2018年 第43卷 第11期
2018, 43(11): 1603-1610.
doi: 10.13203/j.whugis20180373
摘要:
信息通信时代促生地图的对象空间与表达空间发生了巨大变化，地图可视化理论面临空前挑战。针对泛地图的表达特点，构建泛地图可视化维度体系，给出了三元空间下泛地图可视化的研究框架，分析了泛地图可视化维度的层次、类型和特征，以具体的表达手段、状态、读图者视角、可视范围、变形、空间变换、空间参考等11个维度解构三元空间下的泛地图可视化模型，详细列出了其中6个可视化维度，并以迁徙地图、虚拟地图为例，分析不同维度组合下的泛地图可视化特征，拓展现有地图学理论框架。
信息通信时代促生地图的对象空间与表达空间发生了巨大变化，地图可视化理论面临空前挑战。针对泛地图的表达特点，构建泛地图可视化维度体系，给出了三元空间下泛地图可视化的研究框架，分析了泛地图可视化维度的层次、类型和特征，以具体的表达手段、状态、读图者视角、可视范围、变形、空间变换、空间参考等11个维度解构三元空间下的泛地图可视化模型，详细列出了其中6个可视化维度，并以迁徙地图、虚拟地图为例，分析不同维度组合下的泛地图可视化特征，拓展现有地图学理论框架。
2018, 43(11): 1611-1619.
doi: 10.13203/j.whugis20170058
摘要:
2016年5月30日，中国成功发射了民用三线阵立体测图卫星资源三号02星，该卫星搭载了中国第一个用于对地观测的激光测高试验性载荷。资源三号02星在轨运行以来获取了多轨测高数据，为保证其测高数据的有效应用，需分析影响测高精度的各项误差来源，并通过一定的方法予以消除或减弱。首先根据卫星激光测高严密几何模型分析资源三号02星激光测高的各项误差来源，分析表明激光指向角对激光测高精度的影响相对较大；构建通过已有大范围地形数据进行激光指向角粗标定的数学模型，并利用已有公开地形数据（AW3D30 DSM）对激光指向角进行粗标定，从而提高激光足印定位精度。实验结果表明，利用已有地形数据对指向角进行粗标定后，能将激光测高精度从几十米提高到3 m以内，验证了卫星激光测高误差分析的合理性和利用已有地形数据修正激光指向角的数学模型的有效性，为消除卫星激光测高粗差提供了参考，能为星载激光测高外场在轨检校工作提供支撑。
2016年5月30日，中国成功发射了民用三线阵立体测图卫星资源三号02星，该卫星搭载了中国第一个用于对地观测的激光测高试验性载荷。资源三号02星在轨运行以来获取了多轨测高数据，为保证其测高数据的有效应用，需分析影响测高精度的各项误差来源，并通过一定的方法予以消除或减弱。首先根据卫星激光测高严密几何模型分析资源三号02星激光测高的各项误差来源，分析表明激光指向角对激光测高精度的影响相对较大；构建通过已有大范围地形数据进行激光指向角粗标定的数学模型，并利用已有公开地形数据（AW3D30 DSM）对激光指向角进行粗标定，从而提高激光足印定位精度。实验结果表明，利用已有地形数据对指向角进行粗标定后，能将激光测高精度从几十米提高到3 m以内，验证了卫星激光测高误差分析的合理性和利用已有地形数据修正激光指向角的数学模型的有效性，为消除卫星激光测高粗差提供了参考，能为星载激光测高外场在轨检校工作提供支撑。
2018, 43(11): 1620-1627.
doi: 10.13203/j.whugis20170342
摘要:
针对海拔落差较大地区无人机影像匹配和空三加密精度较低的问题，在具备初始空三姿态参数和概略地面模型的基础上，提出了一种顾及局部相对几何变形改正的影像匹配和空三逐步精化方法。该方法综合考虑了立体像对相对倾斜和地形起伏引起的影像相对变形，在传统空三基础上引入顾及局部相对几何变形改正的单点精确匹配算法，使得影像匹配和定向相辅相成，从而提高了影像匹配和空三加密的精度和可靠性。实验分析证明，该算法能较好地改正影像相对几何变形，强化空三网型结构和进一步提高空三精度，适用于地形高差变化较大的低空无人机影像空中三角测量。在效率方面，由于借助概略地面模型进行预测，局部相对几何变形改正的影像范围相对有限，因此算法基本满足实际生产需求。若考虑到每个连接点使用的单点精确匹配具备很好的独立性，并行化算法将可以进一步提高效率。
针对海拔落差较大地区无人机影像匹配和空三加密精度较低的问题，在具备初始空三姿态参数和概略地面模型的基础上，提出了一种顾及局部相对几何变形改正的影像匹配和空三逐步精化方法。该方法综合考虑了立体像对相对倾斜和地形起伏引起的影像相对变形，在传统空三基础上引入顾及局部相对几何变形改正的单点精确匹配算法，使得影像匹配和定向相辅相成，从而提高了影像匹配和空三加密的精度和可靠性。实验分析证明，该算法能较好地改正影像相对几何变形，强化空三网型结构和进一步提高空三精度，适用于地形高差变化较大的低空无人机影像空中三角测量。在效率方面，由于借助概略地面模型进行预测，局部相对几何变形改正的影像范围相对有限，因此算法基本满足实际生产需求。若考虑到每个连接点使用的单点精确匹配具备很好的独立性，并行化算法将可以进一步提高效率。
2018, 43(11): 1628-1634.
