2016年 第41卷 第9期
2016, 41(9): 1137-1144.
doi: 10.13203/j.whugis20140512
摘要:
提出了一种基于主成分分析-尺度不变特征变换（principal component analysis，scale invariant feature transform，PCA-SIFT）的特殊纹理航摄影像匹配方法。首先，对影像降采样并进行PCA-SIFT特征匹配；然后利用得到的同名像点计算平面单应矩阵，并确定影像对间的同名区域；随后，在同名区域间再次进行PCA-SIFT特征匹配并剔除误匹配点；最后，采用改进的最小二乘影像匹配方法对PCA-SIFT匹配结果进行精化，从而自动识别出同名像点。实验结果表明，本文方法可以达到子像素级的影像匹配精度，即使是在纹理贫乏和重复区域也能够匹配出足够数量的特征点，完全可以满足空中三角测量的影像自动量测要求。
提出了一种基于主成分分析-尺度不变特征变换（principal component analysis，scale invariant feature transform，PCA-SIFT）的特殊纹理航摄影像匹配方法。首先，对影像降采样并进行PCA-SIFT特征匹配；然后利用得到的同名像点计算平面单应矩阵，并确定影像对间的同名区域；随后，在同名区域间再次进行PCA-SIFT特征匹配并剔除误匹配点；最后，采用改进的最小二乘影像匹配方法对PCA-SIFT匹配结果进行精化，从而自动识别出同名像点。实验结果表明，本文方法可以达到子像素级的影像匹配精度，即使是在纹理贫乏和重复区域也能够匹配出足够数量的特征点，完全可以满足空中三角测量的影像自动量测要求。
2016, 41(9): 1145-1150.
doi: 10.13203/j.whugis20140460
摘要:
利用遥感影像进行自动化水体提取是一项富有挑战的任务。提出了一种GIS数据辅助下的可见光遥感影像水体自动提取方法，其核心是将影像分割、配准和变化检测集成为一体化处理流程检测水体。利用水体在遥感影像上的显著特性，首先提出了基于多尺度视觉注意模型的疑似水体区域检测；然后对影像显著区域进行水平集分割处理，通过迭代的分割和配准一体化处理不断优化直至获得最优的分割和配准结果，其中改进的形状曲线相似度特征用于约束分割结果与GIS水体对象的匹配；最后，利用基于缓冲区的变化检测方法获取变化和未变化的水体对象，同时利用已知水体辐射特征与GIS地物的空间位置关系剔除非水体对象。采用3组不同分辨率的遥感影像和不同尺度的GIS数据进行实验，结果显示了本文方法在水体自动提取和变化检测中的有效性。
利用遥感影像进行自动化水体提取是一项富有挑战的任务。提出了一种GIS数据辅助下的可见光遥感影像水体自动提取方法，其核心是将影像分割、配准和变化检测集成为一体化处理流程检测水体。利用水体在遥感影像上的显著特性，首先提出了基于多尺度视觉注意模型的疑似水体区域检测；然后对影像显著区域进行水平集分割处理，通过迭代的分割和配准一体化处理不断优化直至获得最优的分割和配准结果，其中改进的形状曲线相似度特征用于约束分割结果与GIS水体对象的匹配；最后，利用基于缓冲区的变化检测方法获取变化和未变化的水体对象，同时利用已知水体辐射特征与GIS地物的空间位置关系剔除非水体对象。采用3组不同分辨率的遥感影像和不同尺度的GIS数据进行实验，结果显示了本文方法在水体自动提取和变化检测中的有效性。
2016, 41(9): 1151-1159.
