2013年 第38卷 第5期
2013, 38(5): 505-512.
摘要:
整体最小二乘估计方法作为经典最小二乘估计方法的扩展，近20年来被广泛地应用于信号处理、计算机视觉、图像处理、通信工程以及大地测量与摄影测量等测绘相关领域，成为各专业领域进行数据处理的基本方法。概述了整体最小二乘估计的发展历史，从整体最小二乘估计的算法、统计特性和可靠性研究三方面综述了整体最小二乘估计方法的研究进展情况，侧重强调各种算法的本质特征，并对整体最小二乘估计的研究方向进行了展望。
整体最小二乘估计方法作为经典最小二乘估计方法的扩展，近20年来被广泛地应用于信号处理、计算机视觉、图像处理、通信工程以及大地测量与摄影测量等测绘相关领域，成为各专业领域进行数据处理的基本方法。概述了整体最小二乘估计的发展历史，从整体最小二乘估计的算法、统计特性和可靠性研究三方面综述了整体最小二乘估计方法的研究进展情况，侧重强调各种算法的本质特征，并对整体最小二乘估计的研究方向进行了展望。
2013, 38(5): 513-516.
摘要:
在化学反应优化图像分割中，提出采用“反向数”、“原数”择优叠代的措施，可以得到仅使用“反向数”叠代更高的图像分割精度。通过航空影像的实验表明这项措施是可行的、有效的。
在化学反应优化图像分割中，提出采用“反向数”、“原数”择优叠代的措施，可以得到仅使用“反向数”叠代更高的图像分割精度。通过航空影像的实验表明这项措施是可行的、有效的。
2013, 38(5): 517-521.
摘要:
为了同时提高点云平面分割效率与可靠性，提出了一种新的将区域增长与RANSAC相结合的点云平面分割方法。该方法通过对八叉树节点进行平面度测试实现种子平面的自动遴选，将节点平面参数作为区域增长约束得到初始分割结果。实验证明了该方法能够高效可靠地实现散乱点云平面分割
为了同时提高点云平面分割效率与可靠性，提出了一种新的将区域增长与RANSAC相结合的点云平面分割方法。该方法通过对八叉树节点进行平面度测试实现种子平面的自动遴选，将节点平面参数作为区域增长约束得到初始分割结果。实验证明了该方法能够高效可靠地实现散乱点云平面分割
2013, 38(5): 522-527.
摘要:
针对直线匹配可靠性问题，提出了一种基于三角网约束的立体影像线特征多级匹配方法。首先采用SURF算法匹配一部分可靠的种子点，利用这些种子点约束其邻域内的直线匹配；然后，将这些种子点构建三角网，利用三角网约束直线匹配的搜索范围，进行三角网约束下的线 线匹配；再次，在三角网的约束下，进行线 面匹配。为了提高直线匹配相似性测度的可区分性，提出了基于移动窗口的自适应直线相关方法，不仅在表面非连续区域能取得可靠匹配，在纹理缺乏区域也能取得可靠匹配结果。利用具有典型纹理特征的近景影像和航空影像进行了试验分析，结果表明，本方法能获取可靠的直线匹配结果。
针对直线匹配可靠性问题，提出了一种基于三角网约束的立体影像线特征多级匹配方法。首先采用SURF算法匹配一部分可靠的种子点，利用这些种子点约束其邻域内的直线匹配；然后，将这些种子点构建三角网，利用三角网约束直线匹配的搜索范围，进行三角网约束下的线 线匹配；再次，在三角网的约束下，进行线 面匹配。为了提高直线匹配相似性测度的可区分性，提出了基于移动窗口的自适应直线相关方法，不仅在表面非连续区域能取得可靠匹配，在纹理缺乏区域也能取得可靠匹配结果。利用具有典型纹理特征的近景影像和航空影像进行了试验分析，结果表明，本方法能获取可靠的直线匹配结果。
2013, 38(5): 528-532.