doi: 10.13203/j.whugis20160486
摘要:
系统全面地分析并论证了国产推扫式测图卫星影像的几何精度，对卫星测图应用以及后续测绘卫星设计等都具有积极意义。从测图卫星几何成像机理出发，较为系统地分析了卫星成像过程中的轨道误差、姿态误差、时间误差、相机内部误差和星载设备安装误差等对卫星影像平面和高程几何定位误差的影响状况，定量分析并推导了各类误差源对影像几何精度的影响程度，设计并提出了国产推扫式测图卫星影像几何精度评估模型和方法。采用资源三号卫星立体影像开展实验，结果表明，所提出的影像几何精度评估模型获取的理论精度与实验精度符合度较好，模型具有合理性和科学性。
系统全面地分析并论证了国产推扫式测图卫星影像的几何精度，对卫星测图应用以及后续测绘卫星设计等都具有积极意义。从测图卫星几何成像机理出发，较为系统地分析了卫星成像过程中的轨道误差、姿态误差、时间误差、相机内部误差和星载设备安装误差等对卫星影像平面和高程几何定位误差的影响状况，定量分析并推导了各类误差源对影像几何精度的影响程度，设计并提出了国产推扫式测图卫星影像几何精度评估模型和方法。采用资源三号卫星立体影像开展实验，结果表明，所提出的影像几何精度评估模型获取的理论精度与实验精度符合度较好，模型具有合理性和科学性。
2018, 43(11): 1635-1641.
doi: 10.13203/j.whugis20170088
摘要:
针对基于常规合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometry synthetic aperture radar，D-InSAR）技术成果无法反演全部概率积分参数问题，开展了融合D-InSAR和遗传算法（genetic algorithm，GA）的概率积分参数反演方法研究。①依据采动区D-InSAR视线（line of sight，LOS）方向变形为下沉和南北、东西方向水平移动沿LOS方向投影的关系，基于GA理论，首次构建了融合D-InSAR和GA的概率积分法预计全参数反演模型，并编制了求参软件。模拟实验结果表明，q、tanβ、b、θ的相对误差不超过6.7%，拐点偏移距S相对误差不超过20%（参数敏感度低，对求参整体效果影响小）；求参拟合下沉误差为-5.90~6.10 mm，拟合中误差约为±2.20 mm，整体求参效果较好。②利用融合D-InSAR和GA的概率积分法预计全参数反演模型，在一定的假设条件下，对2012年3月11日9310工作面开采沉陷的动态概率积分参数进行了求取，得到q=0.172，b=0.13，tanβ=2.08，θ=88°，S1=-10 m，S2=9 m，S3=-85 m，S4=30 m，拟合误差约为-35.00~45.00 mm，拟合中误差为±15.16 mm，并认为S3=-85 m主要为9310工作面开采导致邻近9312采空区边界的悬臂梁或砌体梁失稳"活化"所致。
针对基于常规合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometry synthetic aperture radar，D-InSAR）技术成果无法反演全部概率积分参数问题，开展了融合D-InSAR和遗传算法（genetic algorithm，GA）的概率积分参数反演方法研究。①依据采动区D-InSAR视线（line of sight，LOS）方向变形为下沉和南北、东西方向水平移动沿LOS方向投影的关系，基于GA理论，首次构建了融合D-InSAR和GA的概率积分法预计全参数反演模型，并编制了求参软件。模拟实验结果表明，q、tanβ、b、θ的相对误差不超过6.7%，拐点偏移距S相对误差不超过20%（参数敏感度低，对求参整体效果影响小）；求参拟合下沉误差为-5.90~6.10 mm，拟合中误差约为±2.20 mm，整体求参效果较好。②利用融合D-InSAR和GA的概率积分法预计全参数反演模型，在一定的假设条件下，对2012年3月11日9310工作面开采沉陷的动态概率积分参数进行了求取，得到q=0.172，b=0.13，tanβ=2.08，θ=88°，S1=-10 m，S2=9 m，S3=-85 m，S4=30 m，拟合误差约为-35.00~45.00 mm，拟合中误差为±15.16 mm，并认为S3=-85 m主要为9310工作面开采导致邻近9312采空区边界的悬臂梁或砌体梁失稳"活化"所致。
2018, 43(11): 1642-1646, 1703.
