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2021, 46(5): 601-609.
doi: 10.13203/j.whugis20190411
摘要:
充分考虑不同数据源在变化场景下的数据差异性和行人在导航定位服务中的空间认知习惯，提出了一种融合可视地标与不可视地标的行人相对定位方法。利用基于传感器复合证据理论的方法构建目标路径的不可视地标（如磁场变化、WiFi更新等），检测GoPro Fusion设备获取的全景影像中的视觉显著的可视地标及其与采样点间的相对空间方位属性；根据行人实时获取的传感器数据和地标方位信息分别推估行人在目标路径中可能停留的路段区域；采用贝叶斯概率融合方法融合可视地标与不可视地标数据进行行人定位结果推估。实验结果表明，融合多源数据可以解决单一场景下行人定位精度不足的问题。在传感器特征较少的单一场景下，与基于不可视地标的行人定位方法相比，该方法的精度提升了12.78%。
充分考虑不同数据源在变化场景下的数据差异性和行人在导航定位服务中的空间认知习惯，提出了一种融合可视地标与不可视地标的行人相对定位方法。利用基于传感器复合证据理论的方法构建目标路径的不可视地标（如磁场变化、WiFi更新等），检测GoPro Fusion设备获取的全景影像中的视觉显著的可视地标及其与采样点间的相对空间方位属性；根据行人实时获取的传感器数据和地标方位信息分别推估行人在目标路径中可能停留的路段区域；采用贝叶斯概率融合方法融合可视地标与不可视地标数据进行行人定位结果推估。实验结果表明，融合多源数据可以解决单一场景下行人定位精度不足的问题。在传感器特征较少的单一场景下，与基于不可视地标的行人定位方法相比，该方法的精度提升了12.78%。
2021, 46(5): 610-619.
doi: 10.13203/j.whugis20200492
摘要:
城市环境中由建筑玻璃幕墙引起的光污染给城市的道路交通安全、消防安全、居民健康带来了巨大的威胁。当前对于玻璃幕墙的光污染研究主要是针对具体建筑采用模拟或实测的方法在局部小范围内进行计算。面向城市环境，从真实街景中构建道路、玻璃幕墙立面和太阳光线之间的三维空间关系，利用基于深度学习的识别方法提取玻璃幕墙，采用眩光评价方式在汽车驾驶者的视角上建立三维城市的玻璃幕墙光污染模型。以中国广东省深圳市福田区为例，对三维城市的玻璃幕墙光污染进行定点、定路线和区域的多层次分析，实现即时即地的光污染计算、评估和路径选择，为驾驶者的行车安全、建筑物的规划管理提供参考依据。
城市环境中由建筑玻璃幕墙引起的光污染给城市的道路交通安全、消防安全、居民健康带来了巨大的威胁。当前对于玻璃幕墙的光污染研究主要是针对具体建筑采用模拟或实测的方法在局部小范围内进行计算。面向城市环境，从真实街景中构建道路、玻璃幕墙立面和太阳光线之间的三维空间关系，利用基于深度学习的识别方法提取玻璃幕墙，采用眩光评价方式在汽车驾驶者的视角上建立三维城市的玻璃幕墙光污染模型。以中国广东省深圳市福田区为例，对三维城市的玻璃幕墙光污染进行定点、定路线和区域的多层次分析，实现即时即地的光污染计算、评估和路径选择，为驾驶者的行车安全、建筑物的规划管理提供参考依据。
2021, 46(5): 620-629.
doi: 10.13203/j.whugis20200367
摘要:
随着越来越多的轨迹数据被记载，各种应用场景下的海量、复杂数据需要高效的存储与索引。传统的关系型数据库难以满足海量轨迹数据的存储、扩展及特定的查询需求，而具有扩展简单、读写快速、成本低廉特点的非关系型数据库为此提供了一种可行的解决方案。设计并实现了一种基于Cassandra数据库的数据降维及键值存储、索引方法，可对时空轨迹数据进行高效管理。为进一步提高效率，融合了Hilbert曲线编码技术将空间分割成小单元，并将轨迹数据映射到不同单元中。充分利用时空局部性原理，为不同应用场景下的轨迹数据设计并实现了对应的分区键与聚簇键，实现轨迹对象时空近邻存储，令数据查询更为有效。基于实际应用场景的实验结果表明，所提出的方法能有效支撑海量轨迹数据的存储与索引，并在数据的插入、查询及存储结构可扩展性等方面优于其他时空大数据索引和查询方法。
随着越来越多的轨迹数据被记载，各种应用场景下的海量、复杂数据需要高效的存储与索引。传统的关系型数据库难以满足海量轨迹数据的存储、扩展及特定的查询需求，而具有扩展简单、读写快速、成本低廉特点的非关系型数据库为此提供了一种可行的解决方案。设计并实现了一种基于Cassandra数据库的数据降维及键值存储、索引方法，可对时空轨迹数据进行高效管理。为进一步提高效率，融合了Hilbert曲线编码技术将空间分割成小单元，并将轨迹数据映射到不同单元中。充分利用时空局部性原理，为不同应用场景下的轨迹数据设计并实现了对应的分区键与聚簇键，实现轨迹对象时空近邻存储，令数据查询更为有效。基于实际应用场景的实验结果表明，所提出的方法能有效支撑海量轨迹数据的存储与索引，并在数据的插入、查询及存储结构可扩展性等方面优于其他时空大数据索引和查询方法。
2021, 46(5): 630-639.
doi: 10.13203/j.whugis20200462
摘要:
建筑结构动态监测是重要建筑日常维护管理的重要工作之一，如何有效地采集、传输和管理时态建筑监测数据是其中难点。提出了一种面向实时动态监测的建筑信息模型，该模型实现了建筑物建筑信息模型（building information model, BIM）、实景三维模型与传感器网的融合，服务于建筑物几何、构造和运行状态信息的综合管理；建立了基于传感器网的建筑结构时态监测信息传输、管理框架与方法，包括各类传感器网数据在下位机中的时态对齐与打包、基于JSON（JavaScript object notation）的传输协议、传感器数据在上位机中的时态压缩和重构以及时态数据的数据库管理方法。以中国江苏省南京市博物院老大殿为监控对象进行了案例应用，开发了相应的动态监控系统，通过系统演示验证了所提方法的可行性与实用性。目前该系统仍处于运行初期，未来随着海量传感器数据的累积，将进一步开展数据智能分析研究。
建筑结构动态监测是重要建筑日常维护管理的重要工作之一，如何有效地采集、传输和管理时态建筑监测数据是其中难点。提出了一种面向实时动态监测的建筑信息模型，该模型实现了建筑物建筑信息模型（building information model, BIM）、实景三维模型与传感器网的融合，服务于建筑物几何、构造和运行状态信息的综合管理；建立了基于传感器网的建筑结构时态监测信息传输、管理框架与方法，包括各类传感器网数据在下位机中的时态对齐与打包、基于JSON（JavaScript object notation）的传输协议、传感器数据在上位机中的时态压缩和重构以及时态数据的数据库管理方法。以中国江苏省南京市博物院老大殿为监控对象进行了案例应用，开发了相应的动态监控系统，通过系统演示验证了所提方法的可行性与实用性。目前该系统仍处于运行初期，未来随着海量传感器数据的累积，将进一步开展数据智能分析研究。
2021, 46(5): 640-649.
doi: 10.13203/j.whugis20200459
摘要:
近年来，各类位置感知设备产生的轨迹数据被广泛应用于城市规划、智能交通、公共卫生、行为分析等各个领域，但是常规矢量表达方式及建立在其基础之上的分析算法的计算复杂度高，无法满足大规模轨迹数据的高时效性应用需求。针对上述问题，提出了基于地理格网模型的轨迹数据管理与分析框架，为轨迹数据挖掘的“表达-管理-分析-应用”全链条研究提供新的技术框架，主要包含地理格网模型、轨迹多尺度表达与组织、轨迹计算与分析、高性能计算技术、轨迹挖掘应用5部分。介绍了各部分的实现思路和方法，并阐述了格网模型与轨迹数据结合的优势，包括存储管理高效灵活、适合高性能计算技术和契合自动控制与智能计算需求等。以城市交通流多层级实时可视化和基于地理格网编码的相似性分析两个应用实例验证了该技术框架理论与技术方法的可靠性和有效性。
近年来，各类位置感知设备产生的轨迹数据被广泛应用于城市规划、智能交通、公共卫生、行为分析等各个领域，但是常规矢量表达方式及建立在其基础之上的分析算法的计算复杂度高，无法满足大规模轨迹数据的高时效性应用需求。针对上述问题，提出了基于地理格网模型的轨迹数据管理与分析框架，为轨迹数据挖掘的“表达-管理-分析-应用”全链条研究提供新的技术框架，主要包含地理格网模型、轨迹多尺度表达与组织、轨迹计算与分析、高性能计算技术、轨迹挖掘应用5部分。介绍了各部分的实现思路和方法，并阐述了格网模型与轨迹数据结合的优势，包括存储管理高效灵活、适合高性能计算技术和契合自动控制与智能计算需求等。以城市交通流多层级实时可视化和基于地理格网编码的相似性分析两个应用实例验证了该技术框架理论与技术方法的可靠性和有效性。
2021, 46(5): 650-658.
doi: 10.13203/j.whugis20190363
摘要:
通勤是城市居民的基本交通需求，也是联系城市居民居住地和就业地的重要桥梁。城市居民的就业地与居住地很少能完全重叠，从而导致了浪费性通勤。现有浪费性通勤研究主要通过问卷调查进行，存在样本有限、成本较高、分辨率不足等问题。提出了一种顾及实时路况的城市浪费性通勤测算思路，并将其用于中国四川省成都市浪费性通勤测算。通过调用高德地图应用程序接口（application programming interface，API）获取成都市居住地和就业地的兴趣点（point of interest，POI）数据，然后分别使用完全随机抽样和分层抽样方法对居住地与就业地POI进行抽样，生成通勤点对。编写网络爬虫程序，在高德地图中基于实时路况自动批量查询公共交通模式（公交与地铁）下最快捷、最经济、最少换乘情况时各通勤点对的实时通勤时间与通勤费用，计算出任一通勤点对的通勤时间与通勤费用的平均值。使用线性规划方法计算所有通勤点的理论最小通勤时间，分析成都市浪费性通勤时间与费用的统计与空间分布特征，揭示通勤薄弱环节和通勤供需严重不平衡地区。结果表明：成都市一环、二环、三环内的平均通勤时间分别为2 126 s、2 439 s、2 922 s。成都市老城区三环内浪费性通勤率为80.69%，通勤容量使用率69.34%。这与极光、百度等网站使用轨迹大数据分析的结果，以及其他学者的经验研究结果十分接近。
通勤是城市居民的基本交通需求，也是联系城市居民居住地和就业地的重要桥梁。城市居民的就业地与居住地很少能完全重叠，从而导致了浪费性通勤。现有浪费性通勤研究主要通过问卷调查进行，存在样本有限、成本较高、分辨率不足等问题。提出了一种顾及实时路况的城市浪费性通勤测算思路，并将其用于中国四川省成都市浪费性通勤测算。通过调用高德地图应用程序接口（application programming interface，API）获取成都市居住地和就业地的兴趣点（point of interest，POI）数据，然后分别使用完全随机抽样和分层抽样方法对居住地与就业地POI进行抽样，生成通勤点对。编写网络爬虫程序，在高德地图中基于实时路况自动批量查询公共交通模式（公交与地铁）下最快捷、最经济、最少换乘情况时各通勤点对的实时通勤时间与通勤费用，计算出任一通勤点对的通勤时间与通勤费用的平均值。使用线性规划方法计算所有通勤点的理论最小通勤时间，分析成都市浪费性通勤时间与费用的统计与空间分布特征，揭示通勤薄弱环节和通勤供需严重不平衡地区。结果表明：成都市一环、二环、三环内的平均通勤时间分别为2 126 s、2 439 s、2 922 s。成都市老城区三环内浪费性通勤率为80.69%，通勤容量使用率69.34%。这与极光、百度等网站使用轨迹大数据分析的结果，以及其他学者的经验研究结果十分接近。
2021, 46(5): 659-671.
doi: 10.13203/j.whugis20200445
摘要:
精细化的城市建筑风格地图已成为古建筑保护、城市规划、旅游资源开发的重要参考依据。但城市建筑众多，信息采集困难，仅靠人工难以实现成图，因此提出了面向街景影像建筑区域匹配的建筑风格地图生成方法。首先，在提取特征建筑风格影像的基础上，结合球形全景影像的空间几何约束和图像特征，通过匹配同名建筑区域构建双像建筑区域点位映射；然后，利用街景采集点到建筑俯视轮廓的方位范围，提出单像建筑区域方位映射，建立街景建筑区域与单体建筑俯视轮廓的空间匹配关系；最后，综合判定各单体建筑的风格属性，生成精细尺度的建筑风格地图。实验结果表明，基于单、双像位置映射的建筑区域匹配正确率分别达80.3%和85.1%，且19类建筑风格地图的分类精确率为55.1%，召回率为76.4%，在一定程度上能反映大范围的城市建筑风格的地理分布特征。
精细化的城市建筑风格地图已成为古建筑保护、城市规划、旅游资源开发的重要参考依据。但城市建筑众多，信息采集困难，仅靠人工难以实现成图，因此提出了面向街景影像建筑区域匹配的建筑风格地图生成方法。首先，在提取特征建筑风格影像的基础上，结合球形全景影像的空间几何约束和图像特征，通过匹配同名建筑区域构建双像建筑区域点位映射；然后，利用街景采集点到建筑俯视轮廓的方位范围，提出单像建筑区域方位映射，建立街景建筑区域与单体建筑俯视轮廓的空间匹配关系；最后，综合判定各单体建筑的风格属性，生成精细尺度的建筑风格地图。实验结果表明，基于单、双像位置映射的建筑区域匹配正确率分别达80.3%和85.1%，且19类建筑风格地图的分类精确率为55.1%，召回率为76.4%，在一定程度上能反映大范围的城市建筑风格的地理分布特征。
2021, 46(5): 672-680.
doi: 10.13203/j.whugis20200454
摘要:
多行人目标连续定位与跟踪是大型室内空间安全防护、应急疏散、位置服务等应用领域共同关注的问题。基于固定相机的视觉监测是室内空间人流探测与行人定位的重要方式。然而现有单目视觉行人探测存在行人漏检、易受视觉盲区影响、行人身份难以确定等问题。针对这些问题，提出了一种结合视觉信息与惯性信息的主被动协同定位方法。该方法首先利用视觉行人检测算法探测视频图像中的多行人目标位置，构建像素-世界坐标转换模型，实现行人的被动视觉探测与空间定位。同时，利用智能手机惯性传感器感知行人的运动行为。在此基础上，分别利用视觉和惯性特征构建行人运动行为特征序列，通过特征序列匹配实现多目标行人的身份匹配，以及视觉和惯性信息的协同定位。实验结果表明，所提出的视觉与惯性协同定位方法能够实现多行人目标的身份匹配，协同定位平均精度约为25 cm，能够显著提升单纯视觉被动定位的连续性，减少行人漏检和视觉盲区的影响。
多行人目标连续定位与跟踪是大型室内空间安全防护、应急疏散、位置服务等应用领域共同关注的问题。基于固定相机的视觉监测是室内空间人流探测与行人定位的重要方式。然而现有单目视觉行人探测存在行人漏检、易受视觉盲区影响、行人身份难以确定等问题。针对这些问题，提出了一种结合视觉信息与惯性信息的主被动协同定位方法。该方法首先利用视觉行人检测算法探测视频图像中的多行人目标位置，构建像素-世界坐标转换模型，实现行人的被动视觉探测与空间定位。同时，利用智能手机惯性传感器感知行人的运动行为。在此基础上，分别利用视觉和惯性特征构建行人运动行为特征序列，通过特征序列匹配实现多目标行人的身份匹配，以及视觉和惯性信息的协同定位。实验结果表明，所提出的视觉与惯性协同定位方法能够实现多行人目标的身份匹配，协同定位平均精度约为25 cm，能够显著提升单纯视觉被动定位的连续性，减少行人漏检和视觉盲区的影响。
2021, 46(5): 681-690.
