2012年 第37卷 第7期
2012, 37(7): 757-761.
摘要:
基于格网DEM的径流长度的计算误差主要来源于DEM数据和流径提取算法。通过数据独立的误差分析方法,定量分析流径提取算法模型产生的误差。首先选取5种数学曲面作为模拟DEM数据源,计算出径流长度,以由曲面公式推导的径流长度公式计算的径流长度作为理论真值,通过两者的对比,分析误差及其空间分布。结果表明,汇水区的径流长度计算精度明显高于分水区;分水区的径流长度含有一定的系统误差。
基于格网DEM的径流长度的计算误差主要来源于DEM数据和流径提取算法。通过数据独立的误差分析方法,定量分析流径提取算法模型产生的误差。首先选取5种数学曲面作为模拟DEM数据源,计算出径流长度,以由曲面公式推导的径流长度公式计算的径流长度作为理论真值,通过两者的对比,分析误差及其空间分布。结果表明,汇水区的径流长度计算精度明显高于分水区;分水区的径流长度含有一定的系统误差。
2012, 37(7): 762-765.
摘要:
以兰州市榆中县为实验区,选取分区适宜性、规划协调性和空间紧凑性作为分区目标,基于目标规划和模拟退火算法对实验区进行土地利用分区优化。结果表明,不同情景下的分区方案能很好地满足决策者设定的目标偏好值;从空间特征分析的结果看,本分区方案较原有分区方案对各个分区目标进行了优化,更好地满足了农业生产、经济发展以及生态保护的要求。
以兰州市榆中县为实验区,选取分区适宜性、规划协调性和空间紧凑性作为分区目标,基于目标规划和模拟退火算法对实验区进行土地利用分区优化。结果表明,不同情景下的分区方案能很好地满足决策者设定的目标偏好值;从空间特征分析的结果看,本分区方案较原有分区方案对各个分区目标进行了优化,更好地满足了农业生产、经济发展以及生态保护的要求。
2012, 37(7): 766-769.
摘要:
研究了时空变异函数和协方差函数的积和模型并将其推导成能够实现的形式,提出了时空权重系数的计算矩阵、基于该矩阵实现了积和模型的时空插值,并用时空交叉验证来验证了插值数据的有效性。实验表明,本方法能为时空随机领域以一定的精度提供较多的信息,从而达到时空插值的目的。
研究了时空变异函数和协方差函数的积和模型并将其推导成能够实现的形式,提出了时空权重系数的计算矩阵、基于该矩阵实现了积和模型的时空插值,并用时空交叉验证来验证了插值数据的有效性。实验表明,本方法能为时空随机领域以一定的精度提供较多的信息,从而达到时空插值的目的。
2012, 37(7): 770-774.
摘要:
针对平面散乱点集空间划分问题,提出了一种基于栅格统计的自适应空间划分算法。以栅格场为辅助手段为散乱点集建立空间索引,即判断各点与栅格的归属关系;统计各个栅格内包含点的数量;以栅格为基本统计单元对空间进行划分。划分过程中借助了二叉树结构,同时引入迭代次数作为划分终止的参数。该方法可灵活地将点集划分为数据量相对均衡的若干组,且各组的空间范围较合理。实验与分析表明,该算法具有较高的计算效率,也不需占用太多额外的存储空间。
针对平面散乱点集空间划分问题,提出了一种基于栅格统计的自适应空间划分算法。以栅格场为辅助手段为散乱点集建立空间索引,即判断各点与栅格的归属关系;统计各个栅格内包含点的数量;以栅格为基本统计单元对空间进行划分。划分过程中借助了二叉树结构,同时引入迭代次数作为划分终止的参数。该方法可灵活地将点集划分为数据量相对均衡的若干组,且各组的空间范围较合理。实验与分析表明,该算法具有较高的计算效率,也不需占用太多额外的存储空间。
2012, 37(7): 775-779.
