2019年 第44卷 第6期
2019, 44(6): 791-798.
doi: 10.13203/j.whugis20170321
摘要:
为提高电离层总电子含量（total electronic content，TEC）扰动探测参考背景值的预测精度，提出了多尺度自回归移动平均（autoregressive moving average，ARMA）残差修正模型。通过对比该方法、ARMA模型、四分位距法（inter quartile range，IQR）及滑动时窗法对TEC背景值的预测精度，结果显示修正模型预测的TEC背景值平均相对精度为89.78%，分别比ARMA模型、IQR及滑动时窗法高5.18%、1.41%和1.42%，且预测值的残差绝对值小于等于3.0 TECU的百分比为91.67%，明显优于其他3种方法，说明修正模型探测震前TEC异常是可行的。利用该方法探测2013-04-20芦山县Mw7.0级地震震前电离层TEC扰动情况，验证了该方法的有效性。实验结果表明，震前第9天和第13天电离层明显的正异常和震前第1~4天明显的负异常极可能是孕育地震引起的，且正异常主要出现在08：00-10：00 UT，而负异常主要集中在0：00-14：00 UT。
为提高电离层总电子含量（total electronic content，TEC）扰动探测参考背景值的预测精度，提出了多尺度自回归移动平均（autoregressive moving average，ARMA）残差修正模型。通过对比该方法、ARMA模型、四分位距法（inter quartile range，IQR）及滑动时窗法对TEC背景值的预测精度，结果显示修正模型预测的TEC背景值平均相对精度为89.78%，分别比ARMA模型、IQR及滑动时窗法高5.18%、1.41%和1.42%，且预测值的残差绝对值小于等于3.0 TECU的百分比为91.67%，明显优于其他3种方法，说明修正模型探测震前TEC异常是可行的。利用该方法探测2013-04-20芦山县Mw7.0级地震震前电离层TEC扰动情况，验证了该方法的有效性。实验结果表明，震前第9天和第13天电离层明显的正异常和震前第1~4天明显的负异常极可能是孕育地震引起的，且正异常主要出现在08：00-10：00 UT，而负异常主要集中在0：00-14：00 UT。
2019, 44(6): 799-805.
doi: 10.13203/j.whugis20170099
摘要:
为确保GNSS精密定轨精度和可靠性，需要顾及站点稳定性和观测质量等信息，在全球范围内均匀选取一定数目的地面基准站。在探讨测站数量和分布对导航卫星精密定轨影响的基础上，针对GNSS定轨地面跟踪站在全球分布不均匀的现状，综合考虑站点几何分布、站点稳定性和观测质量信息，提出基于格网控制概率下的全球测站随机优选方法。该方法综合利用格网方法和随机优化方法，通过全球测站分配一定的概率，进而随机抽样和筛选得到全球均匀分布的测站构型。实验结果显示，该方法在全球范围内选取30个测站时，GPS精密定轨的精度能达到2.15 cm，60个测站时，定轨精度优于1.26 cm；90个测站时，定轨精度可提高到1 cm以内。
为确保GNSS精密定轨精度和可靠性，需要顾及站点稳定性和观测质量等信息，在全球范围内均匀选取一定数目的地面基准站。在探讨测站数量和分布对导航卫星精密定轨影响的基础上，针对GNSS定轨地面跟踪站在全球分布不均匀的现状，综合考虑站点几何分布、站点稳定性和观测质量信息，提出基于格网控制概率下的全球测站随机优选方法。该方法综合利用格网方法和随机优化方法，通过全球测站分配一定的概率，进而随机抽样和筛选得到全球均匀分布的测站构型。实验结果显示，该方法在全球范围内选取30个测站时，GPS精密定轨的精度能达到2.15 cm，60个测站时，定轨精度优于1.26 cm；90个测站时，定轨精度可提高到1 cm以内。
2019, 44(6): 806-813.