doi: 10.13203/j.whugis20140405
摘要:
提出了一种具有视点不变性的倾斜影像快速匹配方法。首先对影像进行预处理，即通过透视投影变换得到纠正影像（近似正射影像），消除影像几何变形、尺度和旋转问题；再对纠正影像提取Harris角点并建立尺度不变特征变换（scale invariant feature transform，SIFT）描述子。匹配时，在保证匹配准确率的同时，为了使得匹配点对分布均匀且提高匹配效率，利用粗略 F 和 H 矩阵引导在局部范围内进行显著性匹配，并利用归一化互相关（normalized cross-correlation，NCC）测度约束剔除误匹配点。对三组典型的倾斜影像数据进行实验，结果表明，本文方法得到的匹配点对分布均匀且较为密集，匹配准确率和效率也较高。
提出了一种具有视点不变性的倾斜影像快速匹配方法。首先对影像进行预处理，即通过透视投影变换得到纠正影像（近似正射影像），消除影像几何变形、尺度和旋转问题；再对纠正影像提取Harris角点并建立尺度不变特征变换（scale invariant feature transform，SIFT）描述子。匹配时，在保证匹配准确率的同时，为了使得匹配点对分布均匀且提高匹配效率，利用粗略 F 和 H 矩阵引导在局部范围内进行显著性匹配，并利用归一化互相关（normalized cross-correlation，NCC）测度约束剔除误匹配点。对三组典型的倾斜影像数据进行实验，结果表明，本文方法得到的匹配点对分布均匀且较为密集，匹配准确率和效率也较高。
2016, 41(9): 1160-1167.
doi: 10.13203/j.whugis20140505
摘要:
云噪声是光学卫星影像的常见问题，为了衡量云噪声对影像融合带来的影响，本文以高通滤波融合算法为例进行分析，指出云与地物的均值相差越大，云对影像融合的影响越大，并提出了一种针对含云影像的融合方法，即联合云检测与高通滤波的含云影像融合方法。该方法首先利用NIR/R-OTSU云检测算法实时进行云检测，判别出影像中的云覆盖区域；其次采用局部优化策略利用高通滤波融合方法分块对非云区域进行处理，得到融合影像。利用资源三号多光谱和正视全色影像进行融合实验，结果表明，本文算法比高通滤波融合方法、亮度色度饱和度（intensity hue saturation，IHS）变换融合方法、Pansharp融合方法更适用于含云影像的融合处理。
云噪声是光学卫星影像的常见问题，为了衡量云噪声对影像融合带来的影响，本文以高通滤波融合算法为例进行分析，指出云与地物的均值相差越大，云对影像融合的影响越大，并提出了一种针对含云影像的融合方法，即联合云检测与高通滤波的含云影像融合方法。该方法首先利用NIR/R-OTSU云检测算法实时进行云检测，判别出影像中的云覆盖区域；其次采用局部优化策略利用高通滤波融合方法分块对非云区域进行处理，得到融合影像。利用资源三号多光谱和正视全色影像进行融合实验，结果表明，本文算法比高通滤波融合方法、亮度色度饱和度（intensity hue saturation，IHS）变换融合方法、Pansharp融合方法更适用于含云影像的融合处理。
2016, 41(9): 1168-1175.
doi: 10.13203/j.whugis20140516
摘要:
叶绿素含量是评估水稻长势和产量的重要参数。为了实现快速而准确的叶绿素含量估测，以宁夏引黄灌区宁粳43号水稻为试验对象，通过不同的氮素水平试验，测定了水稻在拔节期、抽穗期和乳熟期的冠层高光谱反射率和叶片绿色度土壤、作物分析仪器开发（soil and plant analyzer development，SPAD）值，分析了水稻不同时期冠层光谱的红边变化特征，并建立了SPAD的估测模型。结果表明，水稻叶片SPAD值随供氮水平的增加而增加，随生育期的变化表现为至抽穗期达到最高，而后逐渐降低。冠层光谱反射率随供氮水平的提高在可见光波段降低，在近红外波段增加。冠层光谱的红边位置、红边幅值和红边面积从拔节期到抽穗期呈现出“红移”，至乳熟期呈“蓝移”现象，三个红边参数均随氮素水平的提高而增加。水稻拔节期是以红边面积为变量建立的模型对SPAD预测能力较好，而抽穗期和乳熟期则是以红边位置为参数建立的模型精度较高，与南方稻田叶绿素估算模型有所差异。利用高光谱技术对水稻SPAD值进行定量反演，可为西北地区水稻长势遥感监测提供理论依据。
叶绿素含量是评估水稻长势和产量的重要参数。为了实现快速而准确的叶绿素含量估测，以宁夏引黄灌区宁粳43号水稻为试验对象，通过不同的氮素水平试验，测定了水稻在拔节期、抽穗期和乳熟期的冠层高光谱反射率和叶片绿色度土壤、作物分析仪器开发（soil and plant analyzer development，SPAD）值，分析了水稻不同时期冠层光谱的红边变化特征，并建立了SPAD的估测模型。结果表明，水稻叶片SPAD值随供氮水平的增加而增加，随生育期的变化表现为至抽穗期达到最高，而后逐渐降低。冠层光谱反射率随供氮水平的提高在可见光波段降低，在近红外波段增加。冠层光谱的红边位置、红边幅值和红边面积从拔节期到抽穗期呈现出“红移”，至乳熟期呈“蓝移”现象，三个红边参数均随氮素水平的提高而增加。水稻拔节期是以红边面积为变量建立的模型对SPAD预测能力较好，而抽穗期和乳熟期则是以红边位置为参数建立的模型精度较高，与南方稻田叶绿素估算模型有所差异。利用高光谱技术对水稻SPAD值进行定量反演，可为西北地区水稻长势遥感监测提供理论依据。
2016, 41(9): 1176-1182.