摘要:
以建筑群的邻近关系为研究对象,在相似性理论的基础上,利用Delaunay三角网和Voronoi图,建立了基于相同特征量的邻近关系相似性模型和基于等距离关系曲线的邻近关系相似性模型,用于邻近关系相似性的定量化计算和判断。
以建筑群的邻近关系为研究对象,在相似性理论的基础上,利用Delaunay三角网和Voronoi图,建立了基于相同特征量的邻近关系相似性模型和基于等距离关系曲线的邻近关系相似性模型,用于邻近关系相似性的定量化计算和判断。
2012, 37(7): 780-783.
摘要:
介绍了现有的高维相似性度量的改进方法,对其中存在的问题进行了分析说明,然后利用不等距维区间划分对相似性度量函数PIDist(X,Y,kd)进行改进,并对UCI提供的机器学习数据库中的heart-statlog和vehicle数据集进行聚类分析对比实验,实验结果验证了改进高维相似性度量方法的正确性和有效性。
介绍了现有的高维相似性度量的改进方法,对其中存在的问题进行了分析说明,然后利用不等距维区间划分对相似性度量函数PIDist(X,Y,kd)进行改进,并对UCI提供的机器学习数据库中的heart-statlog和vehicle数据集进行聚类分析对比实验,实验结果验证了改进高维相似性度量方法的正确性和有效性。
2012, 37(7): 784-788.
摘要:
针对射线跟踪算法计算速度慢、计算精度低的问题,提出了一种高效的射线跟踪算法。该算法基于镜像理论,通过正向搜索建立可视多边形、棱边和场点,构建虚拟源点层次树,反向搜索建立射线传播路径,同时将数据库高效的检索技术贯穿在整个流程中,加快了计算速度,实现了三维环境下电磁波场强的预测。仿真结果表明,该算法具有良好的预测精度,可为三维城市中电信基站的辅助决策提供依据。
针对射线跟踪算法计算速度慢、计算精度低的问题,提出了一种高效的射线跟踪算法。该算法基于镜像理论,通过正向搜索建立可视多边形、棱边和场点,构建虚拟源点层次树,反向搜索建立射线传播路径,同时将数据库高效的检索技术贯穿在整个流程中,加快了计算速度,实现了三维环境下电磁波场强的预测。仿真结果表明,该算法具有良好的预测精度,可为三维城市中电信基站的辅助决策提供依据。
2012, 37(7): 789-793.
摘要:
针对边缘检测中极化信息利用率不高的问题,提出了一种结合自适应最优对比增强与均值比的合成孔径雷达边缘检测新方法,并分析新算法特性后,推导了其快速版本。实验结果表明,新方法具有更好的检测性能。
针对边缘检测中极化信息利用率不高的问题,提出了一种结合自适应最优对比增强与均值比的合成孔径雷达边缘检测新方法,并分析新算法特性后,推导了其快速版本。实验结果表明,新方法具有更好的检测性能。
2012, 37(7): 794-799.
摘要:
利用遥感反演和同化模拟方法估算大范围陆表土壤水分,建立了适用于干旱区的土壤水分反演模型。在.NET平台下运用C#、IDL与ArcEngine控件,对反演模型与同化模拟模型进行了软件实现,并集成为土壤水分遥感反演与同化模拟系统,为环保部门获取大范围土壤水分信息提供了支撑软件工具。
利用遥感反演和同化模拟方法估算大范围陆表土壤水分,建立了适用于干旱区的土壤水分反演模型。在.NET平台下运用C#、IDL与ArcEngine控件,对反演模型与同化模拟模型进行了软件实现,并集成为土壤水分遥感反演与同化模拟系统,为环保部门获取大范围土壤水分信息提供了支撑软件工具。
2012, 37(7): 800-805.
摘要:
针对高分辨率遥感影像具有较为丰富的地物属性“谱相”信息和空间分布及其组合“图式”信息的特点,提出了一种光谱和形状特征相结合的建筑物自动提取方法。在多尺度分割和矢量化基础上,根据建筑物的形状、光谱特征,从特征基元中自动选取样本,并计算其特征;通过根据建筑物形状、光谱、纹理构造的模板,在整景影像上进行建筑区域识别,并在建筑区域内提取建筑物外部轮廓。实验表明,本算法具有较高的识别率和较低的误识别率。
针对高分辨率遥感影像具有较为丰富的地物属性“谱相”信息和空间分布及其组合“图式”信息的特点,提出了一种光谱和形状特征相结合的建筑物自动提取方法。在多尺度分割和矢量化基础上,根据建筑物的形状、光谱特征,从特征基元中自动选取样本,并计算其特征;通过根据建筑物形状、光谱、纹理构造的模板,在整景影像上进行建筑区域识别,并在建筑区域内提取建筑物外部轮廓。实验表明,本算法具有较高的识别率和较低的误识别率。
2012, 37(7): 806-809.