doi: 10.13203/j.whugis20200355
摘要:
兴趣点(point of interest, POI)推荐是在基于位置的社交网络中流行起来的个性化服务。针对数据稀疏和隐性反馈的使用等问题，提出了一种关系型矩阵分解模型——合作竞争矩阵分解(cooperative competition matrix factorization, CC‑MF)。该模型根据用户与POI间的相互关系建模，融入空间关系，并将空间关系细分为空间距离关系和空间拓扑关系，挖掘POI之间、POI与用户之间的空间关系, 以缓解数据稀疏问题；同时使用加权最小二乘准则构建目标函数，缓解隐性反馈问题。在现实世界签到Foursquare数据集上进行实验，结果显示: (1)CC‑MF模型显著提高了推荐结果的准确性；(2)考虑空间拓扑关系的空间距离因素能够进一步提升推荐系统的性能。因此，CC‑MF模型具有良好的拓展性和解释性，且缓解了数据稀疏和隐性反馈使用问题。
兴趣点(point of interest, POI)推荐是在基于位置的社交网络中流行起来的个性化服务。针对数据稀疏和隐性反馈的使用等问题，提出了一种关系型矩阵分解模型——合作竞争矩阵分解(cooperative competition matrix factorization, CC‑MF)。该模型根据用户与POI间的相互关系建模，融入空间关系，并将空间关系细分为空间距离关系和空间拓扑关系，挖掘POI之间、POI与用户之间的空间关系, 以缓解数据稀疏问题；同时使用加权最小二乘准则构建目标函数，缓解隐性反馈问题。在现实世界签到Foursquare数据集上进行实验，结果显示: (1)CC‑MF模型显著提高了推荐结果的准确性；(2)考虑空间拓扑关系的空间距离因素能够进一步提升推荐系统的性能。因此，CC‑MF模型具有良好的拓展性和解释性，且缓解了数据稀疏和隐性反馈使用问题。
2021, 46(5): 691-699.
doi: 10.13203/j.whugis20200443
摘要:
随着城市化建设水平的不断提高，城市结构日趋复杂，给城市应急疏散的设计和实施带来困难和挑战。针对复杂城市道路网络中高密度人群的多出口疏散问题，以疏散时长和拥堵时长为优化目标，提出了一种基于协同优化的有组织疏散方案。首先，对道路网络和疏散人群进行建模；接着，为每个疏散组分配疏散出口和最短路线；然后，针对出口占用不平衡问题，对部分疏散组的出口进行协同再分配；最后，应用协同优化策略，根据道路拥堵情况计算疏散组的最快路线。模拟实验分析了多出口和多人数因素对疏散效果的影响，揭示了所提方案的有用性。与已有方案的对比实验表明，所提方案在疏散总时长和平均拥堵时长等指标上具有明显优势。
随着城市化建设水平的不断提高，城市结构日趋复杂，给城市应急疏散的设计和实施带来困难和挑战。针对复杂城市道路网络中高密度人群的多出口疏散问题，以疏散时长和拥堵时长为优化目标，提出了一种基于协同优化的有组织疏散方案。首先，对道路网络和疏散人群进行建模；接着，为每个疏散组分配疏散出口和最短路线；然后，针对出口占用不平衡问题，对部分疏散组的出口进行协同再分配；最后，应用协同优化策略，根据道路拥堵情况计算疏散组的最快路线。模拟实验分析了多出口和多人数因素对疏散效果的影响，揭示了所提方案的有用性。与已有方案的对比实验表明，所提方案在疏散总时长和平均拥堵时长等指标上具有明显优势。
2021, 46(5): 700-705,735.
doi: 10.13203/j.whugis20200465
摘要:
准确捕捉视觉注视方向可有效提高行人导航效率和安全性，由于现有注视方向估计方法无法满足行人导航对便携性的需求，由此提出了一种利用智能眼镜估计行人注视方向的模型。首先，利用尺度不变特征变换特征度量注视图像和街景视图的相似度；然后，根据行人和街景视图间的位置关系建立行人注视方向估计模型。实验选取两个校园场景中的28个测试点估计行人注视方向，结果表明，所提模型估计精度显著优于忽略位置关系的行人注视方向估计模型，且在相同场景中与行人位置变化无关。
准确捕捉视觉注视方向可有效提高行人导航效率和安全性，由于现有注视方向估计方法无法满足行人导航对便携性的需求，由此提出了一种利用智能眼镜估计行人注视方向的模型。首先，利用尺度不变特征变换特征度量注视图像和街景视图的相似度；然后，根据行人和街景视图间的位置关系建立行人注视方向估计模型。实验选取两个校园场景中的28个测试点估计行人注视方向，结果表明，所提模型估计精度显著优于忽略位置关系的行人注视方向估计模型，且在相同场景中与行人位置变化无关。
2021, 46(5): 706-717.
doi: 10.13203/j.whugis20200447
摘要:
开阔的天空视野有利于营造舒适的城市出行体验，针对如何评价城市交通出行的天空可视能力这一问题，提出了城市出行天空可视指数（sky view index-urban transportation, SVI-UT）。采用4步走策略：街景全景照片获取；基于街景全景照片的天空视觉量计算；腾讯地图服务路径规划；城市出行天空可视指数各指标计算。以中国云南省昆明市中心城区为实验区，多角度衡量居民的城市出行天空可视能力。实验结果表明，SVI-UT为研究人在交通过程中对天空的视觉感知提供了一个新的理论和框架。从公共的街景和交通数据出发，提出了SVI-UT的定量计算框架，拓展了街景图像的实际应用。该指数可以从新的角度指导城市交通规划和城市建设，居民可通过选取SVI-UT值较高的线路和出行方式来提高出行舒适感。
开阔的天空视野有利于营造舒适的城市出行体验，针对如何评价城市交通出行的天空可视能力这一问题，提出了城市出行天空可视指数（sky view index-urban transportation, SVI-UT）。采用4步走策略：街景全景照片获取；基于街景全景照片的天空视觉量计算；腾讯地图服务路径规划；城市出行天空可视指数各指标计算。以中国云南省昆明市中心城区为实验区，多角度衡量居民的城市出行天空可视能力。实验结果表明，SVI-UT为研究人在交通过程中对天空的视觉感知提供了一个新的理论和框架。从公共的街景和交通数据出发，提出了SVI-UT的定量计算框架，拓展了街景图像的实际应用。该指数可以从新的角度指导城市交通规划和城市建设，居民可通过选取SVI-UT值较高的线路和出行方式来提高出行舒适感。
2021, 46(5): 718-725.
doi: 10.13203/j.whugis20200025
摘要:
城市居民通勤活动分析是解决城市职住失衡和交通拥堵问题的重要技术支持。移动轨迹大数据增加了城市居民通勤活动观测的数据类型、数据规模、采样频率和信息量，有助于揭示就业居住空间模式和通勤活动的内在规律。概述了多学科领域城市居民通勤活动研究及相关移动轨迹数据分析的进展，明晰了通勤活动分析的概念、指标、模型和方法。从城市居民通勤活动的行为特征、空间格局和受职住空间影响这3个方面，给出了移动轨迹数据支持下的居民通勤活动分析技术架构，指出城市居民通勤活动分析技术正朝着城市规划、交通预测和移动轨迹大数据的多学科交叉理论方向发展。
城市居民通勤活动分析是解决城市职住失衡和交通拥堵问题的重要技术支持。移动轨迹大数据增加了城市居民通勤活动观测的数据类型、数据规模、采样频率和信息量，有助于揭示就业居住空间模式和通勤活动的内在规律。概述了多学科领域城市居民通勤活动研究及相关移动轨迹数据分析的进展，明晰了通勤活动分析的概念、指标、模型和方法。从城市居民通勤活动的行为特征、空间格局和受职住空间影响这3个方面，给出了移动轨迹数据支持下的居民通勤活动分析技术架构，指出城市居民通勤活动分析技术正朝着城市规划、交通预测和移动轨迹大数据的多学科交叉理论方向发展。
2021, 46(5): 726-735.
doi: 10.13203/j.whugis20200393
摘要:
设施服务分区问题(facility service districting problem，FSDP)是指在一个地理区域内，根据服务设施位置和服务能力为其划分服务区，满足供需平衡、形状紧凑和空间连续等要求。空间连续约束使FSDP能更好地满足学区划分、医疗区划分等问题的政策需求，但同时增加了它的求解难度。构造了一个FSDP混合整型线性规划模型，并设计了一个算法框架。框架包括问题定义、初始解、搜索算子和策略等基本模块，支持精确算法、元启发算法和混合算法设计。基于算法框架，实现了数学模型、模拟退火算法、迭代局部搜索算法和数学启发混合算法，并使用4个中大规模案例进行算法测试。实验结果表明，算法框架能够很好地处理空间连续约束的FSDP，支持多种算法快速实现，且求解质量接近案例目标值下界。
设施服务分区问题(facility service districting problem，FSDP)是指在一个地理区域内，根据服务设施位置和服务能力为其划分服务区，满足供需平衡、形状紧凑和空间连续等要求。空间连续约束使FSDP能更好地满足学区划分、医疗区划分等问题的政策需求，但同时增加了它的求解难度。构造了一个FSDP混合整型线性规划模型，并设计了一个算法框架。框架包括问题定义、初始解、搜索算子和策略等基本模块，支持精确算法、元启发算法和混合算法设计。基于算法框架，实现了数学模型、模拟退火算法、迭代局部搜索算法和数学启发混合算法，并使用4个中大规模案例进行算法测试。实验结果表明，算法框架能够很好地处理空间连续约束的FSDP，支持多种算法快速实现，且求解质量接近案例目标值下界。
2021, 46(5): 736-745.
doi: 10.13203/j.whugis20200136
摘要:
针对轨迹大数据的高效点-轨迹k近邻（point to trajectory k nearest neighbor, P2T_kNN）查询处理需求，提出了一种融合时空剖分和轨迹分段的轨迹组织方法，其核心思想是在对轨迹作时间剖分的基础上，利用离散全球网格系统（discrete global grid system, DGGS）在空间上进行再次剖分，从而利用两次剖分得到的时空单元编码来索引落入其中的轨迹片段。在此基础上利用分布式列式存储技术设计了面向轨迹大数据的P2T_kNN查询处理框架，提出了一种顾及轨迹数据空间分布的自适应空间单元搜索算法，即通过分析轨迹数据在给定时间约束下的空间分异特征，动态调整空间单元的搜索步长，从而提升了轨迹稀疏区域的处理效率。针对亿级轨迹的实验结果表明，该方法适用于轨迹大数据的P2T_kNN查询处理，在轨迹稠密与稀疏区域的平均查询响应时间均小于1 s。
针对轨迹大数据的高效点-轨迹k近邻（point to trajectory k nearest neighbor, P2T_kNN）查询处理需求，提出了一种融合时空剖分和轨迹分段的轨迹组织方法，其核心思想是在对轨迹作时间剖分的基础上，利用离散全球网格系统（discrete global grid system, DGGS）在空间上进行再次剖分，从而利用两次剖分得到的时空单元编码来索引落入其中的轨迹片段。在此基础上利用分布式列式存储技术设计了面向轨迹大数据的P2T_kNN查询处理框架，提出了一种顾及轨迹数据空间分布的自适应空间单元搜索算法，即通过分析轨迹数据在给定时间约束下的空间分异特征，动态调整空间单元的搜索步长，从而提升了轨迹稀疏区域的处理效率。针对亿级轨迹的实验结果表明，该方法适用于轨迹大数据的P2T_kNN查询处理，在轨迹稠密与稀疏区域的平均查询响应时间均小于1 s。
2021, 46(5): 746-754.
doi: 10.13203/j.whugis20190357
摘要:
城市交通热点是居民出行活动的体现，通过出租车的移动轨迹可以分析城市交通运行状况。目前，相关研究主要集中于GPS采样数据的起讫点(origin destination, OD)估计模型以及轨迹流的提取分析算法，而对交通热点的交互作用和时空模式的研究还很少。以中国江苏省南京市的出租车GPS数据为研究对象，通过轨迹流提取和地图匹配，基于宏观基本图模型构建交通运行状况指标，利用数据挖掘技术分析交通热点时空模式。通过研究发现：(1)南京市交通在早晚高峰时拥堵最严重，并且休息日的交通运行状况要优于工作日；(2)在工作日，停车场和办公楼附近最拥堵；在休息日，商场和居民小区附近最拥堵；(3)交通热点的时空交互特征主要表现在交叉路口附近，并具有显著的时空聚集性差异。上述研究结果可为交通管理部门针对不同时段和路段的交通运行状况进行治理提供帮助，并为建立现代化综合交通运输体系提供依据。
城市交通热点是居民出行活动的体现，通过出租车的移动轨迹可以分析城市交通运行状况。目前，相关研究主要集中于GPS采样数据的起讫点(origin destination, OD)估计模型以及轨迹流的提取分析算法，而对交通热点的交互作用和时空模式的研究还很少。以中国江苏省南京市的出租车GPS数据为研究对象，通过轨迹流提取和地图匹配，基于宏观基本图模型构建交通运行状况指标，利用数据挖掘技术分析交通热点时空模式。通过研究发现：(1)南京市交通在早晚高峰时拥堵最严重，并且休息日的交通运行状况要优于工作日；(2)在工作日，停车场和办公楼附近最拥堵；在休息日，商场和居民小区附近最拥堵；(3)交通热点的时空交互特征主要表现在交叉路口附近，并具有显著的时空聚集性差异。上述研究结果可为交通管理部门针对不同时段和路段的交通运行状况进行治理提供帮助，并为建立现代化综合交通运输体系提供依据。
2021, 46(5): 755-765, 776.
doi: 10.13203/j.whugis20200017
摘要:
随着中国经济的快速发展，物流配送对车辆调度的实时性与应急情况处理能力提出了更高的要求，使用传统车辆调度算法难以满足突发事件实时处理需求。针对紧急情况如车辆故障或新增任务点等，在传统启发式算法——破坏重建算法的基础上提出了一种动态调度方法：局部搜索方法，实现了物流车辆的动态调度，有效提升了车辆调度中应对紧急情况的实时性与动态性。与多目标混合蚁群优化算法进行实验对比，结果验证了破坏重建算法的优势；利用公开数据和真实数据，与全局方式破坏重建车辆调度方法进行对比实验，结果验证了局部搜索动态调度方法的有效性。
随着中国经济的快速发展，物流配送对车辆调度的实时性与应急情况处理能力提出了更高的要求，使用传统车辆调度算法难以满足突发事件实时处理需求。针对紧急情况如车辆故障或新增任务点等，在传统启发式算法——破坏重建算法的基础上提出了一种动态调度方法：局部搜索方法，实现了物流车辆的动态调度，有效提升了车辆调度中应对紧急情况的实时性与动态性。与多目标混合蚁群优化算法进行实验对比，结果验证了破坏重建算法的优势；利用公开数据和真实数据，与全局方式破坏重建车辆调度方法进行对比实验，结果验证了局部搜索动态调度方法的有效性。
2021, 46(5): 766-776.
doi: 10.13203/j.whugis20190327
摘要:
出租车出行是表征空间不平等的重要指标，分析其特征对于城市规划、交通管理、智慧城市建设等具有重要意义。利用中国上海市出租车出行的车流数据与人口普查数据，对研究区域进行空间多尺度划分，运用Hadoop大数据处理、社会网络分析、地理加权回归等方法，探究中国上海市出租车出行的空间不平等状况及其与人口结构的关联性。结果表明：上海市存在出租车出行的空间不平等现象，在中心城区以及城市副中心区域，出租车出行便利性高于其他地区且平均出行距离小于其他地区；不同类型人口在出行能力上有差异，出行弱势人群(儿童、老人、外来人口、农业人口等)比例高的区域具有更低的出行便利性与更长的出行距离，这一相关性随空间位置与空间尺度的变化而发生变化。
出租车出行是表征空间不平等的重要指标，分析其特征对于城市规划、交通管理、智慧城市建设等具有重要意义。利用中国上海市出租车出行的车流数据与人口普查数据，对研究区域进行空间多尺度划分，运用Hadoop大数据处理、社会网络分析、地理加权回归等方法，探究中国上海市出租车出行的空间不平等状况及其与人口结构的关联性。结果表明：上海市存在出租车出行的空间不平等现象，在中心城区以及城市副中心区域，出租车出行便利性高于其他地区且平均出行距离小于其他地区；不同类型人口在出行能力上有差异，出行弱势人群(儿童、老人、外来人口、农业人口等)比例高的区域具有更低的出行便利性与更长的出行距离，这一相关性随空间位置与空间尺度的变化而发生变化。
2021, 46(5): 777-789.
doi: 10.13203/j.whugis20200455
摘要:
雾霾污染已经成为中国乃至全球重点关注的生态环境问题之一。与此同时，中国的雾霾污染与城市蔓延在某种程度上相伴而生。城市蔓延是否加剧了中国的雾霾污染目前还没有明确的答案。因此，利用美国国家极地轨道合作卫星搭载的可见光红外成像辐射仪(national polar‐orbiting partnership's visible infrared imaging radiometer suite, NPP-VIIRS) 获取的夜间灯光数据，在量化城市蔓延的基础上构建面板数据模型，探究城市蔓延是否会对城市雾霾污染产生影响，并利用中介效应模型验证城市蔓延影响雾霾污染的驱动机制。研究结果表明, 夜间灯光数据可以有效地量化与表征城市蔓延，且中国的城市蔓延在一定程度上加剧了雾霾污染。此外，城市蔓延主要通过集聚效应、土地城镇化效应、产业结构效应等途径影响雾霾污染。
雾霾污染已经成为中国乃至全球重点关注的生态环境问题之一。与此同时，中国的雾霾污染与城市蔓延在某种程度上相伴而生。城市蔓延是否加剧了中国的雾霾污染目前还没有明确的答案。因此，利用美国国家极地轨道合作卫星搭载的可见光红外成像辐射仪(national polar‐orbiting partnership's visible infrared imaging radiometer suite, NPP-VIIRS) 获取的夜间灯光数据，在量化城市蔓延的基础上构建面板数据模型，探究城市蔓延是否会对城市雾霾污染产生影响，并利用中介效应模型验证城市蔓延影响雾霾污染的驱动机制。研究结果表明, 夜间灯光数据可以有效地量化与表征城市蔓延，且中国的城市蔓延在一定程度上加剧了雾霾污染。此外，城市蔓延主要通过集聚效应、土地城镇化效应、产业结构效应等途径影响雾霾污染。
2021, 46(5): 790-798.