doi: 10.13203/j.whugis20150690
摘要:
北极海冰变化受全球气候变化影响明显，海冰的变化不仅体现在面积上，而且也体现在厚度上。利用海冰干舷高度可以反演海冰厚度，冰、云和陆地高程卫星/地球科学激光测高系统（ice，cloud and land elevation satellite/geoscience laser altimeter system，ICESat/GLAS）提供了高精度的海冰高程信息。利用ICESat/GLAS测高数据，提取了2003~2008年部分时间段北极区域海冰的干舷高度，分析了2003~2008年间北极海冰季节性以及年际变化特征。结果表明，北极海冰干舷高度呈下降趋势，并且在2007年夏季减少趋势最为明显。对北极海冰在2007年迅速减少的原因进行了探讨，并利用仰视声呐实测数据对干舷高提取算法存在的系统性偏差进行了讨论与分析。
北极海冰变化受全球气候变化影响明显，海冰的变化不仅体现在面积上，而且也体现在厚度上。利用海冰干舷高度可以反演海冰厚度，冰、云和陆地高程卫星/地球科学激光测高系统（ice，cloud and land elevation satellite/geoscience laser altimeter system，ICESat/GLAS）提供了高精度的海冰高程信息。利用ICESat/GLAS测高数据，提取了2003~2008年部分时间段北极区域海冰的干舷高度，分析了2003~2008年间北极海冰季节性以及年际变化特征。结果表明，北极海冰干舷高度呈下降趋势，并且在2007年夏季减少趋势最为明显。对北极海冰在2007年迅速减少的原因进行了探讨，并利用仰视声呐实测数据对干舷高提取算法存在的系统性偏差进行了讨论与分析。
2016, 41(9): 1183-1191.
doi: 10.13203/j.whugis20140627
摘要:
空间选择率估计是空间数据库查询优化的核心问题之一。现有空间直方图方法打破了空间面对象的完整性，难以实现精确拓扑谓词的选择率估计和空间直方图的查询推演。针对以上问题，本文提出了累计环形桶（annular bucket，AB）直方图，简称为累计AB直方图。该方法通过建立容纳空间面对象的“环形桶”，保留了空间面对象的整体性，可以实现基于最小外接矩形（minimum bounding rectangle，MBR）顶点位置的精确拓扑关系查询和空间推演。介绍了累计AB直方图的生成方法及其面向空间关系谓词的选择率估算方法，并以土地利用数据为例，检验了累计AB直方图选择率估计的准确性，讨论了该方法的效率和适用范围。
空间选择率估计是空间数据库查询优化的核心问题之一。现有空间直方图方法打破了空间面对象的完整性，难以实现精确拓扑谓词的选择率估计和空间直方图的查询推演。针对以上问题，本文提出了累计环形桶（annular bucket，AB）直方图，简称为累计AB直方图。该方法通过建立容纳空间面对象的“环形桶”，保留了空间面对象的整体性，可以实现基于最小外接矩形（minimum bounding rectangle，MBR）顶点位置的精确拓扑关系查询和空间推演。介绍了累计AB直方图的生成方法及其面向空间关系谓词的选择率估算方法，并以土地利用数据为例，检验了累计AB直方图选择率估计的准确性，讨论了该方法的效率和适用范围。
2016, 41(9): 1192-1198.
