2015年 第40卷 第9期
2015, 40(9): 1137-1143.
doi: 10.13203/j .whu g is20150173
摘要:
随着三维空间数据获取能力的提高和人们对三维空间信息需求的提升,城市地区的三维重建成为研究及应用的热点。一方面,建筑物立面包含丰富和直观的细节信息,是建筑物三维建模不可或缺的组成部分;另一方面,车载移动测量是街景级分辨率上高效采集建筑物立面数据的有效途径。但是,目前车载移动测 量系统的数据处理能力难以与其采集能力相匹配,因此,在建筑物三维建模方面仍有巨大潜力和持续的研究价值。本文综合国内外近期研究成果,分析了车载移动测量数据的特点,探讨了利用三维点云和影像序列数 据进行建筑物立面重建及增强的方法,最后总结了现有方法的主要不足及存在的挑战。
随着三维空间数据获取能力的提高和人们对三维空间信息需求的提升,城市地区的三维重建成为研究及应用的热点。一方面,建筑物立面包含丰富和直观的细节信息,是建筑物三维建模不可或缺的组成部分;另一方面,车载移动测量是街景级分辨率上高效采集建筑物立面数据的有效途径。但是,目前车载移动测 量系统的数据处理能力难以与其采集能力相匹配,因此,在建筑物三维建模方面仍有巨大潜力和持续的研究价值。本文综合国内外近期研究成果,分析了车载移动测量数据的特点,探讨了利用三维点云和影像序列数 据进行建筑物立面重建及增强的方法,最后总结了现有方法的主要不足及存在的挑战。
2015, 40(9): 1144-1150.
doi: 10.13203/j .whu g is20140575
摘要:
应用高光谱图像进行异常目标检测是高光谱遥感最重要的应用之一,而异常目标检测算法最为关键的是对背景的描述。rx 等经典算法受制于对背景分布的高斯假设,因而在复杂背景条件下不能有效地提取出感兴趣的异常目标。本文提出了一种新的异常目标检测算法,不仅能够有效地检测出亚像元的异常目 标，同时以新的方式描述背景。算法首先针对异常检测先验信息不足的问题,采用盲分解方法建立描述背景的冗余字典,该字典是根据像元的纯净性定义估计的背景类端元束构成;然后采用稀疏回归计算每个像元的重建误差,以误差特征作为异常指数,误差越大越可能是异常;为了增强对可能异常目标的描述能力,应用了局 部近邻分析来增强目标在图像邻域的离群表达,从而获得最终的异常检测特征。算法将字典构造的全局性与地物的局部连续性结合,提高了异常目标检测的可靠性。采用不同混合比例模拟的亚像元数据和两幅真实数据进行实验,结果表明,算法不仅仅获得了比 rx 等经典算法更高的精度,同时在不同信噪比条件下表现稳健且抗噪能力强。
应用高光谱图像进行异常目标检测是高光谱遥感最重要的应用之一,而异常目标检测算法最为关键的是对背景的描述。rx 等经典算法受制于对背景分布的高斯假设,因而在复杂背景条件下不能有效地提取出感兴趣的异常目标。本文提出了一种新的异常目标检测算法,不仅能够有效地检测出亚像元的异常目 标，同时以新的方式描述背景。算法首先针对异常检测先验信息不足的问题,采用盲分解方法建立描述背景的冗余字典,该字典是根据像元的纯净性定义估计的背景类端元束构成;然后采用稀疏回归计算每个像元的重建误差,以误差特征作为异常指数,误差越大越可能是异常;为了增强对可能异常目标的描述能力,应用了局 部近邻分析来增强目标在图像邻域的离群表达,从而获得最终的异常检测特征。算法将字典构造的全局性与地物的局部连续性结合,提高了异常目标检测的可靠性。采用不同混合比例模拟的亚像元数据和两幅真实数据进行实验,结果表明,算法不仅仅获得了比 rx 等经典算法更高的精度,同时在不同信噪比条件下表现稳健且抗噪能力强。
2015, 40(9): 1151-1156.
doi: 10.13203/j .whu g is20130654
摘要:
高光谱影像利用流形学习降维和分类器分类时往往忽略了影像本身的空间特征,这将严重制约最终的分类精度。因此,本文以拉普拉斯特征映射和k－近邻分类器为例,提出了自适应加权综合核距离来同时改进流形学习方法和分类器方法,目的在于改善高光谱影像的分类结果。自适应加权综合核距离同时考虑高光谱影像的光谱特征和空间特征,且能 够 针 对 每 个 像 素 点 自 动 估 算 空 间 邻 域 来 描 述 空 间 特 征。通 过i ndian和paviau 两个数据集来分析和验证本文提出的组合策略,实验结果表明,本文提出的组合策略得到的分类结果明显优于常规拉普拉斯特征映射降维和常规k－近邻分类的组合策略,能够得到更高精度的分类结果。
高光谱影像利用流形学习降维和分类器分类时往往忽略了影像本身的空间特征,这将严重制约最终的分类精度。因此,本文以拉普拉斯特征映射和k－近邻分类器为例,提出了自适应加权综合核距离来同时改进流形学习方法和分类器方法,目的在于改善高光谱影像的分类结果。自适应加权综合核距离同时考虑高光谱影像的光谱特征和空间特征,且能 够 针 对 每 个 像 素 点 自 动 估 算 空 间 邻 域 来 描 述 空 间 特 征。通 过i ndian和paviau 两个数据集来分析和验证本文提出的组合策略,实验结果表明,本文提出的组合策略得到的分类结果明显优于常规拉普拉斯特征映射降维和常规k－近邻分类的组合策略,能够得到更高精度的分类结果。
2015, 40(9): 1157-1162.