摘要:
研究了一种基于雷达后向散射特性,从单张星载高分辨率SAR影像提取建筑物高度的方法。该方法通过检测建筑物二次散射强度,同时获取目标方位角、入射角等参数以及相关介质特性等信息,根据后向散射几何光学模型估算建筑物高度。实验验证了对于相当一部分典型建筑物都能够获得较为理想的高程估计值,进而证明了该方法提取建筑物高度的可行性和有效性。
研究了一种基于雷达后向散射特性,从单张星载高分辨率SAR影像提取建筑物高度的方法。该方法通过检测建筑物二次散射强度,同时获取目标方位角、入射角等参数以及相关介质特性等信息,根据后向散射几何光学模型估算建筑物高度。实验验证了对于相当一部分典型建筑物都能够获得较为理想的高程估计值,进而证明了该方法提取建筑物高度的可行性和有效性。
2012, 37(7): 810-813.
摘要:
提出了一种结合边缘信息的双树复小波变换(dual tree complex wavelet transform,DT-CWT)干涉图滤波算法。该方法是在DT-CWT几何多尺度变换域上,通过分析层间系数的传递性及层内系数的相关性确定边缘系数,并利用贝叶斯双变量收缩函数分别对复数小波域的边缘及非边缘系数采用不同的阈值进行收缩处理。实验结果表明,本算法对干涉图噪声有较强的抑制能力,较大程度地保留了干涉图的边缘及细节信息,处理结果优于传统小波域软阈值去噪方法。
提出了一种结合边缘信息的双树复小波变换(dual tree complex wavelet transform,DT-CWT)干涉图滤波算法。该方法是在DT-CWT几何多尺度变换域上,通过分析层间系数的传递性及层内系数的相关性确定边缘系数,并利用贝叶斯双变量收缩函数分别对复数小波域的边缘及非边缘系数采用不同的阈值进行收缩处理。实验结果表明,本算法对干涉图噪声有较强的抑制能力,较大程度地保留了干涉图的边缘及细节信息,处理结果优于传统小波域软阈值去噪方法。
2012, 37(7): 814-817.
摘要:
以航带平差作为系统误差消除的关键技术,提出了基于无控制三维表面匹配的方法,并用最小高程差(LZD)和最小法向距离(LND)两种算法加以实现。实验表明,LND和LZD算法的平差结果均可满足工程精度的需求;LZD较LND算法的整体计算效率偏低,但其精度较高;与商业软件TMatch的结果相比,LZD的精度和其相当,且两种方式在TMatch软件平差失败时也能成功地完成航带平差任务。
以航带平差作为系统误差消除的关键技术,提出了基于无控制三维表面匹配的方法,并用最小高程差(LZD)和最小法向距离(LND)两种算法加以实现。实验表明,LND和LZD算法的平差结果均可满足工程精度的需求;LZD较LND算法的整体计算效率偏低,但其精度较高;与商业软件TMatch的结果相比,LZD的精度和其相当,且两种方式在TMatch软件平差失败时也能成功地完成航带平差任务。
2012, 37(7): 818-822.
摘要:
随着GNSS系统在军事和经济中的广泛应用,每天都会记录大量观测值,这些数据需要存储和在网络上传输。为了减少数据的存储空间和提高网络的传输效率,进行GNSS观测值的压缩算法研究是十分必要的。提出了采用六十进制的数位存储方法,利用递推差分算法进行GNSS观测值压缩,开发了相应的软件GnssRAR(V1.0)。实验表明,GnssRAR的压缩比率达到80%左右,具有非常好的压缩效果。
随着GNSS系统在军事和经济中的广泛应用,每天都会记录大量观测值,这些数据需要存储和在网络上传输。为了减少数据的存储空间和提高网络的传输效率,进行GNSS观测值的压缩算法研究是十分必要的。提出了采用六十进制的数位存储方法,利用递推差分算法进行GNSS观测值压缩,开发了相应的软件GnssRAR(V1.0)。实验表明,GnssRAR的压缩比率达到80%左右,具有非常好的压缩效果。
2012, 37(7): 823-826.