摘要:
依据干旱区绿洲生态环境特点，建立了完整的生态脆弱性评价指标体系。结合GIS和遥感技术，分别从生态压力、生态敏感度和生态稳定度3方面对研究区生态脆弱性进行分析，并运用综合指数法、层次分析法得出综合评价结果。结果表明，研究区80%以上的区域已达到中度脆弱级别，近1/6的区域为重度脆弱区，在分布上呈现从东向西明显增加的特点。生态脆弱性表现出了显著的土地利用效应，随着脆弱度等级的增加，荒漠化面积所占比例大幅度提高。进行荒漠化治理、保证生态用水是吐鲁番绿洲生态建设的关键。
依据干旱区绿洲生态环境特点，建立了完整的生态脆弱性评价指标体系。结合GIS和遥感技术，分别从生态压力、生态敏感度和生态稳定度3方面对研究区生态脆弱性进行分析，并运用综合指数法、层次分析法得出综合评价结果。结果表明，研究区80%以上的区域已达到中度脆弱级别，近1/6的区域为重度脆弱区，在分布上呈现从东向西明显增加的特点。生态脆弱性表现出了显著的土地利用效应，随着脆弱度等级的增加，荒漠化面积所占比例大幅度提高。进行荒漠化治理、保证生态用水是吐鲁番绿洲生态建设的关键。
2013, 38(5): 533-537.
摘要:
提出了一种基于时空关系的遥感影像变化检测及类型识别方法。该方法通过影像分割获取像斑，利用最大似然法(maximum likelihood method，ML)获取初始分类结果，通过地物的类别转移矩阵（class transition matrix，CTM）和类别邻接矩阵（class adjacency matrix，CAM）定量地描述各地物类别之间的时间关系和空间关系。实验结果显示，本方法优于分类后比较法。
提出了一种基于时空关系的遥感影像变化检测及类型识别方法。该方法通过影像分割获取像斑，利用最大似然法(maximum likelihood method，ML)获取初始分类结果，通过地物的类别转移矩阵（class transition matrix，CTM）和类别邻接矩阵（class adjacency matrix，CAM）定量地描述各地物类别之间的时间关系和空间关系。实验结果显示，本方法优于分类后比较法。
2013, 38(5): 538-542.
摘要:
在实验室单一成分叶绿素水体与巢湖复杂水体的条件下，比较了基于反射率光谱与基于偏振度光谱所建模型精度上的区别。结果显示，对于复杂水质条件水体，在叶绿素蓝绿光特征波段处，偏振度光谱比反射率光谱具有更好地克服其他光学活性物质影响和保留叶绿素浓度信息的能力；而在红光特征波段处，两种光谱反演效果的差异性则较小。
在实验室单一成分叶绿素水体与巢湖复杂水体的条件下，比较了基于反射率光谱与基于偏振度光谱所建模型精度上的区别。结果显示，对于复杂水质条件水体，在叶绿素蓝绿光特征波段处，偏振度光谱比反射率光谱具有更好地克服其他光学活性物质影响和保留叶绿素浓度信息的能力；而在红光特征波段处，两种光谱反演效果的差异性则较小。
2013, 38(5): 543-547.
摘要:
如何解决遥感影像的薄云遮挡，是获取高质量的光学遥感影像的一个技术问题。针对单幅光学遥感影像内部所产生的色彩不均匀现象，分析了薄云影响下的遥感影像成像机理及影像特点，提出了基于HSV变换和小波域增强的薄云影像匀光算法。用两颗不同的卫星遥感影像数据进行了实验和分析，并与两种传统匀光算法进行比较，证明该算法能有效去除光学遥感影像中薄云的影响，并改善影像质量，匀光效果优于传统算法。
如何解决遥感影像的薄云遮挡，是获取高质量的光学遥感影像的一个技术问题。针对单幅光学遥感影像内部所产生的色彩不均匀现象，分析了薄云影响下的遥感影像成像机理及影像特点，提出了基于HSV变换和小波域增强的薄云影像匀光算法。用两颗不同的卫星遥感影像数据进行了实验和分析，并与两种传统匀光算法进行比较，证明该算法能有效去除光学遥感影像中薄云的影响，并改善影像质量，匀光效果优于传统算法。
2013, 38(5): 548-552.