doi: 10.13203/j.whugis20150569
摘要:
现有的关于出租车GPS轨迹大数据的研究均没有考虑出租车司机本身的非运营行为（如出租车加油（气）、就餐、交接班）的特征和需求。根据出租车轨迹大数据，研究了出租车短时非运营行为特征，从轨迹数据中提取出租车短时非运营行为，利用平面线要素核密度分析其时空分布，并采用Ripley's K函数分析了武汉市徐东大街区域的短时非运营行为与加气站的空间相关性。实验结果表明，分析出租车短时非运营行为时空分布能有效地揭示出租车司机群体的短时非运营行为需求，以及需求与现有公共资源不匹配引发的资源低效配置现状，为公共资源优化调整提供科学有效的辅助决策支撑。
现有的关于出租车GPS轨迹大数据的研究均没有考虑出租车司机本身的非运营行为（如出租车加油（气）、就餐、交接班）的特征和需求。根据出租车轨迹大数据，研究了出租车短时非运营行为特征，从轨迹数据中提取出租车短时非运营行为，利用平面线要素核密度分析其时空分布，并采用Ripley's K函数分析了武汉市徐东大街区域的短时非运营行为与加气站的空间相关性。实验结果表明，分析出租车短时非运营行为时空分布能有效地揭示出租车司机群体的短时非运营行为需求，以及需求与现有公共资源不匹配引发的资源低效配置现状，为公共资源优化调整提供科学有效的辅助决策支撑。
2016, 41(9): 1199-1204.
doi: 10.13203/j.whugis20140524
摘要:
城市群体移动研究通常以网格为空间分析单元，其分析存在可塑性面积单元问题（modifiable area unit problem，MAUP），目前的研究缺乏对不同大小的网格面积单元所忽略的城市群体移动规律的定量分析结论。对城市空间进行有限的不同大小的等间距格网划分并对城市群体移动忽略部分进行分析，发现格网内群体移动量随格网大小线性递增，格网间的群体移动量随格网大小线性递减，并以提取城市重要位置的空间分布和属性特征的不一致为例，表明应对忽略的短距离移动予以重视，避免决策上的偏差。与此同时，不同格网划分大小情况下格网内的移动量在住宅用地、工业用地上被忽略程度较为严重，建议根据实际研究的目的采取不均匀划分空间格网方法，避免过多忽略群体移动。
城市群体移动研究通常以网格为空间分析单元，其分析存在可塑性面积单元问题（modifiable area unit problem，MAUP），目前的研究缺乏对不同大小的网格面积单元所忽略的城市群体移动规律的定量分析结论。对城市空间进行有限的不同大小的等间距格网划分并对城市群体移动忽略部分进行分析，发现格网内群体移动量随格网大小线性递增，格网间的群体移动量随格网大小线性递减，并以提取城市重要位置的空间分布和属性特征的不一致为例，表明应对忽略的短距离移动予以重视，避免决策上的偏差。与此同时，不同格网划分大小情况下格网内的移动量在住宅用地、工业用地上被忽略程度较为严重，建议根据实际研究的目的采取不均匀划分空间格网方法，避免过多忽略群体移动。
2016, 41(9): 1205-1210.
doi: 10.13203/j.whugis20140440
摘要:
传统分布式文件系统中的副本量控制策略，主要是从内部资源的角度考虑副本的创建，未考虑外部需求的变化。这种策略不适合部署在以服务为基础、内部存储资源丰富的智慧城市云存储中心上。提出了一种结合数据安全（最小副本量）和服务需求（最优副本量）的副本量控制模型。模型中采用基于双时间粒度预测算法预测文件流行度，依据文件的流行度和系统资源动态调整云中副本数量。仿真实验结果表明，本文采用的动态副本机制在应对突发的大规模并发访问方面有显著优势；同时，相比常规的基于访问频率的动态副本，本文策略的存储资源占用量更少。
传统分布式文件系统中的副本量控制策略，主要是从内部资源的角度考虑副本的创建，未考虑外部需求的变化。这种策略不适合部署在以服务为基础、内部存储资源丰富的智慧城市云存储中心上。提出了一种结合数据安全（最小副本量）和服务需求（最优副本量）的副本量控制模型。模型中采用基于双时间粒度预测算法预测文件流行度，依据文件的流行度和系统资源动态调整云中副本数量。仿真实验结果表明，本文采用的动态副本机制在应对突发的大规模并发访问方面有显著优势；同时，相比常规的基于访问频率的动态副本，本文策略的存储资源占用量更少。
2016, 41(9): 1211-1217.