doi: 10.13203/j.whugis20180388
摘要:
IGS各分析中心提供的北斗精密轨道和精密钟差产品可能因采用不同的天线相位中心模型而存在一定差异，其对精密产品之间的比较以及利用精密产品评估北斗空间信号精度会产生一定影响。首先利用实测观测数据深入分析了采用不同天线相位中心改正模型对精密轨道和钟差的影响规律，在此基础上提出了顾及不同天线相位中心改正模型的北斗空间信号精度评估方法，以欧洲定轨中心、德国地学中心、武汉大学提供的精密轨道和钟差作为参考，对北斗广播轨道、广播钟差以及空间信号精度进行了分析和比较。结果表明，在考虑了卫星天线相位中心改正模型的差异之后，采用不同分析中心提供的北斗精密轨道和精密钟差作为基准评估出的空间信号精度基本一致，地球同步轨道卫星优于1.68 m，倾斜地球同步轨道卫星优于0.78 m，中地球轨道卫星优于0.66 m，验证了所提出的评估方法的正确性。
IGS各分析中心提供的北斗精密轨道和精密钟差产品可能因采用不同的天线相位中心模型而存在一定差异，其对精密产品之间的比较以及利用精密产品评估北斗空间信号精度会产生一定影响。首先利用实测观测数据深入分析了采用不同天线相位中心改正模型对精密轨道和钟差的影响规律，在此基础上提出了顾及不同天线相位中心改正模型的北斗空间信号精度评估方法，以欧洲定轨中心、德国地学中心、武汉大学提供的精密轨道和钟差作为参考，对北斗广播轨道、广播钟差以及空间信号精度进行了分析和比较。结果表明，在考虑了卫星天线相位中心改正模型的差异之后，采用不同分析中心提供的北斗精密轨道和精密钟差作为基准评估出的空间信号精度基本一致，地球同步轨道卫星优于1.68 m，倾斜地球同步轨道卫星优于0.78 m，中地球轨道卫星优于0.66 m，验证了所提出的评估方法的正确性。
2019, 44(6): 814-820.
doi: 10.13203/j.whugis20170300
摘要:
基于合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometric synthetic aperture radar，D-InSAR）技术的开采沉陷监测理论和方法是矿山变形监测领域研究的热点，当前已有学者融合单视线向D-InSAR技术和开采沉陷规律成功构建了开采沉陷三维监测模型，然而由于该模型仅融合了水平煤层开采地表沉陷规律，其并不适用于倾斜煤层开采地表沉陷监测。针对上述问题，根据D-InSAR监测的视线向变形与三维变形的关系，融合倾斜煤层开采地表沉陷规律，提出了基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法。模拟实验表明，所提出的方法下沉监测相对误差绝对值小于9.53%，平均为1.31%，南北方向和东西方向水平移动监测相对误差绝对值小于9.78%，平均为3.71%，满足开采沉陷监测精度要求。并利用该方法成功监测了中国山东省兖州矿区南屯煤矿9310工作面在2012-01-27—2012-02-07期间开采引起的地表移动与变形。
基于合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometric synthetic aperture radar，D-InSAR）技术的开采沉陷监测理论和方法是矿山变形监测领域研究的热点，当前已有学者融合单视线向D-InSAR技术和开采沉陷规律成功构建了开采沉陷三维监测模型，然而由于该模型仅融合了水平煤层开采地表沉陷规律，其并不适用于倾斜煤层开采地表沉陷监测。针对上述问题，根据D-InSAR监测的视线向变形与三维变形的关系，融合倾斜煤层开采地表沉陷规律，提出了基于单视线向D-InSAR技术的倾斜煤层开采地表沉陷监测方法。模拟实验表明，所提出的方法下沉监测相对误差绝对值小于9.53%，平均为1.31%，南北方向和东西方向水平移动监测相对误差绝对值小于9.78%，平均为3.71%，满足开采沉陷监测精度要求。并利用该方法成功监测了中国山东省兖州矿区南屯煤矿9310工作面在2012-01-27—2012-02-07期间开采引起的地表移动与变形。
2019, 44(6): 821-829, 907.