摘要:
通过建立、比较多种区域性光合有效辐射（PAR）估算模型，对比分析了NDVI、EVI与光合有效辐射吸收系数（fPAR）之间的关系，根据不同植被最大光能利用率的不同，改进了植被净初级生产力（NPP）模拟算法。利用MODIS、气象辐射数据等，研究了武汉市2001~2011年间植被NPP季节、年际变化特征。结果表明，NPP季节变化明显，夏季高，春秋次之，冬季低，七月中旬最高，达到85 gCm-2month-1；年平均NPP呈现出一定的增长趋势，2008年最高562 gCm-2a-1；不同类型植被NPP差异较大，常绿阔叶植被年平均值最大1 028 gCm-2a-1，每年生阔叶植被NPP最低410 gCm-2a-1。
通过建立、比较多种区域性光合有效辐射（PAR）估算模型，对比分析了NDVI、EVI与光合有效辐射吸收系数（fPAR）之间的关系，根据不同植被最大光能利用率的不同，改进了植被净初级生产力（NPP）模拟算法。利用MODIS、气象辐射数据等，研究了武汉市2001~2011年间植被NPP季节、年际变化特征。结果表明，NPP季节变化明显，夏季高，春秋次之，冬季低，七月中旬最高，达到85 gCm-2month-1；年平均NPP呈现出一定的增长趋势，2008年最高562 gCm-2a-1；不同类型植被NPP差异较大，常绿阔叶植被年平均值最大1 028 gCm-2a-1，每年生阔叶植被NPP最低410 gCm-2a-1。
2013, 38(5): 553-556.
摘要:
针对自然场景图像中交通标志存在多视角难以识别的问题，提出了一种基于ASIFT(affine scale invariant feature transform)算子匹配的交通标志识别算法。利用ASIFT对视角变化的不变性进行特征点匹配，通过统计并比较有效匹配点来决定标志种类。实验表明，该算法对视角较小的交通标志也有较好的效果。
针对自然场景图像中交通标志存在多视角难以识别的问题，提出了一种基于ASIFT(affine scale invariant feature transform)算子匹配的交通标志识别算法。利用ASIFT对视角变化的不变性进行特征点匹配，通过统计并比较有效匹配点来决定标志种类。实验表明，该算法对视角较小的交通标志也有较好的效果。
2013, 38(5): 557-560.
摘要:
在分析资源三号卫星成像特性和物理结构的基础上，提出了基于拼接CCD的分段多项式系统误差模型，同时对资源三号卫星的姿轨数据进行分析研究，提出逐点带权多项式姿轨模型。采用资源三号卫星的高精度模拟数据进行在轨几何标定实验，验证了拼接CCD的分段多项式和逐点带权多项式更加适合于资源三号卫星的在轨几何定标。
在分析资源三号卫星成像特性和物理结构的基础上，提出了基于拼接CCD的分段多项式系统误差模型，同时对资源三号卫星的姿轨数据进行分析研究，提出逐点带权多项式姿轨模型。采用资源三号卫星的高精度模拟数据进行在轨几何标定实验，验证了拼接CCD的分段多项式和逐点带权多项式更加适合于资源三号卫星的在轨几何定标。
2013, 38(5): 561-565.
摘要:
使用2011 10 10全球随纬度均匀分布的10个IGS测站的观测数据，分别采用非组合、组合PPP（precise point positioning）模型进行定位解算，详细对比分析了两种PPP模型的静态和动态定位精度和收敛速度，以及ZPD估计精度。实验结果表明,两种PPP模型均可实现水平方向mm~cm级，高程1~3 cm的静态定位精度；水平方向1~3 cm，高程方向4 cm左右的模拟动态定位精度，非组合L1和L2载波相位观测值残差只有传统模型中组合相位观测值残差的1/3~1/5，内符合精度更高。对于30 s采样率的观测数据，组合PPP静态定位平均收敛时间为23 min，动态为38 min；非组合PPP静态定位平均收敛时间为29 min，动态为71 min，后者的收敛时间均普遍长于前者。在ZPD估计方面，两种模型的估计精度相当，均可达6 mm左右。
使用2011 10 10全球随纬度均匀分布的10个IGS测站的观测数据，分别采用非组合、组合PPP（precise point positioning）模型进行定位解算，详细对比分析了两种PPP模型的静态和动态定位精度和收敛速度，以及ZPD估计精度。实验结果表明,两种PPP模型均可实现水平方向mm~cm级，高程1~3 cm的静态定位精度；水平方向1~3 cm，高程方向4 cm左右的模拟动态定位精度，非组合L1和L2载波相位观测值残差只有传统模型中组合相位观测值残差的1/3~1/5，内符合精度更高。对于30 s采样率的观测数据，组合PPP静态定位平均收敛时间为23 min，动态为38 min；非组合PPP静态定位平均收敛时间为29 min，动态为71 min，后者的收敛时间均普遍长于前者。在ZPD估计方面，两种模型的估计精度相当，均可达6 mm左右。
2013, 38(5): 566-570.