doi: 10.13203/j.whugis20140560
摘要:
针对放大镜式地图的信息失衡问题，以分段比例尺变化函数为投影方法，通过Voronoi k阶邻近关系建立观察目标与其邻近目标之间的联系，顾及目标分布的均衡性与目标形变的易读性，提出了Voronoi k阶邻近支持下的目标分布均衡性控制参数、Voronoi区域面积约束下的目标形变易读性控制参数，给出了两种控制参数的定量计算方法以及用于生成放大镜式地图的目标选取算法。实验结果表明，本文算法能够使得放大镜式地图中出现的目标数量保持稳定，与此同时，在放大镜边缘处变形较大的目标不再被表达，具有一定的实用价值。
针对放大镜式地图的信息失衡问题，以分段比例尺变化函数为投影方法，通过Voronoi k阶邻近关系建立观察目标与其邻近目标之间的联系，顾及目标分布的均衡性与目标形变的易读性，提出了Voronoi k阶邻近支持下的目标分布均衡性控制参数、Voronoi区域面积约束下的目标形变易读性控制参数，给出了两种控制参数的定量计算方法以及用于生成放大镜式地图的目标选取算法。实验结果表明，本文算法能够使得放大镜式地图中出现的目标数量保持稳定，与此同时，在放大镜边缘处变形较大的目标不再被表达，具有一定的实用价值。
2016, 41(9): 1218-1224.
doi: 10.13203/j.whugis20150328
摘要:
地图上道路的移位、变形或符号化往往会产生道路与其周边建筑物的空间冲突。为了尽量保持道路旁的建筑物群沿线分布的基本规律，提出了把建筑物群移位转换为线移位问题的一种移位方法，能协同处理好道路与建筑物之间的空间冲突，并利用实验验证了所提出方法的合理性和有效性。该方法首先需要确定潜在的空间冲突区域，并依据空间冲突区内的地图要素类别确定空间冲突类型；然后，判断落入空间冲突区内的建筑物群，用建筑物中心点到道路的垂线表示建筑物与道路的关联关系，并把与这些落入空间冲突区域内的建筑物最邻近的距离小于阈值的建筑物归类到相应的建筑物子群，对每个这样的建筑物子群，建立其中心点的最小生成树（minimum spanning tree，MST）；最后，把这些垂线、MST和道路看成一个线状要素网络，利用Snake模型进行协同移位处理。
地图上道路的移位、变形或符号化往往会产生道路与其周边建筑物的空间冲突。为了尽量保持道路旁的建筑物群沿线分布的基本规律，提出了把建筑物群移位转换为线移位问题的一种移位方法，能协同处理好道路与建筑物之间的空间冲突，并利用实验验证了所提出方法的合理性和有效性。该方法首先需要确定潜在的空间冲突区域，并依据空间冲突区内的地图要素类别确定空间冲突类型；然后，判断落入空间冲突区内的建筑物群，用建筑物中心点到道路的垂线表示建筑物与道路的关联关系，并把与这些落入空间冲突区域内的建筑物最邻近的距离小于阈值的建筑物归类到相应的建筑物子群，对每个这样的建筑物子群，建立其中心点的最小生成树（minimum spanning tree，MST）；最后，把这些垂线、MST和道路看成一个线状要素网络，利用Snake模型进行协同移位处理。
2016, 41(9): 1225-1231.
doi: 10.13203/j.whugis20130430
摘要:
道路密度信息广泛应用于景观分析、路网规划、城市边界提取与道路网综合等领域。提出了一种道路密度分区方法，该方法首先生成道路交叉点和端点的Voronoi图，然后运用Gi*提取局部的Voronoi单元面积的高值聚集区与低值聚集区，最后将95%置信度下的高值区域和低值区域对应的相邻Voronoi单元合并。对Google地图上14级、13级和12级香港的道路网进行了实证研究，结果表明，该方法生成的密度分区大致反映了道路网的疏密，并较好地反映了选取前后各区域道路密度的对比规律。将本文方法与网格密度法进行对比，结果表明本文方法优于网格密度法。
道路密度信息广泛应用于景观分析、路网规划、城市边界提取与道路网综合等领域。提出了一种道路密度分区方法，该方法首先生成道路交叉点和端点的Voronoi图，然后运用Gi*提取局部的Voronoi单元面积的高值聚集区与低值聚集区，最后将95%置信度下的高值区域和低值区域对应的相邻Voronoi单元合并。对Google地图上14级、13级和12级香港的道路网进行了实证研究，结果表明，该方法生成的密度分区大致反映了道路网的疏密，并较好地反映了选取前后各区域道路密度的对比规律。将本文方法与网格密度法进行对比，结果表明本文方法优于网格密度法。
2016, 41(9): 1232-1237.
