损伤特征的提取;特征融合网络引入一种“聚集-分发”机制,增强融合不同特征图;模型中采用ADown下采样模块降低计算复杂度;最后利用Powerful-IoU损失函数,合理引导边界框的回归,加快模型收敛的同时提升对道路损伤目标的定位精度。经过真实数据集测试,改进模型的平均精度均值相较其他7种经典目标检测模型分别提高11%、14.1%、8%、5.3%、1.6%、3.8%和4.2%,证实了该模型在无人机图像道路损伤检测中的有效性。

    2024年09期 v.49;No.315 104-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K]
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  • 分组无监督域适应的遥感影像道路提取

    周天舒;周绍光;

    针对跨域使用道路语义分割模型时,道路提取精度往往会大幅度下降的问题,采用针对性策略研究了一种分组迁移的跨域遥感影像道路提取算法:基于语义一致性对源域影像和目标域影像进行聚类生成跨域影像组,增强用于风格迁移的组内影像的语义相似性;采用循环对抗生成网络对组内影像进行风格迁移,降低影像迁移难度并提高迁移的有效性;利用改进的跨域伪标签交叉监督算法进一步提高源域模型对目标域影像的道路提取精度。实验结果表明,该文算法能够更加准确的提取目标域影像中的道路信息,在DeepGlobe数据集上训练的模型在Massachusetts测试集上的交并比达到了56.96%,优于其他几种同类无监督域适应算法。

    2024年09期 v.49;No.315 115-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1738K]
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  • 图注意力神经网络支持下的建筑物形状识别

    张自强;刘涛;

    针对传统建筑物形状识别方法无法顾及空间认知、不适用于复杂建筑物形状的问题,引入图注意力神经网络识别建筑物形状,采用开源的建筑物形状数据集,使用坐标法、序列法、图方法和特征法等四种方法编码建筑物矢量数据,并对比不同深度学习模型分类建筑物形状的效果。实验表明,在编码方式上,坐标法和序列法精度较差,且分类效果与深度学习模型有一定关系;图方法能很好地分类建筑物形状,特征法能取得比图方法更好的分类效果。在模型上,卷积神经网络和循环神经网络模型分类效果较为均衡,对建筑物特征依赖性不强,而图卷积神经网络模型和图注意力神经网络模型只有和建筑物特征相结合才能取得较好结果,注意力机制的使用能够提高形状分类精度。

    2024年09期 v.49;No.315 125-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1446K]
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  • 顾及空间尺度与时序特征的耕地分类方法研究

    岳衡;崔华朔;刘善军;

    针对遥感影像分类中像元分类存在的结果破碎以及单时相影像的异物同谱问题,提出了顾及空间尺度与时序特征相结合的遥感影像耕地分类方法,并且选择沈阳市王纲街道作为试验区,对提出的方法进行了实例验证。研究选取覆盖研究区内7个时相高分二号多光谱影像,综合实地调查数据以及最优尺度分割结果来选取地块样本,然后构建对象地块的时序特征曲线,最后利用的支持向量机分类器进行分类。结果表明:方法相比单时相影像的分类方法,总体精度由0.896提高到了0.954,Kappa系数由0.864提升到了0.942。方法在考虑耕地空间尺度的基础上增加耕地时序特征变化的信息,不仅分类精度得到了提高,这种精度的提升有效减少了错分和漏分的现象,同时也解决了异物同谱的问题,耕地范围的界定也变得更加精确。在耕地分类方面具有明显优势,这对于优化农业生产结构、提高土地使用效率具有重要的意义。

    2024年09期 v.49;No.315 134-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K]
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  • 结合RC_UNet与特征组合的水稻面积提取方法

    王云艳;殷冬雨;罗雨浩;

    为了准确提取水稻的种植面积,提出一种基于自适应特征提取网络模型RC_UNet和特征组合的水稻面积提取方法:(1)设计一种自适应通道卷积注意力机制(ACCA),通过动态调整水稻特征通道权重,实现RC_UNet对于水稻特征的自适应提取;(2)构建一种特征对齐模块(FAM),通过特征对齐,来减小特征之间的差异性,促进特征融合,增强网络的特征表达能力;(3)构建了4种用于水稻面积提取的特征组合方案。以2021年湖北省石首市Sentinel-2影像为数据源,进行实验。实验结果表明,与SE、CBAM相比,ACCA能够显著提升网络收敛效果,提升网络收敛效果。同时验证了,近红外(NIR)、主成分第一分量(PCA1)、增强型植被指数(EVI)特征组合更加适用于提取水稻区域。在此基础上,RC_UNet网络模型的F1分数、交并比、相对面积误差分别为89.21%、81.52%、4.96%,优于SegNet、DeepLabV3+和U-Net网络模型。

    2024年09期 v.49;No.315 144-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1594K]
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  • 一种融合自适应点云特征提取的激光SLAM方法

    刘梦涵;王坚;马运涛;柳根;鲍王雨莎;孙昱;

    针对传统SLAM系统前端里程计基于固定阈值提取特征点易导致位姿估计精度降低的问题,该文提出一种自适应点云特征提取方法,通过引入非线性衰减系数,根据点云到激光雷达中心的距离自适应调整特征提取阈值,同时附加非线性权重,提高系统位姿估计的鲁棒性。该文基于FAST-LIO2算法,利用M2DGR数据集验证了所提方法的可靠性,实验结果表明,本文方法的定位和建图精度优于原算法和同类型算法,在提高精度的同时保证了算法的运行效率,有效提升了算法的适用性。

    2024年09期 v.49;No.315 155-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 1433K]
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  • 视觉与激光联合的三维网格重建

    彭舒扬;曲英杰;邓非;

    针对激光点云密度大、精度高,但构网结果噪声多且存在冗余,具有丰富语义和纹理信息的多视影像由于遮挡导致重建点云精度低,分布不均且出现空洞的问题,提出一种基于改进加权图割重构的联合建模方法,根据点云空间位置关系赋值可视信息,通过点云间距及深度阈值筛选四面体网格顶点,最后判断顶点属性更改权重,提升了对重建曲面细节的刻画及点云稀疏处的完整性重建。实验表明,所提方法可以减少激光点云构网冗余、填补视觉点云漏洞,实现对目标物体精细完整建模。

    2024年09期 v.49;No.315 164-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 1906K]
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  • 陆探一号在地质灾害隐患探测中的应用研究

    杨隽;汪娟;郭金城;谢杭;冯瀚;

    针对国内首个以干涉为主的L波段SAR卫星陆探一号(LT-1)数据在山高谷深、覆被茂密下的地表形变监测应用效果问题,利用覆盖盘州市的LT-1升降轨数据开展InSAR形变反演,结合几何畸变探测方法和视线向敏感性估计对LT-1在高山峡谷区的地质灾害隐患探测能力进行分析,并与Sentinel-1数据进行对比。结果表明,LT-1升降轨数据在研究区具有较强的形变反演能力,监测到地表形变区107处,且运用升降轨联合的方式能够减少单一方向的地形遮挡区域的同时,能提高对不同滑移方向斜坡隐患形变探测的敏感性,通过与已有资料和实地勘查相结合的方式进行验证分析,共探测识别地质灾害隐患34处.证实了LT-1数据在地形地貌复杂地区的地质灾害隐患探测识别的可行性,为同类应用提供思路与参考依据。

    2024年09期 v.49;No.315 174-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 2723K]
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