doi: 10.13203/j .whu g is20140351
摘要:
为了充分利用极化合成 孔 径 雷 达（ s y nthetica p etureradar,sar） 图 像 丰 富 的 地 物 信 息 并 解 决 单 一 特征在图像分类中的局限性问题,提出了一种基于特征选择双层支 持 向 量 机（ su pp ortvectormachine,svm） 的特征融合算法,充分利用特征间的完备性和互异性,以形成更有效的特征组合,并用于 sar 图 像 的 分 类。首先,对sar 图像进行多种类型特征矢量 的 提 取 以 能 完 整 地 描 述 全 极 化 sar 图 像;其 次,进 行特 征 归 一 化 处理,以保证不同的特征向量在同一准则下进行选择,以期在进行分类时具有相同的作用;再次,引入空间金字塔（ s p atialpy ramid,sp） 分块提取不同尺度的特征矢量;然后,利用最小冗余最大关联 （ minimumredundanc yandmaximumrelevance,mrmr） 特征选择方法获取每种类别的最优特征子集,避免各类特征的简单组合导致的特征冗余和过度拟合现象;最后,引入多层的思想,构造双层 svm 模型,实现单层目标类别概率 的 优 化 和 再 处 理。实验结果验证了该算法对于极化sar图像分类的有效性。
为了充分利用极化合成 孔 径 雷 达（ s y nthetica p etureradar,sar） 图 像 丰 富 的 地 物 信 息 并 解 决 单 一 特征在图像分类中的局限性问题,提出了一种基于特征选择双层支 持 向 量 机（ su pp ortvectormachine,svm） 的特征融合算法,充分利用特征间的完备性和互异性,以形成更有效的特征组合,并用于 sar 图 像 的 分 类。首先,对sar 图像进行多种类型特征矢量 的 提 取 以 能 完 整 地 描 述 全 极 化 sar 图 像;其 次,进 行特 征 归 一 化 处理,以保证不同的特征向量在同一准则下进行选择,以期在进行分类时具有相同的作用;再次,引入空间金字塔（ s p atialpy ramid,sp） 分块提取不同尺度的特征矢量;然后,利用最小冗余最大关联 （ minimumredundanc yandmaximumrelevance,mrmr） 特征选择方法获取每种类别的最优特征子集,避免各类特征的简单组合导致的特征冗余和过度拟合现象;最后,引入多层的思想,构造双层 svm 模型,实现单层目标类别概率 的 优 化 和 再 处 理。实验结果验证了该算法对于极化sar图像分类的有效性。
2015, 40(9): 1163-1168.
doi: 10.13203/j .whu g is20130693
摘要:
当前车载激光扫描系统的数据量往 往 达 到 数 十 gb 乃 至 tb 级,海 量 激 光 点 云 数 据 的 加 载 与 查 询 对传统可视化方法提出了挑战。本文设计了一种基于内外存调度的三维可视化方法,突破了物理内存对显示数据量的限制。该方法首先利用双层四叉树索引数据结构实现外存储器上的点云数据管理与快速调度,基于该索引动态加载外存储器上的点云数据到内存,从而快速获取海量数据中的实时数据块;然后,利用多线程分时加载双层四叉树索引数据结构,实现激光点云数据外存到内存的实时传输与绘制。实验结果表明,本文方 法不受点云数据量与物理内存大小限制,海量点云可视化效果流畅,适用于台式计算机或网络环境下的海量激光点云数据的调度管理与实时可视化。
当前车载激光扫描系统的数据量往 往 达 到 数 十 gb 乃 至 tb 级,海 量 激 光 点 云 数 据 的 加 载 与 查 询 对传统可视化方法提出了挑战。本文设计了一种基于内外存调度的三维可视化方法,突破了物理内存对显示数据量的限制。该方法首先利用双层四叉树索引数据结构实现外存储器上的点云数据管理与快速调度,基于该索引动态加载外存储器上的点云数据到内存,从而快速获取海量数据中的实时数据块;然后,利用多线程分时加载双层四叉树索引数据结构,实现激光点云数据外存到内存的实时传输与绘制。实验结果表明,本文方 法不受点云数据量与物理内存大小限制,海量点云可视化效果流畅,适用于台式计算机或网络环境下的海量激光点云数据的调度管理与实时可视化。
2015, 40(9): 1169-1175.