摘要:
研究了整流罩（radom）对天线相位中心的影响与高度角的耦合关系，比较了相同整流罩在不同截止高度角下对相对定位和PPP的影响，分析了相同截止高度角情况下不同整流罩对相对定位和PPP的影响。结果表明，在一个5°天线相位中心变化区间，整流罩对天线相位中心的影响与高度角成正耦合关系；相同整流罩在不同截止高度角下对定位的影响差别不大；相同截止高度角下不同整流罩在相对定位解算的高程方向最大可引起6 mm的偏差，而在PPP解算的高程方向最大可引起13 mm的偏差。
研究了整流罩（radom）对天线相位中心的影响与高度角的耦合关系，比较了相同整流罩在不同截止高度角下对相对定位和PPP的影响，分析了相同截止高度角情况下不同整流罩对相对定位和PPP的影响。结果表明，在一个5°天线相位中心变化区间，整流罩对天线相位中心的影响与高度角成正耦合关系；相同整流罩在不同截止高度角下对定位的影响差别不大；相同截止高度角下不同整流罩在相对定位解算的高程方向最大可引起6 mm的偏差，而在PPP解算的高程方向最大可引起13 mm的偏差。
2013, 38(5): 571-574.
摘要:
引入临时坐标系，采用高斯 牛顿迭代算法，在双曲线基于垂直距离最小二乘拟合算法的基础上增加一个角度约束条件和两个平移约束条件，对沉降数据进行双曲线几何拟合而非代数拟合，提出了一种基于垂直距离最小二乘拟合的双曲线沉降模型的曲线参数估计算法。算例表明，改进算法改善了传统算法的拟合精度。
引入临时坐标系，采用高斯 牛顿迭代算法，在双曲线基于垂直距离最小二乘拟合算法的基础上增加一个角度约束条件和两个平移约束条件，对沉降数据进行双曲线几何拟合而非代数拟合，提出了一种基于垂直距离最小二乘拟合的双曲线沉降模型的曲线参数估计算法。算例表明，改进算法改善了传统算法的拟合精度。
2013, 38(5): 575-579.
摘要:
针对工业测量应用中测量点集与设计点集之间的对比分析必须人工指定公共点对进行坐标系转换的问题，并为实现此类应用的自动化匹配及精度对比分析，获取最优精度的检测结果，提出了一种基于乱序点集匹配和最小二乘原理的设计对比分析算法。通过实验验证了该算法的有效性，并讨论了该算法的应用条件。
针对工业测量应用中测量点集与设计点集之间的对比分析必须人工指定公共点对进行坐标系转换的问题，并为实现此类应用的自动化匹配及精度对比分析，获取最优精度的检测结果，提出了一种基于乱序点集匹配和最小二乘原理的设计对比分析算法。通过实验验证了该算法的有效性，并讨论了该算法的应用条件。
2013, 38(5): 580-583.