摘要:
将模型的动态系统分析与具有统计特性的多尺度信号变换方法相结合,首先将状态方程采用数据块变换的方式以得到新的状态块方程,并将量测方程表达为数据块的形式;然后将量测向量进行多层小波变换以得到新的量测向量,并结合状态块方程进行卡尔曼滤波;最后根据卡尔曼滤波结果建立多尺度分布式融合估计算法。仿真结果表明,相对于原始尺度的集中式卡尔曼滤波器及原始尺度的多尺度融合算法,本算法可明显地提高系统的滤波精度。
将模型的动态系统分析与具有统计特性的多尺度信号变换方法相结合,首先将状态方程采用数据块变换的方式以得到新的状态块方程,并将量测方程表达为数据块的形式;然后将量测向量进行多层小波变换以得到新的量测向量,并结合状态块方程进行卡尔曼滤波;最后根据卡尔曼滤波结果建立多尺度分布式融合估计算法。仿真结果表明,相对于原始尺度的集中式卡尔曼滤波器及原始尺度的多尺度融合算法,本算法可明显地提高系统的滤波精度。
2012, 37(7): 827-830.
摘要:
利用码和载波相位观测值半和线性组合可以消除电离层一阶误差的特性,讨论了基于UofC消电离层组合的GPS/GLONASS精密单点定位的数学模型。UofC模型对两个频率上的模糊度参数分别进行估计,为进一步获得模糊度参数的整数解提供了便利。利用IGS跟踪站的GPS/GLONASS观测数据对UofC模型和传统的在两个频率码观测值间进行消电离层组合的模型进行了比较,统计结果表明,UofC模型与传统模型相比在平面位置定位精度上略有提高,但总体上差别不大。
利用码和载波相位观测值半和线性组合可以消除电离层一阶误差的特性,讨论了基于UofC消电离层组合的GPS/GLONASS精密单点定位的数学模型。UofC模型对两个频率上的模糊度参数分别进行估计,为进一步获得模糊度参数的整数解提供了便利。利用IGS跟踪站的GPS/GLONASS观测数据对UofC模型和传统的在两个频率码观测值间进行消电离层组合的模型进行了比较,统计结果表明,UofC模型与传统模型相比在平面位置定位精度上略有提高,但总体上差别不大。
2012, 37(7): 831-833.
摘要:
针对典型的双轴转停旋转调制系统,从捷联惯导姿态角误差方程出发,理论分析了载体角运动对旋转调制效果的影响。刻度系数误差导致的直流分量误差可等效为不可调制的常值陀螺漂移,对系统的精度水平有较大影响。安装误差导致的交流分量误差可等效为周期振荡的陀螺仪漂移,对系统精度影响较小。仿真结果有效验证了相关分析结论。
针对典型的双轴转停旋转调制系统,从捷联惯导姿态角误差方程出发,理论分析了载体角运动对旋转调制效果的影响。刻度系数误差导致的直流分量误差可等效为不可调制的常值陀螺漂移,对系统的精度水平有较大影响。安装误差导致的交流分量误差可等效为周期振荡的陀螺仪漂移,对系统精度影响较小。仿真结果有效验证了相关分析结论。
2012, 37(7): 834-838.
摘要:
基于精密单点定位(precise point positioning,PPP)技术,对海上动态GPS斜路径水汽含量(SWV)估计进行研究。在现有计算方法的基础上,提出了顾及星间单差残差的SWV提取方法。利用渤海湾船载动态GPS测量数据和同步气象观测数据,对新方法的有效性进行了验证。结果表明,相对于MM5模式积分水汽结果,采用新方法计算的SWV值的RMS为1.2mm,比传统“非差残差法”减小了1mm。
基于精密单点定位(precise point positioning,PPP)技术,对海上动态GPS斜路径水汽含量(SWV)估计进行研究。在现有计算方法的基础上,提出了顾及星间单差残差的SWV提取方法。利用渤海湾船载动态GPS测量数据和同步气象观测数据,对新方法的有效性进行了验证。结果表明,相对于MM5模式积分水汽结果,采用新方法计算的SWV值的RMS为1.2mm,比传统“非差残差法”减小了1mm。
2012, 37(7): 839-842.