doi: 10.13203/j .whu g is20140041
摘要:
嫦娥一号电荷耦合元件（ char g ecou p leddevice，ccd） 相机同轨前后视影像组成的立体像对的基高比较大,立体像对在撞击坑边缘、 山脉等地形起伏区域存在较大的遮挡和变形,影响了 dem 的精度。为弥补这一不足,根据嫦娥一号 ccd 相机邻轨下视短基线立体像对成像模型,本文提出了一种自适应窗口归一化互相关（ normalizedcrosscorrelation，ncc）-相位相关（ p hase-onl ycorrelation，poc） 视 差 估 计 的 dem 生 成 方 法。首先,根据影像纹理特征计算各像素点对应的自适应窗口大小,通过 ncc 方法估计立体像对左右片对应窗口的整数像素位移;然后,用 poc 方法估计亚像素位移;最后,将窗口的总位移作为窗口中 心 像 素 点 的 视 差,依次计算所有像素点的视差,得到立体像对稠密亚像素视差图。模拟实验结果表明,本文方法视差估计精度 可达±0.075像素,利用空间分辨率为120m 的嫦娥一号 ccd 邻 轨 下 视 影 像 生 成 的 月 面 dem
嫦娥一号电荷耦合元件（ char g ecou p leddevice，ccd） 相机同轨前后视影像组成的立体像对的基高比较大,立体像对在撞击坑边缘、 山脉等地形起伏区域存在较大的遮挡和变形,影响了 dem 的精度。为弥补这一不足,根据嫦娥一号 ccd 相机邻轨下视短基线立体像对成像模型,本文提出了一种自适应窗口归一化互相关（ normalizedcrosscorrelation，ncc）-相位相关（ p hase-onl ycorrelation，poc） 视 差 估 计 的 dem 生 成 方 法。首先,根据影像纹理特征计算各像素点对应的自适应窗口大小,通过 ncc 方法估计立体像对左右片对应窗口的整数像素位移;然后,用 poc 方法估计亚像素位移;最后,将窗口的总位移作为窗口中 心 像 素 点 的 视 差,依次计算所有像素点的视差,得到立体像对稠密亚像素视差图。模拟实验结果表明,本文方法视差估计精度 可达±0.075像素,利用空间分辨率为120m 的嫦娥一号 ccd 邻 轨 下 视 影 像 生 成 的 月 面 dem
2015, 40(9): 1176-1179.
doi: 10.13203/j .whu g is20140449
摘要:
雷达目标恒虚警检测技术是雷达信号处理系统中的关键技术,雷达目标恒虚警检测技术按杂波强度估计方式的不同可分为滑窗式检测和杂波图检测。杂波图检测方法常用于空域变化较剧烈的非均匀杂波背景,但经典的 nitzber g杂波图检测方法在 拖 尾 较 重 的 非 高 斯 杂 波 背 景 中 性 能 会 恶 化。本 文 基 于 非 相 干 积 累提出了一种杂波图检测新方法,并给出了其数学模型和数值分析结果。分析结果表明,该方法在“ 尖锐” 杂 波环境中的检测性能较好,且便于工程实现
雷达目标恒虚警检测技术是雷达信号处理系统中的关键技术,雷达目标恒虚警检测技术按杂波强度估计方式的不同可分为滑窗式检测和杂波图检测。杂波图检测方法常用于空域变化较剧烈的非均匀杂波背景,但经典的 nitzber g杂波图检测方法在 拖 尾 较 重 的 非 高 斯 杂 波 背 景 中 性 能 会 恶 化。本 文 基 于 非 相 干 积 累提出了一种杂波图检测新方法,并给出了其数学模型和数值分析结果。分析结果表明,该方法在“ 尖锐” 杂 波环境中的检测性能较好,且便于工程实现
2015, 40(9): 1180-1187.
doi: 10.13203/j .whu g is20130692
摘要:
针对基于像素或基于区域的马尔科夫随机场（ markovrandomfield,mrf） 模型仅能描 述 单 一 层 次 影像数据特性的局限,提出了一种综合像素和区域特性的多层次 mrf模型,以提高 mrf模型表达遥感数据层次特性的能力。为利用高分辨率遥感影像几何结构信息来提高不同地物的可区分性,提出了一种描述地物结构特性的形状特征,用于区分光谱特性相似的不同地物。本文的分类算法包括两个过程： 首先,基于像素和区域特征,采用多层次 mrf模型进行初始分类;然后,基于形状特征采 用 svm 对 第 一 步 分 类 结 果 中 易 混 淆 的地物进行分类。根据不同地物采用合适特征量描述可在特征空间中增加可区分性的事实,采用形状特征对基于层次 mrf 模型的错分类别进行再分类可有效改善分类精度。同现有基于单一层次的方法相比
针对基于像素或基于区域的马尔科夫随机场（ markovrandomfield,mrf） 模型仅能描 述 单 一 层 次 影像数据特性的局限,提出了一种综合像素和区域特性的多层次 mrf模型,以提高 mrf模型表达遥感数据层次特性的能力。为利用高分辨率遥感影像几何结构信息来提高不同地物的可区分性,提出了一种描述地物结构特性的形状特征,用于区分光谱特性相似的不同地物。本文的分类算法包括两个过程： 首先,基于像素和区域特征,采用多层次 mrf模型进行初始分类;然后,基于形状特征采 用 svm 对 第 一 步 分 类 结 果 中 易 混 淆 的地物进行分类。根据不同地物采用合适特征量描述可在特征空间中增加可区分性的事实,采用形状特征对基于层次 mrf 模型的错分类别进行再分类可有效改善分类精度。同现有基于单一层次的方法相比
2015, 40(9): 1188-1194.