doi: 10.13203/j.whugis20160166
摘要:
针对大块干涉相位图解缠效率低的问题，提出了一种共享内存环境下的大块干涉相位图解缠方法。利用质量引导和最小不连续优化策略设计了复合相位解缠算法，并在共享内存环境下对算法中的质量图计算、高低质量区域分割和低质量区域优化3个步骤进行了并行化。为充分利用多核计算资源，针对低质量区域的并行优化，设计了动态计算任务分配方法。对仿真和干涉合成孔径雷达相位图的解缠试验结果表明，所提算法在提高相位解缠精度的同时，也极大地优化了相位解缠效率。
针对大块干涉相位图解缠效率低的问题，提出了一种共享内存环境下的大块干涉相位图解缠方法。利用质量引导和最小不连续优化策略设计了复合相位解缠算法，并在共享内存环境下对算法中的质量图计算、高低质量区域分割和低质量区域优化3个步骤进行了并行化。为充分利用多核计算资源，针对低质量区域的并行优化，设计了动态计算任务分配方法。对仿真和干涉合成孔径雷达相位图的解缠试验结果表明，所提算法在提高相位解缠精度的同时，也极大地优化了相位解缠效率。
2018, 43(11): 1647-1653.
doi: 10.13203/j.whugis20170065
摘要:
针对地面激光扫描点云中的粗差与不均匀采样对法向量计算的影响，基于最小广义方差估计与局部平面拟合原理提出了一种抗差法向量求解方法。首先通过快速近似最近邻居搜索算法得到最近k邻居点集，然后由确定型最小广义方差估计方法和多元马氏距离得到邻居点集协方差矩阵的抗差估计，最后根据主成分分析法（principal component analysis，PCA）计算得到抗差法向量。通过构造的模拟地面激光扫描（terrestrial laser scanning，TLS）点云数据将提出的方法分别与基于PCA、鲁棒PCA和随机抽样一致的法向量求解方法进行实验比较。结果表明，所提方法的抗差性能优异，且并行优化改进后可以满足大规模TLS点云的计算需求。将该方法应用于实际野外地形TLS点云数据，由求解的抗差法向量重建的泊松表面更符合实际地形，表明了该方法在实际应用中的有效性。
针对地面激光扫描点云中的粗差与不均匀采样对法向量计算的影响，基于最小广义方差估计与局部平面拟合原理提出了一种抗差法向量求解方法。首先通过快速近似最近邻居搜索算法得到最近k邻居点集，然后由确定型最小广义方差估计方法和多元马氏距离得到邻居点集协方差矩阵的抗差估计，最后根据主成分分析法（principal component analysis，PCA）计算得到抗差法向量。通过构造的模拟地面激光扫描（terrestrial laser scanning，TLS）点云数据将提出的方法分别与基于PCA、鲁棒PCA和随机抽样一致的法向量求解方法进行实验比较。结果表明，所提方法的抗差性能优异，且并行优化改进后可以满足大规模TLS点云的计算需求。将该方法应用于实际野外地形TLS点云数据，由求解的抗差法向量重建的泊松表面更符合实际地形，表明了该方法在实际应用中的有效性。
2018, 43(11): 1654-1660.
doi: 10.13203/j.whugis20160568
摘要:
精密单点定位（precise point positioning，PPP）已经广泛应用于许多领域，如测绘、交通、导航、地震监测等。近些年来，随着卫星数量的增多，多系统组合呈现越来越明显的趋势。利用全球MGEX（Multi-GNSS Experiment）网数据研究了BDS（BeiDou navigation satellite system）/GPS（global positioning system）组合精密单点定位技术，并与BDS单系统和GPS单系统进行了对比。结果表明，在静态定位中，BDS PPP在E、N、U方向的均方根误差分别为4.35 cm、3.01 cm、6.40 cm；GPS PPP在E、N、U方向的均方根误差分别为1.21 cm、0.48 cm、1.79 cm；BDS/GPS组合PPP在E、N、U方向的均方根误差分别为1.21 cm、0.50 cm、1.87 cm。在动态定位中，BDS PPP外符合精度水平方向优于10 cm，高程方向优于15 cm；GPS PPP和BDS/GPS组合PPP的外符合精度水平方向均优于5 cm，高程方向均优于8 cm。另外，无论是在静态还是动态的PPP中，组合系统相对于单系统，能大大缩短收敛时间，减少定位结果抖动，尤其是相对于BDS PPP来说，优势更为明显。
精密单点定位（precise point positioning，PPP）已经广泛应用于许多领域，如测绘、交通、导航、地震监测等。近些年来，随着卫星数量的增多，多系统组合呈现越来越明显的趋势。利用全球MGEX（Multi-GNSS Experiment）网数据研究了BDS（BeiDou navigation satellite system）/GPS（global positioning system）组合精密单点定位技术，并与BDS单系统和GPS单系统进行了对比。结果表明，在静态定位中，BDS PPP在E、N、U方向的均方根误差分别为4.35 cm、3.01 cm、6.40 cm；GPS PPP在E、N、U方向的均方根误差分别为1.21 cm、0.48 cm、1.79 cm；BDS/GPS组合PPP在E、N、U方向的均方根误差分别为1.21 cm、0.50 cm、1.87 cm。在动态定位中，BDS PPP外符合精度水平方向优于10 cm，高程方向优于15 cm；GPS PPP和BDS/GPS组合PPP的外符合精度水平方向均优于5 cm，高程方向均优于8 cm。另外，无论是在静态还是动态的PPP中，组合系统相对于单系统，能大大缩短收敛时间，减少定位结果抖动，尤其是相对于BDS PPP来说，优势更为明显。
2018, 43(11): 1661-1666.