doi: 10.13203/j.whugis20180410
摘要:
三峡大坝蓄水过程对邻近区域气候的影响一直是国内外学术界广泛关注的热点问题。三峡大坝从2003年投入使用至今，水位从66 m上升至175 m，经历了3个蓄水阶段，为观测水库水位与库区降雨量相关性提供了极佳的窗口期。为了精准分辨两者在多周期多尺度的相互影响，基于三峡库区的4个国家气象观测站的历史逐日降雨数据和三峡蓄排水过程水位变化数据，进行交叉小波分析，提取能量谱、凝聚谱和相位谱，展现两类数据时频域多尺度的相关细节。结果表明，三峡大坝蓄排水过程对库区降雨有影响，第一期蓄水期最明显，表现为库区降雨年周期性相对减弱，高频模式增强；历史数据表明库区降雨主要表现为1.0 a主周期和2.0 a、4.0 a等多个次长周期；三期蓄水之后，库区降雨量的1.0 a主周期没有改变，而多个次长周期特征变化明显。交叉小波相位谱揭示水库蓄排水过程对库区降雨的人工调节和自然调节影响，前者表现为水位变化与降雨1.0 a主周期的完全反相，明显不同于蓄水之前的同相特征；后者表现为高频分量（1/128~1/32 a）的反相特征，其规模效应随大坝建成而增强。值得关注的现象是巴东站与荆州站的降雨存在3.5 a次长周期的反相特征，可能是大坝蓄水后改变了水循环的范围。
三峡大坝蓄水过程对邻近区域气候的影响一直是国内外学术界广泛关注的热点问题。三峡大坝从2003年投入使用至今，水位从66 m上升至175 m，经历了3个蓄水阶段，为观测水库水位与库区降雨量相关性提供了极佳的窗口期。为了精准分辨两者在多周期多尺度的相互影响，基于三峡库区的4个国家气象观测站的历史逐日降雨数据和三峡蓄排水过程水位变化数据，进行交叉小波分析，提取能量谱、凝聚谱和相位谱，展现两类数据时频域多尺度的相关细节。结果表明，三峡大坝蓄排水过程对库区降雨有影响，第一期蓄水期最明显，表现为库区降雨年周期性相对减弱，高频模式增强；历史数据表明库区降雨主要表现为1.0 a主周期和2.0 a、4.0 a等多个次长周期；三期蓄水之后，库区降雨量的1.0 a主周期没有改变，而多个次长周期特征变化明显。交叉小波相位谱揭示水库蓄排水过程对库区降雨的人工调节和自然调节影响，前者表现为水位变化与降雨1.0 a主周期的完全反相，明显不同于蓄水之前的同相特征；后者表现为高频分量（1/128~1/32 a）的反相特征，其规模效应随大坝建成而增强。值得关注的现象是巴东站与荆州站的降雨存在3.5 a次长周期的反相特征，可能是大坝蓄水后改变了水循环的范围。
2019, 44(6): 830-836, 916.
doi: 10.13203/j.whugis20170281
摘要:
地形匹配定位（terrain aided position，TAP）的似然函数反映了AUV（autonomous underwater vehicle）的位置在空间中的分布概率，由于地形的强非线性、随机性以及测量误差的非高斯分布使得似然函数也表现出非高斯分布的特点。TAP的误差与局部地形特征和地形测量误差密切相关，由于现有的方法未考虑局部地形特征，仅考虑了测量误差的统计置信区间，使得TAP置信区间的估计结果明显偏小。为解决TAP置信区间的估计问题，建立了TAP定位点的跳变模型。设TAP定位点Xp可以向搜索区间内任一点跳变，且向某一点的跳变概率与该点的似然函数值正相关，Xp向某一点跳变的置信度小于α时，认为xα不会向该点跳变，该点设为置信区间的边界点。另外，设地形匹配定位点的置信区间内匹配残差平方和函数为二次曲面，而Xp视为该曲面的待估计参数，则可以通过曲面参数的置信区间估计方法获得1-α置信度下的置信区间。新方法得到的置信区间范围大于现有的估计方法，试验结果表明，测量波束较少时，置信区间估计会出现异常，增加测量波束可以提高潮差和测量误差的估计精度，从而提高置信区间的估计精度，但测量误差非高斯分布条件下的补偿方法仍然需要进一步研究。
地形匹配定位（terrain aided position，TAP）的似然函数反映了AUV（autonomous underwater vehicle）的位置在空间中的分布概率，由于地形的强非线性、随机性以及测量误差的非高斯分布使得似然函数也表现出非高斯分布的特点。TAP的误差与局部地形特征和地形测量误差密切相关，由于现有的方法未考虑局部地形特征，仅考虑了测量误差的统计置信区间，使得TAP置信区间的估计结果明显偏小。为解决TAP置信区间的估计问题，建立了TAP定位点的跳变模型。设TAP定位点Xp可以向搜索区间内任一点跳变，且向某一点的跳变概率与该点的似然函数值正相关，Xp向某一点跳变的置信度小于α时，认为xα不会向该点跳变，该点设为置信区间的边界点。另外，设地形匹配定位点的置信区间内匹配残差平方和函数为二次曲面，而Xp视为该曲面的待估计参数，则可以通过曲面参数的置信区间估计方法获得1-α置信度下的置信区间。新方法得到的置信区间范围大于现有的估计方法，试验结果表明，测量波束较少时，置信区间估计会出现异常，增加测量波束可以提高潮差和测量误差的估计精度，从而提高置信区间的估计精度，但测量误差非高斯分布条件下的补偿方法仍然需要进一步研究。
2019, 44(6): 837-843.