doi: 10.13203/j .whu g is20130426
摘要:
针对传统的基于主成分分析的光谱降维法的缺点,提出一种新的面向颜色复制的光谱降维方 法———构建对立信号的光谱降维法（ borsd）。该方法将人 眼 视 觉 特 性 与 光 谱 线 性 降 维 模 型 相 结 合,通 过 应 用 对 立学说构建低维线性模型的前三个基向量,并用这三个基向量表征色度信息,其余基向量通过对残余光谱的主成分分析推导来增加光谱精度。实验结果表明,用 borsd 方法构建的低维线性模型相比于主成分法可在不降低模型光谱精度的情况下具有更高的色度精度和变光照下的色差稳定性.a
针对传统的基于主成分分析的光谱降维法的缺点,提出一种新的面向颜色复制的光谱降维方 法———构建对立信号的光谱降维法（ borsd）。该方法将人 眼 视 觉 特 性 与 光 谱 线 性 降 维 模 型 相 结 合,通 过 应 用 对 立学说构建低维线性模型的前三个基向量,并用这三个基向量表征色度信息,其余基向量通过对残余光谱的主成分分析推导来增加光谱精度。实验结果表明,用 borsd 方法构建的低维线性模型相比于主成分法可在不降低模型光谱精度的情况下具有更高的色度精度和变光照下的色差稳定性.a
2015, 40(9): 1195-1200.
doi: 10.13203/j .whu g is20130532
摘要:
为了实现网络环境下虚拟地球的多尺度矢量、 影像和地形数据的集成可视化,便于矢量空间数据的查询分析,本文根据几何绘制的方法,将二维矢量数据、 多尺度地形和全球等经纬度离散网格集成,提出了面 向虚拟地球的多尺度矢量数据结构和多尺度矢量数据分块构建与组织方法;在此基础上,针对虚拟地球中矢量数据高效可视化的要求,提出了面向可视化的 dou g las-peucker矢量数据压缩算法。最后,基于网络三维虚拟地球平台 geoglobe开发了实验系统,实现了面向虚拟地球的多尺度矢量数据的构建、 组织以及可视化。
为了实现网络环境下虚拟地球的多尺度矢量、 影像和地形数据的集成可视化,便于矢量空间数据的查询分析,本文根据几何绘制的方法,将二维矢量数据、 多尺度地形和全球等经纬度离散网格集成,提出了面 向虚拟地球的多尺度矢量数据结构和多尺度矢量数据分块构建与组织方法;在此基础上,针对虚拟地球中矢量数据高效可视化的要求,提出了面向可视化的 dou g las-peucker矢量数据压缩算法。最后,基于网络三维虚拟地球平台 geoglobe开发了实验系统,实现了面向虚拟地球的多尺度矢量数据的构建、 组织以及可视化。
2015, 40(9): 1201-1208.
doi: 10.13203/j .whu g is20130621
摘要:
等值面的生成可以通过等值线追踪来实现。现有的等值线追踪方法不但缺少对具体等值线追踪策略的详细描述,而且还缺少岛的拓扑关系分析及等值面属性的判断过程。本文通过分析等值面生成过程中的等值线追踪方法,提出了一种基于等值线追踪的等值面快速生成算法,并给出了追踪过程中的几个重要的数据结构及追踪策略,能够解决多种情况下的等值面生成问题,并重点对等值线追踪过程中岛的处理、 拓扑关系分析、 等值面属性判断等方面进行剖析。实际应用表明,该算法具有较好的鲁棒性，并能得到较高的算法追踪效率。
等值面的生成可以通过等值线追踪来实现。现有的等值线追踪方法不但缺少对具体等值线追踪策略的详细描述,而且还缺少岛的拓扑关系分析及等值面属性的判断过程。本文通过分析等值面生成过程中的等值线追踪方法,提出了一种基于等值线追踪的等值面快速生成算法,并给出了追踪过程中的几个重要的数据结构及追踪策略,能够解决多种情况下的等值面生成问题,并重点对等值线追踪过程中岛的处理、 拓扑关系分析、 等值面属性判断等方面进行剖析。实际应用表明,该算法具有较好的鲁棒性，并能得到较高的算法追踪效率。
2015, 40(9): 1209-1214.
doi: 10.13203/j .whu g is20140455
摘要:
道路网中的stroke是根据“ 好的连续性规律” 将路段连接形成 的 道 路 链。生 成 stroke通 常 作 为 道 路网综合、 拓扑分析、 示意性地图生成、 模式识别等研究的首要步骤。本文对自身最大适合策略进行了两个方面的改进： 第一,根据路段重要性来规定路段处理的顺序,而不是对路段进行随机处理;第二,对“ 最大适合” 的概念进行了扩展,定义满足连接条件且最重要的路段为其“ 最大适合” 的路段,而非转折角最小的路段。以深 圳市1∶1万道路网为实验数据进行了实验,从视觉认知与网络功能两个方面进行了评价。结果表明：（ 1） 由 改进的自身最大适合策略生成的stroke一般而言是确 定 的;（ 2） 在 视 觉 认 知 方 面,改 进 的 自 身 最 大 适 合 策 略 比每对最大适合策略更易形成较长并具有全局性的 stroke;（ 3） 在网络功能方面,就平均水平而 言,改 进 的 自 身最大适合策略优于每对最大适合策略、 自身最大适合策略和自身适合策略;就单次结果而言,改进的自身最大适合策略次于自身最大适合策略和自身适合策略的最优解。
道路网中的stroke是根据“ 好的连续性规律” 将路段连接形成 的 道 路 链。生 成 stroke通 常 作 为 道 路网综合、 拓扑分析、 示意性地图生成、 模式识别等研究的首要步骤。本文对自身最大适合策略进行了两个方面的改进： 第一,根据路段重要性来规定路段处理的顺序,而不是对路段进行随机处理;第二,对“ 最大适合” 的概念进行了扩展,定义满足连接条件且最重要的路段为其“ 最大适合” 的路段,而非转折角最小的路段。以深 圳市1∶1万道路网为实验数据进行了实验,从视觉认知与网络功能两个方面进行了评价。结果表明：（ 1） 由 改进的自身最大适合策略生成的stroke一般而言是确 定 的;（ 2） 在 视 觉 认 知 方 面,改 进 的 自 身 最 大 适 合 策 略 比每对最大适合策略更易形成较长并具有全局性的 stroke;（ 3） 在网络功能方面,就平均水平而 言,改 进 的 自 身最大适合策略优于每对最大适合策略、 自身最大适合策略和自身适合策略;就单次结果而言,改进的自身最大适合策略次于自身最大适合策略和自身适合策略的最优解。
2015, 40(9): 1215-1219.
