2017年 第42卷 第12期
2017, 42(12): 1681-1687.
doi: 10.13203/j.whugis20150065
摘要:
应急服务需要根据实际情况在城市的某些区位中提前布置，才能保证需求发生时能在规定时间内到达需求位置，提供应急服务。布置区位时，需要根据时变交通条件的变化，适当考虑时空的合理分布，以为城市居民提供较为公平的服务覆盖。传统最大区位覆盖模型较少考虑服务的公平分配，特别是在时变交通和复杂大规模路网条件下，缺乏对公平量度的显式建模。基于目前区域覆盖优化模型的最近进展，扩展了传统最大区位覆盖模型，建立面向公平分配的时变应急服务覆盖模型，提出了相应的启发式高效求解方法。利用武汉市数据进行实验验证，证实模型求解得到的区位配置解较之传统模型，不仅提供了更加公平的应急服务覆盖，也考虑到了时变交通条件，改善了应急资源在时空上的均衡配置水平，整体上提高了应急服务质量。
应急服务需要根据实际情况在城市的某些区位中提前布置，才能保证需求发生时能在规定时间内到达需求位置，提供应急服务。布置区位时，需要根据时变交通条件的变化，适当考虑时空的合理分布，以为城市居民提供较为公平的服务覆盖。传统最大区位覆盖模型较少考虑服务的公平分配，特别是在时变交通和复杂大规模路网条件下，缺乏对公平量度的显式建模。基于目前区域覆盖优化模型的最近进展，扩展了传统最大区位覆盖模型，建立面向公平分配的时变应急服务覆盖模型，提出了相应的启发式高效求解方法。利用武汉市数据进行实验验证，证实模型求解得到的区位配置解较之传统模型，不仅提供了更加公平的应急服务覆盖，也考虑到了时变交通条件，改善了应急资源在时空上的均衡配置水平，整体上提高了应急服务质量。
2017, 42(12): 1688-1695.
doi: 10.13203/j.whugis20150361
摘要:
CPU/GPU异构混合系统是一种新型高性能计算平台，但现有并行空间插值算法仅依赖CPU或GPU进行加速，迫切需要研究协同并行空间插值算法以充分利用异构计算资源，进一步提升插值效率。以薄板样条函数插值为例，提出一种CPU/GPU协同并行插值算法以加速海量激光雷达（light detector & ranger，LiDAR）点云生成数字高程模型（DEM）。通过插值任务的分解与抽象封装以屏蔽底层硬件执行模式的差异性，同时在多级协同并行框架基础上设计了Greedy-SET动态调度策略，策略顾及底层硬件能力的差异性，以实现异构并行资源的充分利用和良好负载均衡。实验表明，协同并行插值算法在高性能工作站上取得19.6倍的加速比，相比单一CPU或GPU并行算法，其效率提升分别达到54%和44%，实现了高效的协同并行处理。
CPU/GPU异构混合系统是一种新型高性能计算平台，但现有并行空间插值算法仅依赖CPU或GPU进行加速，迫切需要研究协同并行空间插值算法以充分利用异构计算资源，进一步提升插值效率。以薄板样条函数插值为例，提出一种CPU/GPU协同并行插值算法以加速海量激光雷达（light detector & ranger，LiDAR）点云生成数字高程模型（DEM）。通过插值任务的分解与抽象封装以屏蔽底层硬件执行模式的差异性，同时在多级协同并行框架基础上设计了Greedy-SET动态调度策略，策略顾及底层硬件能力的差异性，以实现异构并行资源的充分利用和良好负载均衡。实验表明，协同并行插值算法在高性能工作站上取得19.6倍的加速比，相比单一CPU或GPU并行算法，其效率提升分别达到54%和44%，实现了高效的协同并行处理。
2017, 42(12): 1696-1702.
doi: 10.13203/j.whugis20150590
摘要:
针对Delaunay三角网空间聚类存在的不足，提出一种顾及属性空间分布不均的空间聚类方法。首先将Delaunay三角网空间位置聚类作为约束条件，采用广度优先搜索方法，以局部参数"属性变化率"作为阈值识别非空间属性相似簇的聚类过程。以城市商业中心为例，验证了该方法能够更客观地识别非空间属性相似的簇，且自适应属性阈值可以满足不同聚类需求，为城市商业中心等空间实体的提取提供了一种有效方法。
针对Delaunay三角网空间聚类存在的不足，提出一种顾及属性空间分布不均的空间聚类方法。首先将Delaunay三角网空间位置聚类作为约束条件，采用广度优先搜索方法，以局部参数"属性变化率"作为阈值识别非空间属性相似簇的聚类过程。以城市商业中心为例，验证了该方法能够更客观地识别非空间属性相似的簇，且自适应属性阈值可以满足不同聚类需求，为城市商业中心等空间实体的提取提供了一种有效方法。
2017, 42(12): 1703-1710.
