2016年 第41卷 第2期
2016, 41(2): 143-147.
doi: 10.13203/j.whugis20150555
摘要:
地理国情是基本国情的重要组成部分,具体包括地表自然要素、人文地理要素和社会经济信息的空间分布特征及其相互关系。当前,我国第一次地理国情普查工作已经完成,正在开展普查数据的整理、汇总、统计分析,未来还将开展地理国情常态化监测。本文针对第一次地理国情普查工作进行总结,并对地理国情监测的若干问题进行讨论,从地理国情监测内容、监测尺度、监测单元、监测模型、监测频率等多个方面剖析开展地理国情监测所面临的问题,并提出发展建议。
地理国情是基本国情的重要组成部分,具体包括地表自然要素、人文地理要素和社会经济信息的空间分布特征及其相互关系。当前,我国第一次地理国情普查工作已经完成,正在开展普查数据的整理、汇总、统计分析,未来还将开展地理国情常态化监测。本文针对第一次地理国情普查工作进行总结,并对地理国情监测的若干问题进行讨论,从地理国情监测内容、监测尺度、监测单元、监测模型、监测频率等多个方面剖析开展地理国情监测所面临的问题,并提出发展建议。
2016, 41(2): 148-155.
doi: 10.13203/j.whugis20130843
摘要:
针对遥感数据对地面温度反演精度低及地面温度传感器数据为点数据的特点,构建了融合地面温度传感器实时监测数据与遥感反演地面温度数据的协同反演方法体系。以HJ-1遥感影像的地表温度反演为例,提出了四种融合策略,通过分析比较得到四种结果。四种方案的融合结果的均方根误差分别从0.8848℃下降为0.6562℃、0.4288℃、0.4535℃、0.4261℃;相关系数分别从初始的0.6195提高到0.6343、0.8629、0.8507、0.8648。其中,方案④在增加地面点间隔的情况下,均方根误差能够保持在0.45℃以下,相关系数在0.85以上,并采用不同影像和实测数据进行相对验证。最后探讨了不同方案的特点,得出最优的融合方案,以达到对地表温度进行实时动态监测的目的。
针对遥感数据对地面温度反演精度低及地面温度传感器数据为点数据的特点,构建了融合地面温度传感器实时监测数据与遥感反演地面温度数据的协同反演方法体系。以HJ-1遥感影像的地表温度反演为例,提出了四种融合策略,通过分析比较得到四种结果。四种方案的融合结果的均方根误差分别从0.8848℃下降为0.6562℃、0.4288℃、0.4535℃、0.4261℃;相关系数分别从初始的0.6195提高到0.6343、0.8629、0.8507、0.8648。其中,方案④在增加地面点间隔的情况下,均方根误差能够保持在0.45℃以下,相关系数在0.85以上,并采用不同影像和实测数据进行相对验证。最后探讨了不同方案的特点,得出最优的融合方案,以达到对地表温度进行实时动态监测的目的。
2016, 41(2): 156-162.
doi: 10.13203/j.whugis20140039
摘要:
基于通用陆面模型(CoLM)和确定性集合卡尔曼滤波算法发展了一个考虑模型次网格变异性的MODIS雪盖同化方案,提高雪深模拟的估计精度。利用北疆阿勒泰地区5个气象站点2007年11月至2008年4月逐日雪深观测数据对同化结果进行了验证。结果表明,该同化方案不需要对MODIS雪盖观测数据进行扰动,能明显提高雪深模拟的精度。另外,雪深同化结果与地面观测雪深具有一致的时间变化趋势,能准确地反映积雪深度在各个不同时段的变化特性。
基于通用陆面模型(CoLM)和确定性集合卡尔曼滤波算法发展了一个考虑模型次网格变异性的MODIS雪盖同化方案,提高雪深模拟的估计精度。利用北疆阿勒泰地区5个气象站点2007年11月至2008年4月逐日雪深观测数据对同化结果进行了验证。结果表明,该同化方案不需要对MODIS雪盖观测数据进行扰动,能明显提高雪深模拟的精度。另外,雪深同化结果与地面观测雪深具有一致的时间变化趋势,能准确地反映积雪深度在各个不同时段的变化特性。
2016, 41(2): 163-170.