doi: 10.13203/j .whu g is20130468
摘要:
针对网络地图可视化表达问题,分析了网络环境下多变量制图数据的特点,研究了网络多变量制图数据的组织和可视化策略,提出了一种采用 mashu p思想进行网 络 地 图 多 变 量 制 图 的 方 法,根 据 该 方 法 实 现 了一个网络多变量地图制图原型系统,并将其应用于资源三号卫星影像制图等相关项目。
针对网络地图可视化表达问题,分析了网络环境下多变量制图数据的特点,研究了网络多变量制图数据的组织和可视化策略,提出了一种采用 mashu p思想进行网 络 地 图 多 变 量 制 图 的 方 法,根 据 该 方 法 实 现 了一个网络多变量地图制图原型系统,并将其应用于资源三号卫星影像制图等相关项目。
2015, 40(9): 1220-1224.
doi: 10.13203/j .whu g is20130522
摘要:
地形特征线的正确 拓 扑 表 达 是 进 行 地 表 形 态 描 述、 地 形 拓 扑 简 化 和 地 貌 综 合 的 基 础。传 统 的 基 于morse复形从三角格网地形提取特征线的算法,存在山谷线与山脊线在正则点处“ 交叉” 及无法识别“ 宏” 鞍点等问题。本文利用 morse复形的对偶特征,提出了一种较为通用的改进算法。该算法将下降（ 或上升） morse复形的边界作为提取其对偶复形边界的约束线,并使“ 宏鞍线” 按相应已建复形边界线寻径,不仅消除了传统算法出现的“ 交叉” 现象,而且能够识别“ 宏” 鞍点，实现了整个地形特征线的完整构建。
地形特征线的正确 拓 扑 表 达 是 进 行 地 表 形 态 描 述、 地 形 拓 扑 简 化 和 地 貌 综 合 的 基 础。传 统 的 基 于morse复形从三角格网地形提取特征线的算法,存在山谷线与山脊线在正则点处“ 交叉” 及无法识别“ 宏” 鞍点等问题。本文利用 morse复形的对偶特征,提出了一种较为通用的改进算法。该算法将下降（ 或上升） morse复形的边界作为提取其对偶复形边界的约束线,并使“ 宏鞍线” 按相应已建复形边界线寻径,不仅消除了传统算法出现的“ 交叉” 现象,而且能够识别“ 宏” 鞍点，实现了整个地形特征线的完整构建。
2015, 40(9): 1225-1229.
doi: 10.13203/j .whu g is20130495
摘要:
基于传统离散 fréchet距离,提出了 一 种 线 状 要 素 几 何 相 似 性 度 量 方 法。推 导 了 基 于 递 归 迭 代 方 法计算离散曲线 fréchet距离的计算公式,因传统 fréchet距 离 仅 用 一 个 点 对 之 间 的 距 离 来 度 量 相 似 性 存 在 较大误差,提出了一种基于离散 fréchet距离识别 曲 线 上 点 与 点 之 间 最 短 路 径 的 方 法,通 过 最 短 路 径 计 算 两 条曲线间平均 fréchet距离,以平均 fréchet距离作为两曲线间的相似值。针对传统 fréchet距离不能解决一条曲线的部分与另一条完整曲线之间的相似匹配,基于平均 fréchet距离,提出了“ 部分－整体” fréchet距离计算方法。将上述距离应用于地图数据匹配、 合并及等高线内插中取得了较好的效果。
基于传统离散 fréchet距离,提出了 一 种 线 状 要 素 几 何 相 似 性 度 量 方 法。推 导 了 基 于 递 归 迭 代 方 法计算离散曲线 fréchet距离的计算公式,因传统 fréchet距 离 仅 用 一 个 点 对 之 间 的 距 离 来 度 量 相 似 性 存 在 较大误差,提出了一种基于离散 fréchet距离识别 曲 线 上 点 与 点 之 间 最 短 路 径 的 方 法,通 过 最 短 路 径 计 算 两 条曲线间平均 fréchet距离,以平均 fréchet距离作为两曲线间的相似值。针对传统 fréchet距离不能解决一条曲线的部分与另一条完整曲线之间的相似匹配,基于平均 fréchet距离,提出了“ 部分－整体” fréchet距离计算方法。将上述距离应用于地图数据匹配、 合并及等高线内插中取得了较好的效果。
2015, 40(9): 1230-1236.