doi: 10.13203/j.whugis20150594
摘要:
针对目前只能对单一运动特征（速度、方向等）进行轨迹相似性分析的不足，提出了基于多重运动特征的轨迹相似性度量，该度量对于分析和理解移动对象的运动行为和规律具有重要意义。将其应用于基于多重运动特征的运动序列模式发现。该相似性度量借鉴数据立方体的思想，将多重运动特征时间序列进行量化和符号化表示，在多重运动特征值域空间中计算两字符间的距离作为字符间替换代价，最终以加权编辑距离作为相似性度量。将该相似性度量与谱聚类方法相结合进行运动序列模式发现。实验以飓风数据为例，通过气象文献中飓风的发生与运动规律验证了模型的有效性。
针对目前只能对单一运动特征（速度、方向等）进行轨迹相似性分析的不足，提出了基于多重运动特征的轨迹相似性度量，该度量对于分析和理解移动对象的运动行为和规律具有重要意义。将其应用于基于多重运动特征的运动序列模式发现。该相似性度量借鉴数据立方体的思想，将多重运动特征时间序列进行量化和符号化表示，在多重运动特征值域空间中计算两字符间的距离作为字符间替换代价，最终以加权编辑距离作为相似性度量。将该相似性度量与谱聚类方法相结合进行运动序列模式发现。实验以飓风数据为例，通过气象文献中飓风的发生与运动规律验证了模型的有效性。
2017, 42(12): 1711-1718.
doi: 10.13203/j.whugis20150588
摘要:
热岛效应是城市化进程中产生的特有环境问题。基于Landsat TM/ETM+（1989、2001、2007、2013年）遥感影像完成哈尔滨地面亮温定量反演、标准化和等级划分等处理，并分析城市热岛空间分布特征和时空演变规律。基于地学信息图谱理论，定量分析24 a间热岛效应图谱信息变化特征，探究城市热岛格局的时空演变进程和形成机制，揭示城市化进程与热岛效应之间的响应关系。结果表明，随着哈尔滨城市化进程加速，4级热岛效应呈递增趋势，面积比例分别为4.36%、5.69%、6.29%和7.12%，主要分布在道外区和铁路沿线地带；植被和水体区域的地面温度较低，其边缘温度更低；反复变化型面积最大，后期变化型面积最小，面积比例分别为33.30%和7.30%。地学信息图谱分析可为城市热岛效应随城市化演变趋势提供准确、丰富的信息，对全面分析城市热岛的形成和发展具有重要的意义。
热岛效应是城市化进程中产生的特有环境问题。基于Landsat TM/ETM+（1989、2001、2007、2013年）遥感影像完成哈尔滨地面亮温定量反演、标准化和等级划分等处理，并分析城市热岛空间分布特征和时空演变规律。基于地学信息图谱理论，定量分析24 a间热岛效应图谱信息变化特征，探究城市热岛格局的时空演变进程和形成机制，揭示城市化进程与热岛效应之间的响应关系。结果表明，随着哈尔滨城市化进程加速，4级热岛效应呈递增趋势，面积比例分别为4.36%、5.69%、6.29%和7.12%，主要分布在道外区和铁路沿线地带；植被和水体区域的地面温度较低，其边缘温度更低；反复变化型面积最大，后期变化型面积最小，面积比例分别为33.30%和7.30%。地学信息图谱分析可为城市热岛效应随城市化演变趋势提供准确、丰富的信息，对全面分析城市热岛的形成和发展具有重要的意义。
2017, 42(12): 1719-1724.
doi: 10.13203/j.whugis20150120
摘要:
卫星对侦查区域的覆盖语义是影响侦查覆盖效率的关键因素之一。针对现有覆盖算法低效耗时的技术瓶颈，提出了一种针对成像卫星区域覆盖的自适应规划方法，包括自适应的网格划分、平衡成像精度和覆盖效率的最大可视覆盖计算以及窗口优化的卫星区域覆盖策略。通过与常用经典算法对比，验证了本文方法的有效性和鲁棒性。本文方法已成功应用于某些在轨卫星的区域覆盖任务。
卫星对侦查区域的覆盖语义是影响侦查覆盖效率的关键因素之一。针对现有覆盖算法低效耗时的技术瓶颈，提出了一种针对成像卫星区域覆盖的自适应规划方法，包括自适应的网格划分、平衡成像精度和覆盖效率的最大可视覆盖计算以及窗口优化的卫星区域覆盖策略。通过与常用经典算法对比，验证了本文方法的有效性和鲁棒性。本文方法已成功应用于某些在轨卫星的区域覆盖任务。
2017, 42(12): 1725-1730.
doi: 10.13203/j.whugis20150394
摘要:
为了满足水文和气象模型对长时段积雪面积数据的需求，基于第二代甚高分辨率辐射计（second series of advanced very high resolution radiometer，AVHRR/2）的10 d合成数据提出了一种青藏高原地区AVHRR/2数据亚像元雪填图算法，将中分辨率遥感数据亚像元级积雪面积数据集延伸至30 a时间跨度。本文算法以多端元线性光谱混合分析模型为基础，以归一化植被指数、第一波段、第二波段等作为选取端元的指标，直接从AVHRR/2图像中自动选取所需雪端元与非雪端元。基于TM数据对该算法的AVHRR/2数据亚像元雪填图结果进行验证，其均方根误差接近0.1，在青藏高原山区具有较高的精度。
为了满足水文和气象模型对长时段积雪面积数据的需求，基于第二代甚高分辨率辐射计（second series of advanced very high resolution radiometer，AVHRR/2）的10 d合成数据提出了一种青藏高原地区AVHRR/2数据亚像元雪填图算法，将中分辨率遥感数据亚像元级积雪面积数据集延伸至30 a时间跨度。本文算法以多端元线性光谱混合分析模型为基础，以归一化植被指数、第一波段、第二波段等作为选取端元的指标，直接从AVHRR/2图像中自动选取所需雪端元与非雪端元。基于TM数据对该算法的AVHRR/2数据亚像元雪填图结果进行验证，其均方根误差接近0.1，在青藏高原山区具有较高的精度。
2017, 42(12): 1731-1737.