doi: 10.13203/j.whugis20140025
摘要:
以生长速度为视角,普通Voronoi图及权重Voronoi图是理想欧氏平面上的生长元匀速生长结果。然而,以Voronoi图为基础的实际分析与建模情况不尽如此,通常表现为非理想平面的非匀速生长过程。本文以权重距离函数描述各向异性的非理想平面,以其时间消耗导数一致性形式化生长速度,定义一种新的Voronoi图——梯度Voronoi图。通过以高程变化诱发的梯度生长为例,借助栅格空间中形态学膨胀操作,给出梯度Voronoi图的典型构建算法。算例与分析表明,在等距离边界、势力范围与邻近关系表达方面,梯度Voronoi图更具优势。
以生长速度为视角,普通Voronoi图及权重Voronoi图是理想欧氏平面上的生长元匀速生长结果。然而,以Voronoi图为基础的实际分析与建模情况不尽如此,通常表现为非理想平面的非匀速生长过程。本文以权重距离函数描述各向异性的非理想平面,以其时间消耗导数一致性形式化生长速度,定义一种新的Voronoi图——梯度Voronoi图。通过以高程变化诱发的梯度生长为例,借助栅格空间中形态学膨胀操作,给出梯度Voronoi图的典型构建算法。算例与分析表明,在等距离边界、势力范围与邻近关系表达方面,梯度Voronoi图更具优势。
2016, 41(2): 171-177.
doi: 10.13203/j.whugis20150112
摘要:
识别同名道路在多源异构道路网匹配过程中十分关键。提出了一种多元Logistic模型的道路网匹配算法。首先选取并设计了能有效综合空间与非空间信息进行道路不相似性描述与区分的三种特征,即最小方向变化角、综合中值Hausdorff距离和语义差异三种不相似性特征,然后利用此三项特征结合多元Logistic回归模型构建准确的道路网匹配模型。利用该模型对道路网中待匹配道路进行匹配概率预测,从而获取道路的匹配结果,实现路网匹配。实验结果表明,本文方法避免了组合特征精确权值与阈值的设定,并能有效解决匹配结果对单元变量过于依赖的问题,具有良好的适应性、较高的准确率和召回率。
识别同名道路在多源异构道路网匹配过程中十分关键。提出了一种多元Logistic模型的道路网匹配算法。首先选取并设计了能有效综合空间与非空间信息进行道路不相似性描述与区分的三种特征,即最小方向变化角、综合中值Hausdorff距离和语义差异三种不相似性特征,然后利用此三项特征结合多元Logistic回归模型构建准确的道路网匹配模型。利用该模型对道路网中待匹配道路进行匹配概率预测,从而获取道路的匹配结果,实现路网匹配。实验结果表明,本文方法避免了组合特征精确权值与阈值的设定,并能有效解决匹配结果对单元变量过于依赖的问题,具有良好的适应性、较高的准确率和召回率。
2016, 41(2): 178-183,213.
doi: 10.13203/j.whugis20130798
摘要:
复杂网络理论是进行网络拓扑分析的一个重要工具。现有的研究大多是利用复杂网络理论研究城市道路网络的整体拓扑结构,从而难以衡量每条道路在维持整个路网拓扑连通性方面的能力。本文提出了一种道路网络拓扑强度层次表达模型。首先,研究城市道路网络中每条道路在维持路网拓扑连通性方面的重要程度,提出了一种定量描述指标,即拓扑强度;然后根据拓扑强度对道路网络进行层次表达;最后采用层次表达模型对长沙市道路网络进行实验分析,验证了该模型的合理性和有效性。
复杂网络理论是进行网络拓扑分析的一个重要工具。现有的研究大多是利用复杂网络理论研究城市道路网络的整体拓扑结构,从而难以衡量每条道路在维持整个路网拓扑连通性方面的能力。本文提出了一种道路网络拓扑强度层次表达模型。首先,研究城市道路网络中每条道路在维持路网拓扑连通性方面的重要程度,提出了一种定量描述指标,即拓扑强度;然后根据拓扑强度对道路网络进行层次表达;最后采用层次表达模型对长沙市道路网络进行实验分析,验证了该模型的合理性和有效性。
2016, 41(2): 184-189.