doi: 10.13203/j.whugis20160275
摘要:
北斗倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous orbit，IGSO）卫星和中轨（medium earth orbit，MEO）卫星的伪距码观测值存在系统性偏差，针对该偏差的现有建模方法（两步法）包含模糊度消除策略的误差，提出了一种基于历元间差分的一步建模方法，建立了同类型卫星整体的伪距码偏差三次多项式改正模型，并与现有的离散点改正模型进行对比。同时，针对每颗IGSO/MEO卫星的独特性，利用一步法逐卫星建模并评估其改正效果。结果表明，相对于现有的离散点改正模型，精化模型将IGSO/MEO卫星的Melbourne-Wübbena（MW）值的稳定性平均提高了23.88%，C08卫星的提高幅度最大，约为32.26%。
北斗倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous orbit，IGSO）卫星和中轨（medium earth orbit，MEO）卫星的伪距码观测值存在系统性偏差，针对该偏差的现有建模方法（两步法）包含模糊度消除策略的误差，提出了一种基于历元间差分的一步建模方法，建立了同类型卫星整体的伪距码偏差三次多项式改正模型，并与现有的离散点改正模型进行对比。同时，针对每颗IGSO/MEO卫星的独特性，利用一步法逐卫星建模并评估其改正效果。结果表明，相对于现有的离散点改正模型，精化模型将IGSO/MEO卫星的Melbourne-Wübbena（MW）值的稳定性平均提高了23.88%，C08卫星的提高幅度最大，约为32.26%。
2018, 43(11): 1667-1672, 1680.
doi: 10.13203/j.whugis20160548
摘要:
卡尔曼滤波常常被用于惯性导航系统初始对准算法，其使用前提是对系统状态进行建模，从而得到比较准确的系统噪声和观测噪声统计特性。在模型失配和观测噪声干扰的情况下，常规卡尔曼滤波会出现精度下降甚至发散，从而影响初始对准精度。针对这一问题，提出了一种新型渐消卡尔曼滤波算法，引入了多重渐消因子对预测误差协方差阵进行调整，设计了基于新息向量统计特性的滤波状态χ2检验条件，使渐消因子的引入时机更加合理，算法的自适应性得到增强。将改进的卡尔曼滤波算法应用到惯性导航系统的初始对准问题中，仿真试验和实测数据试验结果表明，与常规渐消因子滤波算法相比，新算法可以有效提高滤波精度及鲁棒性。
卡尔曼滤波常常被用于惯性导航系统初始对准算法，其使用前提是对系统状态进行建模，从而得到比较准确的系统噪声和观测噪声统计特性。在模型失配和观测噪声干扰的情况下，常规卡尔曼滤波会出现精度下降甚至发散，从而影响初始对准精度。针对这一问题，提出了一种新型渐消卡尔曼滤波算法，引入了多重渐消因子对预测误差协方差阵进行调整，设计了基于新息向量统计特性的滤波状态χ2检验条件，使渐消因子的引入时机更加合理，算法的自适应性得到增强。将改进的卡尔曼滤波算法应用到惯性导航系统的初始对准问题中，仿真试验和实测数据试验结果表明，与常规渐消因子滤波算法相比，新算法可以有效提高滤波精度及鲁棒性。
2018, 43(11): 1673-1680.