doi: 10.13203/j.whugis20190228
摘要:
现有的人群聚集区域识别算法主要集中于室外空间，与室外空间相比，室内三维空间结构复杂，室内人群聚集更易导致安全事故的产生。提出了一种室内人群聚集区域识别方法——室内简化重构聚集方法(indoor simplification reconstruction cluster，IndoorSRC)。首先，设计了一种新型的室内时空凝聚层次聚类算法(indoor spatial-temporal agglomerative nesting, Indoor-STAGNES)识别室内用户停留点，简化室内用户移动轨迹；然后，构建了一种基于卡尔曼滤波的室内轨迹重构方法，实现了室内用户轨迹的对齐与重采样；最后，提出了一种室内时空密度聚类算法(indoor spatial-temporal ordering points to identify the clustering structure，Indoor-STOPTICS)发现室内三维时空人群聚集区域。采用真实室内轨迹数据进行实验分析，结果表明，与传统的室外识别方法相比，在运行时间差别不大的情况下，IndoorSRC识别的误识率可降低23.7%。
现有的人群聚集区域识别算法主要集中于室外空间，与室外空间相比，室内三维空间结构复杂，室内人群聚集更易导致安全事故的产生。提出了一种室内人群聚集区域识别方法——室内简化重构聚集方法(indoor simplification reconstruction cluster，IndoorSRC)。首先，设计了一种新型的室内时空凝聚层次聚类算法(indoor spatial-temporal agglomerative nesting, Indoor-STAGNES)识别室内用户停留点，简化室内用户移动轨迹；然后，构建了一种基于卡尔曼滤波的室内轨迹重构方法，实现了室内用户轨迹的对齐与重采样；最后，提出了一种室内时空密度聚类算法(indoor spatial-temporal ordering points to identify the clustering structure，Indoor-STOPTICS)发现室内三维时空人群聚集区域。采用真实室内轨迹数据进行实验分析，结果表明，与传统的室外识别方法相比，在运行时间差别不大的情况下，IndoorSRC识别的误识率可降低23.7%。
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doi: 10.13203/j.whugis20200586
摘要:
高分五号卫星搭载的对地观测传感器有高光谱传感器（AHSI）和全谱段光谱传感器（VIMI），但这两种传感器之间的光谱信号是否一致迄今仍鲜有报道。因此，本次研究通过敦煌定标场和滕州地区的3对AHSI和VIMI同步影像对，对2种传感器辐亮度数据之间的一致性进行了交互对比，并与同步的Landsat-8 OLI辐亮度数据进行验证。结果发现，2种传感器的辐亮度数据之间存在着一定的偏差，VIMI的辐亮度数据明显小于AHSI，其偏差率接近32%，二者的R2也只有0.817；在各个对应波段之间，红波段的差距最大，其偏差率超过了40%。与Landsat-8 OLI的验证表明，AHSI的辐亮度数据与OLI很接近，偏差率小于5%，但VIMI数据的偏差率则大于20%。鉴于VIMI和AHSI的辐亮度数据存在着差距，在现阶段如需要同时应用二者的数据，建议要对VIMI数据进行转换校正。本次利用敦煌试验区的模型进行的转换结果表明，VIMI辐亮度数据经转换后可大幅缩小与AHSI数据之间的差距，有利于二者的协同使用。
高分五号卫星搭载的对地观测传感器有高光谱传感器（AHSI）和全谱段光谱传感器（VIMI），但这两种传感器之间的光谱信号是否一致迄今仍鲜有报道。因此，本次研究通过敦煌定标场和滕州地区的3对AHSI和VIMI同步影像对，对2种传感器辐亮度数据之间的一致性进行了交互对比，并与同步的Landsat-8 OLI辐亮度数据进行验证。结果发现，2种传感器的辐亮度数据之间存在着一定的偏差，VIMI的辐亮度数据明显小于AHSI，其偏差率接近32%，二者的R2也只有0.817；在各个对应波段之间，红波段的差距最大，其偏差率超过了40%。与Landsat-8 OLI的验证表明，AHSI的辐亮度数据与OLI很接近，偏差率小于5%，但VIMI数据的偏差率则大于20%。鉴于VIMI和AHSI的辐亮度数据存在着差距，在现阶段如需要同时应用二者的数据，建议要对VIMI数据进行转换校正。本次利用敦煌试验区的模型进行的转换结果表明，VIMI辐亮度数据经转换后可大幅缩小与AHSI数据之间的差距，有利于二者的协同使用。
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doi: 10.13203/j.whugis20200702
摘要:
针对异源遥感影像之间存在光照差异显著、对比度差异大和非线性辐射畸变等问题所导致匹配难题，本文提出了一种顾及各向异性加权力矩与绝对相位一致性方向直方图的异源影像匹配方法。首先，利用各向异性滤波进行影像非线性扩散，在此基础上计算影像的相位一致性最大矩和最小矩，并构造各向异性加权力矩方程，求解得到各向异性加权力矩图。之后，对相位一致性模型进行扩展，建立绝对相位一致性方向梯度，并结合对数极坐标描述模板，建立一种绝对相位方向梯度直方图（histogram of absolute phase consistency gradients，HAPCG），最后利用欧氏距离作为匹配测度进行同点名识别。将多组存在光照、对比度和非线性辐射差异的异源遥感影像作为数据源，分别与SIFT、PSO-SIFT、LGHD和RIFT等算法进行实验，结果表明：在异源遥感影像匹配中，HAPCG算法在综合匹配性能上明显优于SIFT、PSO-SIFT和LGHD等方法，其平均同名点匹配数量提升了约2倍，RMSE误差在2像素以内。与RIFT算法相比，在匹配同名点相近的情况下，HAPCG算法可以取得更高的匹配精度，能实现异源遥感影像稳健匹配。
针对异源遥感影像之间存在光照差异显著、对比度差异大和非线性辐射畸变等问题所导致匹配难题，本文提出了一种顾及各向异性加权力矩与绝对相位一致性方向直方图的异源影像匹配方法。首先，利用各向异性滤波进行影像非线性扩散，在此基础上计算影像的相位一致性最大矩和最小矩，并构造各向异性加权力矩方程，求解得到各向异性加权力矩图。之后，对相位一致性模型进行扩展，建立绝对相位一致性方向梯度，并结合对数极坐标描述模板，建立一种绝对相位方向梯度直方图（histogram of absolute phase consistency gradients，HAPCG），最后利用欧氏距离作为匹配测度进行同点名识别。将多组存在光照、对比度和非线性辐射差异的异源遥感影像作为数据源，分别与SIFT、PSO-SIFT、LGHD和RIFT等算法进行实验，结果表明：在异源遥感影像匹配中，HAPCG算法在综合匹配性能上明显优于SIFT、PSO-SIFT和LGHD等方法，其平均同名点匹配数量提升了约2倍，RMSE误差在2像素以内。与RIFT算法相比，在匹配同名点相近的情况下，HAPCG算法可以取得更高的匹配精度，能实现异源遥感影像稳健匹配。
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doi: 10.13203/j.whugis20200187
摘要:
随着北斗三号卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System-3，BDS-3）开始向全球提供导航服务，独立使用BDS为在轨运行的卫星提供全球覆盖、全时段的定位服务成为可能。本文结合风云三号D星（FengYun-3D，FY-3D）全球卫星导航系统掩星探测仪（Global Navigation satellite system Occultation Sounder，GNOS）的真实在轨数据对天基BDS的定位性能进行了详细的分析。首先使用BDS真实广播星历计算了在不同轨道高度下的可见卫星数和定位精度因子（Position Dilution of Precision，PDOP），并结合精密星历分析了广播星历的轨道误差、时钟误差及空间信号测距误差（Signal-In-Space Range Error，SISRE）。仿真结果表明，在95%的置信水平下，从地面到2000Km的轨道高度BDS在全球范围内最小可见卫星数为6，最大PDOP小于5，星座可用性已经达到100%，全球平均可见卫星数BDS比GPS高50%以上； BDS广播星历的轨道误差为1.5m，时钟误差为2.4ns，SISRE达到了0.79m，BDS-3的卫星时钟精度已达到GPS相当的水平。然后使用GNOS在轨数据测试了BDS的可见卫星数、信号强度、伪距测量精度、定位精度等，重点对BDS-2卫星的码偏移进行了详细的分析。在轨数据分析表明，只使用BDS-2信号时在服务区域内可实现100%的定位，三维定位精度为5.53米；确认了北斗地球同步轨道、倾斜地球同步轨道、中地球轨道卫星均存在随仰角变化的码偏移，其中北斗地球同步轨道卫星在仰角低于40°时的码偏移是首次直接测量得到；使用BDS双频测量数据获得了836千米轨道高度以上顶部电离层的全球相对分布，电离层对伪距的相对延时在0.6m左右。本文的研究对于BDS的天基应用有重要意义，为天基BDS接收机的设计奠定基础。
随着北斗三号卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System-3，BDS-3）开始向全球提供导航服务，独立使用BDS为在轨运行的卫星提供全球覆盖、全时段的定位服务成为可能。本文结合风云三号D星（FengYun-3D，FY-3D）全球卫星导航系统掩星探测仪（Global Navigation satellite system Occultation Sounder，GNOS）的真实在轨数据对天基BDS的定位性能进行了详细的分析。首先使用BDS真实广播星历计算了在不同轨道高度下的可见卫星数和定位精度因子（Position Dilution of Precision，PDOP），并结合精密星历分析了广播星历的轨道误差、时钟误差及空间信号测距误差（Signal-In-Space Range Error，SISRE）。仿真结果表明，在95%的置信水平下，从地面到2000Km的轨道高度BDS在全球范围内最小可见卫星数为6，最大PDOP小于5，星座可用性已经达到100%，全球平均可见卫星数BDS比GPS高50%以上； BDS广播星历的轨道误差为1.5m，时钟误差为2.4ns，SISRE达到了0.79m，BDS-3的卫星时钟精度已达到GPS相当的水平。然后使用GNOS在轨数据测试了BDS的可见卫星数、信号强度、伪距测量精度、定位精度等，重点对BDS-2卫星的码偏移进行了详细的分析。在轨数据分析表明，只使用BDS-2信号时在服务区域内可实现100%的定位，三维定位精度为5.53米；确认了北斗地球同步轨道、倾斜地球同步轨道、中地球轨道卫星均存在随仰角变化的码偏移，其中北斗地球同步轨道卫星在仰角低于40°时的码偏移是首次直接测量得到；使用BDS双频测量数据获得了836千米轨道高度以上顶部电离层的全球相对分布，电离层对伪距的相对延时在0.6m左右。本文的研究对于BDS的天基应用有重要意义，为天基BDS接收机的设计奠定基础。
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doi: 10.13203/j.whugis20200596
摘要:
光学影像时序偏移量跟踪技术是滑坡监测的一种重要手段。针对单平台光学时序偏移量估计时间采样率不足的问题，利用多源时序偏移量估计获取了白格滑坡2014-11至2018-09期间的形变。首先，基于哨兵-2号和Landsat8分别进行单平台和双平台下的时序偏移量计算。其次，以稳定区域统计值和交叉验证两种方式进行精度评定。然后，基于双平台下的时序形变对滑坡进行阶段划分，并探讨其成因。结果表明，①双平台时序偏移量精度优于单平台：哨兵-2号在东西向和南北向分别提升3.02%和5.37%，Landsat8在两方向上分别提升3.61%和0.40%；期间的最大累积形变和最大平均形变速率分别为42.90 m和9.06 m/a。②白格滑坡可划分为初始、等速和加速（初加速和中加速）三阶段，截至2018-02-05已进入中加速阶段。③时序形变与降雨量相关性高达0.88。
光学影像时序偏移量跟踪技术是滑坡监测的一种重要手段。针对单平台光学时序偏移量估计时间采样率不足的问题，利用多源时序偏移量估计获取了白格滑坡2014-11至2018-09期间的形变。首先，基于哨兵-2号和Landsat8分别进行单平台和双平台下的时序偏移量计算。其次，以稳定区域统计值和交叉验证两种方式进行精度评定。然后，基于双平台下的时序形变对滑坡进行阶段划分，并探讨其成因。结果表明，①双平台时序偏移量精度优于单平台：哨兵-2号在东西向和南北向分别提升3.02%和5.37%，Landsat8在两方向上分别提升3.61%和0.40%；期间的最大累积形变和最大平均形变速率分别为42.90 m和9.06 m/a。②白格滑坡可划分为初始、等速和加速（初加速和中加速）三阶段，截至2018-02-05已进入中加速阶段。③时序形变与降雨量相关性高达0.88。
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doi: 10.13203/j.whugis20200402
摘要:
机载海洋激光测深系统发射的激光脉冲经由大气、海气界面和海水的复杂信道传播，信号功率随海水深度的增加呈指数倍衰减，同时脉冲波形会随深度会发生严重的脉冲展宽与波形失真，此两类传输特性分别限制了最大测量深度与测深精度。为了在确保最大测量深度指标的前提下改进机载激光海洋激光测深系统的测深精度，本文首先结合实测水质数据结合蒙特卡罗仿真方法，研究了不同深度下的回波信号特性，揭示了激光信号的传输特性，建立了新的激光测深系统参数设计方法，可满足国际上现有机载海洋激光测深系统的指标；进而在系统参数确定的条件下，对不同深度回波信号的波形失真进行仿真，设计了自适应匹配滤波算法以提高测深精度。仿真结果表明，所设计的系统参数及自适应匹配滤波算法可以实现白天50m深度、166mm测深精度和夜晚70m深度、172mm测深精度的机载测绘性能。
机载海洋激光测深系统发射的激光脉冲经由大气、海气界面和海水的复杂信道传播，信号功率随海水深度的增加呈指数倍衰减，同时脉冲波形会随深度会发生严重的脉冲展宽与波形失真，此两类传输特性分别限制了最大测量深度与测深精度。为了在确保最大测量深度指标的前提下改进机载激光海洋激光测深系统的测深精度，本文首先结合实测水质数据结合蒙特卡罗仿真方法，研究了不同深度下的回波信号特性，揭示了激光信号的传输特性，建立了新的激光测深系统参数设计方法，可满足国际上现有机载海洋激光测深系统的指标；进而在系统参数确定的条件下，对不同深度回波信号的波形失真进行仿真，设计了自适应匹配滤波算法以提高测深精度。仿真结果表明，所设计的系统参数及自适应匹配滤波算法可以实现白天50m深度、166mm测深精度和夜晚70m深度、172mm测深精度的机载测绘性能。
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doi: 10.13203/j.whugis20200557
摘要:
企鹅是南极的代表性生物，监测企鹅的数量及分布对研究南极环境变化有重大意义。以往研究大多基于中高分辨率影像进行企鹅识别，识别精度难以进一步提高，且已有的企鹅种群的时间序列分析都是基于间接识别方法，因此发展基于高分辨率遥感影像的企鹅数量精确识别就显得尤为重要。本研究选取东南极企鹅岛为研究对象，中国南极科学考察队利用遥感无人机分别于2017年1月、2018年1月和2019年12月对该区域进行航拍观测，获得了厘米级的高分辨率影像。基于面向对象分类法，分别提取了三幅影像的企鹅阴影像元，计算得到企鹅数量，并标记了企鹅栖息地。总体精度达到91%。实验结果显示了企鹅种群动态变化，其中企鹅栖息地分布较固定，但数量出现波动，三幅影像中分别为1068对、1003对和1081对。
企鹅是南极的代表性生物，监测企鹅的数量及分布对研究南极环境变化有重大意义。以往研究大多基于中高分辨率影像进行企鹅识别，识别精度难以进一步提高，且已有的企鹅种群的时间序列分析都是基于间接识别方法，因此发展基于高分辨率遥感影像的企鹅数量精确识别就显得尤为重要。本研究选取东南极企鹅岛为研究对象，中国南极科学考察队利用遥感无人机分别于2017年1月、2018年1月和2019年12月对该区域进行航拍观测，获得了厘米级的高分辨率影像。基于面向对象分类法，分别提取了三幅影像的企鹅阴影像元，计算得到企鹅数量，并标记了企鹅栖息地。总体精度达到91%。实验结果显示了企鹅种群动态变化，其中企鹅栖息地分布较固定，但数量出现波动，三幅影像中分别为1068对、1003对和1081对。
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doi: 10.13203/j.whugis20200711
摘要:
三维地质体模型的剖切面分析和地下工程开挖模拟是三维地质建模与可视化分析软件的重要功能。传统显式剖切方法依赖于先期建立的三维地质体模型，模型的拓扑问题易导致剖面空洞或三角形交叉等现象，且剖切精度与最大剖切深度受限于已有地质体模型的建模精度和深度。本文引入隐函数表达多种类型的剖切面，设置合理的剖切运算顺序，基于移动四面体的剖切面网格显式化运算与属性定义方法，提出了一种直接由地质调查源数据快速生成地质剖切面的隐式剖切新方法。针对1：5万区域地质调查数据与岩土勘察钻孔数据开展了剖切分析试验，结果表明，本文提出的隐式剖切方法有效避免了因地质体模型拓扑不正确导致的剖切算法稳定性问题，且支持的剖切面类型更加丰富、剖切深度和剖切面表达精度可控，为三维地质模型的空间分析方法提供了新的思路与借鉴。