doi: 10.13203/j.whugis20150520
摘要:
针对现有滤波方法处理高密度椒盐噪声的不足，提出一种简单有效的迭代中值滤波算法。该方法首先依据像素的强度值判断噪声点的位置，然后在循环迭代的处理框架内，对噪声像元进行逐步恢复。若噪声影像中包含足够的健康信息，则利用局部灰度差异控制项，完成对滤波结果的进一步优化。基于标准测试影像的实验表明，该方法能更为精确地恢复出被椒盐噪声污染的影像细节信息，其处理结果在目视及定量评价上均优于4种对比的滤波方法；且该方法的处理优势在影像椒盐噪声比例高达95%的情况下也依旧显著。
针对现有滤波方法处理高密度椒盐噪声的不足，提出一种简单有效的迭代中值滤波算法。该方法首先依据像素的强度值判断噪声点的位置，然后在循环迭代的处理框架内，对噪声像元进行逐步恢复。若噪声影像中包含足够的健康信息，则利用局部灰度差异控制项，完成对滤波结果的进一步优化。基于标准测试影像的实验表明，该方法能更为精确地恢复出被椒盐噪声污染的影像细节信息，其处理结果在目视及定量评价上均优于4种对比的滤波方法；且该方法的处理优势在影像椒盐噪声比例高达95%的情况下也依旧显著。
2017, 42(12): 1738-1743.
doi: 10.13203/j.whugis20150528
摘要:
当前对于涉及两个时期间海岸线蚀退型和淤积型区域的构建研究尚缺乏较为自动准确的方法。将两个时期的海岸线视为有向且无自相交的曲线，相互打断为若干有向折线段。通过总结各类型区域边界的构成规律，提出两时期海岸线间变迁区域的自动构建算法。构成变迁区域边界的海岸线折线段总是两个时期间隔出现，且有相同的起点或终点，移除构成某一变迁区域的所有折线段后，对其他区域的提取没有影响。据此规律，提取某一变迁区域边界上的所有折线段，利用其中的点构建区域，根据早期海岸线的方向，判断变迁区域的具体类型。以实际海岸线数据进行验证实验，结果符合预期。该算法可根据两个时期的海岸线，快速准确地提取出由水域变为陆地的淤积型区域和由陆地变为水域的蚀退型区域，为分析海岸线的时空变化特性提供辅助作用。
当前对于涉及两个时期间海岸线蚀退型和淤积型区域的构建研究尚缺乏较为自动准确的方法。将两个时期的海岸线视为有向且无自相交的曲线，相互打断为若干有向折线段。通过总结各类型区域边界的构成规律，提出两时期海岸线间变迁区域的自动构建算法。构成变迁区域边界的海岸线折线段总是两个时期间隔出现，且有相同的起点或终点，移除构成某一变迁区域的所有折线段后，对其他区域的提取没有影响。据此规律，提取某一变迁区域边界上的所有折线段，利用其中的点构建区域，根据早期海岸线的方向，判断变迁区域的具体类型。以实际海岸线数据进行验证实验，结果符合预期。该算法可根据两个时期的海岸线，快速准确地提取出由水域变为陆地的淤积型区域和由陆地变为水域的蚀退型区域，为分析海岸线的时空变化特性提供辅助作用。
2017, 42(12): 1744-1748.
doi: 10.13203/j.whugis20150376
摘要:
针对已分割出的建筑物立面，提出了以基尼系数作为损毁指数对倾斜航空影像中建筑物立面损毁检测的方法。该方法首先通过改进的k-means算法分割出建筑物立面的门窗和墙面，然后利用Canny算法对分割影像进行边缘检测提取统计特征，最后利用经济学中的基尼系数来判断建筑物立面是否损毁。实验结果表明，本文方法在没有先验信息的情况下仅利用单时相倾斜航空影像就能简单高效地判定建筑物立面损毁。
针对已分割出的建筑物立面，提出了以基尼系数作为损毁指数对倾斜航空影像中建筑物立面损毁检测的方法。该方法首先通过改进的k-means算法分割出建筑物立面的门窗和墙面，然后利用Canny算法对分割影像进行边缘检测提取统计特征，最后利用经济学中的基尼系数来判断建筑物立面是否损毁。实验结果表明，本文方法在没有先验信息的情况下仅利用单时相倾斜航空影像就能简单高效地判定建筑物立面损毁。
2017, 42(12): 1749-1755.