doi: 10.13203/j.whugis20170200
摘要:
压力验潮仪是海洋深度测量最重要的辅助传感器之一，中、短期验潮站一般采用压力验潮仪定点布设并实现对沿岸水深测量的水位控制。受复杂海洋作业环境的综合影响，在工程实践中发现验潮零点极易出现不规则漂移，是制约水深测量成果精度的主要因素之一，但相关的探测与校正精密理论研究滞后。分析了验潮零点不规则漂移的形成机理，提出了漂移探测及校正的精密处理数学模型。通过对定海长期站和港鑫临时站以及大丰长期站和三丫子临时站等近一个月实测同步验潮数据的处理，分析了两种日平均海面计算方法对不同周期分潮的削弱效果，结果表明，本文提出的新模型适用于验潮零点不规则漂移的精密处理，经零点校正后，港鑫、三丫子等临时验潮站的水位观测数据精度由dm级提高至cm级。
压力验潮仪是海洋深度测量最重要的辅助传感器之一，中、短期验潮站一般采用压力验潮仪定点布设并实现对沿岸水深测量的水位控制。受复杂海洋作业环境的综合影响，在工程实践中发现验潮零点极易出现不规则漂移，是制约水深测量成果精度的主要因素之一，但相关的探测与校正精密理论研究滞后。分析了验潮零点不规则漂移的形成机理，提出了漂移探测及校正的精密处理数学模型。通过对定海长期站和港鑫临时站以及大丰长期站和三丫子临时站等近一个月实测同步验潮数据的处理，分析了两种日平均海面计算方法对不同周期分潮的削弱效果，结果表明，本文提出的新模型适用于验潮零点不规则漂移的精密处理，经零点校正后，港鑫、三丫子等临时验潮站的水位观测数据精度由dm级提高至cm级。
2018, 43(11): 1681-1687.
doi: 10.13203/j.whugis20170045
摘要:
利用三维激光扫描确定变形区域的主要方法是对相同区域的点云进行对比分析，根据对比值确定变形区域及变形量，这种方法虽然能够简单地实现变形监测，但对于监测结果的可靠性并没有进行评价。因此，为了提高变形监测结果的可靠性，对点云误差及点云配准误差进行分析，并由此确定点云变形监测的可监测指标。为了避免相邻点位误差之间的相互影响及误差空间大小的不确定性影响，利用误差熵来确定点云误差空间，并根据其实际大小和误差极值的关系来确定变形可监测指标。通过不同距离和入射角下模拟的平面板变形来验证其可行性，并将该方法应用于某个滑坡场景，以确定该滑坡的变形区域和变形大小。
利用三维激光扫描确定变形区域的主要方法是对相同区域的点云进行对比分析，根据对比值确定变形区域及变形量，这种方法虽然能够简单地实现变形监测，但对于监测结果的可靠性并没有进行评价。因此，为了提高变形监测结果的可靠性，对点云误差及点云配准误差进行分析，并由此确定点云变形监测的可监测指标。为了避免相邻点位误差之间的相互影响及误差空间大小的不确定性影响，利用误差熵来确定点云误差空间，并根据其实际大小和误差极值的关系来确定变形可监测指标。通过不同距离和入射角下模拟的平面板变形来验证其可行性，并将该方法应用于某个滑坡场景，以确定该滑坡的变形区域和变形大小。
2018, 43(11): 1688-1695.
doi: 10.13203/j.whugis20160415
摘要:
在经典的走滑位移公式的基础上进行改进, 引入断层倾角信息, 使其反映了走滑断层倾角对地表形变的影响。由于断层倾角的存在使得震间位移曲线的中心是以断层面闭锁-滑动分界在地表的投影为中心, 并且此处形变变化最大; 公式中的倾角项表示拟合的断层倾角, 体现了断层出露地表处与断层闭锁-滑动分界的整体偏移, 其值往往小于近地表倾角测量值。以改进的公式作为断层剖面分析的拟合公式, 应用于汶川地震前后川滇块体东边界主要走滑断裂形变特征的剖面分析研究中, 得到的拟合结果与其他方法得到的结果具有较好的一致性。改进公式比原公式更客观地反映了断层的形变状态, 但由于针对单条断层的剖面拟合受多种因素的影响, 拟合结果需结合实际情况作进一步分析。
在经典的走滑位移公式的基础上进行改进, 引入断层倾角信息, 使其反映了走滑断层倾角对地表形变的影响。由于断层倾角的存在使得震间位移曲线的中心是以断层面闭锁-滑动分界在地表的投影为中心, 并且此处形变变化最大; 公式中的倾角项表示拟合的断层倾角, 体现了断层出露地表处与断层闭锁-滑动分界的整体偏移, 其值往往小于近地表倾角测量值。以改进的公式作为断层剖面分析的拟合公式, 应用于汶川地震前后川滇块体东边界主要走滑断裂形变特征的剖面分析研究中, 得到的拟合结果与其他方法得到的结果具有较好的一致性。改进公式比原公式更客观地反映了断层的形变状态, 但由于针对单条断层的剖面拟合受多种因素的影响, 拟合结果需结合实际情况作进一步分析。
2018, 43(11): 1696-1703.