三维地质体模型的剖切面分析和地下工程开挖模拟是三维地质建模与可视化分析软件的重要功能。传统显式剖切方法依赖于先期建立的三维地质体模型，模型的拓扑问题易导致剖面空洞或三角形交叉等现象，且剖切精度与最大剖切深度受限于已有地质体模型的建模精度和深度。本文引入隐函数表达多种类型的剖切面，设置合理的剖切运算顺序，基于移动四面体的剖切面网格显式化运算与属性定义方法，提出了一种直接由地质调查源数据快速生成地质剖切面的隐式剖切新方法。针对1：5万区域地质调查数据与岩土勘察钻孔数据开展了剖切分析试验，结果表明，本文提出的隐式剖切方法有效避免了因地质体模型拓扑不正确导致的剖切算法稳定性问题，且支持的剖切面类型更加丰富、剖切深度和剖切面表达精度可控，为三维地质模型的空间分析方法提供了新的思路与借鉴。
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doi: 10.13203/j.whugis20200243
摘要:
通用EIV模型将EIV模型扩展到了最一般化的形式，其加权整体最小二乘算法同时顾及了观测向量、观测向量的系数矩阵和参数的系数矩阵中的随机误差。本文将非线性的通用EIV函数模型展开，并将二阶项纳入模型的常数项，从而将通用EIV模型表示为线性形式的高斯-赫尔默特模型，推导出了通用EIV模型的线性化整体最小二乘算法和近似精度估计公式。通过模拟数据和实例进行了评估和分析，该算法与通用EIV模型的WTLS算法估计结果一致，验证了该算法的正确性和可行性。当模型含大量估计量时，通用EIV模型的线性化估计算法显著提升了计算效率，收敛速度更快。
通用EIV模型将EIV模型扩展到了最一般化的形式，其加权整体最小二乘算法同时顾及了观测向量、观测向量的系数矩阵和参数的系数矩阵中的随机误差。本文将非线性的通用EIV函数模型展开，并将二阶项纳入模型的常数项，从而将通用EIV模型表示为线性形式的高斯-赫尔默特模型，推导出了通用EIV模型的线性化整体最小二乘算法和近似精度估计公式。通过模拟数据和实例进行了评估和分析，该算法与通用EIV模型的WTLS算法估计结果一致，验证了该算法的正确性和可行性。当模型含大量估计量时，通用EIV模型的线性化估计算法显著提升了计算效率，收敛速度更快。
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doi: 10.13203/j.whugis20200221
摘要:
信息通信技术（information and communications technology，ICT）等技术的发展使现代地图面临着机遇和挑战，地图趋向数字虚拟空间方向发展，地图学的研究方法、主题与传统大相径庭，地图虚拟空间的理论还有很大的发展空间，同时互联网技术（internet technology，IT）领域的学科跨界迫使地图逐渐发展成为互联网产品的附属物，内忧外患的双重夹击使得地图学亟待完善和更新理论。“师夷长技以制夷”，地图学发展的难题促使学者向其他领域进行探索，“数字+文化”的发展将游戏推向高新技术的前列。游戏通常具有明显的地理意义，游戏地图则是现代ICT技术和地图的合体。以游戏地图的结构为研究对象，以游戏地图的维度、交互性、叙事探索性和文化传播性来探究虚拟空间的特点、本质及对现实物理世界的启示，发掘其对地图理论的扩展，从而完善ICT时代地图学的知识和理论，促进地图学的发展。
信息通信技术（information and communications technology，ICT）等技术的发展使现代地图面临着机遇和挑战，地图趋向数字虚拟空间方向发展，地图学的研究方法、主题与传统大相径庭，地图虚拟空间的理论还有很大的发展空间，同时互联网技术（internet technology，IT）领域的学科跨界迫使地图逐渐发展成为互联网产品的附属物，内忧外患的双重夹击使得地图学亟待完善和更新理论。“师夷长技以制夷”，地图学发展的难题促使学者向其他领域进行探索，“数字+文化”的发展将游戏推向高新技术的前列。游戏通常具有明显的地理意义，游戏地图则是现代ICT技术和地图的合体。以游戏地图的结构为研究对象，以游戏地图的维度、交互性、叙事探索性和文化传播性来探究虚拟空间的特点、本质及对现实物理世界的启示，发掘其对地图理论的扩展，从而完善ICT时代地图学的知识和理论，促进地图学的发展。
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doi: 10.13203/j.whugis20200172
摘要(103)
摘要:
针对多种分布形式混合的观测数据，建立了 P 范分布混合模型，考虑到模型中混合数属于不完全数 据，引入 EM 算法，对该混合模型的参数进行估计，详细推导 P范混合模型参数估计的迭代公式，并给出了相应的迭代步骤。最后采用混合高斯分布数据、拉普拉斯分布与高斯分布混合数据以及实测 GPS 观测值残差数据，验证了本文公式的正确性和适应性。算例结果表明，相比于单一概率分布，P范混合模型能够准确反映数据分布的实际情况，同时利用 EM 算法估计的模型参数具有较高的精度。
针对多种分布形式混合的观测数据，建立了 P 范分布混合模型，考虑到模型中混合数属于不完全数 据，引入 EM 算法，对该混合模型的参数进行估计，详细推导 P范混合模型参数估计的迭代公式，并给出了相应的迭代步骤。最后采用混合高斯分布数据、拉普拉斯分布与高斯分布混合数据以及实测 GPS 观测值残差数据，验证了本文公式的正确性和适应性。算例结果表明，相比于单一概率分布，P范混合模型能够准确反映数据分布的实际情况，同时利用 EM 算法估计的模型参数具有较高的精度。
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doi: 10.13203/j.whugis20200028
摘要:
本文应用张量不变理论对卫星重力梯度数据确定地球重力场的方法进行了研究，就张量不变观测方程的线性化处理、非全张量观测值的数据处理策略以及白噪声特性下的梯度观测值恢复地球重力场的精度等进行了数值分析。结果表明，张量不变解实现了不同观测值的联合求解，基于先验重力场模型的线性化方法在实现张量不变观测模型线性化处理的同时，提升了张量不变方法的模型解算精度，且初始参考模型的选择对解的收敛特性影响较小；在无噪声和白噪声条件下，利用先验位模型的球谐综合值代替低精度梯度分量实现非全张量梯度观测值的处理均是可行的，不会改变解的收敛速度和最终精度。
本文应用张量不变理论对卫星重力梯度数据确定地球重力场的方法进行了研究，就张量不变观测方程的线性化处理、非全张量观测值的数据处理策略以及白噪声特性下的梯度观测值恢复地球重力场的精度等进行了数值分析。结果表明，张量不变解实现了不同观测值的联合求解，基于先验重力场模型的线性化方法在实现张量不变观测模型线性化处理的同时，提升了张量不变方法的模型解算精度，且初始参考模型的选择对解的收敛特性影响较小；在无噪声和白噪声条件下，利用先验位模型的球谐综合值代替低精度梯度分量实现非全张量梯度观测值的处理均是可行的，不会改变解的收敛速度和最终精度。
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doi: 10.13203/j.whugis20200004
摘要:
针对大地纬度、地心纬度、等距离纬度、等面积纬度、等角纬度与归化纬度间差异极值无符号表达式的问题，利用计算机代数系统，采用针对一般小参数方程的迭代解法推导出了常用纬度与归化纬度的差异极值符号表达式，并将式中系数展开为椭球偏心率e和第三扁率n的幂级数形式。结果表明，差异极值点均位于π/4附近，等面积纬度与归化纬度间差异极值的绝对值最小，大地纬度与归化纬度间差异极值的绝对值最大，基于n展开的符号表达式比基于e展开的符号表达式形式上更加简洁，该表达式适用于任何椭球参数，具有通用性，一定程度上丰富了常用纬度分析理论。
针对大地纬度、地心纬度、等距离纬度、等面积纬度、等角纬度与归化纬度间差异极值无符号表达式的问题，利用计算机代数系统，采用针对一般小参数方程的迭代解法推导出了常用纬度与归化纬度的差异极值符号表达式，并将式中系数展开为椭球偏心率e和第三扁率n的幂级数形式。结果表明，差异极值点均位于π/4附近，等面积纬度与归化纬度间差异极值的绝对值最小，大地纬度与归化纬度间差异极值的绝对值最大，基于n展开的符号表达式比基于e展开的符号表达式形式上更加简洁，该表达式适用于任何椭球参数，具有通用性，一定程度上丰富了常用纬度分析理论。
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doi: 10.13203/j.whugis20200007
摘要:
针对钱德勒极移和周年极移的时变特性，建立一种附有时变参数的周期项预报模型，该模型同时考虑钱德勒项和周年项振幅和相位的时变特性。基于最小二乘时变外推模型（LS extrapolation of variable harmonic models，VLS）和自回归（autoregressive，AR）模型组合（VLS+AR）对极移进行1～365d跨度预报，并同LS+AR模型的预报结果进行对比。结果表明，VLS+AR模型在极移预报精度上较LS+AR模型有一定的提高，尤其对于中长期预报改善更为明显。
针对钱德勒极移和周年极移的时变特性，建立一种附有时变参数的周期项预报模型，该模型同时考虑钱德勒项和周年项振幅和相位的时变特性。基于最小二乘时变外推模型（LS extrapolation of variable harmonic models，VLS）和自回归（autoregressive，AR）模型组合（VLS+AR）对极移进行1～365d跨度预报，并同LS+AR模型的预报结果进行对比。结果表明，VLS+AR模型在极移预报精度上较LS+AR模型有一定的提高，尤其对于中长期预报改善更为明显。
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doi: 10.13203/j.whugis20200016
摘要:
点云坡度滤波算法原理简单、易于实现，为进一步提升坡度滤波算法的自适应性，提出了一种多尺度自适应点云坡度滤波算法。首先，在数据预处理的基础上引入虚拟网格对点云数据进行分割；然后，利用距离加权的方式逐次计算网格点的坡度角，结合k均值聚类和正态分布自适应确定滤波阈值；最后，使用多尺度策略逐级缩小网格尺寸实现点云数据的精细滤波。采用两种密度不同的点云数据集对算法进行了验证，并将结果与2种坡度滤波算法及国际摄影测量和遥感学会（international society for photogrammetry and remote sensing，ISPRS）提供的经典算法作了对比，试验表明新算法整体滤波结果较好，稳定性更高，且能适应不同场景的点云数据。
点云坡度滤波算法原理简单、易于实现，为进一步提升坡度滤波算法的自适应性，提出了一种多尺度自适应点云坡度滤波算法。首先，在数据预处理的基础上引入虚拟网格对点云数据进行分割；然后，利用距离加权的方式逐次计算网格点的坡度角，结合k均值聚类和正态分布自适应确定滤波阈值；最后，使用多尺度策略逐级缩小网格尺寸实现点云数据的精细滤波。采用两种密度不同的点云数据集对算法进行了验证，并将结果与2种坡度滤波算法及国际摄影测量和遥感学会（international society for photogrammetry and remote sensing，ISPRS）提供的经典算法作了对比，试验表明新算法整体滤波结果较好，稳定性更高，且能适应不同场景的点云数据。
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doi: 10.13203/j.whugis20200182
摘要:
主要基于能够较好削弱地面设备和环境影响的大口径高增益天线，分析了北斗三号系统卫星的观测值特性和测距性能。结果表明，北斗三号卫星星上伪距偏差方面，B1I、B3I、B1C、B2a、B2b 5频点上均未发现与北斗二号卫星类似的相同量级系统性偏差，虽部分频点存在波动，但与高度角的相关性不强，所有卫星波动的平均量级在±0.1 m。同时首次使用三频组合分析了北斗三号卫星各个频率载波观测值的多路径变化和噪声水平，虽然部分频点存在毫米量级的波动，但这种波动并未体现出随时间或者高度角密切相关性。多个载波组合多路径的统计结果表明，多个组合之间没有显著差异，基于大口径天线的三频载波多路径组合的均方根误差绝大部分小于0.6 mm。
主要基于能够较好削弱地面设备和环境影响的大口径高增益天线，分析了北斗三号系统卫星的观测值特性和测距性能。结果表明，北斗三号卫星星上伪距偏差方面，B1I、B3I、B1C、B2a、B2b 5频点上均未发现与北斗二号卫星类似的相同量级系统性偏差，虽部分频点存在波动，但与高度角的相关性不强，所有卫星波动的平均量级在±0.1 m。同时首次使用三频组合分析了北斗三号卫星各个频率载波观测值的多路径变化和噪声水平，虽然部分频点存在毫米量级的波动，但这种波动并未体现出随时间或者高度角密切相关性。多个载波组合多路径的统计结果表明，多个组合之间没有显著差异，基于大口径天线的三频载波多路径组合的均方根误差绝大部分小于0.6 mm。
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doi: 10.13203/j.whugis20200226
摘要:
基于载波相位历元间差分测速方法，建立了GNSS单点测速的数学模型，分析了其误差源，并结合实测数据对多GNSS系统各频点及其无电离层组合、不同系统组合的测速精度进行了对比分析。实验结果表明：不同系统不同频点的测速精度有所差异，BDS的B1I、B1C、B3I、B2a频点和Galileo的E1、E5a、E6、E5b、E5频点的测速精度相当，水平方向优于1.5 mm/s，高程方向优于3 mm/s；BDS的B2I和GPS的L1、L2、L5频点的测速精度相当，水平方向在1.5-2 mm/s，高程方向在3-4 mm/s；GLONASS的G1、G2频点测速精度最差，水平方向在3-4 mm/s，高程方向在5-5.5 mm/s；双频无电离层组合由于放大了观测值噪声，其测速精度低于单频。此外，多GNSS组合增加了可见卫星数，降低了PDOP值，能够显著提高测速精度。相对于单GPS系统，GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合测速精度在水平方向提高40%，高程方向提高46%；在截止高度角40°时，水平方向速度优于1 cm/s、高程方向优于2 cm/s下的测速可用率由48%提高到98%。
基于载波相位历元间差分测速方法，建立了GNSS单点测速的数学模型，分析了其误差源，并结合实测数据对多GNSS系统各频点及其无电离层组合、不同系统组合的测速精度进行了对比分析。实验结果表明：不同系统不同频点的测速精度有所差异，BDS的B1I、B1C、B3I、B2a频点和Galileo的E1、E5a、E6、E5b、E5频点的测速精度相当，水平方向优于1.5 mm/s，高程方向优于3 mm/s；BDS的B2I和GPS的L1、L2、L5频点的测速精度相当，水平方向在1.5-2 mm/s，高程方向在3-4 mm/s；GLONASS的G1、G2频点测速精度最差，水平方向在3-4 mm/s，高程方向在5-5.5 mm/s；双频无电离层组合由于放大了观测值噪声，其测速精度低于单频。此外，多GNSS组合增加了可见卫星数，降低了PDOP值，能够显著提高测速精度。相对于单GPS系统，GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合测速精度在水平方向提高40%，高程方向提高46%；在截止高度角40°时，水平方向速度优于1 cm/s、高程方向优于2 cm/s下的测速可用率由48%提高到98%。
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doi: 10.13203/j.whugis20210057
摘要:
获得巴基斯坦的区域发展规律对于支持中巴经济走廊建设具有参考意义。本文基于美国国家极轨环境卫星夜光遥感影像，分别使用夜光变化率、Mann-Kendall （MK）趋势检验法和位序-规模法则三种方法研究巴基斯坦省级/城市级、地理格网级以及东-西地带三个地理尺度下的夜光变化规律。分析显示，在2012年至2019年间，巴基斯坦的夜光增长率为47.96%，各省级区域均有不同程度的发展，其夜光增长率均大于15%；根据MK趋势检验，在5公里地理格网尺度下，旁遮普省是拥有夜光上升趋势地理单元最多（1905个）的省，而信德省是拥有夜光总量下降趋势格网最多（338个）的省；此外，根据城市夜光的位序-规模分析，无论是东部地带还是西部地带的帕累托指数都在逐步缩小，说明巴基斯坦城市结构层次间的差距正在逐渐缩小，整个地区的城市规模发展日趋平衡。此外，缺乏稳定的电力供应可能是部分地区夜光亮度偏低的原因。本研究在长时间序列、多空间尺度下揭示了巴基斯坦的区域发展规律，可以为中巴经济走廊的规划提供一定的科学依据。
获得巴基斯坦的区域发展规律对于支持中巴经济走廊建设具有参考意义。本文基于美国国家极轨环境卫星夜光遥感影像，分别使用夜光变化率、Mann-Kendall （MK）趋势检验法和位序-规模法则三种方法研究巴基斯坦省级/城市级、地理格网级以及东-西地带三个地理尺度下的夜光变化规律。分析显示，在2012年至2019年间，巴基斯坦的夜光增长率为47.96%，各省级区域均有不同程度的发展，其夜光增长率均大于15%；根据MK趋势检验，在5公里地理格网尺度下，旁遮普省是拥有夜光上升趋势地理单元最多（1905个）的省，而信德省是拥有夜光总量下降趋势格网最多（338个）的省；此外，根据城市夜光的位序-规模分析，无论是东部地带还是西部地带的帕累托指数都在逐步缩小，说明巴基斯坦城市结构层次间的差距正在逐渐缩小，整个地区的城市规模发展日趋平衡。此外，缺乏稳定的电力供应可能是部分地区夜光亮度偏低的原因。本研究在长时间序列、多空间尺度下揭示了巴基斯坦的区域发展规律，可以为中巴经济走廊的规划提供一定的科学依据。