doi: 10.13203/j.whugis20150574
摘要:
依据渭河盆地活动构造特征及深部地层结构，以高精度GPS成果为边界条件，构建了区域三维有限元模型，并将模拟断裂运动性质及区域构造应力场，与地质地球物理的结果对比检验了模型模拟结果合理性。数值模拟结果更加精细地揭示出，陇县-马昭与韩城-华县断裂是渭河盆地中部与东、西部构造应力场差异的明显分界带，两条断裂夹挟的盆地中部区域是拉张应力（NW-SE向）集中带，陇县-马昭断裂以西则呈显著挤压应力（近E-W向），韩城-华县断裂以东以NE-SW向挤压应力为主；而礼泉-蒲城-合阳断裂又为盆地中部区域南、北两侧构造应力场差异分界带，断裂南侧较北侧呈现出更显著的NW-SE向拉张应力，该特征与断裂南侧构造地裂缝较北侧更为发育相对应。
依据渭河盆地活动构造特征及深部地层结构，以高精度GPS成果为边界条件，构建了区域三维有限元模型，并将模拟断裂运动性质及区域构造应力场，与地质地球物理的结果对比检验了模型模拟结果合理性。数值模拟结果更加精细地揭示出，陇县-马昭与韩城-华县断裂是渭河盆地中部与东、西部构造应力场差异的明显分界带，两条断裂夹挟的盆地中部区域是拉张应力（NW-SE向）集中带，陇县-马昭断裂以西则呈显著挤压应力（近E-W向），韩城-华县断裂以东以NE-SW向挤压应力为主；而礼泉-蒲城-合阳断裂又为盆地中部区域南、北两侧构造应力场差异分界带，断裂南侧较北侧呈现出更显著的NW-SE向拉张应力，该特征与断裂南侧构造地裂缝较北侧更为发育相对应。
2017, 42(12): 1756-1764.
doi: 10.13203/j.whugis20150619
摘要:
基于融合的GPS速度场结果，使用DEFNODE负位错反演程序估算了喜马拉雅主逆冲断层（the main Himalayan thrust，MHT）的闭锁程度和滑动亏损空间分布，并结合剖面结果分析了断层远、近场的运动特征。结果表明，MHT的闭锁深度基本达到18~24 km，断层面闭锁宽度达到102~136 km，两次历史大地震破裂区域之间的未破裂段落和未发生大地震的段落闭锁深度更深，闭锁断层面更宽，2015年尼泊尔Mw7.8大地震就发生在两次大地震破裂区域之间的段落；MHT总滑动亏损速率和垂直断层挤压滑动亏损速率自东向西逐渐减小，平行断层右旋滑动亏损速率则基本上自东向西逐渐增加；MHT 3条剖面拟合结果也反映出其存在很强的闭锁。根据估算的此次Mw7.8地震的复发周期230年和最近500多年发生的大地震分布，认为MHT整条段落尤其是尼泊尔西部与印度接壤处和可能还没有破裂的不丹地区依然有发生8级大地震的危险。
基于融合的GPS速度场结果，使用DEFNODE负位错反演程序估算了喜马拉雅主逆冲断层（the main Himalayan thrust，MHT）的闭锁程度和滑动亏损空间分布，并结合剖面结果分析了断层远、近场的运动特征。结果表明，MHT的闭锁深度基本达到18~24 km，断层面闭锁宽度达到102~136 km，两次历史大地震破裂区域之间的未破裂段落和未发生大地震的段落闭锁深度更深，闭锁断层面更宽，2015年尼泊尔Mw7.8大地震就发生在两次大地震破裂区域之间的段落；MHT总滑动亏损速率和垂直断层挤压滑动亏损速率自东向西逐渐减小，平行断层右旋滑动亏损速率则基本上自东向西逐渐增加；MHT 3条剖面拟合结果也反映出其存在很强的闭锁。根据估算的此次Mw7.8地震的复发周期230年和最近500多年发生的大地震分布，认为MHT整条段落尤其是尼泊尔西部与印度接壤处和可能还没有破裂的不丹地区依然有发生8级大地震的危险。
2017, 42(12): 1765-1772.
doi: 10.13203/j.whugis20150416
摘要:
基于1999年以来的GPS观测数据，重点分析了川滇地区近期的变形特征，计算给出了该区域主要断裂带的滑动速率，并结合GPS剖面初步识别了断裂带所处的孕震阶段。结果表明，红河断裂带始终处于弱形变区域，值得进一步关注；汶川地震后，由于研究区域应力场的调整和应变的重新分配，使得安宁河断裂带的活动变化较小，逐步趋缓，走滑分量存在明显趋缓现象，并且安宁河断裂带的闭锁深度在一定程度上有所增加；小江断裂带的走滑分量存在明显趋缓现象，显示存在强闭锁现象，小江断裂带平行于断层方向GPS速度剖面显示断裂带两侧变形平缓且变形范围较大；昭通、莲峰断裂的挤压和剪切变形积累均存在弱化现象，可能预示该区域挤压应变积累背景较高。
基于1999年以来的GPS观测数据，重点分析了川滇地区近期的变形特征，计算给出了该区域主要断裂带的滑动速率，并结合GPS剖面初步识别了断裂带所处的孕震阶段。结果表明，红河断裂带始终处于弱形变区域，值得进一步关注；汶川地震后，由于研究区域应力场的调整和应变的重新分配，使得安宁河断裂带的活动变化较小，逐步趋缓，走滑分量存在明显趋缓现象，并且安宁河断裂带的闭锁深度在一定程度上有所增加；小江断裂带的走滑分量存在明显趋缓现象，显示存在强闭锁现象，小江断裂带平行于断层方向GPS速度剖面显示断裂带两侧变形平缓且变形范围较大；昭通、莲峰断裂的挤压和剪切变形积累均存在弱化现象，可能预示该区域挤压应变积累背景较高。
2017, 42(12): 1773-1778.