摘要:
针对独立闭合环自动生成经典算法中多解性和环长未定两个问题,应用闭合环网形的信息矩阵,顾及边长因素,提出了一种基于矩阵运算的新算法,生成的闭合环满足最短独立闭合环的所有要求。
针对独立闭合环自动生成经典算法中多解性和环长未定两个问题,应用闭合环网形的信息矩阵,顾及边长因素,提出了一种基于矩阵运算的新算法,生成的闭合环满足最短独立闭合环的所有要求。
2012, 37(7): 843-846.
摘要:
提出了一种基于最小二乘潮位序列分段匹配方法。通过系统误差类型分析、分段段长确定、沉降发生具体时刻确定、系统误差类型探测和修复等算法研究,实现了临时潮位站潮位资料不同系统误差的准确探测和高精度修复。
提出了一种基于最小二乘潮位序列分段匹配方法。通过系统误差类型分析、分段段长确定、沉降发生具体时刻确定、系统误差类型探测和修复等算法研究,实现了临时潮位站潮位资料不同系统误差的准确探测和高精度修复。
2012, 37(7): 847-850.
摘要:
首次研究了毫秒脉冲星PSR J1939+2134共7.5a的双频计时残差序列的特征,通过分析不同行星星历对脉冲星计时精度的影响,建议使用DE421;采用σz(τ)方法估计了脉冲星时与原子时的稳定度,发现脉冲星时的稳定度一直处于上升趋势,6a高于10-15。由此可见,脉冲星时作为守时和授时的时间标准具有优势。
首次研究了毫秒脉冲星PSR J1939+2134共7.5a的双频计时残差序列的特征,通过分析不同行星星历对脉冲星计时精度的影响,建议使用DE421;采用σz(τ)方法估计了脉冲星时与原子时的稳定度,发现脉冲星时的稳定度一直处于上升趋势,6a高于10-15。由此可见,脉冲星时作为守时和授时的时间标准具有优势。
2012, 37(7): 851-853.
摘要:
给出了点云角度分辨率近似等于扫描间隔和光斑直径大小的两种取值条件,以及该条件与测角精度的关系、理论最小角度分辨率与测角精度的关系,在此基础上推导出了它们的简化关系式,并利用推导的公式计算分析了29款扫描仪角度分辨率二种取值的条件及其理论最小角度分辨率大小,验证了公式的实用性。
给出了点云角度分辨率近似等于扫描间隔和光斑直径大小的两种取值条件,以及该条件与测角精度的关系、理论最小角度分辨率与测角精度的关系,在此基础上推导出了它们的简化关系式,并利用推导的公式计算分析了29款扫描仪角度分辨率二种取值的条件及其理论最小角度分辨率大小,验证了公式的实用性。
2012, 37(7): 854-858.
摘要:
利用2003～2008年在京津冀地区观测的146个观测站点土壤相对湿度资料,建立了年变化趋势球冠谐模型。球冠极点为东经115°,北纬38°,球冠半径为5°,球冠模型最高展开至8阶。根据模型,计算并分析了该球冠内土壤相对湿度在10cm、20cm和50cm深度年变化趋势空间分布特征。
利用2003～2008年在京津冀地区观测的146个观测站点土壤相对湿度资料,建立了年变化趋势球冠谐模型。球冠极点为东经115°,北纬38°,球冠半径为5°,球冠模型最高展开至8阶。根据模型,计算并分析了该球冠内土壤相对湿度在10cm、20cm和50cm深度年变化趋势空间分布特征。
2012, 37(7): 859-863.