doi: 10.13203/j.whugis20160073
摘要:
道路网数据中微观结构的识别对于多尺度路网建模、步行导航等至关重要。复杂道路交叉口是重要的道路微观结构之一，针对目前道路复杂交叉口基于几何形状描述与图形匹配识别方法存在的不足，从复杂交叉口识别与化简的角度出发，提出了一种利用路段分类进行复杂道路交叉口识别与化简的方法。该方法首先通过点密度聚类的方法对道路交叉口进行定位，然后利用路段的规模、形状和属性等特征构建特征空间，将交叉口的识别作为一种区分主干路段与辅助路段的两类分类问题，利用支持向量机的方法对交叉口区域内的路段进行分类，从而完成交叉口的识别与化简。利用开放街道地图（Open Street Map）数据进行实验，结果表明，该方法能够有效地识别道路交叉口。
道路网数据中微观结构的识别对于多尺度路网建模、步行导航等至关重要。复杂道路交叉口是重要的道路微观结构之一，针对目前道路复杂交叉口基于几何形状描述与图形匹配识别方法存在的不足，从复杂交叉口识别与化简的角度出发，提出了一种利用路段分类进行复杂道路交叉口识别与化简的方法。该方法首先通过点密度聚类的方法对道路交叉口进行定位，然后利用路段的规模、形状和属性等特征构建特征空间，将交叉口的识别作为一种区分主干路段与辅助路段的两类分类问题，利用支持向量机的方法对交叉口区域内的路段进行分类，从而完成交叉口的识别与化简。利用开放街道地图（Open Street Map）数据进行实验，结果表明，该方法能够有效地识别道路交叉口。
2016, 41(9): 1238-1244.
doi: 10.13203/j.whugis20140494
摘要:
与模糊度为浮点解的精密单点定位（precise point positioning，PPP）相比，PPP模糊度固定技术具有更快的收敛速度和更好的定位精度。但当GPS卫星数目少或几何构形不好时，需要较长时间实现GPS PPP模糊度的首次固定，通过加入GLONASS卫星可以有效缩短首次固定时间。推导了基于整数相位钟法的GPS/GLONASS组合PPP模型并进行了大量实验解算。40组静态模拟动态实验表明，GPS PPP模糊度首次固定平均需要50.2 min，但在GLONASS辅助下只需25.7 min，减少了48.8%，而且定位精度也有提高。车载动态实验表明，由于受观测条件限制，GPS PPP模糊度难以固定，但在GLONASS辅助下仍能实现GPS PPP模糊度固定。
与模糊度为浮点解的精密单点定位（precise point positioning，PPP）相比，PPP模糊度固定技术具有更快的收敛速度和更好的定位精度。但当GPS卫星数目少或几何构形不好时，需要较长时间实现GPS PPP模糊度的首次固定，通过加入GLONASS卫星可以有效缩短首次固定时间。推导了基于整数相位钟法的GPS/GLONASS组合PPP模型并进行了大量实验解算。40组静态模拟动态实验表明，GPS PPP模糊度首次固定平均需要50.2 min，但在GLONASS辅助下只需25.7 min，减少了48.8%，而且定位精度也有提高。车载动态实验表明，由于受观测条件限制，GPS PPP模糊度难以固定，但在GLONASS辅助下仍能实现GPS PPP模糊度固定。
2016, 41(9): 1245-1252.