摘要:
应用最小二乘原理将方差分量估计公式从参数平差模型推广到概括函数平差模型。通过选取恰当的权阵，基于概括函数模型的最小范数二次无偏估计及赫尔默特法得到的公式均是本文的特例。视协方差矩阵为权逆阵，得到了最小方差估计，并证明了该公式与最优二次无偏估计的通用公式等价，从而表明最优二次无偏估计和极大似然估计的通用公式也是本文的特例。除此之外，本文还给出了最小二乘方差分量估计的简化公式，并对其进行了扩展。最小二乘方差分量估计的假设检验理论同样得到了推广。
应用最小二乘原理将方差分量估计公式从参数平差模型推广到概括函数平差模型。通过选取恰当的权阵，基于概括函数模型的最小范数二次无偏估计及赫尔默特法得到的公式均是本文的特例。视协方差矩阵为权逆阵，得到了最小方差估计，并证明了该公式与最优二次无偏估计的通用公式等价，从而表明最优二次无偏估计和极大似然估计的通用公式也是本文的特例。除此之外，本文还给出了最小二乘方差分量估计的简化公式，并对其进行了扩展。最小二乘方差分量估计的假设检验理论同样得到了推广。
2013, 38(5): 584-588.
摘要:
根据群组目标间方向关系的特点，对方向Voronoi图模型进行了扩展，并在其基础上实现了群组目标间方向关系的计算。实验表明，该模型能够在各种复杂情况下，对群组目标间的方向关系进行精确的描述。
根据群组目标间方向关系的特点，对方向Voronoi图模型进行了扩展，并在其基础上实现了群组目标间方向关系的计算。实验表明，该模型能够在各种复杂情况下，对群组目标间的方向关系进行精确的描述。
2013, 38(5): 589-593.
摘要:
从RSG(regular square grid)数据出发，通过数据预处理、保守性屏幕误差、孤立分割和添加拆分点等方法，提出了地形自适应多分辨率显示的新算法。实验证明，该算法在一定程度上消除了当前静态和动态LoD(levels of detail)中存在的问题，具有较高的实用价值，对其他模型的LoD表达也是一种借鉴。
从RSG(regular square grid)数据出发，通过数据预处理、保守性屏幕误差、孤立分割和添加拆分点等方法，提出了地形自适应多分辨率显示的新算法。实验证明，该算法在一定程度上消除了当前静态和动态LoD(levels of detail)中存在的问题，具有较高的实用价值，对其他模型的LoD表达也是一种借鉴。
2013, 38(5): 594-598.
摘要:
分析了坡度提取算法的数学模型，并结合实际数据进行了分析和验证，提出了对误差进行敏感性程度分析的方法，得到了根据DEM分辨率或平均坡度计算坡度误差的公式。
分析了坡度提取算法的数学模型，并结合实际数据进行了分析和验证，提出了对误差进行敏感性程度分析的方法，得到了根据DEM分辨率或平均坡度计算坡度误差的公式。
2013, 38(5): 599-603.
摘要:
针对当前停车场信息采集手段周期长、成本高的问题，提出了利用浮动车数据自动提取停车场位置的方法。通过分析在停车场内采集的浮动车数据具有的典型特点后，使用DBSCAN算法检测出位于停车场内的点簇进而提取停车场的位置；同时针对DBSCAN算法具有高时间复杂度的缺点，结合定位点簇的空间尺寸限制条件构建了特定的空间索引，提高了聚类算法的效率。试验结果验证了该方法的有效性。
针对当前停车场信息采集手段周期长、成本高的问题，提出了利用浮动车数据自动提取停车场位置的方法。通过分析在停车场内采集的浮动车数据具有的典型特点后，使用DBSCAN算法检测出位于停车场内的点簇进而提取停车场的位置；同时针对DBSCAN算法具有高时间复杂度的缺点，结合定位点簇的空间尺寸限制条件构建了特定的空间索引，提高了聚类算法的效率。试验结果验证了该方法的有效性。
2013, 38(5): 604-607.
摘要:
提出了基于主成分分析的网格模式识别方法。首先利用形状参量和关系参量描述道路网中的网眼；然后生成网眼数据的主成分；最后，根据主成分分析构造参量权重的思想，导出网眼属于网格模式隶属度，根据该参数识别网格模式。实验结果表明，识别结果与肉眼识别类似。
提出了基于主成分分析的网格模式识别方法。首先利用形状参量和关系参量描述道路网中的网眼；然后生成网眼数据的主成分；最后，根据主成分分析构造参量权重的思想，导出网眼属于网格模式隶属度，根据该参数识别网格模式。实验结果表明，识别结果与肉眼识别类似。
2013, 38(5): 608-612.