doi: 10.13203/j.whugis20150529
摘要:
在激光干涉绝对重力仪的研制中，每次测量落体都要自由下落7~20 cm的距离，在此过程中地表重力垂直梯度引入的误差最高可达60×10-8 m/s2。因此，需要计算出每次测量值对应的测量高度，即在该位置时，落体运动的距离内重力垂直梯度对绝对重力测量值的综合误差为零。基于对落体下落运动方程的分析，提出一了种新的绝对重力仪测量高度的计算方法。对比发现，当起始计算时间较小并接近于0（小于0.015 s）时，该算法与已有的算法结果具有较好的一致性，最大偏差不大于3 mm，梯度归算误差不大于1×10-8 m/s2（μGal）。在仪器自主研发的过程中，当起始计算时间较长（大于0.015 s）时，该算法可以更合理地计算绝对重力测量值对应的测量高度。
在激光干涉绝对重力仪的研制中，每次测量落体都要自由下落7~20 cm的距离，在此过程中地表重力垂直梯度引入的误差最高可达60×10-8 m/s2。因此，需要计算出每次测量值对应的测量高度，即在该位置时，落体运动的距离内重力垂直梯度对绝对重力测量值的综合误差为零。基于对落体下落运动方程的分析，提出一了种新的绝对重力仪测量高度的计算方法。对比发现，当起始计算时间较小并接近于0（小于0.015 s）时，该算法与已有的算法结果具有较好的一致性，最大偏差不大于3 mm，梯度归算误差不大于1×10-8 m/s2（μGal）。在仪器自主研发的过程中，当起始计算时间较长（大于0.015 s）时，该算法可以更合理地计算绝对重力测量值对应的测量高度。
2017, 42(12): 1779-1784.
doi: 10.13203/j.whugis20150515
摘要:
基于几何无关（geometry-free，GF）和电离层无关（ionosphere-free，IF）的三频原始载波线性组合观测量，由于消除了一阶电离层延迟项以及同卫星与测站间几何距离相关误差项的影响，可有效应用于中长基线模糊度解算。对适用于北斗卫星导航系统（BDS）中长基线模糊度解算的GF和IF线性组合观测量进行了研究和优化，通过对载波观测量与伪距观测量组合，得到噪声最小且基于GF和IF的宽巷组合观测量，然后将模糊度得到固定的两个载波组合观测量与原始载波观测量进行最优线性组合，得到具有最低噪声的基于GF和IF的窄巷组合观测量。该方法充分利用了所有载波及伪距观测量信息，并根据其噪声水平进行了加权优化，公式推导具有普遍性和代表性。通过三频实测基线数据进行了论证分析。结果表明，经过一段时间的平滑之后，宽巷和窄巷模糊度浮点解的偏差能收敛到0.5周以内，从而实现模糊度的快速准确固定。
基于几何无关（geometry-free，GF）和电离层无关（ionosphere-free，IF）的三频原始载波线性组合观测量，由于消除了一阶电离层延迟项以及同卫星与测站间几何距离相关误差项的影响，可有效应用于中长基线模糊度解算。对适用于北斗卫星导航系统（BDS）中长基线模糊度解算的GF和IF线性组合观测量进行了研究和优化，通过对载波观测量与伪距观测量组合，得到噪声最小且基于GF和IF的宽巷组合观测量，然后将模糊度得到固定的两个载波组合观测量与原始载波观测量进行最优线性组合，得到具有最低噪声的基于GF和IF的窄巷组合观测量。该方法充分利用了所有载波及伪距观测量信息，并根据其噪声水平进行了加权优化，公式推导具有普遍性和代表性。通过三频实测基线数据进行了论证分析。结果表明，经过一段时间的平滑之后，宽巷和窄巷模糊度浮点解的偏差能收敛到0.5周以内，从而实现模糊度的快速准确固定。
2017, 42(12): 1785-1791.