doi: 10.13203/j.whugis20140582
摘要:
提出了一种基于Delaunay三角网的栅格线划矢量化方法。通过运用Delaunay三角网对栅格线划要素进行空间剖分,并根据单个Delaunay三角形的形状特征,提取线划要素骨架线。以栅格地图预处理、线划要素实体识别、线划要素边缘点集生成、线划要素边缘点集Delaunay三角网生成,以及基于Delaunay三角形公共边中点追踪的线划要素骨架线提取为技术路线,详细介绍栅格线划矢量化的具体实现过程,并进行若干实验,以验证方法的准确性与时效性。
提出了一种基于Delaunay三角网的栅格线划矢量化方法。通过运用Delaunay三角网对栅格线划要素进行空间剖分,并根据单个Delaunay三角形的形状特征,提取线划要素骨架线。以栅格地图预处理、线划要素实体识别、线划要素边缘点集生成、线划要素边缘点集Delaunay三角网生成,以及基于Delaunay三角形公共边中点追踪的线划要素骨架线提取为技术路线,详细介绍栅格线划矢量化的具体实现过程,并进行若干实验,以验证方法的准确性与时效性。
2016, 41(2): 190-195.
doi: 10.13203/j.whugis20140208
摘要:
针对资源三号(ZY-3)多光谱影像的特点,提出一种结合最小二乘原理与阈值法的云检测方法。在阈值法进行初始云提取的基础上,利用正则化最小二乘进行云像元的再次提取,克服了高分辨率遥感影像上云与道路、房屋等地物容易混淆的问题。与现有云检测方法进行对比,利用阈值法与正则化最小二乘进行云检测的整体精度和Kappa系数明显高于阈值法、阈值与K均值聚类相结合的方法,达到了支持向量机云检测方法相同的精度水平,但是效率明显高于后者。将该方法应用于不同时相和场景的遥感影像,算法云像元提取的整体精度在97%以上,Kappa系数在0.9以上。分析表明,该算法能够对不同下垫面情况下的云像元进行有效地识别。
针对资源三号(ZY-3)多光谱影像的特点,提出一种结合最小二乘原理与阈值法的云检测方法。在阈值法进行初始云提取的基础上,利用正则化最小二乘进行云像元的再次提取,克服了高分辨率遥感影像上云与道路、房屋等地物容易混淆的问题。与现有云检测方法进行对比,利用阈值法与正则化最小二乘进行云检测的整体精度和Kappa系数明显高于阈值法、阈值与K均值聚类相结合的方法,达到了支持向量机云检测方法相同的精度水平,但是效率明显高于后者。将该方法应用于不同时相和场景的遥感影像,算法云像元提取的整体精度在97%以上,Kappa系数在0.9以上。分析表明,该算法能够对不同下垫面情况下的云像元进行有效地识别。
2016, 41(2): 196-201.