摘要:
针对单一平台DInSAR技术仅能获取雷达视线方向同震形变场的问题,根据雷达成像的几何条件,融合不同轨道、不同平台的DInSAR数据解算了拉奎拉地震的三维同震形变场。三维形变结果反映的拉奎拉地震发震断层的特征与地质调查的结果较吻合。将得到的三维形变场数据与该地区GPS观测站数据进行比较,结果表明,得到的拉奎拉地震的三维同震形变场比较可靠且精度较高。
针对单一平台DInSAR技术仅能获取雷达视线方向同震形变场的问题,根据雷达成像的几何条件,融合不同轨道、不同平台的DInSAR数据解算了拉奎拉地震的三维同震形变场。三维形变结果反映的拉奎拉地震发震断层的特征与地质调查的结果较吻合。将得到的三维形变场数据与该地区GPS观测站数据进行比较,结果表明,得到的拉奎拉地震的三维同震形变场比较可靠且精度较高。
2012, 37(7): 864-868.
摘要:
将传统直角坐标系中的滑动平均方法(包括圆周法与网格法)运用到球面重力异常分离中。模型实验及实际应用均表明,该方法优于直接截断重力场模型阶次分离异常的方法,能够更好地反映实际地质情况,不仅适用于全球区域也适用于局部区域。
将传统直角坐标系中的滑动平均方法(包括圆周法与网格法)运用到球面重力异常分离中。模型实验及实际应用均表明,该方法优于直接截断重力场模型阶次分离异常的方法,能够更好地反映实际地质情况,不仅适用于全球区域也适用于局部区域。
2012, 37(7): 869-872.
摘要:
为有效处理海量、多种类的滑坡监测数据,提出了基于数据挖掘的滑坡监测数据处理流程。以白家包滑坡为例,利用k-means算法对监测数据进行定性处理,进而利用Apriori算法分析滑坡形变的诱发因素。实验结果表明,提出的流程能有效地处理滑坡监测数据,并发掘到有助于人们认识滑坡形变及其原因的知识。
为有效处理海量、多种类的滑坡监测数据,提出了基于数据挖掘的滑坡监测数据处理流程。以白家包滑坡为例,利用k-means算法对监测数据进行定性处理,进而利用Apriori算法分析滑坡形变的诱发因素。实验结果表明,提出的流程能有效地处理滑坡监测数据,并发掘到有助于人们认识滑坡形变及其原因的知识。
2012, 37(7): 873-875.
摘要:
针对变形监测数据的去噪问题,在分析现有阀值确定方法的基础上,提出了一种新的小波阈值算法。实际算例表明,新算法能够有效地克服软阈值法存在的恒定偏差,进一步地提高了消噪的精度和可靠性。
针对变形监测数据的去噪问题,在分析现有阀值确定方法的基础上,提出了一种新的小波阈值算法。实际算例表明,新算法能够有效地克服软阈值法存在的恒定偏差,进一步地提高了消噪的精度和可靠性。
2012, 37(7): 876-881.
摘要:
提出了一种基于多图形处理器(graphic processing unit,GPU)设计思想的Harris角点检测并行算法,使用众多线程将计算中耗时的影像高斯卷积平滑滤波部分改造成单指令多线程(single instruction multi-ple thread,SIMT)模式,并采用GPU中共享存储器、常数存储器和锁页内存机制在统一计算设备架构(com-pute unified device archetecture,CUDA)上完成影像角点检测的全过程。实验结果表明,基于多GPU的Har-ris角点检测并行算法比CPU上的串行算法可获得最高达60倍的加速比,其执行效率明显提高,对于大规模数据处理呈现出良好的实时处理能力。
提出了一种基于多图形处理器(graphic processing unit,GPU)设计思想的Harris角点检测并行算法,使用众多线程将计算中耗时的影像高斯卷积平滑滤波部分改造成单指令多线程(single instruction multi-ple thread,SIMT)模式,并采用GPU中共享存储器、常数存储器和锁页内存机制在统一计算设备架构(com-pute unified device archetecture,CUDA)上完成影像角点检测的全过程。实验结果表明,基于多GPU的Har-ris角点检测并行算法比CPU上的串行算法可获得最高达60倍的加速比,其执行效率明显提高,对于大规模数据处理呈现出良好的实时处理能力。
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