doi: 10.13203/j.whugis20150452
摘要:
针对高精度载波相位相对定位解算的需求，研制了北斗基线解算软件BGO（BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System Office）。BGO能单独处理北斗及GPS数据，也可以将北斗与GPS观测数据进行联合解算。结合一高速铁路基础平面控制网（basic plane control network，CPI）的测试表明，BGO解算北斗基线X、Y、Z方向的分量精度分别优于1 mm、2 mm、1 mm，能满足高精度高速铁路CPI控制网的要求；BGO处理GPS数据的精度与TGO（Trimble Geomatics Office）软件、Bernese软件基本一致，处理北斗与GPS联合基线性能与TBC（Trimble Business Center）软件相当。相比独立系统，联合处理北斗和GPS数据能有效提高基线解算合格率与精度。
针对高精度载波相位相对定位解算的需求，研制了北斗基线解算软件BGO（BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System Office）。BGO能单独处理北斗及GPS数据，也可以将北斗与GPS观测数据进行联合解算。结合一高速铁路基础平面控制网（basic plane control network，CPI）的测试表明，BGO解算北斗基线X、Y、Z方向的分量精度分别优于1 mm、2 mm、1 mm，能满足高精度高速铁路CPI控制网的要求；BGO处理GPS数据的精度与TGO（Trimble Geomatics Office）软件、Bernese软件基本一致，处理北斗与GPS联合基线性能与TBC（Trimble Business Center）软件相当。相比独立系统，联合处理北斗和GPS数据能有效提高基线解算合格率与精度。
2017, 42(12): 1792-1796.
doi: 10.13203/j.whugis20150591
摘要:
针对GPS卫星钟差及观测数据间隔对LEO卫星运动学和约化动力学定轨的影响问题进行了分析，并使用CODE（the Center for Orbit Determination in Europe）30 s、5 s间隔GPS卫星钟差分别进行了30 s和10 s间隔观测数据的LEO卫星定轨实验。结果表明，使用5 s间隔卫星钟差（10 s间隔观测数据）相比30 s间隔卫星钟差（30 s间隔观测数据）进行GRACE卫星精密定轨，约化动力学定轨精度提高了16%，运动学定轨精度提高了8.8%；使用30 s间隔卫星钟差和10 s间隔观测数据的定轨精度最低；对于30 s间隔观测数据，使用30 s或5 s间隔卫星钟差的定轨精度基本一致。
针对GPS卫星钟差及观测数据间隔对LEO卫星运动学和约化动力学定轨的影响问题进行了分析，并使用CODE（the Center for Orbit Determination in Europe）30 s、5 s间隔GPS卫星钟差分别进行了30 s和10 s间隔观测数据的LEO卫星定轨实验。结果表明，使用5 s间隔卫星钟差（10 s间隔观测数据）相比30 s间隔卫星钟差（30 s间隔观测数据）进行GRACE卫星精密定轨，约化动力学定轨精度提高了16%，运动学定轨精度提高了8.8%；使用30 s间隔卫星钟差和10 s间隔观测数据的定轨精度最低；对于30 s间隔观测数据，使用30 s或5 s间隔卫星钟差的定轨精度基本一致。
2017, 42(12): 1797-1803.
doi: 10.13203/j.whugis20150613
摘要:
针对现有方法在侧扫声呐水柱区图像受发射脉冲、海面回波、尾流及大面积悬浮物等干扰情况下海底线无法自动准确检测和提取，造成斜距改正后目标图像严重畸变和错位等问题，基于侧扫声呐成像机理以及图像特点，提出了海底线最后峰值检测法和基于海底变化渐进性和海底线对称性的海底线修复方法。结合Kalman滤波以及上述方法的特点和适用对象，提出了一种海底线自适应综合检测和提取的方法，并给出了完整的数据处理流程。该方法应用于烟台水域，消除了海况差、悬浮物遮挡等问题的影响，实现了复杂海洋噪声影响下海底线的自动跟踪。与外部测深数据比较，取得了均方根为±0.17 m的跟踪精度。
针对现有方法在侧扫声呐水柱区图像受发射脉冲、海面回波、尾流及大面积悬浮物等干扰情况下海底线无法自动准确检测和提取，造成斜距改正后目标图像严重畸变和错位等问题，基于侧扫声呐成像机理以及图像特点，提出了海底线最后峰值检测法和基于海底变化渐进性和海底线对称性的海底线修复方法。结合Kalman滤波以及上述方法的特点和适用对象，提出了一种海底线自适应综合检测和提取的方法，并给出了完整的数据处理流程。该方法应用于烟台水域，消除了海况差、悬浮物遮挡等问题的影响，实现了复杂海洋噪声影响下海底线的自动跟踪。与外部测深数据比较，取得了均方根为±0.17 m的跟踪精度。
2017, 42(12): 1804-1810.
doi: 10.13203/j.whugis20150332
摘要:
X波段测波雷达海流信息的提取决定着有效浪高结果的准确度。因此，对可能影响X波段测波雷达海流信息提取的各种环境因素以及雷达工作模式等进行了海浪回波成像仿真，然后采用目前测波雷达通用的算法对仿真回波图像进行了海流信息反演。主要研究了海表面风速、雷达天线架设距离海平面高度、天线转速、海流流速、海流流向与海浪方向夹角、所选取的图像帧数以及每帧图像大小对海流信息反演的影响。对比分析设定值与反演结果，可知海表面风速在6~14 m/s之间，天线高度大于20 m并且转速为50~70 r/min，流速小于200 cm/s并且主波浪向与流向夹角不接近90°，图像帧数为128帧并且每帧图像数据点数为128×128时，X波段测波雷达能获得最佳海流信息反演结果。
X波段测波雷达海流信息的提取决定着有效浪高结果的准确度。因此，对可能影响X波段测波雷达海流信息提取的各种环境因素以及雷达工作模式等进行了海浪回波成像仿真，然后采用目前测波雷达通用的算法对仿真回波图像进行了海流信息反演。主要研究了海表面风速、雷达天线架设距离海平面高度、天线转速、海流流速、海流流向与海浪方向夹角、所选取的图像帧数以及每帧图像大小对海流信息反演的影响。对比分析设定值与反演结果，可知海表面风速在6~14 m/s之间，天线高度大于20 m并且转速为50~70 r/min，流速小于200 cm/s并且主波浪向与流向夹角不接近90°，图像帧数为128帧并且每帧图像数据点数为128×128时，X波段测波雷达能获得最佳海流信息反演结果。
2017, 42(12): 1811-1817.