doi: 10.13203/j.whugis20170289
摘要:
针对传统分频余差点质量模型拟合局部（似）大地水准面时系统偏差大、所需基础数据多、计算效率低等问题，利用位场等效逼近原理，对点质量模型进行改造，提出了一种位置固定、埋深自由的点质量模型，并将该模型应用到局部（似）大地水准面拟合中。利用空间距离最近点最优原则建立了解算点质量模型的迭代算法，并顾及周围点影响提出固定加权点方法和自适应法。实验结果表明，相比于传统模型，所提算法有系统偏差小、无奇异性、所需数据少以及计算效率高等优点，利用该方法进行（似）大地水准面拟合是可行的，而且自适应加权半约束点质量模型效果最好。
针对传统分频余差点质量模型拟合局部（似）大地水准面时系统偏差大、所需基础数据多、计算效率低等问题，利用位场等效逼近原理，对点质量模型进行改造，提出了一种位置固定、埋深自由的点质量模型，并将该模型应用到局部（似）大地水准面拟合中。利用空间距离最近点最优原则建立了解算点质量模型的迭代算法，并顾及周围点影响提出固定加权点方法和自适应法。实验结果表明，相比于传统模型，所提算法有系统偏差小、无奇异性、所需数据少以及计算效率高等优点，利用该方法进行（似）大地水准面拟合是可行的，而且自适应加权半约束点质量模型效果最好。
2019, 44(6): 844-850.
doi: 10.13203/j.whugis20180157
摘要:
Swarm是欧空局第4个"地球探测者"任务，其主要目的是确定地球磁场及其时空演化特征。利用Swarm构建地球各圈层磁场模型的关键问题之一是对不同场源的地磁信号实施准确分离。以Swarm磁静期观测数据为例，采用FIR沿轨高通滤波对外源场信号进行处理，分析并给出了滤波器窗口长度的确定方法，利用欧空局2016年发布的MIO_SHA_2D和MMA_SHA_2C电离层-磁层磁场模型验证了该方法的可行性。结果表明：FIR对外源场长波信号的滤波结果与模型改正结果的一致性吻合较好，在给定通带波长1 200 km、阻带波长3 000 km的情况下，将滤波器长度设置为87~129阶，可同时顾及水平方向和径向方向的滤波精度。
Swarm是欧空局第4个"地球探测者"任务，其主要目的是确定地球磁场及其时空演化特征。利用Swarm构建地球各圈层磁场模型的关键问题之一是对不同场源的地磁信号实施准确分离。以Swarm磁静期观测数据为例，采用FIR沿轨高通滤波对外源场信号进行处理，分析并给出了滤波器窗口长度的确定方法，利用欧空局2016年发布的MIO_SHA_2D和MMA_SHA_2C电离层-磁层磁场模型验证了该方法的可行性。结果表明：FIR对外源场长波信号的滤波结果与模型改正结果的一致性吻合较好，在给定通带波长1 200 km、阻带波长3 000 km的情况下，将滤波器长度设置为87~129阶，可同时顾及水平方向和径向方向的滤波精度。
2019, 44(6): 851-858.
doi: 10.13203/j.whugis20170260
摘要:
为了充分利用日益增多的多时态土地利用/覆被矢量数据，依据不同属性全方位挖掘提取其中隐含的要素变化转移信息，进而为土地资源科学管理与统筹规划提供技术支持和决策依据，首先提出了广义转移矩阵的概念，并进行了形式化定义，然后设计了一种基于矢量数据的广义转移矩阵自动计算生成方法，详细阐述了数据预处理、匹配关系建立、要素变化检测、矩阵设置与生成4个实施步骤中涉及的主要问题及解决策略。试验结果表明：所提方法能够大幅提高转移矩阵矢量化计算生成的准确度和灵活性，有效克服人工手动处理计算效率低、周期长、易出错、难检查的不足，以及常用栅格化计算方法精度低、结果单一、不能准确全面反映土地利用/覆盖要素在不同属性上的变化转移情况的局限。
为了充分利用日益增多的多时态土地利用/覆被矢量数据，依据不同属性全方位挖掘提取其中隐含的要素变化转移信息，进而为土地资源科学管理与统筹规划提供技术支持和决策依据，首先提出了广义转移矩阵的概念，并进行了形式化定义，然后设计了一种基于矢量数据的广义转移矩阵自动计算生成方法，详细阐述了数据预处理、匹配关系建立、要素变化检测、矩阵设置与生成4个实施步骤中涉及的主要问题及解决策略。试验结果表明：所提方法能够大幅提高转移矩阵矢量化计算生成的准确度和灵活性，有效克服人工手动处理计算效率低、周期长、易出错、难检查的不足，以及常用栅格化计算方法精度低、结果单一、不能准确全面反映土地利用/覆盖要素在不同属性上的变化转移情况的局限。
2019, 44(6): 859-865.