doi: 10.13203/j.whugis20140079
摘要:
提出了便捷、高效地提取城镇建成区的聚类阈值法。该方法以连通区域循环标识算法所识别的建成区对象为基本空间单元,以对象的规模和地理重心处像元灰度(DN)值的大小为不同城镇化发展等级的衡量指标,进行空间聚类;然后,借助统计数据确定各聚类区域的最佳灯光阈值序列,提取城镇建成区,并对各建成区对象进行几何形态优化,利用消除运算去除细小碎片,填充运算填充内部空洞,平滑运算消除边缘锯齿。将提取结果与历年的《中国统计年鉴》数据和利用Google Earth提取的影像数据进行对比分析,结果表明,聚类阈值法能较好地提取城镇建成区的面积总量信息和空间格局特征,在数量尺度和空间格局上均有较高的有效性及可靠性。
提出了便捷、高效地提取城镇建成区的聚类阈值法。该方法以连通区域循环标识算法所识别的建成区对象为基本空间单元,以对象的规模和地理重心处像元灰度(DN)值的大小为不同城镇化发展等级的衡量指标,进行空间聚类;然后,借助统计数据确定各聚类区域的最佳灯光阈值序列,提取城镇建成区,并对各建成区对象进行几何形态优化,利用消除运算去除细小碎片,填充运算填充内部空洞,平滑运算消除边缘锯齿。将提取结果与历年的《中国统计年鉴》数据和利用Google Earth提取的影像数据进行对比分析,结果表明,聚类阈值法能较好地提取城镇建成区的面积总量信息和空间格局特征,在数量尺度和空间格局上均有较高的有效性及可靠性。
2016, 41(2): 202-207.
doi: 10.13203/j.whugis20140048
摘要:
流域最佳管理措施(beneficial management practices, BMPs)情景优化问题是一个典型的复杂地理计算问题,目前所常用的BMPs情景优化算法需要结合流域模型进行大量的迭代运算,因而花费大量计算时间,难以满足实际应用的要求。本文针对目前代表性的BMPs情景优化算法——ε支配多目标遗传算法(ε-NSGA-Ⅱ),采用主从式并行策略,利用MPI并行编程库实现了该优化算法的并行化。在江西省赣江上游的梅川江流域(面积为6366 km2)进行BMPs情景优化的应用案例表明,并行化的优化算法当运行于集群机时,加速比随着核数(8~512核)的增加而递增,当核数为512时,加速比达到最大值(310);并行效率随着核数的增加逐渐下降,最高值0.91,最低值0.61,取得了明显的加速效果。
流域最佳管理措施(beneficial management practices, BMPs)情景优化问题是一个典型的复杂地理计算问题,目前所常用的BMPs情景优化算法需要结合流域模型进行大量的迭代运算,因而花费大量计算时间,难以满足实际应用的要求。本文针对目前代表性的BMPs情景优化算法——ε支配多目标遗传算法(ε-NSGA-Ⅱ),采用主从式并行策略,利用MPI并行编程库实现了该优化算法的并行化。在江西省赣江上游的梅川江流域(面积为6366 km2)进行BMPs情景优化的应用案例表明,并行化的优化算法当运行于集群机时,加速比随着核数(8~512核)的增加而递增,当核数为512时,加速比达到最大值(310);并行效率随着核数的增加逐渐下降,最高值0.91,最低值0.61,取得了明显的加速效果。
2016, 41(2): 208-213.
doi: 10.13203/j.whugis20140015
摘要:
针对当前手工作业选取水深特征浅点效率低、易发生遗漏等不足,提出了一种基于数字海图水深点坡向关系的特征浅点提取方法。在对水深数据进行加权Delaunay三角网构建的基础上,利用空间规则确定不同水深点间的坡向关系,提取水深点集的隐含特征线,最后实现水深特征浅点的自动提取。试验证明:本文方法有效可行,可明显提高水深特征浅点提取的效率,避免水深特征浅点的遗漏。
针对当前手工作业选取水深特征浅点效率低、易发生遗漏等不足,提出了一种基于数字海图水深点坡向关系的特征浅点提取方法。在对水深数据进行加权Delaunay三角网构建的基础上,利用空间规则确定不同水深点间的坡向关系,提取水深点集的隐含特征线,最后实现水深特征浅点的自动提取。试验证明:本文方法有效可行,可明显提高水深特征浅点提取的效率,避免水深特征浅点的遗漏。
2016, 41(2): 214-220.