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doi: 10.13203/j.whugis20200177
摘要:
空间同位模式挖掘旨在发现空间数据库中频繁发生在邻近位置的地理事件。由于空间异质性，地理事件在不同区域邻近出现的频繁程度亦存在差异，进而形成局部同位模式。现有局部同位模式挖掘方法多基于欧氏空间的平面假设，难以客观揭示网络空间（如城市道路）内地理事件间的局部同位规律。为此，本文基于空间扫描统计思想，提出了一种网络约束下的局部同位模式挖掘方法。首先，发展了网络约束下的路径扩展方法，识别可能存在局部网络空间同位模式的候选路径；进一步，基于网络约束下的二元泊松分布构建显著性检验的零模型，判别候选路径中局部网络空间同位模式的有效性。通过模拟实验与北京市出租车供需模式分析，发现本文方法比现有方法得到的结果更加精细且客观，能够有效地挖掘网络约束下的局部同位模式。
空间同位模式挖掘旨在发现空间数据库中频繁发生在邻近位置的地理事件。由于空间异质性，地理事件在不同区域邻近出现的频繁程度亦存在差异，进而形成局部同位模式。现有局部同位模式挖掘方法多基于欧氏空间的平面假设，难以客观揭示网络空间（如城市道路）内地理事件间的局部同位规律。为此，本文基于空间扫描统计思想，提出了一种网络约束下的局部同位模式挖掘方法。首先，发展了网络约束下的路径扩展方法，识别可能存在局部网络空间同位模式的候选路径；进一步，基于网络约束下的二元泊松分布构建显著性检验的零模型，判别候选路径中局部网络空间同位模式的有效性。通过模拟实验与北京市出租车供需模式分析，发现本文方法比现有方法得到的结果更加精细且客观，能够有效地挖掘网络约束下的局部同位模式。
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doi: 10.13203/j.whugis20200345
摘要:
月表地质年代的确定是研究月球形成及演化历史，反演月质事件发生过程的基础。在对月表地质单元定年时，由于月球岩石、土壤和岩心样品数量有限，能够利用这些样品做同位素定年的地质单元范围很小，因此更大范围的月球表面的绝对年龄需要采用撞击坑尺寸频率定年法（crater size-frequency distribution，CSFD）测定。然而月球表面次生撞击坑的存在会导致CSFD法得到的定年结果会出现偏差，故在标注撞击坑时有必要对次生撞击坑予以剔除，以便对行星表面的地质单元做较为准确的定年。本文提出一种顾及月表铁元素含量的次生撞击坑识别方法。使用波段比值法获取月表铁元素含量信息，以次生撞击坑内铁元素含量更接近月壤铁元素含量为假设前提，以撞击坑内与月壤铁元素含量的差值为判据分离主撞击坑和次生撞击坑。文中以日本月亮女神MI多光谱数据为实验数据，验证本文方法的有效性和稳健性。实验结果表明，在依据铁元素含量剔除次生撞击坑后的定年结果与已知定年结果之差小于0.04Ga，具有较好的一致性；与其它次生撞击坑剔除方法相比，依据月表铁元素信息剔除次生撞击坑的结果更可靠。
月表地质年代的确定是研究月球形成及演化历史，反演月质事件发生过程的基础。在对月表地质单元定年时，由于月球岩石、土壤和岩心样品数量有限，能够利用这些样品做同位素定年的地质单元范围很小，因此更大范围的月球表面的绝对年龄需要采用撞击坑尺寸频率定年法（crater size-frequency distribution，CSFD）测定。然而月球表面次生撞击坑的存在会导致CSFD法得到的定年结果会出现偏差，故在标注撞击坑时有必要对次生撞击坑予以剔除，以便对行星表面的地质单元做较为准确的定年。本文提出一种顾及月表铁元素含量的次生撞击坑识别方法。使用波段比值法获取月表铁元素含量信息，以次生撞击坑内铁元素含量更接近月壤铁元素含量为假设前提，以撞击坑内与月壤铁元素含量的差值为判据分离主撞击坑和次生撞击坑。文中以日本月亮女神MI多光谱数据为实验数据，验证本文方法的有效性和稳健性。实验结果表明，在依据铁元素含量剔除次生撞击坑后的定年结果与已知定年结果之差小于0.04Ga，具有较好的一致性；与其它次生撞击坑剔除方法相比，依据月表铁元素信息剔除次生撞击坑的结果更可靠。
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doi: 10.13203/j.whugis20200195
摘要:
结合中国航天局2019年4月19日拟定的第一个小行星探测任务规划，本文针对任务目标之一的主带彗星133P/Elst-Pizarro（7968）自主研制了小行星光学定轨软件。使用1979年7月24日至2019年10月28日期间发布的133P/Elst-Pizarro地面光学观测数据进行精密定轨，与国际知名小行星光学定轨软件OrbFit对比分析。对比发现解算结果残差分布一致，两软件生成的残差差值的RMS小于0.01″，定轨的内符合精度相互吻合。这一结果初步表明自主研制的小行星光学定轨程序的可靠性。在此基础上，对133P/Elst-Pizarro开展光学数据仿真定轨分析，研究地面光学数据的定轨精度。结果表明：模拟云南站和智利站每月一次联测，在只考虑观测噪声影响的情况下，添加接近目前实际观测水平的高斯白噪声，使用20年光学观测资料定轨，小行星光学定轨精度在50 km量级。同时验证增加观测数据或降低观测噪声均可有效提高小行星光学定轨精度。
结合中国航天局2019年4月19日拟定的第一个小行星探测任务规划，本文针对任务目标之一的主带彗星133P/Elst-Pizarro（7968）自主研制了小行星光学定轨软件。使用1979年7月24日至2019年10月28日期间发布的133P/Elst-Pizarro地面光学观测数据进行精密定轨，与国际知名小行星光学定轨软件OrbFit对比分析。对比发现解算结果残差分布一致，两软件生成的残差差值的RMS小于0.01″，定轨的内符合精度相互吻合。这一结果初步表明自主研制的小行星光学定轨程序的可靠性。在此基础上，对133P/Elst-Pizarro开展光学数据仿真定轨分析，研究地面光学数据的定轨精度。结果表明：模拟云南站和智利站每月一次联测，在只考虑观测噪声影响的情况下，添加接近目前实际观测水平的高斯白噪声，使用20年光学观测资料定轨，小行星光学定轨精度在50 km量级。同时验证增加观测数据或降低观测噪声均可有效提高小行星光学定轨精度。
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doi: 10.13203/j.whugis20200029
摘要:
固定相位时长的信号灯控制由于无法根据实时路况进行自适应调节，对交通拥堵现象的改善程度较为有限。为模拟根据实时路况进行信号灯相位自适应调节，以Webster算法为基础，融合虚拟仿真和计算机视觉技术，构建信号灯配时优化与自反馈闭环系统。首先构建基于Unity3D的道路交通仿真场景，模拟车辆启停、行驶及信号灯控制。然后，利用OpenCV库处理采集的车流视频，统计通车流量并计算最佳信号周期和确定通车相位。最后将配时计算结果作用于仿真场景，实现信号灯相位的实时调整与优化循环。仿真实验结果表明，信号灯自适应配时优化与闭环反馈能较大幅度减少车辆等待时间，有效缓解交通拥堵状况。
固定相位时长的信号灯控制由于无法根据实时路况进行自适应调节，对交通拥堵现象的改善程度较为有限。为模拟根据实时路况进行信号灯相位自适应调节，以Webster算法为基础，融合虚拟仿真和计算机视觉技术，构建信号灯配时优化与自反馈闭环系统。首先构建基于Unity3D的道路交通仿真场景，模拟车辆启停、行驶及信号灯控制。然后，利用OpenCV库处理采集的车流视频，统计通车流量并计算最佳信号周期和确定通车相位。最后将配时计算结果作用于仿真场景，实现信号灯相位的实时调整与优化循环。仿真实验结果表明，信号灯自适应配时优化与闭环反馈能较大幅度减少车辆等待时间，有效缓解交通拥堵状况。
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doi: 10.13203/j.whugis20200008
摘要:
卷积神经网络等深度学习模型已经在高光谱影像分类任务中取得了理想的结果。然而，由于传统神经元只能进行标量计算，现有的深度学习模型无法对高光谱影像特征的实例化参数进行建模，因此无法在邻域范围受限的条件下获得令人满意的分类效果。为此，通过引入胶囊网络结构，设计了一种新型网络模型。该模型利用胶囊神经元进行向量计算，并利用权重矩阵编码特征间的空间关系，能够进一步提高高光谱影像的分类精度。在Pavia University、Indian Pines和Salinas数据集上进行验证，试验表明，提出的网络模型较传统算法和卷积神经网络分类模型而言具有更加优异的分类性能，且对训练样本数量和像素邻域范围具有更好的适应性。
卷积神经网络等深度学习模型已经在高光谱影像分类任务中取得了理想的结果。然而，由于传统神经元只能进行标量计算，现有的深度学习模型无法对高光谱影像特征的实例化参数进行建模，因此无法在邻域范围受限的条件下获得令人满意的分类效果。为此，通过引入胶囊网络结构，设计了一种新型网络模型。该模型利用胶囊神经元进行向量计算，并利用权重矩阵编码特征间的空间关系，能够进一步提高高光谱影像的分类精度。在Pavia University、Indian Pines和Salinas数据集上进行验证，试验表明，提出的网络模型较传统算法和卷积神经网络分类模型而言具有更加优异的分类性能，且对训练样本数量和像素邻域范围具有更好的适应性。
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doi: 10.13203/j.whugis20200001
摘要:
为解决大数据量带来的热力图生成效率低的问题，引入基于图形处理器（GPU）的并行计算方法并结合轨迹线模型，提出一种利用GPU加速的轨迹线热力图生成显示方法。首先，针对轨迹点分布不均、邻域半径设置不合理等条件下产生的热力值不连续、不均等问题，采用轨迹线模型提升了热力图的效果。其次，针对大规模数据计算产生的热力图生成效率低的问题，通过GPU并行计算并配合内核函数参数调优、循环展开、像素缓冲对象（PBO）显示等策略大幅提升算法计算效率。实验结果表明，所提方法较传统的基于CPU方法计算效率提升了5到30倍，且随着图像分辨率和轨迹数据的增加，算法加速比有逐步上升的趋势。
为解决大数据量带来的热力图生成效率低的问题，引入基于图形处理器（GPU）的并行计算方法并结合轨迹线模型，提出一种利用GPU加速的轨迹线热力图生成显示方法。首先，针对轨迹点分布不均、邻域半径设置不合理等条件下产生的热力值不连续、不均等问题，采用轨迹线模型提升了热力图的效果。其次，针对大规模数据计算产生的热力图生成效率低的问题，通过GPU并行计算并配合内核函数参数调优、循环展开、像素缓冲对象（PBO）显示等策略大幅提升算法计算效率。实验结果表明，所提方法较传统的基于CPU方法计算效率提升了5到30倍，且随着图像分辨率和轨迹数据的增加，算法加速比有逐步上升的趋势。
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doi: 10.13203/j.whugis20200508
摘要:
基于机器学习语言建模时，传统方法仅以拟合均方误差（mean square error，MSE）最小为单一优化目标，容易引起过拟合问题。对此，基于关联向量机（relevance vector machine，RVM），建立了融合变形空间关联性的双优化目标约束下的概率性预测模型。利用形状相似度指标（shape similarity index，SSI）对拱坝变形的空间关联性进行量化，并将单测点MSE和区域变形SSI相融合，共同作为RVM模型的训练优化目标，以期实现MSE尽可能小，而SSI尽可能大。以锦屏一级拱坝为例，预测均方根误差和最大误差的平均降幅分别为31.2%和24.8%，使用多核函数之后，模型预测性能进一步提升；RVM模型的预测置信带宽明显小于多元回归模型，平均降幅为75.1%，由此表明双目标RVM模型可有效提升特高拱坝位移预测的精度和稳定性，并降低不确定性。
基于机器学习语言建模时，传统方法仅以拟合均方误差（mean square error，MSE）最小为单一优化目标，容易引起过拟合问题。对此，基于关联向量机（relevance vector machine，RVM），建立了融合变形空间关联性的双优化目标约束下的概率性预测模型。利用形状相似度指标（shape similarity index，SSI）对拱坝变形的空间关联性进行量化，并将单测点MSE和区域变形SSI相融合，共同作为RVM模型的训练优化目标，以期实现MSE尽可能小，而SSI尽可能大。以锦屏一级拱坝为例，预测均方根误差和最大误差的平均降幅分别为31.2%和24.8%，使用多核函数之后，模型预测性能进一步提升；RVM模型的预测置信带宽明显小于多元回归模型，平均降幅为75.1%，由此表明双目标RVM模型可有效提升特高拱坝位移预测的精度和稳定性，并降低不确定性。
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doi: 10.13203/j.whugis20200481
摘要:
在大规模、高分辨率可见光遥感图像中探测舰船目标在军事和民用领域发挥着重要作用，一直是遥感领域的研究热点。舰船目标背景的复杂多变性，舰船目标的多尺度、多种类、多姿态类内差异性，检测模型的局限性等问题，都给大范围的高分辨率可见光遥感图像舰船目标探测带来了极大的挑战。本文首先对利用遥感技术进行舰船检测的方法体系进行总结归纳，在此基础上聚焦当前研究热点，对近十多年来高分可见光遥感图像舰船目标的检测技术体系与发展历程进行概述，并对其主流的检测方法进行详细论述，以期推动高分辨率可见光遥感影像舰船检测更加深入的研究和更加广泛的应用。
在大规模、高分辨率可见光遥感图像中探测舰船目标在军事和民用领域发挥着重要作用，一直是遥感领域的研究热点。舰船目标背景的复杂多变性，舰船目标的多尺度、多种类、多姿态类内差异性，检测模型的局限性等问题，都给大范围的高分辨率可见光遥感图像舰船目标探测带来了极大的挑战。本文首先对利用遥感技术进行舰船检测的方法体系进行总结归纳，在此基础上聚焦当前研究热点，对近十多年来高分可见光遥感图像舰船目标的检测技术体系与发展历程进行概述，并对其主流的检测方法进行详细论述，以期推动高分辨率可见光遥感影像舰船检测更加深入的研究和更加广泛的应用。
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doi: 10.13203/j.whugis20190196
摘要:
不等式约束部分变量含误差（partial errors-in-variables，PEIV）模型目前主要采用线性化方法和非线性规划类算法，前者计算效率较低，后者基于最优化理论，计算复杂，未能与经典平差理论建立联系，难以在测量实际中推广。在整体最小二乘准则下，根据最优解的Kuhn-Tucker条件，将不等式约束整体最小二乘解的计算转化为二次规划问题，并提出改进的雅克比迭代法求解二次规划。所提方法不需要对观测方程线性化，与经典最小二乘法具有相同的形式，易于编程实现。数值实例表明，所提方法形式简洁，具有良好的计算效率，是经典最小二乘平差理论的有益拓展。
不等式约束部分变量含误差（partial errors-in-variables，PEIV）模型目前主要采用线性化方法和非线性规划类算法，前者计算效率较低，后者基于最优化理论，计算复杂，未能与经典平差理论建立联系，难以在测量实际中推广。在整体最小二乘准则下，根据最优解的Kuhn-Tucker条件，将不等式约束整体最小二乘解的计算转化为二次规划问题，并提出改进的雅克比迭代法求解二次规划。所提方法不需要对观测方程线性化，与经典最小二乘法具有相同的形式，易于编程实现。数值实例表明，所提方法形式简洁，具有良好的计算效率，是经典最小二乘平差理论的有益拓展。
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doi: 10.13203/j.whugis20200653
摘要:
中国西部山区灾难性滑坡事件频繁发生，滑坡敏感性分析已成为灾前科学预警和主动防范的必要手段。传统滑坡敏感性分析方法中单一知识驱动模型对滑坡灾害环境因子定权主观性强，数据驱动模型过分依赖样本数据的质量及数量。针对上述问题，提出一种滑坡灾害环境因子空间特征与启发式模糊逻辑模型耦合的区域滑坡敏感性分析方法，通过灾害环境因子滑坡频率比与信息熵权等空间统计指标，显式描述滑坡灾害环境因子的贡献度与空间分布特征，以此约束多因子耦合的区域滑坡敏感性计算。选择重庆奉节县内的灾害多发地带进行验证评估，实验结果表明，所提方法优于单一的信息量模型、基于信息量-逻辑回归模型方法，验证了所提方法的可靠性。
中国西部山区灾难性滑坡事件频繁发生，滑坡敏感性分析已成为灾前科学预警和主动防范的必要手段。传统滑坡敏感性分析方法中单一知识驱动模型对滑坡灾害环境因子定权主观性强，数据驱动模型过分依赖样本数据的质量及数量。针对上述问题，提出一种滑坡灾害环境因子空间特征与启发式模糊逻辑模型耦合的区域滑坡敏感性分析方法，通过灾害环境因子滑坡频率比与信息熵权等空间统计指标，显式描述滑坡灾害环境因子的贡献度与空间分布特征，以此约束多因子耦合的区域滑坡敏感性计算。选择重庆奉节县内的灾害多发地带进行验证评估，实验结果表明，所提方法优于单一的信息量模型、基于信息量-逻辑回归模型方法，验证了所提方法的可靠性。