doi: 10.13203/j.whugis20170066
摘要:
作为室内位置服务的基础，室内定位技术近年来得到了广泛的关注。针对现有室内定位技术存在成本高、精度有限以及效率不足等问题，提出了一种融合人类活动识别、行人航迹推算(pedestrian dead recko-ning，PDR)以及地标匹配修正等技术的室内行人位置推算方法。该方法使用基于智能手机的PDR技术来估算用户的位置信息，而人类活动识别技术则用来感知用户室内移动行为中的特定地标，利用这些地标信息来辅助修正PDR轨迹中产生的累积误差。此外，为了解决用户初始位置未知的问题，引入隐式马尔科夫模型进行推断，并提出了一种顾及室内环境特征的维特比算法来确定用户轨迹。实验结果显示，所提方法在提高室内行人移动行为识别和定位精度的同时，有效实现了用户室内轨迹的追踪。
作为室内位置服务的基础，室内定位技术近年来得到了广泛的关注。针对现有室内定位技术存在成本高、精度有限以及效率不足等问题，提出了一种融合人类活动识别、行人航迹推算(pedestrian dead recko-ning，PDR)以及地标匹配修正等技术的室内行人位置推算方法。该方法使用基于智能手机的PDR技术来估算用户的位置信息，而人类活动识别技术则用来感知用户室内移动行为中的特定地标，利用这些地标信息来辅助修正PDR轨迹中产生的累积误差。此外，为了解决用户初始位置未知的问题，引入隐式马尔科夫模型进行推断，并提出了一种顾及室内环境特征的维特比算法来确定用户轨迹。实验结果显示，所提方法在提高室内行人移动行为识别和定位精度的同时，有效实现了用户室内轨迹的追踪。
2018, 43(11): 1704-1711.
doi: 10.13203/j.whugis20170043
摘要:
人们在线上网络空间和线下现实空间活动时, 会产生大量线上线下的痕迹(轨迹), 这种轨迹作为一种讯息会影响其他人的活动。现有研究大多单一地采用问卷调查、网络数据、GPS轨迹等方法, 忽略了移动互联时代线上线下空间活动的关联性以及历史活动足迹对日后活动的影响。基于对搜索量、签到和照片等网络大数据与线下GPS轨迹大数据的融合, 对人们线上线下活动进行时空行为模式分析, 建立基于信息素和回归分析的计算模型, 实现了对景观休憩空间的吸引力评价。以采样接近5 a的181个用户轨迹数据及相应时间段的网络大数据, 对北京28个景观进行实验, 并与单一线上或线下数据的研究方法进行比较, 结果表明所提方法不仅综合体现了景观热度, 且能够对未来的潜在游憩价值进行估计。
人们在线上网络空间和线下现实空间活动时, 会产生大量线上线下的痕迹(轨迹), 这种轨迹作为一种讯息会影响其他人的活动。现有研究大多单一地采用问卷调查、网络数据、GPS轨迹等方法, 忽略了移动互联时代线上线下空间活动的关联性以及历史活动足迹对日后活动的影响。基于对搜索量、签到和照片等网络大数据与线下GPS轨迹大数据的融合, 对人们线上线下活动进行时空行为模式分析, 建立基于信息素和回归分析的计算模型, 实现了对景观休憩空间的吸引力评价。以采样接近5 a的181个用户轨迹数据及相应时间段的网络大数据, 对北京28个景观进行实验, 并与单一线上或线下数据的研究方法进行比较, 结果表明所提方法不仅综合体现了景观热度, 且能够对未来的潜在游憩价值进行估计。
2018, 43(11): 1712-1718.
doi: 10.13203/j.whugis20170009
摘要:
拓扑关系随着语义尺度的变化需要重新推理或者计算。当粗略语义尺度下的区域对象由详细尺度下的有限个区域合并而成时, 区域对象间的拓扑关系可采用已有的组合推理方法得到, 然而这些方法只适用于简单对象并存在多解性。针对此问题, 提出了基于9交模型的拓扑关系多尺度计算方法, 分别针对相离区域合并和相邻区域合并定义了9交矩阵操作算子, 可利用详细语义尺度的拓扑关系直接计算出合并区域间的9交矩阵。利用9交矩阵操作算子得到的计算结果值域为复杂区域对象间所有可能的拓扑关系, 且不存在多解性, 通过消除歧义性还可扩展9交矩阵操作算子, 适用于多个相离简单区域组合的复杂区域。
拓扑关系随着语义尺度的变化需要重新推理或者计算。当粗略语义尺度下的区域对象由详细尺度下的有限个区域合并而成时, 区域对象间的拓扑关系可采用已有的组合推理方法得到, 然而这些方法只适用于简单对象并存在多解性。针对此问题, 提出了基于9交模型的拓扑关系多尺度计算方法, 分别针对相离区域合并和相邻区域合并定义了9交矩阵操作算子, 可利用详细语义尺度的拓扑关系直接计算出合并区域间的9交矩阵。利用9交矩阵操作算子得到的计算结果值域为复杂区域对象间所有可能的拓扑关系, 且不存在多解性, 通过消除歧义性还可扩展9交矩阵操作算子, 适用于多个相离简单区域组合的复杂区域。
2018, 43(11): 1719-1724.