doi: 10.13203/j.whugis20140385
摘要:
大中比例尺地图上居民地表现为面状要素,其载负量可达总量的70%~80%,并且居民地名称与居民地要素表现为1:n,使得面状居民地注记配置尤为复杂。本文参照标准图式规范,提出了一种面状居民地名称注记配置方法。首先,对居民地进行预处理,形成用于注记的注记体;其次,对注记体进行分类,不同类别的注记体分别生成相应的注记候选位置;然后,根据注记评价规则对候选位置进行评价;最后,依据冲突规则得到注记位置的最优解;以1:5万地图数据进行了注记实验,取得了较好的效果。
大中比例尺地图上居民地表现为面状要素,其载负量可达总量的70%~80%,并且居民地名称与居民地要素表现为1:n,使得面状居民地注记配置尤为复杂。本文参照标准图式规范,提出了一种面状居民地名称注记配置方法。首先,对居民地进行预处理,形成用于注记的注记体;其次,对注记体进行分类,不同类别的注记体分别生成相应的注记候选位置;然后,根据注记评价规则对候选位置进行评价;最后,依据冲突规则得到注记位置的最优解;以1:5万地图数据进行了注记实验,取得了较好的效果。
2016, 41(2): 221-227.
doi: 10.13203/j.whugis20140092
摘要:
城市设施兴趣点(POI)在局部地理空间下往往呈现聚集型分布特征(即热点),表达该特征的核密度法(kernel density estimation)是最常用到的可视化工具。考虑到核密度方法中缺少量化统计分析,提出了一种城市设施POI分布热点探测的新方法。首先基于"距离衰减效应"计算地理单元的属性值;然后采用Getis-Ord Gi*统计指数定量分析设施POI点的局部空间相关性特征。与传统基于样方法的空间自相关相比,核密度法由于顾及了地理学第一定律的区位影响,计算获得的地理单元属性值可保留空间的细节信息,热点的空间自相关分析结果可以反映设施服务影响的连续性特征。通过实际金融设施数据的自相关分析实验,表明该方法能有效提取POI基础设施在城市区域中的分布热点范围。
城市设施兴趣点(POI)在局部地理空间下往往呈现聚集型分布特征(即热点),表达该特征的核密度法(kernel density estimation)是最常用到的可视化工具。考虑到核密度方法中缺少量化统计分析,提出了一种城市设施POI分布热点探测的新方法。首先基于"距离衰减效应"计算地理单元的属性值;然后采用Getis-Ord Gi*统计指数定量分析设施POI点的局部空间相关性特征。与传统基于样方法的空间自相关相比,核密度法由于顾及了地理学第一定律的区位影响,计算获得的地理单元属性值可保留空间的细节信息,热点的空间自相关分析结果可以反映设施服务影响的连续性特征。通过实际金融设施数据的自相关分析实验,表明该方法能有效提取POI基础设施在城市区域中的分布热点范围。
2016, 41(2): 228-234.
doi: 10.13203/j.whugis20140102
摘要:
面向地理对象影像分析(GEOBIA)技术取得了显著的进展,代表了遥感影像解译的发展范式,其主要目标是发展智能化分析方法。随机森林机器学习方法是一种相对新的、数据驱动的非参数分类方法,具有自动特征优选、自动模型构建等优势,为智能化分析提供了有效手段。充分利用GEOBIA及随机森林机器学习的优势,提出了基于随机森林的地理要素面向对象自动解译方法,阐述了随机森林面向对象分类方法的技术流程,为设计和实现该方法提供了详细指导,有助于指导用户优选特征和构建分类模型。通过与支持向量机分类的对比实验证明,该方法可以自动进行特征优选及分类模型的构建,利用较少的特征得到较高的分类精度,在不损失性能的前提下减少了计算量和内存使用,能够为大范围、大区域地理要素自动解译提供先验知识及自动化的手段。
面向地理对象影像分析(GEOBIA)技术取得了显著的进展,代表了遥感影像解译的发展范式,其主要目标是发展智能化分析方法。随机森林机器学习方法是一种相对新的、数据驱动的非参数分类方法,具有自动特征优选、自动模型构建等优势,为智能化分析提供了有效手段。充分利用GEOBIA及随机森林机器学习的优势,提出了基于随机森林的地理要素面向对象自动解译方法,阐述了随机森林面向对象分类方法的技术流程,为设计和实现该方法提供了详细指导,有助于指导用户优选特征和构建分类模型。通过与支持向量机分类的对比实验证明,该方法可以自动进行特征优选及分类模型的构建,利用较少的特征得到较高的分类精度,在不损失性能的前提下减少了计算量和内存使用,能够为大范围、大区域地理要素自动解译提供先验知识及自动化的手段。
2016, 41(2): 235-241.