doi: 10.13203/j .whu g is20130682
摘要:
受广播星历轨道误差与卫星钟误差以及伪距观测噪声等因素的制约,传统的星载 gps伪距实时定轨方法位置精度通常只能达到1.0m 左右,速度精度为1.0mm/s左右。本文提出了一种新的高精度星载 gps实时定轨方法,该方法基于广播星历误差的缓变特性,同时使用伪距与相位作为观测值,通过在卡尔曼滤波模型中设置相应参数对广播星历误差进行分离吸收,从而实现分米级精度的实时定轨。采用自主研制的实时定轨软件satpods对不同轨道高度 的 champ（ 320km）、 grace－a（ 460km） 与 sac－c（ 700km） 卫 星 连 续31d的实测数据模拟在轨实时处理,结果表明,新方法可以实现30～40cm 的 位 置 精 度 以 及0.3～0.5mm/s的速度精度,相比于传统的伪距实时定轨方法，精度可提高50％以上。
受广播星历轨道误差与卫星钟误差以及伪距观测噪声等因素的制约,传统的星载 gps伪距实时定轨方法位置精度通常只能达到1.0m 左右,速度精度为1.0mm/s左右。本文提出了一种新的高精度星载 gps实时定轨方法,该方法基于广播星历误差的缓变特性,同时使用伪距与相位作为观测值,通过在卡尔曼滤波模型中设置相应参数对广播星历误差进行分离吸收,从而实现分米级精度的实时定轨。采用自主研制的实时定轨软件satpods对不同轨道高度 的 champ（ 320km）、 grace－a（ 460km） 与 sac－c（ 700km） 卫 星 连 续31d的实测数据模拟在轨实时处理,结果表明,新方法可以实现30～40cm 的 位 置 精 度 以 及0.3～0.5mm/s的速度精度,相比于传统的伪距实时定轨方法，精度可提高50％以上。
2015, 40(9): 1237-1241.
doi: 10.13203/j .whu g is20130475
摘要:
多卫星系统之间的兼容与互操作能够减轻用户计算的负担,降低接收机生产厂商的成本,而目前的四大卫星导航系统（ gps、 glonass、 galileo和北 斗） 在 系 统 互 操 作 方 面 仍 然 存 在 一 些 问 题。本 文 分 析 了 北 斗与 gps椭球参数不同对广播星历计算互操作的影响,列出了北斗与 gps在广播星历计算时采用的地心引力常数和地球自转角速度;对于采用广播星历计算导航卫星位置,分别从理论和实际数据两方面计算分析了地心引力常数及地球自转角速度微小差异对北斗和 gps的影响。理论和计算表明,北斗与 gps间的地心引力常数差异可以造成卫星位置几米误差,而 两 者 的 地 球 自 转 角 速 度 差 异 可 以 造 成 卫 星 位 置 十 几 米 甚 至 是 几 十米 甚 至 是 几 十米的误差。
多卫星系统之间的兼容与互操作能够减轻用户计算的负担,降低接收机生产厂商的成本,而目前的四大卫星导航系统（ gps、 glonass、 galileo和北 斗） 在 系 统 互 操 作 方 面 仍 然 存 在 一 些 问 题。本 文 分 析 了 北 斗与 gps椭球参数不同对广播星历计算互操作的影响,列出了北斗与 gps在广播星历计算时采用的地心引力常数和地球自转角速度;对于采用广播星历计算导航卫星位置,分别从理论和实际数据两方面计算分析了地心引力常数及地球自转角速度微小差异对北斗和 gps的影响。理论和计算表明,北斗与 gps间的地心引力常数差异可以造成卫星位置几米误差,而 两 者 的 地 球 自 转 角 速 度 差 异 可 以 造 成 卫 星 位 置 十 几 米 甚 至 是 几 十米 甚 至 是 几 十米的误差。
2015, 40(9): 1242-1246.
doi: 10.13203/j .whu g is20130516
摘要:
首先证明了 非 差 网 络 实 时 动 态 定 位（ realtimekinematic，rtk） 与 广 域 精 密 单 点 定 位（ p recisep ointp ositionin g，ppp）-rtk 用户模糊度解算结果的一致性,并利用前者的模 糊 度 可 快 速 固 定 而 后 者 无 需 用 户 与基准站间实时数据通讯的特性,提出了一套适用于大规模用户的非差网络 rtk 服务模式。按照新模式处理了湖北省连续运行参考站系统的一组实时数据,并与采用原有服务模式的解算结果进行比较,定量评估了新服务模式在实时应用中的 定 位 精 度 及 可 靠 性。结 果 表 明,对 于 基 准 站 间 平 均 距 离 约 为120km 的 区 域 增 强网,网内用户一般只需几个历元进行初始化,便可获得 平 面 方 向1～2cm、 高 程 方 向6.3cm 的 快 速 实 时 精 密定位服务;并且一旦用户完成模糊度初始化,区域增强系统可同时服务的用户数量将不再受限制;与采用原有非差网络 rtk 模式时94.274％的服务有效性相比,新模式的服务有效性高达99.914％，有效填充了原有服务模式下由于用户周边基准站区域增强信息中断引起的“ 服务空隙”。
首先证明了 非 差 网 络 实 时 动 态 定 位（ realtimekinematic，rtk） 与 广 域 精 密 单 点 定 位（ p recisep ointp ositionin g，ppp）-rtk 用户模糊度解算结果的一致性,并利用前者的模 糊 度 可 快 速 固 定 而 后 者 无 需 用 户 与基准站间实时数据通讯的特性,提出了一套适用于大规模用户的非差网络 rtk 服务模式。按照新模式处理了湖北省连续运行参考站系统的一组实时数据,并与采用原有服务模式的解算结果进行比较,定量评估了新服务模式在实时应用中的 定 位 精 度 及 可 靠 性。结 果 表 明,对 于 基 准 站 间 平 均 距 离 约 为120km 的 区 域 增 强网,网内用户一般只需几个历元进行初始化,便可获得 平 面 方 向1～2cm、 高 程 方 向6.3cm 的 快 速 实 时 精 密定位服务;并且一旦用户完成模糊度初始化,区域增强系统可同时服务的用户数量将不再受限制;与采用原有非差网络 rtk 模式时94.274％的服务有效性相比,新模式的服务有效性高达99.914％，有效填充了原有服务模式下由于用户周边基准站区域增强信息中断引起的“ 服务空隙”。
2015, 40(9): 1247-1252.