doi: 10.13203/j.whugis20170017
摘要:
Knox检验是一种常用的城市犯罪时空交互模式分析方法，但其阈值需要人为指定，这种主观的阈值确定方法存在一定随意性，因此需探索更为合理的阈值确定方法。提出利用点对平均最邻近距离作为Knox检验空间阈值的确定方法，并通过城市入室盗窃、盗窃电动车和扒窃3类事件进行实验验证。结果表明，与常见的几种阈值确定方法相比，所提方法检测出了最大数量的显著性交互事件对数，能更加充分地了解事件的真实时空交互模式，为基于Knox检验的事件时空聚集模式分析提供了一种有效的空间阈值确定手段。
Knox检验是一种常用的城市犯罪时空交互模式分析方法，但其阈值需要人为指定，这种主观的阈值确定方法存在一定随意性，因此需探索更为合理的阈值确定方法。提出利用点对平均最邻近距离作为Knox检验空间阈值的确定方法，并通过城市入室盗窃、盗窃电动车和扒窃3类事件进行实验验证。结果表明，与常见的几种阈值确定方法相比，所提方法检测出了最大数量的显著性交互事件对数，能更加充分地了解事件的真实时空交互模式，为基于Knox检验的事件时空聚集模式分析提供了一种有效的空间阈值确定手段。
2018, 43(11): 1725-1731.
doi: 10.13203/j.whugis20160294
摘要:
众源开放街道地图(OpenStreetMap，OSM)作为志愿者地理信息的典型代表，其数据质量制约了城市主干道提取。为此，引入约束Delaunay三角网，运用类似Voronoi图的空间等剖分几何构造表达道路线密度，通过线密度变化与三角形边长表征主干道形态特征，并集成两个指标构建主干道识别模型；类比林火蔓延扩展过程，提出了基于Delaunay三角网的OSM主干道多边形提取方法。运用5个城市的OSM数据进行实验，结果表明，该方法能有效提取主干道多边形，并且与OSM路网中的道路等级属性趋于一致。
众源开放街道地图(OpenStreetMap，OSM)作为志愿者地理信息的典型代表，其数据质量制约了城市主干道提取。为此，引入约束Delaunay三角网，运用类似Voronoi图的空间等剖分几何构造表达道路线密度，通过线密度变化与三角形边长表征主干道形态特征，并集成两个指标构建主干道识别模型；类比林火蔓延扩展过程，提出了基于Delaunay三角网的OSM主干道多边形提取方法。运用5个城市的OSM数据进行实验，结果表明，该方法能有效提取主干道多边形，并且与OSM路网中的道路等级属性趋于一致。
2018, 43(11): 1732-1738.
doi: 10.13203/j.whugis20170083
摘要:
设计并开展了基于虚拟亲历行为的空间场所认知对比实验，探索基于头盔式虚拟现实地理信息系统(virtual reality geographic information system，VRGIS)与基于屏幕空间的地学虚拟环境中虚拟亲历行为的空间场所认知差异特征。实验收集到虚拟现实(virtual reality，VR)组与屏幕组两组参与者的数据，包括参与者手绘认知草图、虚拟场景中活动轨迹与视线轨迹数据，并从空间场所认知效果、遗忘分数、视线轨迹等3个方面进行了对比分析。结果表明，VR组的潜在优势体现在：①空间认知3个层次(空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知)的认知效果比屏幕组均有了显著的提升；②在遗忘分数方面，与屏幕组并没有显著差别；③观察方向的水平变化量显著大于屏幕组。此外，实验还讨论了头盔式VRGIS影响空间场所认知效果的可能内在机制以及支撑虚拟地理实验平台的可能性。
设计并开展了基于虚拟亲历行为的空间场所认知对比实验，探索基于头盔式虚拟现实地理信息系统(virtual reality geographic information system，VRGIS)与基于屏幕空间的地学虚拟环境中虚拟亲历行为的空间场所认知差异特征。实验收集到虚拟现实(virtual reality，VR)组与屏幕组两组参与者的数据，包括参与者手绘认知草图、虚拟场景中活动轨迹与视线轨迹数据，并从空间场所认知效果、遗忘分数、视线轨迹等3个方面进行了对比分析。结果表明，VR组的潜在优势体现在：①空间认知3个层次(空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知)的认知效果比屏幕组均有了显著的提升；②在遗忘分数方面，与屏幕组并没有显著差别；③观察方向的水平变化量显著大于屏幕组。此外，实验还讨论了头盔式VRGIS影响空间场所认知效果的可能内在机制以及支撑虚拟地理实验平台的可能性。
2018, 43(11): 1739-1745.