doi: 10.13203/j.whugis20150309
摘要:
针对传统潮流分析方法在感潮河段实施走航数据潮流分离中的不足，提出了一种基于梯度训练法的径向基函数潮流分离方法，解决了传统潮流分析方法时序数据长、潮流分离实施复杂问题；也解决了基于贪婪拟合法的径向基函数潮流分离算法存在的节点位置无法准确确定以及过度拟合导致结果不稳定等难题；根据潮流分离结果重构流场，在徐六泾走航断面实验中取得了优于0.25 m/s的外推精度。
针对传统潮流分析方法在感潮河段实施走航数据潮流分离中的不足，提出了一种基于梯度训练法的径向基函数潮流分离方法，解决了传统潮流分析方法时序数据长、潮流分离实施复杂问题；也解决了基于贪婪拟合法的径向基函数潮流分离算法存在的节点位置无法准确确定以及过度拟合导致结果不稳定等难题；根据潮流分离结果重构流场，在徐六泾走航断面实验中取得了优于0.25 m/s的外推精度。
2017, 42(12): 1818-1825.
doi: 10.13203/j.whugis20150354
摘要:
应用海啸数值模拟模型（cornell multi-grid coupled Tsunami model，COMCOT）对华南沿海地区可能遭受的海啸进行模拟研究具有现实意义。基于COMCOT模型及马尼拉海沟潜在震源分段及其参数设置，模拟了不同震源引发多场海啸到达华南沿海地区的波高变化和到时特征。模拟分析发现，海啸到达中国福建省南部至广东省西部一带能够产生最大2.5 m波高的海啸波，海南岛东部沿岸也会产生最大1.5~2.0 m的海啸波，海啸传播到广西北部湾地区的最大波高在0.3 m以下；海啸波发生1.9 h后最先到达海南岛东部沿岸，2.6 h后到达香港、澳门及广东的汕尾一带地区，3.6 h后到达福建南部一带及琼州海峡地区，8.9 h以后到达北部湾地区。华南沿海不同地区海啸的首波波高和最大波波高对马尼拉海沟震源位置的敏感性存在差异性，其中广东沿海中段对马尼拉海沟震源位置最为敏感，震源断层2、断层3引发海啸在该地区的首波和最大波高接近2.5 m，而震源断层1、断层6（断层编号依据2006年美国地质调查局资料）引发海啸在该地区的首波和最大波高只在1.0 m上下。
应用海啸数值模拟模型（cornell multi-grid coupled Tsunami model，COMCOT）对华南沿海地区可能遭受的海啸进行模拟研究具有现实意义。基于COMCOT模型及马尼拉海沟潜在震源分段及其参数设置，模拟了不同震源引发多场海啸到达华南沿海地区的波高变化和到时特征。模拟分析发现，海啸到达中国福建省南部至广东省西部一带能够产生最大2.5 m波高的海啸波，海南岛东部沿岸也会产生最大1.5~2.0 m的海啸波，海啸传播到广西北部湾地区的最大波高在0.3 m以下；海啸波发生1.9 h后最先到达海南岛东部沿岸，2.6 h后到达香港、澳门及广东的汕尾一带地区，3.6 h后到达福建南部一带及琼州海峡地区，8.9 h以后到达北部湾地区。华南沿海不同地区海啸的首波波高和最大波波高对马尼拉海沟震源位置的敏感性存在差异性，其中广东沿海中段对马尼拉海沟震源位置最为敏感，震源断层2、断层3引发海啸在该地区的首波和最大波高接近2.5 m，而震源断层1、断层6（断层编号依据2006年美国地质调查局资料）引发海啸在该地区的首波和最大波高只在1.0 m上下。
2017, 42(12): 1826-1833, 1839.