doi: 10.13203/j .whu g is20140347
摘要:
根据连续、 各向同性、 弹性半无限空间中有限矩形断层位错理论,模拟了断层不同蠕滑特征所引起的地表位移时空序列。通过对其进行主成分时空响应分析,得出了断层滑移类型及演化特征与地表位移主成分时空响应分布密切相关。大量实验研究表明,当断层滑移引起的地表位移大小至少与白噪声水平相当,为 有色噪声两倍时,通过地表位移主成分时空响应分析能够揭示断层滑移特征。由时间响应变化率可以判断断层滑移演化过程,由空间响应程度的梯度、 方向和大小可以判段断层分布和滑移方式。以2006年墨西哥格雷罗（ guerrero） 州慢地震事件为例,对分布于断层区域的 gnss台站位移时空序列进行了主成分变换和时空响应分析所得断层滑移特征与演化过程与有关学者的地球物理反演结果一致。
根据连续、 各向同性、 弹性半无限空间中有限矩形断层位错理论,模拟了断层不同蠕滑特征所引起的地表位移时空序列。通过对其进行主成分时空响应分析,得出了断层滑移类型及演化特征与地表位移主成分时空响应分布密切相关。大量实验研究表明,当断层滑移引起的地表位移大小至少与白噪声水平相当,为 有色噪声两倍时,通过地表位移主成分时空响应分析能够揭示断层滑移特征。由时间响应变化率可以判断断层滑移演化过程,由空间响应程度的梯度、 方向和大小可以判段断层分布和滑移方式。以2006年墨西哥格雷罗（ guerrero） 州慢地震事件为例,对分布于断层区域的 gnss台站位移时空序列进行了主成分变换和时空响应分析所得断层滑移特征与演化过程与有关学者的地球物理反演结果一致。
2015, 40(9): 1253-1258.
doi: 10.13203/j .whu g is20130603
摘要:
导航卫星的自主定轨是提高卫星导航系统生存能力的一个重要手段,在解决导航星座自主定轨中涉及到高精度的轨道预报,提高轨道预报精度对于自主定轨精度有着重要意义。针对利用动力学模型得到的预报轨道随时间推移精度衰减较快的问题,本文提出了一种改进北斗导航卫星中长期轨道预报精度的新方法。利用神经网络作为建立预报模型的工具,在动力学模型的基础上建立神经网络模型,通过对历史时刻预报误差的学习及训练,掌握其变化规律,再用于补偿和改进当前时刻的预报轨道,以达到提高预报精度的目的。本文制定了导航卫星轨道中长期预报方案,并利用实测数据进行了实验分析,结果表明,采用神经网络模型补偿预报轨道误差时,不同卫星在不同初始时刻下的改进效果是不同的。预报15d导航卫星的轨道精度由318m提高至19m,预报30d轨道精度由1757m 提高至49m。预报15d、 30d轨道改进幅度分别为41％～80％/32％～88％。
导航卫星的自主定轨是提高卫星导航系统生存能力的一个重要手段,在解决导航星座自主定轨中涉及到高精度的轨道预报,提高轨道预报精度对于自主定轨精度有着重要意义。针对利用动力学模型得到的预报轨道随时间推移精度衰减较快的问题,本文提出了一种改进北斗导航卫星中长期轨道预报精度的新方法。利用神经网络作为建立预报模型的工具,在动力学模型的基础上建立神经网络模型,通过对历史时刻预报误差的学习及训练,掌握其变化规律,再用于补偿和改进当前时刻的预报轨道,以达到提高预报精度的目的。本文制定了导航卫星轨道中长期预报方案,并利用实测数据进行了实验分析,结果表明,采用神经网络模型补偿预报轨道误差时,不同卫星在不同初始时刻下的改进效果是不同的。预报15d导航卫星的轨道精度由318m提高至19m,预报30d轨道精度由1757m 提高至49m。预报15d、 30d轨道改进幅度分别为41％～80％/32％～88％。
2015, 40(9): 1259-1265.