doi: 10.13203/j.whugis20170253
摘要:
针对城市空间内的自动化分区，顾及空间域边界对于分区结果的约束效应，提出一种边界约束最大p区域问题。在最大化区域个数p前提下，针对单元与多个边界交叉产生的单元从属不确定性，设计一种顾及空间单元从属不确定度的单元差异性加权目标函数。并在满足阈值约束等最大p区域问题原有约束下，增加若干边界约束，保证形成的区域一般在某个边界之内，若需跨越多个边界，则需涵盖整个边界。针对该非确定性多项式难题设计并实现一种基于禁忌搜索的启发式算法，并在模拟数据和实际数据集上进行实验。实验结果表明，该方法可以使科研和实验人员能够将现实世界中的边界约束灵活地加入到分区问题的模型中，以对最大p区域问题的求解结果进行更为实际的控制。
针对城市空间内的自动化分区，顾及空间域边界对于分区结果的约束效应，提出一种边界约束最大p区域问题。在最大化区域个数p前提下，针对单元与多个边界交叉产生的单元从属不确定性，设计一种顾及空间单元从属不确定度的单元差异性加权目标函数。并在满足阈值约束等最大p区域问题原有约束下，增加若干边界约束，保证形成的区域一般在某个边界之内，若需跨越多个边界，则需涵盖整个边界。针对该非确定性多项式难题设计并实现一种基于禁忌搜索的启发式算法，并在模拟数据和实际数据集上进行实验。实验结果表明，该方法可以使科研和实验人员能够将现实世界中的边界约束灵活地加入到分区问题的模型中，以对最大p区域问题的求解结果进行更为实际的控制。
2019, 44(6): 866-874.
doi: 10.13203/j.whugis20170295
摘要:
为了简化地下水化学类型分区的流程，客观地反映地下水化学类型的空间分布特征，基于GIS技术设计了地下水化学类型分区空间分析模型，利用K++Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、Cl-毫克当量百分数栅格数据，对阴阳离子进行组合排序编码，自动完成水化学类型的识别与空间分区，并使用ArcGIS的ModelBuilder实现了模型构建。以实际样本数据为例对该模型进行了验证，对地下水化学类型分区结果与传统方法进行了对比分析。结果表明，采用空间分析模型进行地下水化学类型分区的方法高效可行，水化学分区整体效果与传统方法基本一致，空间分析模型方法能够更好地反映地下水化学类型的空间演化特征。
为了简化地下水化学类型分区的流程，客观地反映地下水化学类型的空间分布特征，基于GIS技术设计了地下水化学类型分区空间分析模型，利用K++Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、Cl-毫克当量百分数栅格数据，对阴阳离子进行组合排序编码，自动完成水化学类型的识别与空间分区，并使用ArcGIS的ModelBuilder实现了模型构建。以实际样本数据为例对该模型进行了验证，对地下水化学类型分区结果与传统方法进行了对比分析。结果表明，采用空间分析模型进行地下水化学类型分区的方法高效可行，水化学分区整体效果与传统方法基本一致，空间分析模型方法能够更好地反映地下水化学类型的空间演化特征。
2019, 44(6): 875-884.
doi: 10.13203/j.whugis20170111
摘要:
地理时空大数据被广泛用于城市功能结构识别，其中功能层次性的研究对于系统理解城市功能的结构特征和分布形态具有重大意义，但相关研究仍处于空缺状态。基于时序出租车出行数据和感兴趣点数据描述居民出行模式，结合动态时间规整和K-MEDOIDS聚类算法识别城市的功能属性和空间结构。研究结果表明，广州市中心城区的城市功能具有明显的层次性。随着层次细致程度的提升，其功能属性由"职-住"二元结构向"职-住-休"三元结构发展；其空间结构符合环状圈层构造，功能由外围的居住游憩向中心的商业休闲过渡，并在不同的圈层上呈现出各自的功能倾向。这为城市规划人员系统理解城市功能的属性变化和结构特征提供了有效的参考价值。
地理时空大数据被广泛用于城市功能结构识别，其中功能层次性的研究对于系统理解城市功能的结构特征和分布形态具有重大意义，但相关研究仍处于空缺状态。基于时序出租车出行数据和感兴趣点数据描述居民出行模式，结合动态时间规整和K-MEDOIDS聚类算法识别城市的功能属性和空间结构。研究结果表明，广州市中心城区的城市功能具有明显的层次性。随着层次细致程度的提升，其功能属性由"职-住"二元结构向"职-住-休"三元结构发展；其空间结构符合环状圈层构造，功能由外围的居住游憩向中心的商业休闲过渡，并在不同的圈层上呈现出各自的功能倾向。这为城市规划人员系统理解城市功能的属性变化和结构特征提供了有效的参考价值。
2019, 44(6): 885-891.