doi: 10.13203/j.whugis20150567
摘要:
在噪声环境中，运动目标发生稳态突变会降低卡尔曼滤波器的滤波性能，进而导致组合导航的可靠性降低，导航系统抗干扰能力下降，影响导航的精确度。为了提高卡尔曼滤波器性能，提高抗干扰能力和导航精度，在采用基于卡尔曼滤波器的超紧耦合同时，提出一种新型的基于渐消因子的区间卡尔曼滤波器算法。该算法通过引入渐消因子和区间矩阵对滤波器增益矩阵进行实时调整，并利用区间运算中的交集运算将各种误差源约束到交集区间，进而保证在区间运算中保真集合映射的完备性并取得最优化。结果显示，该算法能够克服原有滤波器算法的缺陷，在噪声环境中提升对稳态突变目标的跟踪能力，且在噪声中滤波器效果提高，算法计算量没有明显增加。
在噪声环境中，运动目标发生稳态突变会降低卡尔曼滤波器的滤波性能，进而导致组合导航的可靠性降低，导航系统抗干扰能力下降，影响导航的精确度。为了提高卡尔曼滤波器性能，提高抗干扰能力和导航精度，在采用基于卡尔曼滤波器的超紧耦合同时，提出一种新型的基于渐消因子的区间卡尔曼滤波器算法。该算法通过引入渐消因子和区间矩阵对滤波器增益矩阵进行实时调整，并利用区间运算中的交集运算将各种误差源约束到交集区间，进而保证在区间运算中保真集合映射的完备性并取得最优化。结果显示，该算法能够克服原有滤波器算法的缺陷，在噪声环境中提升对稳态突变目标的跟踪能力，且在噪声中滤波器效果提高，算法计算量没有明显增加。
2017, 42(12): 1834-1839.
doi: 10.13203/j.whugis20150581
摘要:
最小二乘估计具有无偏性，而岭估计是一种有偏估计，它通过引入偏差降低方差来降低均方误差。在模型出现病态时，岭估计优于最小二乘估计。对岭估计的方差与偏差进行分析发现，岭估计通过修正病态矩阵的奇异值降低均方误差，但对部分较大奇异值的修正不能有效降低均方误差。通过比较修正奇异值的方差下降量与偏差引入量的大小关系确定需要修正的小奇异值，进而改进岭估计方法，实现选择性地修正小奇异值，提出附有奇异值修正限制的改进的岭估计方法，可有效改善岭估计的解算效果和可靠性，实验验证了新方法的可行性和有效性。
最小二乘估计具有无偏性，而岭估计是一种有偏估计，它通过引入偏差降低方差来降低均方误差。在模型出现病态时，岭估计优于最小二乘估计。对岭估计的方差与偏差进行分析发现，岭估计通过修正病态矩阵的奇异值降低均方误差，但对部分较大奇异值的修正不能有效降低均方误差。通过比较修正奇异值的方差下降量与偏差引入量的大小关系确定需要修正的小奇异值，进而改进岭估计方法，实现选择性地修正小奇异值，提出附有奇异值修正限制的改进的岭估计方法，可有效改善岭估计的解算效果和可靠性，实验验证了新方法的可行性和有效性。
2017, 42(12): 1840-1846.
doi: 10.13203/j.whugis20150450
摘要:
工业测量中，传统移站测量法的点位测量误差会随着移站次数的增加不断累积增加，导致最终的测量精度不可控。讨论了基于原始观测值和基于坐标观测值的两种整体平差数据融合方法，与传统移站测量法相比，这两种方法解算的点位精度较高且稳定。实验表明，即使融合的函数模型和随机模型等价，采用不同的融合方法，得到的融合结果并不完全等价。在实际应用中需根据具体情况选择不同的融合方法，从而得到解算精度可靠的待测点坐标。
工业测量中，传统移站测量法的点位测量误差会随着移站次数的增加不断累积增加，导致最终的测量精度不可控。讨论了基于原始观测值和基于坐标观测值的两种整体平差数据融合方法，与传统移站测量法相比，这两种方法解算的点位精度较高且稳定。实验表明，即使融合的函数模型和随机模型等价，采用不同的融合方法，得到的融合结果并不完全等价。在实际应用中需根据具体情况选择不同的融合方法，从而得到解算精度可靠的待测点坐标。
2017, 42(12): 1847-1853.
doi: 10.13203/j.whugis20150537
摘要:
北京-天津（京津）城际铁路经过地面沉降漏斗边缘，其安全运营随着不均匀沉降的增加而威胁增加。采用时序干涉测量技术监测铁路沿线地表形变，结合剖面分析与时序分析方法探讨其与影响因素之间的响应特征，揭示铁路沿线不均匀地面沉降空间分布与演化特征。结果表明，梯度可以很好地体现区域地面沉降不均匀性，研究区可压缩层厚度、地下水开发利用情况、铁路运行等均与地面沉降呈现正相关关系。可压缩层的存在为沉降发生的基础条件，地下水开发利用与铁路运营为沉降产生的主导条件，二者的时空分布情况共同决定不均匀地面沉降的发展演化。
北京-天津（京津）城际铁路经过地面沉降漏斗边缘，其安全运营随着不均匀沉降的增加而威胁增加。采用时序干涉测量技术监测铁路沿线地表形变，结合剖面分析与时序分析方法探讨其与影响因素之间的响应特征，揭示铁路沿线不均匀地面沉降空间分布与演化特征。结果表明，梯度可以很好地体现区域地面沉降不均匀性，研究区可压缩层厚度、地下水开发利用情况、铁路运行等均与地面沉降呈现正相关关系。可压缩层的存在为沉降发生的基础条件，地下水开发利用与铁路运营为沉降产生的主导条件，二者的时空分布情况共同决定不均匀地面沉降的发展演化。
2017, 42(12): 1854-1860.
doi: 10.13203/j.whugis20150700
摘要:
基于\begin{document}$\frac{{{{\bar{P}}}_{nm}}\left( \cos \theta \right)}{\sin \theta }\left( m>0 \right)$\end{document}
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