doi: 10.13203/j.whugis20140053
摘要:
对城乡边缘带的空间识别是城乡边缘带研究领域的热点。针对现有研究普遍存在的指标选取过于繁琐、大多采用阈值设置界定边界、以及对边缘带内、外边界分别提取等不足,在对土地利用程度综合指数与城乡边缘带的关系进行理论及样带分析的基础上,将小波变换方法引入城乡边缘带识别的研究中,以遥感影像为基础数据,选用土地利用程度综合指数定量评价土地利用程度,基于小波模极大值检测原理检测由综合指数数据序列变换得到的小波系数突变点群,依据突变点群的空间格局识别城乡边缘带内、外边界。以武汉市为例的实证研究表明,该提取方法严谨、高效。
对城乡边缘带的空间识别是城乡边缘带研究领域的热点。针对现有研究普遍存在的指标选取过于繁琐、大多采用阈值设置界定边界、以及对边缘带内、外边界分别提取等不足,在对土地利用程度综合指数与城乡边缘带的关系进行理论及样带分析的基础上,将小波变换方法引入城乡边缘带识别的研究中,以遥感影像为基础数据,选用土地利用程度综合指数定量评价土地利用程度,基于小波模极大值检测原理检测由综合指数数据序列变换得到的小波系数突变点群,依据突变点群的空间格局识别城乡边缘带内、外边界。以武汉市为例的实证研究表明,该提取方法严谨、高效。
2016, 41(2): 242-248.
doi: 10.13203/j.whugis20140067
摘要:
本文将SBAS (small baseline subset)时序分析技术应用于现代黄河三角洲地面沉降监测。选取覆盖研究区的39景ERS1/2 SAR数据,提取了1992至2000年现代黄河三角洲地面沉降速率,结果与水准观测数据基本保持一致,研究发现胜利油田中心开采区最大地面沉降速率可达-33.2 mm/a。研究表明,黄河三角洲地面沉降主要由石油开采(采油和抽取浅层地下水用于回注)、地下水抽取、地表载荷增加、沉积物固结压实引发,沉积物固结压实和石油开采对现代黄河三角洲地面沉降的贡献显著。
本文将SBAS (small baseline subset)时序分析技术应用于现代黄河三角洲地面沉降监测。选取覆盖研究区的39景ERS1/2 SAR数据,提取了1992至2000年现代黄河三角洲地面沉降速率,结果与水准观测数据基本保持一致,研究发现胜利油田中心开采区最大地面沉降速率可达-33.2 mm/a。研究表明,黄河三角洲地面沉降主要由石油开采(采油和抽取浅层地下水用于回注)、地下水抽取、地表载荷增加、沉积物固结压实引发,沉积物固结压实和石油开采对现代黄河三角洲地面沉降的贡献显著。
2016, 41(2): 249-254.