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doi: 10.13203/j.whugis20200186
摘要:
针对室内定位行人航位推算中步态探测算法步数识别准确率不够高、同步控制不够精确以及位置估计存在较大偏差等问题，提出了一种面向智能手机平端活动的改进有限状态机步态探测算法。通过设定有限状态对应步行过程合加速度变化趋势，利用相邻合加速度差值和上/下坡次数阈值实现步数识别和步态周期估计。在211米走廊内由2名实验人员分别平端智能手机开展实验，结果表明：改进算法步数识别准确率为100%，每一步平均识别时间提前了0.004秒，平均位置误差为0.384米，相比于自相关分析和加速度差分有限状态机算法，识别准确率、同步控制精度和位置估计精度分别至少提高了0.7%、60%和21.15%。本文所提算法在步数识别、同步控制以及位置估计方面优于现有算法。
针对室内定位行人航位推算中步态探测算法步数识别准确率不够高、同步控制不够精确以及位置估计存在较大偏差等问题，提出了一种面向智能手机平端活动的改进有限状态机步态探测算法。通过设定有限状态对应步行过程合加速度变化趋势，利用相邻合加速度差值和上/下坡次数阈值实现步数识别和步态周期估计。在211米走廊内由2名实验人员分别平端智能手机开展实验，结果表明：改进算法步数识别准确率为100%，每一步平均识别时间提前了0.004秒，平均位置误差为0.384米，相比于自相关分析和加速度差分有限状态机算法，识别准确率、同步控制精度和位置估计精度分别至少提高了0.7%、60%和21.15%。本文所提算法在步数识别、同步控制以及位置估计方面优于现有算法。
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doi: 10.13203/j.whugis20200115
摘要:
基于GNSS/INS的组合导航系统，可以为车载运动提供连续且高精度的定位信息。然而，在车载消费级GNSS/INS组合导航方案中，较长时间的GNSS定位信息缺失，会导致定位精度迅速下降，这种情况在城市行车环境中尤为常见。因此，设计了一种长短期记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）辅助的基于扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter，EKF）的GNSS/INS组合导航方案。LSTM在有GNSS定位环境下，学习组合导航系统的误差与INS解算结果之间的数学关系，在无GNSS定位环境下，对组合导航系统的误差状态进行预测与校正，进而达到提高定位精度的目的。实验结果显示在GNSS定位信息缺失时长15秒时，基于EKF的GNSS/INS组合导航系统的北向误差达到1.93米，东向误差达到13.92米，基于LSTM-EKF的组合导航系统北向误差为1.17米，东向误差为0.84米，定位精度大幅提升。
基于GNSS/INS的组合导航系统，可以为车载运动提供连续且高精度的定位信息。然而，在车载消费级GNSS/INS组合导航方案中，较长时间的GNSS定位信息缺失，会导致定位精度迅速下降，这种情况在城市行车环境中尤为常见。因此，设计了一种长短期记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）辅助的基于扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter，EKF）的GNSS/INS组合导航方案。LSTM在有GNSS定位环境下，学习组合导航系统的误差与INS解算结果之间的数学关系，在无GNSS定位环境下，对组合导航系统的误差状态进行预测与校正，进而达到提高定位精度的目的。实验结果显示在GNSS定位信息缺失时长15秒时，基于EKF的GNSS/INS组合导航系统的北向误差达到1.93米，东向误差达到13.92米，基于LSTM-EKF的组合导航系统北向误差为1.17米，东向误差为0.84米，定位精度大幅提升。
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doi: 10.13203/j.whugis20190148
摘要:
传统合成孔径声纳回波仿真一般仅考虑3分贝波束宽度内接收的回波信号，忽略了收、发阵元宽频带指向性调制的实际问题。针对这一问题，本文根据声纳收、发阵元与目标间的瞬时几何关系，研究收、发阵元指向性调制的合成孔径声纳回波仿真方法。在此基础上，结合后向投影成像算法讨论收、发阵元指向性对成像性能的影响，并类比基于加权的传统阵列信号处理结果，进一步验证收、发阵元指向性对成像结果的影响；有助于方位向频谱混跌以及待研制合成孔径声纳系统性能指标的仿真验证及分析。
传统合成孔径声纳回波仿真一般仅考虑3分贝波束宽度内接收的回波信号，忽略了收、发阵元宽频带指向性调制的实际问题。针对这一问题，本文根据声纳收、发阵元与目标间的瞬时几何关系，研究收、发阵元指向性调制的合成孔径声纳回波仿真方法。在此基础上，结合后向投影成像算法讨论收、发阵元指向性对成像性能的影响，并类比基于加权的传统阵列信号处理结果，进一步验证收、发阵元指向性对成像结果的影响；有助于方位向频谱混跌以及待研制合成孔径声纳系统性能指标的仿真验证及分析。
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doi: 10.13203/j.whugis20200698
摘要:
已有的建筑物化简算法大多侧重于化简原则3个方面：面积保持、形状特征增强和尽量绘制矩形的某一方面，且对制图专家已有的化简共识考虑不足。通过模仿制图专家建筑物化简的思维过程和操作流程，提出一种利用“计算区”（与某组小于阈值的边化简有关的节点序列称为该组边的计算区）进行建筑物短边结构识别与渐进式化简的算法。首先对建筑物轮廓进行预处理和垂直增强，然后对其分组并利用“计算区”对小于阈值的边（称为短边）结构识别、分析，确定最优化简方案，最后通过整体调整，在形状保持的前提下减小面积差。实验以众源开放街道地图（Open Street Map，简称OSM）建筑物数据为例，结果表明该方法有效减少了图形节点数，增强了平行、直角等形状特征，并控制了化简前后面积差，较好兼顾并平衡了建筑物化简原则的几个方面，为建筑物化简提供了新思路。
已有的建筑物化简算法大多侧重于化简原则3个方面：面积保持、形状特征增强和尽量绘制矩形的某一方面，且对制图专家已有的化简共识考虑不足。通过模仿制图专家建筑物化简的思维过程和操作流程，提出一种利用“计算区”（与某组小于阈值的边化简有关的节点序列称为该组边的计算区）进行建筑物短边结构识别与渐进式化简的算法。首先对建筑物轮廓进行预处理和垂直增强，然后对其分组并利用“计算区”对小于阈值的边（称为短边）结构识别、分析，确定最优化简方案，最后通过整体调整，在形状保持的前提下减小面积差。实验以众源开放街道地图（Open Street Map，简称OSM）建筑物数据为例，结果表明该方法有效减少了图形节点数，增强了平行、直角等形状特征，并控制了化简前后面积差，较好兼顾并平衡了建筑物化简原则的几个方面，为建筑物化简提供了新思路。
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doi: 10.13203/j.whugis20200518
摘要:
星载差分干涉测量技术（differential interferometric synthetic aperture radar，D-InSAR）已经广泛应用于大范围的地表形变监测，但星载SAR（synthetic aperture radar）数据获取的地表形变易受大气噪声的影响，且长时间的重访周期会导致像对之间的失相干。为了有效减弱这些影响，提出了基于零空间基线的车载InSAR系统监测公路边坡形变的方法。在车载双天线系统采集不同时相的公路边坡SAR数据时，通过轨道控制使得异时相干涉对的空间基线接近零，从而使得利用D-InSAR数据进行形变信息提取时可以减少去平地相位的过程，极大简化了差分干涉处理的流程。以湖北省武汉市某区域获取的车载双天线InSAR数据为例，使用所提出的方法对7个布设的角反射器点进行形变精度分析，形变值均方根误差为2.206mm。
星载差分干涉测量技术（differential interferometric synthetic aperture radar，D-InSAR）已经广泛应用于大范围的地表形变监测，但星载SAR（synthetic aperture radar）数据获取的地表形变易受大气噪声的影响，且长时间的重访周期会导致像对之间的失相干。为了有效减弱这些影响，提出了基于零空间基线的车载InSAR系统监测公路边坡形变的方法。在车载双天线系统采集不同时相的公路边坡SAR数据时，通过轨道控制使得异时相干涉对的空间基线接近零，从而使得利用D-InSAR数据进行形变信息提取时可以减少去平地相位的过程，极大简化了差分干涉处理的流程。以湖北省武汉市某区域获取的车载双天线InSAR数据为例，使用所提出的方法对7个布设的角反射器点进行形变精度分析，形变值均方根误差为2.206mm。
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doi: 10.13203/j.whugis20200232
摘要:
为了提高卫星钟差预报的精度，针对钟差数据中量级较小的误差，提出一种基于中位数（MAD）的小波阈值法钟差数据预处理策略（WMAD）。首先，利用小波阈值方法将钟差数据进行分解，得到分解后的高频系数和低频系数。然后利用MAD处理各层影响阈值设置的高频系数，通过处理后的高频系数计算阈值，从而提高小波阈值法剔除小异常值的能力。最后，用北斗二号卫星钟差数据进行了验证，结果表明：本文方法可以有效剔除钟差历史观测序列中量级较小的误差，并可对卫星钟差进行精确的预报。
为了提高卫星钟差预报的精度，针对钟差数据中量级较小的误差，提出一种基于中位数（MAD）的小波阈值法钟差数据预处理策略（WMAD）。首先，利用小波阈值方法将钟差数据进行分解，得到分解后的高频系数和低频系数。然后利用MAD处理各层影响阈值设置的高频系数，通过处理后的高频系数计算阈值，从而提高小波阈值法剔除小异常值的能力。最后，用北斗二号卫星钟差数据进行了验证，结果表明：本文方法可以有效剔除钟差历史观测序列中量级较小的误差，并可对卫星钟差进行精确的预报。
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doi: 10.13203/j.whugis20190286
摘要:
为了分析单站区域电离层TEC（total electron content）模型的适用范围和精度，本文基于2~15阶次球谐函数，分别建立了欧洲区域16个单站区域电离层TEC模型，生成了区域格网TEC，并与CODE（Center for Orbit Determination in Europe）、iGMAS（International GNSS Monitoring and Assessment System）和IGS（International GNSS Service）等全球电离层产品比较分析，结果表明：基于低阶（2×2或3×3阶次）球谐函数建立的单站区域电离层TEC模型，在以单站为中心经纬度范围10°×10°以内（半径<600km），电离层TEC精度与CODE、iGMAS和IGS等全球电离层产品的TEC精度相当，约为1.0TECU。从而实现了在一定区域内（半径<600km）利用单站建立电离层TEC模型替代全球电离层TEC模型，高效地为区域内单频用户提供高精度的电离层延迟改正。
为了分析单站区域电离层TEC（total electron content）模型的适用范围和精度，本文基于2~15阶次球谐函数，分别建立了欧洲区域16个单站区域电离层TEC模型，生成了区域格网TEC，并与CODE（Center for Orbit Determination in Europe）、iGMAS（International GNSS Monitoring and Assessment System）和IGS（International GNSS Service）等全球电离层产品比较分析，结果表明：基于低阶（2×2或3×3阶次）球谐函数建立的单站区域电离层TEC模型，在以单站为中心经纬度范围10°×10°以内（半径<600km），电离层TEC精度与CODE、iGMAS和IGS等全球电离层产品的TEC精度相当，约为1.0TECU。从而实现了在一定区域内（半径<600km）利用单站建立电离层TEC模型替代全球电离层TEC模型，高效地为区域内单频用户提供高精度的电离层延迟改正。
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doi: 10.13203/j.whugis20200600
摘要:
不可移动文物作为文化遗产中极为重要的组成部分，所面临的暴雨洪涝灾害风险正不断升高。针对不可移动文物暴雨洪涝灾害风险防范需求，以福建省18个县（市）的24处国保古遗址为例，基于自然灾害风险评估理论，采用指标体系法从致灾因子、孕灾环境及文物本体3个方面构建了不可移动文物季节性暴雨洪涝灾害风险评估方法。结果表明：风险评估结果能很好地反映出暴雨洪涝灾害的季节性差异，说明该评估方法具有可行性；福建省第二季度暴雨洪涝危险性最高，其次为第一和第三季度，不同季度危险性空间分布存在明显差异；第一、二季度沿海和北部县域的国保古遗址暴雨洪涝风险高，中部县域风险较低；第三、四季度风险整体为沿海高、内陆低。暴雨洪涝灾害风险季节性差异结果可为不可移动文物防灾减灾规划与监测防范措施提供科学参考。
不可移动文物作为文化遗产中极为重要的组成部分，所面临的暴雨洪涝灾害风险正不断升高。针对不可移动文物暴雨洪涝灾害风险防范需求，以福建省18个县（市）的24处国保古遗址为例，基于自然灾害风险评估理论，采用指标体系法从致灾因子、孕灾环境及文物本体3个方面构建了不可移动文物季节性暴雨洪涝灾害风险评估方法。结果表明：风险评估结果能很好地反映出暴雨洪涝灾害的季节性差异，说明该评估方法具有可行性；福建省第二季度暴雨洪涝危险性最高，其次为第一和第三季度，不同季度危险性空间分布存在明显差异；第一、二季度沿海和北部县域的国保古遗址暴雨洪涝风险高，中部县域风险较低；第三、四季度风险整体为沿海高、内陆低。暴雨洪涝灾害风险季节性差异结果可为不可移动文物防灾减灾规划与监测防范措施提供科学参考。
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doi: 10.13203/j.whugis20200324
摘要:
针对现有基于发生元离散化思想的Voronoi算法在计算效率与边界位置精度之间难以平衡控制问题，提出了一种基于邻居对分类插值策略的面向多尺度面状居民地匹配的Voronoi图自适应构建算法（An adaptive Voronoi diagrams Algorithm for matching multi-scale areal Residential Areas，AVARA）。它首先利用居民地多边形的质心构成的Delaunay三角网计算出居民地邻居对；其次根据邻居对之间的最小距离与他们的最小面积外包矩形的边长最小值的大小关系将邻居对分类；再次根据邻居对类别采用相应的方法在居民地边界上自适应地内插点；最后，基于内插点集及居民地的顶点集构建居民地的Voronoi图。利用1：10，000和1：50，000居民地数据进行了Voronoi图实验，结果表明：与通视点法、1：10，000数据的3米及6米等间隔内插点法相比，AVARA在局部位置精度与时间性能方面均胜出；与1：50，000数据的30米等间隔内插点法相比，AVARA取得了较高的局部位置精度；与1：50，000数据的15米等间隔内插点法相比，AVARA的时间性能提升了34.6%。有效缓解了Voronoi图计算效率与边界位置精度的平衡控制问题。
针对现有基于发生元离散化思想的Voronoi算法在计算效率与边界位置精度之间难以平衡控制问题，提出了一种基于邻居对分类插值策略的面向多尺度面状居民地匹配的Voronoi图自适应构建算法（An adaptive Voronoi diagrams Algorithm for matching multi-scale areal Residential Areas，AVARA）。它首先利用居民地多边形的质心构成的Delaunay三角网计算出居民地邻居对；其次根据邻居对之间的最小距离与他们的最小面积外包矩形的边长最小值的大小关系将邻居对分类；再次根据邻居对类别采用相应的方法在居民地边界上自适应地内插点；最后，基于内插点集及居民地的顶点集构建居民地的Voronoi图。利用1：10，000和1：50，000居民地数据进行了Voronoi图实验，结果表明：与通视点法、1：10，000数据的3米及6米等间隔内插点法相比，AVARA在局部位置精度与时间性能方面均胜出；与1：50，000数据的30米等间隔内插点法相比，AVARA取得了较高的局部位置精度；与1：50，000数据的15米等间隔内插点法相比，AVARA的时间性能提升了34.6%。有效缓解了Voronoi图计算效率与边界位置精度的平衡控制问题。
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doi: 10.13203/j.whugis20200023
摘要:
建筑物在不同视角下分为物理群集和产权群集，后者依附于前者。现有群集对象构建方法可以自动地构建同一栋建筑物的物理群集和产权群集，但生成的两个群集相互独立。这不仅增加建模成本，也不利于后期模型数据的更新和维护。针对该问题，研究公寓式建筑物物理群集与产权群集的关系，发现连通边界的层级性决定了胞腔聚合的产权体，提出一种将物理群集自动转换为产权群集的方法。所提方法在已有物理群集基础上，利用庞加莱对偶变换，将物理群集的胞腔转换为对偶点，胞腔之间的连通边界转换为边，物理群集转换为节点关系图。设计节点关系图分割算法，算法根据边的语义信息将节点关系图分割为表示专有和共有产权体的子节点关系图。进一步提取子节点关系图对应胞腔集的非公共边界面构建产权体，产权体的聚合形成产权群集。所提方法不再构建两个独立的群集，而是仅构建物理群集，然后通过转换方法生成产权群集。结果表明，所提方法能在已有物理群集中自动找出产权体并构建产权群集，节约了建模成本，便于后期数据的更新和维护。
建筑物在不同视角下分为物理群集和产权群集，后者依附于前者。现有群集对象构建方法可以自动地构建同一栋建筑物的物理群集和产权群集，但生成的两个群集相互独立。这不仅增加建模成本，也不利于后期模型数据的更新和维护。针对该问题，研究公寓式建筑物物理群集与产权群集的关系，发现连通边界的层级性决定了胞腔聚合的产权体，提出一种将物理群集自动转换为产权群集的方法。所提方法在已有物理群集基础上，利用庞加莱对偶变换，将物理群集的胞腔转换为对偶点，胞腔之间的连通边界转换为边，物理群集转换为节点关系图。设计节点关系图分割算法，算法根据边的语义信息将节点关系图分割为表示专有和共有产权体的子节点关系图。进一步提取子节点关系图对应胞腔集的非公共边界面构建产权体，产权体的聚合形成产权群集。所提方法不再构建两个独立的群集，而是仅构建物理群集，然后通过转换方法生成产权群集。结果表明，所提方法能在已有物理群集中自动找出产权体并构建产权群集，节约了建模成本，便于后期数据的更新和维护。
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doi: 10.13203/j.whugis20200633
摘要:
国家公园的土地覆盖分类对于掌握自然资源现状、查明存在的生态安全威胁并快速应对具有基础性数据支撑作用。本文基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE）平台，结合哨兵（Sentinel）主被动遥感数据及其导出的光谱指数、纹理特征和地形特征，分别采用基于像元的随机森林（random forest，RF）算法和面向对象的简单非迭代聚类（simple non-iterative clustering，SNIC）+RF算法实现了钱江源国家公园异质性景观的土地覆盖（耕地、森林、草地、水体、人造地表和裸地）分类。经地面验证表明，在多种输入数据组合中，基于像元和面向对象方法分类获得的最高总体精度分别为92.37%和93.98%。合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）数据的纳入能够提高基于像元方法的分类精度，但在面向对象方法中未能体现精度提升效果。SNIC+RF算法生成的土地覆盖分类图完整性更好，所需特征数量较少，并且算法能够在GEE环境下快速执行，适合推广应用于国家公园管理实践中。
国家公园的土地覆盖分类对于掌握自然资源现状、查明存在的生态安全威胁并快速应对具有基础性数据支撑作用。本文基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE）平台，结合哨兵（Sentinel）主被动遥感数据及其导出的光谱指数、纹理特征和地形特征，分别采用基于像元的随机森林（random forest，RF）算法和面向对象的简单非迭代聚类（simple non-iterative clustering，SNIC）+RF算法实现了钱江源国家公园异质性景观的土地覆盖（耕地、森林、草地、水体、人造地表和裸地）分类。经地面验证表明，在多种输入数据组合中，基于像元和面向对象方法分类获得的最高总体精度分别为92.37%和93.98%。合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）数据的纳入能够提高基于像元方法的分类精度，但在面向对象方法中未能体现精度提升效果。SNIC+RF算法生成的土地覆盖分类图完整性更好，所需特征数量较少，并且算法能够在GEE环境下快速执行，适合推广应用于国家公园管理实践中。
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doi: 10.13203/j.whugis20200432
摘要:
当前，诸如低轨导航增强、对地观测和科学应用等低轨卫星对轨道参数的精度和实时性提出了更高的要求。本文利用IGS播发的GPS卫星轨道与钟差改正数实时数据流（IGS-RTS），针对极区实时改正数接收中断情况下实现厘米级星载GPS实时定轨的关键问题开展研究。首先分析了实时改正数及其短时外推引起的星历综合误差的变化特性，然后以此为依据，在星载GPS实时精密定轨数学模型中，构建分段随机游走的伪模糊度参数随机模型，减小星历综合误差对实时精密定轨的影响，从而实现厘米级精度的实时定轨。采用自主研制的实时精密定轨软件SATODS，使用GPS广播星历与CLK93实时产品，对为期一周的GRACE-C卫星GPS双频实测数据模拟在轨实时精密定轨处理，试验结果表明，在考虑极区改正数接收中断的情况下，本文提出的实时精密定轨方法可以达到7.04cm（3dRMS）的位置精度以及0.20 mm/s的速度精度。
当前，诸如低轨导航增强、对地观测和科学应用等低轨卫星对轨道参数的精度和实时性提出了更高的要求。本文利用IGS播发的GPS卫星轨道与钟差改正数实时数据流（IGS-RTS），针对极区实时改正数接收中断情况下实现厘米级星载GPS实时定轨的关键问题开展研究。首先分析了实时改正数及其短时外推引起的星历综合误差的变化特性，然后以此为依据，在星载GPS实时精密定轨数学模型中，构建分段随机游走的伪模糊度参数随机模型，减小星历综合误差对实时精密定轨的影响，从而实现厘米级精度的实时定轨。采用自主研制的实时精密定轨软件SATODS，使用GPS广播星历与CLK93实时产品，对为期一周的GRACE-C卫星GPS双频实测数据模拟在轨实时精密定轨处理，试验结果表明，在考虑极区改正数接收中断的情况下，本文提出的实时精密定轨方法可以达到7.04cm（3dRMS）的位置精度以及0.20 mm/s的速度精度。
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doi: 10.13203/j.whugis20200688
摘要:
后向散射系数（sigma0）是卫星雷达高度计的观测量之一，在地表状态监测、积雪冰层厚度反演、卫星测高定标与验证等过程中广泛应用。根据Jason-2测高卫星Geophysical Data Record（GDR）数据分离出青藏高原Ku波段的sigma0数据，以GlobeLand30 2020版本地表数据作为分类基础，通过经纬度数据对sigma0赋予地表属性，获取不同种类地表特征对应sigma0数据在2008年12月到2016年9月期间的时变序列，利用奇异谱分析原理提取识别出不同地表属性中sigma0的趋势和周期项信息，并对周期项结果进行快速傅里叶变换分析。结果表明：水体、湿地区域对应的sigma0数值较高，冰川和永久积雪区域对应的sigma0数值较低。整个区域sigma0存在多种周期信号，人造地表、裸地、灌木地区域类型的地表性质稳定，区域对应的sigma0周期不显著。其余区域sigma0的变化具有显著的周年和半年周期，且变化振幅不一致，各个区域对应的sigma0趋势变化有所差异。
后向散射系数（sigma0）是卫星雷达高度计的观测量之一，在地表状态监测、积雪冰层厚度反演、卫星测高定标与验证等过程中广泛应用。根据Jason-2测高卫星Geophysical Data Record（GDR）数据分离出青藏高原Ku波段的sigma0数据，以GlobeLand30 2020版本地表数据作为分类基础，通过经纬度数据对sigma0赋予地表属性，获取不同种类地表特征对应sigma0数据在2008年12月到2016年9月期间的时变序列，利用奇异谱分析原理提取识别出不同地表属性中sigma0的趋势和周期项信息，并对周期项结果进行快速傅里叶变换分析。结果表明：水体、湿地区域对应的sigma0数值较高，冰川和永久积雪区域对应的sigma0数值较低。整个区域sigma0存在多种周期信号，人造地表、裸地、灌木地区域类型的地表性质稳定，区域对应的sigma0周期不显著。其余区域sigma0的变化具有显著的周年和半年周期，且变化振幅不一致，各个区域对应的sigma0趋势变化有所差异。
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doi: 10.13203/j.whugis20200328
摘要:
抽样检验是测绘成果质量检验的基本方法，抽样方案与被检成果质量水平的匹配程度直接决定抽样检验的效果。本文针对抽样方案的适用性和有效性评价问题，提出了计数型抽样方案的质量不确定性区间（QUI）的概念，并以给定概率水平条件下的质量不确定区间的长度评价抽样方案的适用性和有效性，能够比较客观反映抽样方案的两类风险程度。通过对4个典型的测绘成果质量检验的抽样方案和6个仿真的抽样方案的数值计算和分析，验证了本文方法的正确性和合理性，结果显示该方法不仅适用于测绘地理数据的统计分析和成果质量检验，还可用于各种计数型抽样方案设计和两类风险控制。
抽样检验是测绘成果质量检验的基本方法，抽样方案与被检成果质量水平的匹配程度直接决定抽样检验的效果。本文针对抽样方案的适用性和有效性评价问题，提出了计数型抽样方案的质量不确定性区间（QUI）的概念，并以给定概率水平条件下的质量不确定区间的长度评价抽样方案的适用性和有效性，能够比较客观反映抽样方案的两类风险程度。通过对4个典型的测绘成果质量检验的抽样方案和6个仿真的抽样方案的数值计算和分析，验证了本文方法的正确性和合理性，结果显示该方法不仅适用于测绘地理数据的统计分析和成果质量检验，还可用于各种计数型抽样方案设计和两类风险控制。
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doi: 10.13203/j.whugis20200262
摘要:
延安新区的平山造城是黄土高原地区规模最大的造地工程之一，大规模的山体开挖导致了广泛的地面抬升现象。同时，挖方区作为新区城市化建设的主要场地，地面抬升严重影响了新区城市的持续发展。利用小基线集合成孔径雷达干涉测量（small baseline subset interferometric synthetic aperture radar，SBAS-InSAR）技术对覆盖新区2016-05—2019-10期间的升轨Sentinel-1A数据进行处理，获取了新区工后长期地面形变信息，揭示了地面抬升空间分布规律及其形变演化特征，并对地面抬升成因进行了详细分析。结果表明，新区工后地面抬升显著，主要分布在对人类工程活动影响最大的挖方区，最大抬升速率达24.8 mm/a；地面抬升变形在工后初期发展较快，随时间发展有趋缓并稳定的趋势。山体快速开挖引起的卸荷回弹变形是地面抬升的主要内在因素，而地面抬升的分布及大小是由挖方工程范围、挖方厚度、建筑荷载等外在因素综合作用的结果。
延安新区的平山造城是黄土高原地区规模最大的造地工程之一，大规模的山体开挖导致了广泛的地面抬升现象。同时，挖方区作为新区城市化建设的主要场地，地面抬升严重影响了新区城市的持续发展。利用小基线集合成孔径雷达干涉测量（small baseline subset interferometric synthetic aperture radar，SBAS-InSAR）技术对覆盖新区2016-05—2019-10期间的升轨Sentinel-1A数据进行处理，获取了新区工后长期地面形变信息，揭示了地面抬升空间分布规律及其形变演化特征，并对地面抬升成因进行了详细分析。结果表明，新区工后地面抬升显著，主要分布在对人类工程活动影响最大的挖方区，最大抬升速率达24.8 mm/a；地面抬升变形在工后初期发展较快，随时间发展有趋缓并稳定的趋势。山体快速开挖引起的卸荷回弹变形是地面抬升的主要内在因素，而地面抬升的分布及大小是由挖方工程范围、挖方厚度、建筑荷载等外在因素综合作用的结果。
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doi: 10.13203/j.whugis20200146
摘要:
延安新区以其规模巨大的平山造城工程而备受关注，其快速的工程建设及复杂的地质条件导致了广泛的地面沉降。利用小基线集合成孔径雷达干涉测量（small baseline subset interferometric synthetic aperture radar，SBAS-InSAR）技术对2016-05—2019-10期间获取的升轨Sentinel-1A数据进行处理，分析了延安新区工后地面沉降时空演化特征，探讨了其沉降机理及演化趋势。结果表明，新区的地面沉降区随造地工程由城区向林区发展，其面积随时间总体呈衰减趋势；地面沉降的时间演化经历快速、减缓、平稳3个过程，填方体厚度越大，其累计沉降量越大，沉降稳定所需时间越长。地面沉降主要为填方体自身的固结压缩变形，可分为瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降3个阶段，依据不同阶段的特征并结合时序形变，可以对新区的地面沉降过程及其发展趋势进行分析。研究结果可为新区进一步开展沉降监测预警、城市规划建设及灾害防控提供科学的参考依据。
延安新区以其规模巨大的平山造城工程而备受关注，其快速的工程建设及复杂的地质条件导致了广泛的地面沉降。利用小基线集合成孔径雷达干涉测量（small baseline subset interferometric synthetic aperture radar，SBAS-InSAR）技术对2016-05—2019-10期间获取的升轨Sentinel-1A数据进行处理，分析了延安新区工后地面沉降时空演化特征，探讨了其沉降机理及演化趋势。结果表明，新区的地面沉降区随造地工程由城区向林区发展，其面积随时间总体呈衰减趋势；地面沉降的时间演化经历快速、减缓、平稳3个过程，填方体厚度越大，其累计沉降量越大，沉降稳定所需时间越长。地面沉降主要为填方体自身的固结压缩变形，可分为瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降3个阶段，依据不同阶段的特征并结合时序形变，可以对新区的地面沉降过程及其发展趋势进行分析。研究结果可为新区进一步开展沉降监测预警、城市规划建设及灾害防控提供科学的参考依据。
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doi: 10.13203/j.whugis20200382
摘要:
探究城市生态环境与人类活动的关系，是目前城市化进程中重要的研究内容。结合多源数据，提出采用POI（Point of Interest）点、OSM（Open Street Map）道路网、住宅区数据构建人类活动指标（住宅区可步行测度指数、街道活力指数、城市功能混合度指数）和利用遥感影像构建城市生态环境指标（遥感生态指数）的方法。并结合多项式回归（Polynomial Regression，PLR）、随机森林回归（Random Forest Regression，RFR）、eXtreme Gradient Boosting Regression（XGB）、支持向量回归机（Support Vector Regression Machine，SVR）等机器学习模型，对城市生态环境与人类活动指标进行回归分析。以南昌市为例开展实例研究，研究表明：①人类活动的三项指标均呈现中心高，向四周逐渐递减的趋势，而城市生态环境指标则表现出相反的态势。②在探究城市生态环境与人类活动关系研究中，XGB的效果最好。③街道活力指数、城市功能混合度指数与城市生态环境的相关性更强，住宅区可步行测度指数与城市生态环境的相关性更差。④在人类活动影响较小的区域城市生态环境会受到其他因素的干扰导致预测结果精度不高，而在人类活动强烈的区域预测精度较高。
探究城市生态环境与人类活动的关系，是目前城市化进程中重要的研究内容。结合多源数据，提出采用POI（Point of Interest）点、OSM（Open Street Map）道路网、住宅区数据构建人类活动指标（住宅区可步行测度指数、街道活力指数、城市功能混合度指数）和利用遥感影像构建城市生态环境指标（遥感生态指数）的方法。并结合多项式回归（Polynomial Regression，PLR）、随机森林回归（Random Forest Regression，RFR）、eXtreme Gradient Boosting Regression（XGB）、支持向量回归机（Support Vector Regression Machine，SVR）等机器学习模型，对城市生态环境与人类活动指标进行回归分析。以南昌市为例开展实例研究，研究表明：①人类活动的三项指标均呈现中心高，向四周逐渐递减的趋势，而城市生态环境指标则表现出相反的态势。②在探究城市生态环境与人类活动关系研究中，XGB的效果最好。③街道活力指数、城市功能混合度指数与城市生态环境的相关性更强，住宅区可步行测度指数与城市生态环境的相关性更差。④在人类活动影响较小的区域城市生态环境会受到其他因素的干扰导致预测结果精度不高，而在人类活动强烈的区域预测精度较高。
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doi: 10.13203/j.whugis20200165
摘要:
水体对区域气候调节起着极其重要的作用，近几十年间咸海的水位及面积的剧烈下降和萎缩，势必会对咸海地区气候产生重要影响，分析咸海地区地表温度的变化对于研究水体与其周边地区地表温度的关系具有重要意义。本研究利用咸海地区MODIS地表温度产品（MOD11A2），基于空间分析法研究咸海面积变化对区域地表温度的影响和作用。结果表明：（1）相比于咸海表面温度，研究区内分别有93%和69%的研究区域日间和夜间地表温度均有上升的趋势；（2）咸海对区域地表温度直接影响范围大致在沿湖边界30 km的范围内；（3）随着咸海面积的快速萎缩，各土地覆盖类型区域与咸海的地表温差均呈现上升的变化趋势，咸海的区域温度调节功能逐渐减弱。
水体对区域气候调节起着极其重要的作用，近几十年间咸海的水位及面积的剧烈下降和萎缩，势必会对咸海地区气候产生重要影响，分析咸海地区地表温度的变化对于研究水体与其周边地区地表温度的关系具有重要意义。本研究利用咸海地区MODIS地表温度产品（MOD11A2），基于空间分析法研究咸海面积变化对区域地表温度的影响和作用。结果表明：（1）相比于咸海表面温度，研究区内分别有93%和69%的研究区域日间和夜间地表温度均有上升的趋势；（2）咸海对区域地表温度直接影响范围大致在沿湖边界30 km的范围内；（3）随着咸海面积的快速萎缩，各土地覆盖类型区域与咸海的地表温差均呈现上升的变化趋势，咸海的区域温度调节功能逐渐减弱。
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doi: 10.13203/j.whugis20200142
摘要:
高精度降水场是水文、气象以及环境分析的重要数据支撑，直接影响相关服务的准确性。传统降水分布模拟大多依赖站点空间维的驱动因素，而忽略了降水时序变化特征对其空间分布的影响。本文使用2015年~2017年湖北省83个国家气象观测站点和28个省级观测站点近3年月平均累积降水资料，通过相关性分析，引入站点降水时序理论变差函数模型的拱高值（C）和块金值（C0）作为影响因素，使用地理加权回归（Geographically Weighted Regression，GWR）建立湖北省月平均降水分布模型。结果表明：（1）各站点降水的时序变差函数曲线与降水的季节性基本吻合。站点时序理论变差函数模型中，有25.3%能够在4个月内达到平稳，36.14%在6个月内达到平稳。（2）站点降水时序理论变差函数模型的拱高值（C）和块金值（C0）与逐年12月平均累积降水在0.01水平（双侧）上显著相关，平均相关系数分别为0.745和0.526，大于地理位置和高程对降水的影响。（3）引入C和C0有助于提升GWR模型的整体拟合优度和插值精度。对比仅使用经纬度的GWR模型和引入时序理论变差函数特征的GWR模型，三年平均整体拟合优度从0.852提升至0.912。验证集站点插值精度评价显示，三年绝对误差（Mean Absolute Error，MAE）、均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）和平均绝对百分误差（Mean Absolute Percentage Error，MAPE）下降幅度均大于60%。因此，引入时序理论变差函数特征的时空地理加权回归模型能够获得较高精度的降水模拟结果，更适合具有丰富历史降水资料地区的降水空间分布估算。
高精度降水场是水文、气象以及环境分析的重要数据支撑，直接影响相关服务的准确性。传统降水分布模拟大多依赖站点空间维的驱动因素，而忽略了降水时序变化特征对其空间分布的影响。本文使用2015年~2017年湖北省83个国家气象观测站点和28个省级观测站点近3年月平均累积降水资料，通过相关性分析，引入站点降水时序理论变差函数模型的拱高值（C）和块金值（C0）作为影响因素，使用地理加权回归（Geographically Weighted Regression，GWR）建立湖北省月平均降水分布模型。结果表明：（1）各站点降水的时序变差函数曲线与降水的季节性基本吻合。站点时序理论变差函数模型中，有25.3%能够在4个月内达到平稳，36.14%在6个月内达到平稳。（2）站点降水时序理论变差函数模型的拱高值（C）和块金值（C0）与逐年12月平均累积降水在0.01水平（双侧）上显著相关，平均相关系数分别为0.745和0.526，大于地理位置和高程对降水的影响。（3）引入C和C0有助于提升GWR模型的整体拟合优度和插值精度。对比仅使用经纬度的GWR模型和引入时序理论变差函数特征的GWR模型，三年平均整体拟合优度从0.852提升至0.912。验证集站点插值精度评价显示，三年绝对误差（Mean Absolute Error，MAE）、均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）和平均绝对百分误差（Mean Absolute Percentage Error，MAPE）下降幅度均大于60%。因此，引入时序理论变差函数特征的时空地理加权回归模型能够获得较高精度的降水模拟结果，更适合具有丰富历史降水资料地区的降水空间分布估算。
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doi: 10.13203/j.whugis20200216
摘要:
针对大地测量联合反演中，方差分量估计法用于确定相对权比时，并没有考虑到大地测量反演的病态性，利用正则化解代替最小二乘解，从而引入偏差，造成方差分量估计不准确问题。本文采用偏差改正方差分量估计方法，消除正则化解引入偏差的影响。同时采用本文方法、基于残差的偏差改正方差分量估计与方差分量估计法进行模拟实验，实验表明进行偏差改正后的方差分量估计法能够较好的反演出滑动分布情况，本文针对参数进行偏差改正的方差分量估计考虑了迭代初值引入的偏差，理论更为严密。并利用Visso地震和Norcia地震进行验证，结果表明偏差改正具有合理性与优势。
针对大地测量联合反演中，方差分量估计法用于确定相对权比时，并没有考虑到大地测量反演的病态性，利用正则化解代替最小二乘解，从而引入偏差，造成方差分量估计不准确问题。本文采用偏差改正方差分量估计方法，消除正则化解引入偏差的影响。同时采用本文方法、基于残差的偏差改正方差分量估计与方差分量估计法进行模拟实验，实验表明进行偏差改正后的方差分量估计法能够较好的反演出滑动分布情况，本文针对参数进行偏差改正的方差分量估计考虑了迭代初值引入的偏差，理论更为严密。并利用Visso地震和Norcia地震进行验证，结果表明偏差改正具有合理性与优势。
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doi: 10.13203/j.whugis20200170
摘要:
轨迹子段匹配是轨迹数据挖掘的重要手段，针对其计算复杂度较高、受噪声影响大的问题，本文提出一种融合了自适应希尔伯特地理网格编码的多层级轨迹编码树结构，在可接受的建树代价下，形成了从轨迹整段到最小片段的层次化组织形式和子段从属关系表达结构，并在轨迹片段编码树的基础上设计了相似子段匹配算法，将复杂的空间计算转化为空间编码的字符串前缀匹配操作，极大地降低轨迹子段匹配的计算复杂度。实际轨迹数据上的实验表明，在不影响匹配准确率的前提下，本文提出的子段匹配方法的效率相比于基于经典距离的相似性度量方法获得了超过一个数量级的性能提升。
轨迹子段匹配是轨迹数据挖掘的重要手段，针对其计算复杂度较高、受噪声影响大的问题，本文提出一种融合了自适应希尔伯特地理网格编码的多层级轨迹编码树结构，在可接受的建树代价下，形成了从轨迹整段到最小片段的层次化组织形式和子段从属关系表达结构，并在轨迹片段编码树的基础上设计了相似子段匹配算法，将复杂的空间计算转化为空间编码的字符串前缀匹配操作，极大地降低轨迹子段匹配的计算复杂度。实际轨迹数据上的实验表明，在不影响匹配准确率的前提下，本文提出的子段匹配方法的效率相比于基于经典距离的相似性度量方法获得了超过一个数量级的性能提升。
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doi: 10.13203/j.whugis20200609
摘要:
个体位置预测在传染病精准防控、公共设施科学规划等应用中具有重要意义。既有位置预测算法主要侧重对个体纵向历史轨迹特征进行挖掘建模，并实现位置预测，对横向相似性用户的规律特性考虑较少。为此，本文基于图卷积（Graph Convolution Network，GCN）和长短期记忆模型（Long Short-Term Memory，LSTM）框架，提出顾及横向相似用户轨迹特征以及纵向历史规律性特征的个体位置预测算法。首先构建用户轨迹相似性算法并筛选高相似度用户，然后利用图卷积模型提取待预测用户相似高的用户轨迹特征，最后利用长短期记忆模型框架，提取历史轨迹特征，并集成相似用户轨迹特征，从而实现个体位置预测。基于某市8万多用户连续4个工作日的数据进行实验，结果表明：本文提出方法的准确率随预测时间步长增加而下降，而夜间预测准确率明显高于白天，但相比于既有模型均有10%以上提高，以15分钟为预测时间步长时，模型准确率达80.45%。
个体位置预测在传染病精准防控、公共设施科学规划等应用中具有重要意义。既有位置预测算法主要侧重对个体纵向历史轨迹特征进行挖掘建模，并实现位置预测，对横向相似性用户的规律特性考虑较少。为此，本文基于图卷积（Graph Convolution Network，GCN）和长短期记忆模型（Long Short-Term Memory，LSTM）框架，提出顾及横向相似用户轨迹特征以及纵向历史规律性特征的个体位置预测算法。首先构建用户轨迹相似性算法并筛选高相似度用户，然后利用图卷积模型提取待预测用户相似高的用户轨迹特征，最后利用长短期记忆模型框架，提取历史轨迹特征，并集成相似用户轨迹特征，从而实现个体位置预测。基于某市8万多用户连续4个工作日的数据进行实验，结果表明：本文提出方法的准确率随预测时间步长增加而下降，而夜间预测准确率明显高于白天，但相比于既有模型均有10%以上提高，以15分钟为预测时间步长时，模型准确率达80.45%。
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doi: 10.13203/j.whugis20200229
摘要:
针对全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）拒止环境下大范围无人机视觉绝对定位问题，提出一种聚合深度学习特征的基准卫星影像检索方法。首先，利用预训练的深度学习模型提取无人机与卫星基准影像的局部卷积特征；然后，对局部特征描述符聚合，生成影像全局表达；最后，利用影像全局特征进行相似性检索，并采用检索结果精匹配重排序的后处理方法，进一步提高检索准确率。本文设计了一个新的面向无人机绝对定位的卫星基准影像数据集并进行试验，结果表明使用本文方法检索无人机影像适配区域的卫星基准影像的准确率达76.07%，可为后续基于视觉的无人机绝对定位提供参考。
针对全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）拒止环境下大范围无人机视觉绝对定位问题，提出一种聚合深度学习特征的基准卫星影像检索方法。首先，利用预训练的深度学习模型提取无人机与卫星基准影像的局部卷积特征；然后，对局部特征描述符聚合，生成影像全局表达；最后，利用影像全局特征进行相似性检索，并采用检索结果精匹配重排序的后处理方法，进一步提高检索准确率。本文设计了一个新的面向无人机绝对定位的卫星基准影像数据集并进行试验，结果表明使用本文方法检索无人机影像适配区域的卫星基准影像的准确率达76.07%，可为后续基于视觉的无人机绝对定位提供参考。
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doi: 10.13203/j.whugis20200507
摘要:
“城区”的空间界定是从地理空间上监测城市化水平、划分城市规模的基础。理清“城区”的内涵，从“区、市政府驻地的实际建设连接到的居民委员会所辖区域和其他区域”的空间解读出发，基于城市土地利用图斑类别，以市、区政府驻地为“种子”构建城区地物图斑连接条件，制定城区的空间界定方法，降低城区划定过程中的主观性和模糊性，并以武汉市为案例进行试划，为全国六百多个城市“城区”统一划定工作提供思路。
“城区”的空间界定是从地理空间上监测城市化水平、划分城市规模的基础。理清“城区”的内涵，从“区、市政府驻地的实际建设连接到的居民委员会所辖区域和其他区域”的空间解读出发，基于城市土地利用图斑类别，以市、区政府驻地为“种子”构建城区地物图斑连接条件，制定城区的空间界定方法，降低城区划定过程中的主观性和模糊性，并以武汉市为案例进行试划，为全国六百多个城市“城区”统一划定工作提供思路。
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doi: 10.13203/j.whugis20200651
摘要:
近年来，基于深度学习的超分辨率重建技术已经广泛应用于多时相高光谱影像、高分影像超分辨率重建等领域。然而，多角度遥感影像之间具有丰富的互补信息，非常适合进行超分辨率重建。因此，本文针对高分辨率多角度遥感影像提出了一种端到端的基于动态上采样滤波网络的超分辨率重建算法。该网络主要包含两个分支，一个分支通过动态上采样滤波模块来实现分辨率提升。另一个分支用来学习影像中的高频信息。通过将两个分支结果相加得到最终的超分辨率重建影像。该网络的超分辨率重建的有效性在WorldView-2多角度遥感影像数据集得到验证。实验结果表明本文提出的方法可以在顾及多角度影像角度维信息的同时有效提升目标影像空间分辨率，并且较好的保持了影像的细节信息。
近年来，基于深度学习的超分辨率重建技术已经广泛应用于多时相高光谱影像、高分影像超分辨率重建等领域。然而，多角度遥感影像之间具有丰富的互补信息，非常适合进行超分辨率重建。因此，本文针对高分辨率多角度遥感影像提出了一种端到端的基于动态上采样滤波网络的超分辨率重建算法。该网络主要包含两个分支，一个分支通过动态上采样滤波模块来实现分辨率提升。另一个分支用来学习影像中的高频信息。通过将两个分支结果相加得到最终的超分辨率重建影像。该网络的超分辨率重建的有效性在WorldView-2多角度遥感影像数据集得到验证。实验结果表明本文提出的方法可以在顾及多角度影像角度维信息的同时有效提升目标影像空间分辨率，并且较好的保持了影像的细节信息。
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doi: 10.13203/j.whugis20200179
摘要:
空间分布模式是否保持一致性是土地利用数据综合质量评价的一项重要内容。针对当前的研究缺少量化分析和位置表达的现状，提出一种新的空间数据特有的自相关性评价方法。首先利用语义距离建立空间权重矩阵，随后通过Moran'I指数计算数据处理前后全局和局部自相关度，最后利用Moran散点图和LISA集聚图相结合方法对综合前后的土地利用分布模式进行可视化对比。相较传统评价方法，本方法顾及数据语义关系，计算可量化聚集程度，以直观可视化方法对比展示，更好对土地利用数据在综合前后的全局空间分布模式一致性进行评价。通过认知实验，表明本方法切实有效，实验结果符合人类认知。
空间分布模式是否保持一致性是土地利用数据综合质量评价的一项重要内容。针对当前的研究缺少量化分析和位置表达的现状，提出一种新的空间数据特有的自相关性评价方法。首先利用语义距离建立空间权重矩阵，随后通过Moran'I指数计算数据处理前后全局和局部自相关度，最后利用Moran散点图和LISA集聚图相结合方法对综合前后的土地利用分布模式进行可视化对比。相较传统评价方法，本方法顾及数据语义关系，计算可量化聚集程度，以直观可视化方法对比展示，更好对土地利用数据在综合前后的全局空间分布模式一致性进行评价。通过认知实验，表明本方法切实有效，实验结果符合人类认知。
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doi: 10.13203/j.whugis20200098
摘要:
无人机作为一种新兴的低空遥感平台，具有多种类型的平台和载荷。尽管南极的自然条件严酷，无人机的应用范围仍涵盖了南极基础和应用科学的诸多领域。本文首先论述了南极的环境条件对操作无人机的特殊影响，包括气象、电磁场、光照等因素。继而对目前无人机在南极考察与科学应用中的研究现状做了系统的检索，在收集到的104篇全部相关资料中，梳理了发表时间、主流的期刊、研究区、国家与研究机构等内容，并分7个主要应用领域综述了代表性文献，具体包括：航空、大气、海冰与冰山、冰川、地貌与地磁、生态-植被、生态-动物。本文还全面回顾了我国南极科学考察中的无人机发展历程和重点成果，最后总结出目前南极无人机应用领域研究的不足之处，并阐明了未来发展趋势和建议。
无人机作为一种新兴的低空遥感平台，具有多种类型的平台和载荷。尽管南极的自然条件严酷，无人机的应用范围仍涵盖了南极基础和应用科学的诸多领域。本文首先论述了南极的环境条件对操作无人机的特殊影响，包括气象、电磁场、光照等因素。继而对目前无人机在南极考察与科学应用中的研究现状做了系统的检索，在收集到的104篇全部相关资料中，梳理了发表时间、主流的期刊、研究区、国家与研究机构等内容，并分7个主要应用领域综述了代表性文献，具体包括：航空、大气、海冰与冰山、冰川、地貌与地磁、生态-植被、生态-动物。本文还全面回顾了我国南极科学考察中的无人机发展历程和重点成果，最后总结出目前南极无人机应用领域研究的不足之处，并阐明了未来发展趋势和建议。
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创刊于1957年 月刊
ISSN 1671-8860
CN 42-1676/TN
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