doi: 10.13203/j .whu g is20130715
摘要:
连续运行参考站可为地表位移研究提供连续可靠的原始数据,研究多个参考站的位置时间序列（ 也称为坐标时间序列） 可以反映出该地区地表沉降和运动趋势,进而对引起运动的线性变化和非线性变化进行研究。本文以江西连续运行参考站网络（ jxcors） 为例,通过建立各参考站3a的位置序列 对 江 西 地 区 的 线 性变化和非线性变化现象进行研究。在江西地区的线性变化中,局部平面变形很小（ 与附近陆态网站点的平均速率差异在1mm/a以内,优势方向差异为1.63°）,垂向变化较为稳定（ 上抬升平均速度为1.887mm/a,沉降平均速度为0.906mm/a）;在非线性变化研究中,参考站存在垂向半年周期的变化规律,进一步研究表明，水文负载是造成该变化的成因之一。
连续运行参考站可为地表位移研究提供连续可靠的原始数据,研究多个参考站的位置时间序列（ 也称为坐标时间序列） 可以反映出该地区地表沉降和运动趋势,进而对引起运动的线性变化和非线性变化进行研究。本文以江西连续运行参考站网络（ jxcors） 为例,通过建立各参考站3a的位置序列 对 江 西 地 区 的 线 性变化和非线性变化现象进行研究。在江西地区的线性变化中,局部平面变形很小（ 与附近陆态网站点的平均速率差异在1mm/a以内,优势方向差异为1.63°）,垂向变化较为稳定（ 上抬升平均速度为1.887mm/a,沉降平均速度为0.906mm/a）;在非线性变化研究中,参考站存在垂向半年周期的变化规律,进一步研究表明，水文负载是造成该变化的成因之一。
2015, 40(9): 1266-1273.
doi: 10.13203/j .whu g is20130700
摘要:
联合船测海深、 重力异常和垂直重力梯度异常数据,构建了中国海及周边地 区1′×1′海 底 地 形 模 型。船测海深数据主要用于构建波长大于200km 波 段 的 海 底 地 形,垂 直 重 力 梯 度 异 常 数 据 用 于 反 演100～200km 波段内的海底地形,而重力异常数据用于 反 演 波 长 小 于100km 波 段 的 海 底 地 形。以 船 测 海 深 为 检 核 参考,考察了本文模型在南中国海和菲律宾海地区的精度。结果表明,本文模型精度优于 etopo1、 gebco 和dtu10模型,在南中国海地区与斯克里普斯海洋研究所（ scri pp sinstituteofoceano g ra p h y,sio） 的海底地形模型 v15.1精度一致,在菲律宾海地区较 v15.1精度一致,在菲律宾海地区较 v15.1模型精度提高了约8.2％。
联合船测海深、 重力异常和垂直重力梯度异常数据,构建了中国海及周边地 区1′×1′海 底 地 形 模 型。船测海深数据主要用于构建波长大于200km 波 段 的 海 底 地 形,垂 直 重 力 梯 度 异 常 数 据 用 于 反 演100～200km 波段内的海底地形,而重力异常数据用于 反 演 波 长 小 于100km 波 段 的 海 底 地 形。以 船 测 海 深 为 检 核 参考,考察了本文模型在南中国海和菲律宾海地区的精度。结果表明,本文模型精度优于 etopo1、 gebco 和dtu10模型,在南中国海地区与斯克里普斯海洋研究所（ scri pp sinstituteofoceano g ra p h y,sio） 的海底地形模型 v15.1精度一致,在菲律宾海地区较 v15.1精度一致,在菲律宾海地区较 v15.1模型精度提高了约8.2％。
2015, 40(9): 1274-1278.
doi: 10.13203/j .whu g is20130683
摘要:
利用全球电离层地图（ g lobalionos p herema p,gim） 提 供 的 垂 直 电 子 含 量（ verticaltotalelectroncon-tent，vtec） 观测值,采用滑动四分位距法分析了芦山地震前后的电离层异常。为了探讨异常现象与地震之间的相关性,进一步确定了震中附近上空 vtec 东 向 及 北 向 梯 度 变 化,并 比 较 分 析 了2008～2012 年 相 同 时间段的 vtec 变化。结果表明,2013年4月18～20日的负异常现象很可能与地震相关。通过分析震中附近电离层赤道异常的变化,发现赤道异常峰值在震前5d内明显减 小,且 峰 值 的 位 置 向 磁 赤 道 方 向 移 动。结 合电离层负异常现象及赤道异常的变化，本 文 认 为 芦 山 地 震 孕 震 区 内 异 常 电 场 可 能 是 引 起 电 离 层 异 常 的 主 要原因之一。
利用全球电离层地图（ g lobalionos p herema p,gim） 提 供 的 垂 直 电 子 含 量（ verticaltotalelectroncon-tent，vtec） 观测值,采用滑动四分位距法分析了芦山地震前后的电离层异常。为了探讨异常现象与地震之间的相关性,进一步确定了震中附近上空 vtec 东 向 及 北 向 梯 度 变 化,并 比 较 分 析 了2008～2012 年 相 同 时间段的 vtec 变化。结果表明,2013年4月18～20日的负异常现象很可能与地震相关。通过分析震中附近电离层赤道异常的变化,发现赤道异常峰值在震前5d内明显减 小,且 峰 值 的 位 置 向 磁 赤 道 方 向 移 动。结 合电离层负异常现象及赤道异常的变化，本 文 认 为 芦 山 地 震 孕 震 区 内 异 常 电 场 可 能 是 引 起 电 离 层 异 常 的 主 要原因之一。
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