doi: 10.13203/j.whugis20140846
摘要:
讨论了全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）/里程计（odometer，ODO）/惯性导航系统（inertial navigation system，INS）组合定位定姿中误差校正与ODO/INS组合导航两个方面的问题。针对里程计刻度因子和安装误差角的校正，在不改变原GNSS/INS滤波器的基础上，设计了GNSS/INS与INS/ODO两级卡尔曼滤波器级联结构，将INS导航误差与里程计刻度因子误差、安装误差角分别列入两个滤波器的系统状态中，在GNSS连续观测和固定模糊度条件下，利用里程计和惯导里程增量之差作为INS/ODO卡尔曼滤波器的外部观测，对误差进行校正。另一方面，使用校正过的里程计和安装误差角，在GNSS失锁条件下对INS进行观测和修正。跑车实验结果表明，本文算法可以有效校正里程计刻度因子和定位定姿（positioning and orientaton system，POS）安装误差角，同时大幅提高GNSS失锁条件下的定位精度，配合平滑卡尔曼滤波器，可将城市移动测量两分钟GNSS失锁条件下的定位误差控制在0.5 m以内。
讨论了全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）/里程计（odometer，ODO）/惯性导航系统（inertial navigation system，INS）组合定位定姿中误差校正与ODO/INS组合导航两个方面的问题。针对里程计刻度因子和安装误差角的校正，在不改变原GNSS/INS滤波器的基础上，设计了GNSS/INS与INS/ODO两级卡尔曼滤波器级联结构，将INS导航误差与里程计刻度因子误差、安装误差角分别列入两个滤波器的系统状态中，在GNSS连续观测和固定模糊度条件下，利用里程计和惯导里程增量之差作为INS/ODO卡尔曼滤波器的外部观测，对误差进行校正。另一方面，使用校正过的里程计和安装误差角，在GNSS失锁条件下对INS进行观测和修正。跑车实验结果表明，本文算法可以有效校正里程计刻度因子和定位定姿（positioning and orientaton system，POS）安装误差角，同时大幅提高GNSS失锁条件下的定位精度，配合平滑卡尔曼滤波器，可将城市移动测量两分钟GNSS失锁条件下的定位误差控制在0.5 m以内。
2016, 41(9): 1253-1258.
doi: 10.13203/j.whugis20140631
摘要:
时间尺度算法用于综合钟组内所有的原子钟，建立一个频率稳定度更高的时间尺度，其核心环节可以概括为通过N-1组观测量（钟差）计算得到N台钟的权重和预测值。传统算法主要关注如何调整权重来提高时间尺度的稳定度，本文算法通过调整预测值来提高时间尺度的稳定度。本文算法使用Kalman滤波器对观测钟差进行状态估计，在Kalman滤波器每一次递推的过程中，调整一次预测值，通过每次实时调整预测值来建立时间尺度。理论推导和仿真实验都表明，本文建立的时间尺度滤除了频率白噪声，主要只含有频率随机游走噪声，所以具有很高的中短期稳定度。该时间尺度是一个连续、实时、可预测的时间尺度。
时间尺度算法用于综合钟组内所有的原子钟，建立一个频率稳定度更高的时间尺度，其核心环节可以概括为通过N-1组观测量（钟差）计算得到N台钟的权重和预测值。传统算法主要关注如何调整权重来提高时间尺度的稳定度，本文算法通过调整预测值来提高时间尺度的稳定度。本文算法使用Kalman滤波器对观测钟差进行状态估计，在Kalman滤波器每一次递推的过程中，调整一次预测值，通过每次实时调整预测值来建立时间尺度。理论推导和仿真实验都表明，本文建立的时间尺度滤除了频率白噪声，主要只含有频率随机游走噪声，所以具有很高的中短期稳定度。该时间尺度是一个连续、实时、可预测的时间尺度。
2016, 41(9): 1259-1264.
doi: 10.13203/j.whugis20140421
摘要:
在现有的关于GPS高程转换的总体最小二乘方法研究中，通常是将高程异常转换参数的计算与待求点高程异常的计算分两步进行处理，并且只考虑由已知高程异常点的平面坐标组成的系数矩阵的误差，忽略了高程异常待求点的坐标误差。针对以上问题，本文提出了GPS高程转换的总体最小二乘拟合推估模型，将计算高程异常转换参数和待求点高程异常联合处理，且考虑到所有点的点位误差，最后采用拟合推估法进行求解。实验结果表明，本文方法能够有效地提高高程转换的精度。
在现有的关于GPS高程转换的总体最小二乘方法研究中，通常是将高程异常转换参数的计算与待求点高程异常的计算分两步进行处理，并且只考虑由已知高程异常点的平面坐标组成的系数矩阵的误差，忽略了高程异常待求点的坐标误差。针对以上问题，本文提出了GPS高程转换的总体最小二乘拟合推估模型，将计算高程异常转换参数和待求点高程异常联合处理，且考虑到所有点的点位误差，最后采用拟合推估法进行求解。实验结果表明，本文方法能够有效地提高高程转换的精度。
2016, 41(9): 1265-1271.