doi: 10.13203/j.whugis20170305
摘要:
多尺度点群相似度计算在制图综合过程控制及结果评价中具有重要作用。针对现有方法的不足，提出一种基于广义Hausdorff距离的多尺度点群相似度计算方法。在传统Hausdorff距离基础上，建立距离相似度计算公式；给出拓扑距离的定义及计算方法，建立基于拓扑Hausdorff距离的拓扑相似度计算公式；以点群最小外包圆为基础建立方向关系参考框架，给出方向距离定义，建立基于方向Hausdorff距离的方向相似度计算公式，并得出总相似度计算公式。通过多尺度点群相似度计算实验及综合结果评价实验，验证了所述方法的可行性和有效性。
多尺度点群相似度计算在制图综合过程控制及结果评价中具有重要作用。针对现有方法的不足，提出一种基于广义Hausdorff距离的多尺度点群相似度计算方法。在传统Hausdorff距离基础上，建立距离相似度计算公式；给出拓扑距离的定义及计算方法，建立基于拓扑Hausdorff距离的拓扑相似度计算公式；以点群最小外包圆为基础建立方向关系参考框架，给出方向距离定义，建立基于方向Hausdorff距离的方向相似度计算公式，并得出总相似度计算公式。通过多尺度点群相似度计算实验及综合结果评价实验，验证了所述方法的可行性和有效性。
2019, 44(6): 892-900.
doi: 10.13203/j.whugis20170169
摘要:
传统地籍是基于某一时刻的土地二维剖分，不支持立体产权管理和时空权属查询，需要探索四维（三维空间+时间）地籍。四维宗地是四维地籍的登记客体，是宗地在四维空间的扩展，其创建、分割、合并与注销等操作是四维地籍最常用、最基本的功能。结合城市发展现状和地籍管理需求，分析时态产权特征，用UML建模四维宗地数据模型和基于拓扑数据模型的四维宗地操作算法。研究内容包括：①提出四维宗地数据模型；②提出基于"拉伸"的四维宗地创建算法以及基于分段时间的共享拓扑基元处理方法；③提出四维宗地的分割、合并算法。研究结果表明：四维宗地的构建为追踪产权的时空变化提供了理论借鉴和技术支持，也使得地籍管理向四维地籍迈进了一步。
传统地籍是基于某一时刻的土地二维剖分，不支持立体产权管理和时空权属查询，需要探索四维（三维空间+时间）地籍。四维宗地是四维地籍的登记客体，是宗地在四维空间的扩展，其创建、分割、合并与注销等操作是四维地籍最常用、最基本的功能。结合城市发展现状和地籍管理需求，分析时态产权特征，用UML建模四维宗地数据模型和基于拓扑数据模型的四维宗地操作算法。研究内容包括：①提出四维宗地数据模型；②提出基于"拉伸"的四维宗地创建算法以及基于分段时间的共享拓扑基元处理方法；③提出四维宗地的分割、合并算法。研究结果表明：四维宗地的构建为追踪产权的时空变化提供了理论借鉴和技术支持，也使得地籍管理向四维地籍迈进了一步。
2019, 44(6): 901-907.
doi: 10.13203/j.whugis20170328
摘要:
提出了一种单阶段、快速的SAR（synthetic aperture radar）图像舰船目标检测与方位向估计的方法，它在输入图像之后，进行一次前向计算即可直接输出图像中舰船的位置、类别和方位向信息，可完全端到端地进行训练和推理。该方法以SSD（single shot detector）为基础，通过特征金字塔网络充分利用高层语义特征和底层细节特征，使底层与高层都有了类别信息，解决了小尺寸目标在高层会被忽略、底层容易预测出错的问题；通过新设计的损失函数，降低数量较多的易分类样本的损失权重，避免其覆盖了数量较少的难分类样本的损失，使目标函数更快、更好地收敛；通过新增加的方位向估计模块，在增加少量计算量的条件下，在完成检测任务的同时完成方位向估计。通过公开的数据集验证了所提方法可快速准确地完成对舰船目标检测和方位向估计。
提出了一种单阶段、快速的SAR（synthetic aperture radar）图像舰船目标检测与方位向估计的方法，它在输入图像之后，进行一次前向计算即可直接输出图像中舰船的位置、类别和方位向信息，可完全端到端地进行训练和推理。该方法以SSD（single shot detector）为基础，通过特征金字塔网络充分利用高层语义特征和底层细节特征，使底层与高层都有了类别信息，解决了小尺寸目标在高层会被忽略、底层容易预测出错的问题；通过新设计的损失函数，降低数量较多的易分类样本的损失权重，避免其覆盖了数量较少的难分类样本的损失，使目标函数更快、更好地收敛；通过新增加的方位向估计模块，在增加少量计算量的条件下，在完成检测任务的同时完成方位向估计。通过公开的数据集验证了所提方法可快速准确地完成对舰船目标检测和方位向估计。
2019, 44(6): 908-916.