doi: 10.13203/j.whugis20140201
摘要:
我国北斗卫星导航系统难以实现境外全球布站,采用区域站观测值是实现高精度定轨的主要手段。本文分析了整网模糊度固定、有效定轨弧段选择对提高区域定轨精度的作用。采用陆态网GPS观测数据进行区域精密定轨仿真验证,首先论证了不同测站分布下,整网模糊度固定对区域定轨精度的效果,结果表明:相同测站条件下,固定解定轨精度比浮点解精度提高30%以上;仅采用国内7个站的固定解三维定轨精度即达到20 cm左右,优于27站的浮点解精度。另外,从星座的构型与地面站分布的可视范围方面,分析了不同观测时长对定轨精度影响,实测数据论证表明:当中国区域站观测时间大于48 h,总能获取不小于24 h的区域有效定轨弧段,并且各卫星最佳的24 h观测弧段三维定轨精度均可达到0.3 m左右。
我国北斗卫星导航系统难以实现境外全球布站,采用区域站观测值是实现高精度定轨的主要手段。本文分析了整网模糊度固定、有效定轨弧段选择对提高区域定轨精度的作用。采用陆态网GPS观测数据进行区域精密定轨仿真验证,首先论证了不同测站分布下,整网模糊度固定对区域定轨精度的效果,结果表明:相同测站条件下,固定解定轨精度比浮点解精度提高30%以上;仅采用国内7个站的固定解三维定轨精度即达到20 cm左右,优于27站的浮点解精度。另外,从星座的构型与地面站分布的可视范围方面,分析了不同观测时长对定轨精度影响,实测数据论证表明:当中国区域站观测时间大于48 h,总能获取不小于24 h的区域有效定轨弧段,并且各卫星最佳的24 h观测弧段三维定轨精度均可达到0.3 m左右。
2016, 41(2): 255-261.
doi: 10.13203/j.whugis20140275
摘要:
针对随机模型中观测向量和系数矩阵存在定权不准确的问题,提出了一种加权总体最小二乘随机模型验后估计方法。将赫尔默特方差分量估计方法应用于EIV(errors-in-variables)模型中,结合本文推导的加权总体最小二乘方法,对平差问题的函数模型和随机模型同时进行求解。通过采用真实和模拟数据的三个算例对该方法的有效性进行了验证,结果表明随机模型的验后估计方法在解决加权总体最小二乘问题时更合理、有效。
针对随机模型中观测向量和系数矩阵存在定权不准确的问题,提出了一种加权总体最小二乘随机模型验后估计方法。将赫尔默特方差分量估计方法应用于EIV(errors-in-variables)模型中,结合本文推导的加权总体最小二乘方法,对平差问题的函数模型和随机模型同时进行求解。通过采用真实和模拟数据的三个算例对该方法的有效性进行了验证,结果表明随机模型的验后估计方法在解决加权总体最小二乘问题时更合理、有效。
2016, 41(2): 262-268.
doi: 10.13203/j.whugis20140073
摘要:
针对全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)信号体制评估过程中,多径误差包络评估方法给出了多径误差的上界,并没有反映反射信号载波和子载波相位引入的码跟踪误差问题,提出了一种码跟踪多径误差非包络评估方法。该方法将反射信号的码相位延时映射到载波和子载波相位延时,为码跟踪多径误差提供了准确的理论值,而且避免了多径误差包络方法求包络曲线的过程。给出了该方法的理论表达式,对BPSK、AltBOC、MBOC和BOC信号进行了多径性能仿真,并与多径误差包络评估方法进行了对比。理论和仿真结果表明,本文方法能准确的估计码跟踪多径误差,为GNSS信号多径误差测量值提供有效的理论指导。
针对全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)信号体制评估过程中,多径误差包络评估方法给出了多径误差的上界,并没有反映反射信号载波和子载波相位引入的码跟踪误差问题,提出了一种码跟踪多径误差非包络评估方法。该方法将反射信号的码相位延时映射到载波和子载波相位延时,为码跟踪多径误差提供了准确的理论值,而且避免了多径误差包络方法求包络曲线的过程。给出了该方法的理论表达式,对BPSK、AltBOC、MBOC和BOC信号进行了多径性能仿真,并与多径误差包络评估方法进行了对比。理论和仿真结果表明,本文方法能准确的估计码跟踪多径误差,为GNSS信号多径误差测量值提供有效的理论指导。
2016, 41(2): 269-273.