摘要:
以多重对数径向基函数插值算法中的插值参数为研究对象，选取了5种不同地貌类型的离散点数据，使用中误差度量指标，研究光滑因子、搜索点数、搜索方向对DEM插值精度的影响，给出插值参数的“最优”取值区间，消除插值参数选择的随意性，更好地指导DEM建模的运用。
以多重对数径向基函数插值算法中的插值参数为研究对象，选取了5种不同地貌类型的离散点数据，使用中误差度量指标，研究光滑因子、搜索点数、搜索方向对DEM插值精度的影响，给出插值参数的“最优”取值区间，消除插值参数选择的随意性，更好地指导DEM建模的运用。
2013, 38(5): 613-617.
摘要:
针对传统的基于Delaunay三角网的逐点内插算法难以同时兼顾精度和效率的问题，依据Voronoi单胞和Delaunay三角形的几何特性，提出了一种基于局部动态最优Delaunay三角网的逐点内插算法，并在格网数字水深模型(grid digital depth model，Grid DDM)中进行应用。实验结果表明，该改进算法能保证插值精度并明显提高执行效率。
针对传统的基于Delaunay三角网的逐点内插算法难以同时兼顾精度和效率的问题，依据Voronoi单胞和Delaunay三角形的几何特性，提出了一种基于局部动态最优Delaunay三角网的逐点内插算法，并在格网数字水深模型(grid digital depth model，Grid DDM)中进行应用。实验结果表明，该改进算法能保证插值精度并明显提高执行效率。
2013, 38(5): 618-621.
摘要:
采用数据分块进行地形数据组织，基于缓存策略进行数据调度，对各地形块采用四叉树LoD(level of detail)的细节简化算法，利用多核CPU的计算特性实现四叉树LoD的并行生成，在动态构造地形三角网后，让不同的CPU核心负责不同地形区域以实现并行渲染，基于OpenMP及OpenThreads建立原型系统。实验结果表明,并行化渲染具有明显的性能优势。
采用数据分块进行地形数据组织，基于缓存策略进行数据调度，对各地形块采用四叉树LoD(level of detail)的细节简化算法，利用多核CPU的计算特性实现四叉树LoD的并行生成，在动态构造地形三角网后，让不同的CPU核心负责不同地形区域以实现并行渲染，基于OpenMP及OpenThreads建立原型系统。实验结果表明,并行化渲染具有明显的性能优势。
2013, 38(5): 622-625.
摘要:
在介绍矢量化方式的基础上，根据国外地图的特点,选择了基于全要素地图的矢量化方式。通过综合利用多义点及方向信息，对等高线矢量化的追踪过程控制，不仅避免了误追踪等特殊情况，且减少了人机交互，实现了有背景色区域等高（等深）线的半自动矢量化。
在介绍矢量化方式的基础上，根据国外地图的特点,选择了基于全要素地图的矢量化方式。通过综合利用多义点及方向信息，对等高线矢量化的追踪过程控制，不仅避免了误追踪等特殊情况，且减少了人机交互，实现了有背景色区域等高（等深）线的半自动矢量化。
2013, 38(5): 626-630.
摘要:
针对宿主式云计算在可信服务中缺乏高可用性的特点，从可信服务评价的角度，提出了基于宿主云时效策略，并建立了时效模型。通过采用阈值分隔、诱导有序加权平均（IOWA）算子、透明信任评价和动态优先级调度思想，对宿主云服务节点的可信度做出动态计算。实验结果表明，宿主云时效策略能优先选择可信度高的服务资源，在一定程度上提高了宿主云服务安全应用的稳定性。
针对宿主式云计算在可信服务中缺乏高可用性的特点，从可信服务评价的角度，提出了基于宿主云时效策略，并建立了时效模型。通过采用阈值分隔、诱导有序加权平均（IOWA）算子、透明信任评价和动态优先级调度思想，对宿主云服务节点的可信度做出动态计算。实验结果表明，宿主云时效策略能优先选择可信度高的服务资源，在一定程度上提高了宿主云服务安全应用的稳定性。
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