doi: 10.13203/j.whugis20170293
摘要:
建筑区是一种重要的人工地理要素，利用高分辨率卫星影像可以在更精细的尺度上获取建筑区信息。针对建筑区这类结构复杂、面积相对较大的地物类，提出一种分块表示与合并提取方法。首先，通过角点上下文约束来划分图像，并将获得的图像块作为影像处理的基本单元；然后，利用空间变异函数来建模每个图像块并提取特征描述参数，进一步通过主成分变换实现建筑区图像块的结构特征表示；最后，根据图像块空间结构特征的相似性实现建筑区的判别。实验结果表明，该方法能够有效实现高分影像建筑区的提取，并且对不同分辨率的高分影像表现出良好的适应性。
建筑区是一种重要的人工地理要素，利用高分辨率卫星影像可以在更精细的尺度上获取建筑区信息。针对建筑区这类结构复杂、面积相对较大的地物类，提出一种分块表示与合并提取方法。首先，通过角点上下文约束来划分图像，并将获得的图像块作为影像处理的基本单元；然后，利用空间变异函数来建模每个图像块并提取特征描述参数，进一步通过主成分变换实现建筑区图像块的结构特征表示；最后，根据图像块空间结构特征的相似性实现建筑区的判别。实验结果表明，该方法能够有效实现高分影像建筑区的提取，并且对不同分辨率的高分影像表现出良好的适应性。
2019, 44(6): 917-924.
doi: 10.13203/j.whugis20170296
摘要:
采用MODIS可见光反射率、热红外亮温和RadarSat-2双极化后向散射等多源数据，通过建立决策树综合判断来识别波弗特海域冬季的冰间水道及其内部冰型，并进行精度评价。研究发现，MODIS热红外只能粗略提取冰间水道轮廓；而高分辨率的RadarSat-2影像可以提供更多海冰类型信息，但是不同冰型的后向散射信号有重叠，影响水道提取的精度。研究结合多源数据建立决策树，综合极化后向散射和表面温度等参数来判断海冰类型，从而识别不同发育阶段的冰间水道。该方法的识别精度优于单变量方法。高分辨率Sentinel-2光学影像验证了不同阶段冰间水道的顺序分布。多源数据的应用有助于更准确地计算水道区域的海-气热通量和产冰量，同时为船只导航提供更详细的冰情信息。
采用MODIS可见光反射率、热红外亮温和RadarSat-2双极化后向散射等多源数据，通过建立决策树综合判断来识别波弗特海域冬季的冰间水道及其内部冰型，并进行精度评价。研究发现，MODIS热红外只能粗略提取冰间水道轮廓；而高分辨率的RadarSat-2影像可以提供更多海冰类型信息，但是不同冰型的后向散射信号有重叠，影响水道提取的精度。研究结合多源数据建立决策树，综合极化后向散射和表面温度等参数来判断海冰类型，从而识别不同发育阶段的冰间水道。该方法的识别精度优于单变量方法。高分辨率Sentinel-2光学影像验证了不同阶段冰间水道的顺序分布。多源数据的应用有助于更准确地计算水道区域的海-气热通量和产冰量，同时为船只导航提供更详细的冰情信息。
2019, 44(6): 925-932.
doi: 10.13203/j.whugis20170188
摘要:
BM3D（block matching and 3D filtering）是一种有效的高斯噪声去除方法，但对遥感影像中常含有的高斯和脉冲混合噪声去除效果具有局限性；而集成方法是去除混合噪声的有效方式。针对BM3D去噪的缺点，结合其去噪优势，研究发展了一种集成BM3D方法，并改进了一种噪声量估算方法M-Liu法，用于先验噪声估算，作为算法的输入参数。算法验证结果表明，集成BM3D法具有较好的去噪特性，能兼顾影像噪声去除和细节信号的保留，优于同类方法，可为图像去噪提供一种新的方法，对于遥感影像后期应用性研究具有一定的意义。
BM3D（block matching and 3D filtering）是一种有效的高斯噪声去除方法，但对遥感影像中常含有的高斯和脉冲混合噪声去除效果具有局限性；而集成方法是去除混合噪声的有效方式。针对BM3D去噪的缺点，结合其去噪优势，研究发展了一种集成BM3D方法，并改进了一种噪声量估算方法M-Liu法，用于先验噪声估算，作为算法的输入参数。算法验证结果表明，集成BM3D法具有较好的去噪特性，能兼顾影像噪声去除和细节信号的保留，优于同类方法，可为图像去噪提供一种新的方法，对于遥感影像后期应用性研究具有一定的意义。
2019, 44(6): 933-940.