doi: 10.13203/j.whugis20130666
摘要:
针对INS/GNSS松组合导航中GNSS因信号受到遮挡和干扰而产生的位置、速度观测故障问题,研究了新息χ2检测算法,在此基础上提出了一种扩展抗差卡尔曼滤波,对容易受到遮挡和干扰的GNSS位置、速度观测量进行了抗差处理,解决了在缺少多余观测量时难以进行抗差滤波的问题,最后用实测数据对算法进行了验证。实验结果表明,基于新息χ2检测的扩展抗差卡尔曼滤波在没有多余观测量的情况下也能够有效抑制观测粗差的影响,提高组合导航系统的稳定性和可靠性。
针对INS/GNSS松组合导航中GNSS因信号受到遮挡和干扰而产生的位置、速度观测故障问题,研究了新息χ2检测算法,在此基础上提出了一种扩展抗差卡尔曼滤波,对容易受到遮挡和干扰的GNSS位置、速度观测量进行了抗差处理,解决了在缺少多余观测量时难以进行抗差滤波的问题,最后用实测数据对算法进行了验证。实验结果表明,基于新息χ2检测的扩展抗差卡尔曼滤波在没有多余观测量的情况下也能够有效抑制观测粗差的影响,提高组合导航系统的稳定性和可靠性。
2016, 41(2): 274-278.
doi: 10.13203/j.whugis20140123
摘要:
嫦娥三号成功实施月球软着陆,对着陆器实施精确定位是开展科学数据分析的基本要求。本文首先描述了月球着陆器定位的精确观测建模与统计定位方法,然后使用嫦娥三号着陆器现有测量数据进行了定位计算,利用月球高程模型和光学图像数据计算位置对定位结果进行了比较。结果表明,着陆器计算位置与高程模型的高程方向差异为4.5 m,与光学图像解算的三维位置差异小于100 m。最后,基于协方差分析理论,分析了当前测量条件下的着陆器定位能力,结果表明测距数据的系统偏差是制约定位精度的主要因素,如果能消除测距系统偏差,可以实现10 m定位精度。
嫦娥三号成功实施月球软着陆,对着陆器实施精确定位是开展科学数据分析的基本要求。本文首先描述了月球着陆器定位的精确观测建模与统计定位方法,然后使用嫦娥三号着陆器现有测量数据进行了定位计算,利用月球高程模型和光学图像数据计算位置对定位结果进行了比较。结果表明,着陆器计算位置与高程模型的高程方向差异为4.5 m,与光学图像解算的三维位置差异小于100 m。最后,基于协方差分析理论,分析了当前测量条件下的着陆器定位能力,结果表明测距数据的系统偏差是制约定位精度的主要因素,如果能消除测距系统偏差,可以实现10 m定位精度。
2016, 41(2): 279-284.
doi: 10.13203/j.whugis20140058
摘要:
差分码偏差(differential code bias,DCB)又称硬件延迟,是影响用户导航定位授时(pointing navigation timing,PNT)服务的主要误差源之一。GPS卫星的硬件延迟通常是在电离层建模过程中和电离层模型系数一起解得的,但是北斗系统目前仅是一个区域导航定位系统,无法通过单系统获得高精度的硬件延迟解。提出通过联合GPS和北斗卫星观测数据用低阶球谐模型建模的方式确定北斗卫星和接收机的DCB。实验数据表明在现有条件下采用该方式解算北斗卫星的DCB的精度在0.3 ns左右,稳定性较好,且北斗地球静止轨道卫星(GEO)、倾斜同步轨道(IGSO)卫星DCB稳定性好于中轨道(MEO)卫星,北斗卫星DCB的稳定性要优于接收机。
差分码偏差(differential code bias,DCB)又称硬件延迟,是影响用户导航定位授时(pointing navigation timing,PNT)服务的主要误差源之一。GPS卫星的硬件延迟通常是在电离层建模过程中和电离层模型系数一起解得的,但是北斗系统目前仅是一个区域导航定位系统,无法通过单系统获得高精度的硬件延迟解。提出通过联合GPS和北斗卫星观测数据用低阶球谐模型建模的方式确定北斗卫星和接收机的DCB。实验数据表明在现有条件下采用该方式解算北斗卫星的DCB的精度在0.3 ns左右,稳定性较好,且北斗地球静止轨道卫星(GEO)、倾斜同步轨道(IGSO)卫星DCB稳定性好于中轨道(MEO)卫星,北斗卫星DCB的稳定性要优于接收机。
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