doi: 10.13203/j.whugis20170074
摘要:
军事信息系统始终以面向任务为核心，战场环境数据模型也是围绕作战任务来建立的。针对目前基于任务的战场环境信息系统研究尚不完善，现有的GIS时空数据模型还不能完全满足战场环境时空分析的需要。在对目前几种经典的时空数据模型分析的基础上，以基于对象的数据模型为理论基础，以过程驱动方法为建模机制，设计了适合战场环境领域的时空数据组织模型结构，实现了对复杂环境对象的可操作性。通过模型在战场环境分析系统中的应用，证明了其任务过程和地理空间数据的可对象化描述、组织、存储和查询功能。
军事信息系统始终以面向任务为核心，战场环境数据模型也是围绕作战任务来建立的。针对目前基于任务的战场环境信息系统研究尚不完善，现有的GIS时空数据模型还不能完全满足战场环境时空分析的需要。在对目前几种经典的时空数据模型分析的基础上，以基于对象的数据模型为理论基础，以过程驱动方法为建模机制，设计了适合战场环境领域的时空数据组织模型结构，实现了对复杂环境对象的可操作性。通过模型在战场环境分析系统中的应用，证明了其任务过程和地理空间数据的可对象化描述、组织、存储和查询功能。
2018, 43(11): 1746-1752.
doi: 10.13203/j.whugis20160558
摘要:
基于社交网络点评数据, 考虑到城市的路网结构特征, 采用道路网约束下的核密度估计方法研究城市商业设施的空间分布模式。同时, 结合商业设施的顾客光临次数和评分对核密度估计进行加权, 发现了城市商业设施顾客光临和顾客满意度在空间上的差异性, 即在部分路段商业设施的分布、顾客光临分布以及顾客满意度分布不匹配。为了分析这种空间差异性, 针对城市的路网结构特征以及社交网络点评数据特征, 提出了道路网约束下的G统计量作为指标的空间自相关分析方法, 通过量化分析发现了高值聚集和低值聚集的路段, 反映了顾客光临和顾客满意度在空间上的分布模式, 揭示了顾客满意度高或低的商业设施在空间上的聚集分布。这些分析结果为城市规划、商业设施布局、选址问题等提供了定量化的参考依据。
基于社交网络点评数据, 考虑到城市的路网结构特征, 采用道路网约束下的核密度估计方法研究城市商业设施的空间分布模式。同时, 结合商业设施的顾客光临次数和评分对核密度估计进行加权, 发现了城市商业设施顾客光临和顾客满意度在空间上的差异性, 即在部分路段商业设施的分布、顾客光临分布以及顾客满意度分布不匹配。为了分析这种空间差异性, 针对城市的路网结构特征以及社交网络点评数据特征, 提出了道路网约束下的G统计量作为指标的空间自相关分析方法, 通过量化分析发现了高值聚集和低值聚集的路段, 反映了顾客光临和顾客满意度在空间上的分布模式, 揭示了顾客满意度高或低的商业设施在空间上的聚集分布。这些分析结果为城市规划、商业设施布局、选址问题等提供了定量化的参考依据。
2018, 43(11): 1753-1760.
doi: 10.13203/j.whugis20160491
摘要:
地形是影响土壤侵蚀的重要因子, 分布式土壤侵蚀学坡长是地形因子的重要参数。坡长与土壤侵蚀过程相适应, 在一定条件下停止累计而截断。坡度变化是坡长提取的截断条件之一, 但坡度变化对提取结果的影响研究还不够深入。以数学曲面和黄土高原县南沟流域的数字高程模型作为数据源, 使用LS_TOOL方法提取坡长, 并对坡度变化引起的坡长截断结果进行对比和主成分分析。结果表明, 下坡坡度减小幅度越大, 坡度截断效果越明显; 坡度小于2.86°的截断参数R1和坡度大于或等于2.86°的截断参数R2与坡长最大值和坡长平均值均正相关; 在黄土高原地区, 陡坡、沟道较多, 相对R2的影响, R1对坡长的影响较小。坡度变化的截断设置在R1>0.7, R2>0.5时, 坡长变化较明显, 建议黄土高原地区侵蚀坡长的坡度截断设置值为R1=0.7, R2=0.5。
地形是影响土壤侵蚀的重要因子, 分布式土壤侵蚀学坡长是地形因子的重要参数。坡长与土壤侵蚀过程相适应, 在一定条件下停止累计而截断。坡度变化是坡长提取的截断条件之一, 但坡度变化对提取结果的影响研究还不够深入。以数学曲面和黄土高原县南沟流域的数字高程模型作为数据源, 使用LS_TOOL方法提取坡长, 并对坡度变化引起的坡长截断结果进行对比和主成分分析。结果表明, 下坡坡度减小幅度越大, 坡度截断效果越明显; 坡度小于2.86°的截断参数R1和坡度大于或等于2.86°的截断参数R2与坡长最大值和坡长平均值均正相关; 在黄土高原地区, 陡坡、沟道较多, 相对R2的影响, R1对坡长的影响较小。坡度变化的截断设置在R1>0.7, R2>0.5时, 坡长变化较明显, 建议黄土高原地区侵蚀坡长的坡度截断设置值为R1=0.7, R2=0.5。
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