doi: 10.13203/j.whugis20140919
摘要:
利用分测线零漂改正方法和格值系数变化检测方法，对云南重力测区2014年两期CG-5重力仪观测数据进行了精细处理，获得了该地区重力场变化，并用绝对重力观测结果进行了验证。结果表明:（1）CG-5重力仪零漂率存在明显的随时间变化，C1169和C1170两台重力仪在第一期观测时间内呈近似线性的增大趋势，变化量达20×10-8 m·s-2·h-1，第二期观测时间内则趋于稳定，经零漂改正后，观测数据联测精度明显提高；（2）C1170重力仪格值系数变化发生了明显变化，变化量约为-0.000 100；（3）经格值系数改正后，获得的重力变化结果与绝对重力观测结果更为一致，重力场变化图像更为清楚地反映了昭通-鲁甸断裂两侧的差异变化和鲁甸6.5级地震的发震背景，验证了大地震一般发生在与主要活动断裂一致的重力场变化正负转换带上这一结论，说明本文所用方法能有效消除观测数据中的系统误差，有利于真实重力场变化信息的获取。
利用分测线零漂改正方法和格值系数变化检测方法，对云南重力测区2014年两期CG-5重力仪观测数据进行了精细处理，获得了该地区重力场变化，并用绝对重力观测结果进行了验证。结果表明:（1）CG-5重力仪零漂率存在明显的随时间变化，C1169和C1170两台重力仪在第一期观测时间内呈近似线性的增大趋势，变化量达20×10-8 m·s-2·h-1，第二期观测时间内则趋于稳定，经零漂改正后，观测数据联测精度明显提高；（2）C1170重力仪格值系数变化发生了明显变化，变化量约为-0.000 100；（3）经格值系数改正后，获得的重力变化结果与绝对重力观测结果更为一致，重力场变化图像更为清楚地反映了昭通-鲁甸断裂两侧的差异变化和鲁甸6.5级地震的发震背景，验证了大地震一般发生在与主要活动断裂一致的重力场变化正负转换带上这一结论，说明本文所用方法能有效消除观测数据中的系统误差，有利于真实重力场变化信息的获取。
2016, 41(9): 1272-1278.
doi: 10.13203/j.whugis20140570
摘要:
针对大坝位移监控统计分析中拟合残差序列内蕴的混沌成分，以及传统算法在挖掘监测信息时的优势单一性，结合常规优化算法特点，运用蛙跳算法（shuffled frog leaping algorithm，SFLA）在确定子模型最优权重的基础上，建立了基于SFLA的大坝位移组合预报模型。考虑到统计分析中拟合残差序列的混沌特性，利用相空间重构及混沌理论对位移残差序列值进行分析与预测，并将其残差预测项与SFLA组合模型预测值进行叠加，据此，提出了一种融合混沌残差的大坝位移蛙跳式组合预报方法，并研制了其考虑混沌残差的大坝位移蛙跳算法的实施程序。实例分析表明，所建立的模型与方法相对传统方法在拟合精度及收敛速度方面较优，其模型预报能力有明显提升，这也为其他水工建筑物安全监控模型中位移等效应量的预报分析提供了新方法。
针对大坝位移监控统计分析中拟合残差序列内蕴的混沌成分，以及传统算法在挖掘监测信息时的优势单一性，结合常规优化算法特点，运用蛙跳算法（shuffled frog leaping algorithm，SFLA）在确定子模型最优权重的基础上，建立了基于SFLA的大坝位移组合预报模型。考虑到统计分析中拟合残差序列的混沌特性，利用相空间重构及混沌理论对位移残差序列值进行分析与预测，并将其残差预测项与SFLA组合模型预测值进行叠加，据此，提出了一种融合混沌残差的大坝位移蛙跳式组合预报方法，并研制了其考虑混沌残差的大坝位移蛙跳算法的实施程序。实例分析表明，所建立的模型与方法相对传统方法在拟合精度及收敛速度方面较优，其模型预报能力有明显提升，这也为其他水工建筑物安全监控模型中位移等效应量的预报分析提供了新方法。
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