doi: 10.13203/j.whugis20170264
摘要:
针对海岛礁卫星影像的定位问题，提出一种利用航天飞机雷达地形测绘任务（shuttle radar topography mission，SRTM）DEM辅助的无地面控制点定位方法。该方法分为概略定位和精定位两个阶段，各阶段均包括DEM提取和DEM匹配等主要步骤，可分别对影像中的相对误差和绝对误差进行补偿。SRTM DEM被充分应用到方法各环节中，以发挥其高精度的特性：提取DEM时既用于剔除海域点，也用于确定求解陆域点高程时的高程搜索范围，从而避免海域影像的不利影响，同时保证计算效率；DEM匹配时其作为基准数据。利用多景天绘一号卫星海岛礁地区的立体影像进行验证。实验结果表明，所提出的方法对具有不同陆域比例、不同生产方式的天绘一号海岛礁影像均能得到较稳定且较高的定位精度，平面和高程精度分别优于6.2 m、5.2 m，能较好地满足1：50 000比例尺地形图的精度要求。定位精度基本不受待匹配DEM分辨率的影响，计算效率取决于陆域比例和待匹配DEM的分辨率。
针对海岛礁卫星影像的定位问题，提出一种利用航天飞机雷达地形测绘任务（shuttle radar topography mission，SRTM）DEM辅助的无地面控制点定位方法。该方法分为概略定位和精定位两个阶段，各阶段均包括DEM提取和DEM匹配等主要步骤，可分别对影像中的相对误差和绝对误差进行补偿。SRTM DEM被充分应用到方法各环节中，以发挥其高精度的特性：提取DEM时既用于剔除海域点，也用于确定求解陆域点高程时的高程搜索范围，从而避免海域影像的不利影响，同时保证计算效率；DEM匹配时其作为基准数据。利用多景天绘一号卫星海岛礁地区的立体影像进行验证。实验结果表明，所提出的方法对具有不同陆域比例、不同生产方式的天绘一号海岛礁影像均能得到较稳定且较高的定位精度，平面和高程精度分别优于6.2 m、5.2 m，能较好地满足1：50 000比例尺地形图的精度要求。定位精度基本不受待匹配DEM分辨率的影响，计算效率取决于陆域比例和待匹配DEM的分辨率。
2019, 44(6): 941-948.
doi: 10.13203/j.whugis20170271
摘要:
应用时频分析方法研究含噪非平稳信号的时间-频率联合分布特性，De-shape SST（De-shape synchrosqueezing transform）算法具有良好的时频表现，但其抗噪性能及算法的鲁棒性还有待提高。提出基于非线性匹配追踪（nonlinear matching pursuit，NMP）分解的De-shape SST算法（nonlinear matching pursuit De-shape synchrosqueezing transform，NDSST），利用NMP良好的重构特性对非平稳信号进行稀疏重构，再进行De-shape SST时频分析，提高算法的抑制噪声能力和鲁棒性的同时，保留了良好的时频分布聚集度。数值仿真实验结果表明，对于单频、变频、线性调频和组合变频信号，NDSST算法可以得到高锐化度的时频分布表示，并且在低信噪比（sinal noise ratio，SNR）条件下依然具有优越的抗噪声性能。在金属破裂样本信号分析应用中，NDSST算法能够清晰地得出金属发生破裂的时间-频率范围，为工程实践中设置监测传感器的阈值提供判断依据。
应用时频分析方法研究含噪非平稳信号的时间-频率联合分布特性，De-shape SST（De-shape synchrosqueezing transform）算法具有良好的时频表现，但其抗噪性能及算法的鲁棒性还有待提高。提出基于非线性匹配追踪（nonlinear matching pursuit，NMP）分解的De-shape SST算法（nonlinear matching pursuit De-shape synchrosqueezing transform，NDSST），利用NMP良好的重构特性对非平稳信号进行稀疏重构，再进行De-shape SST时频分析，提高算法的抑制噪声能力和鲁棒性的同时，保留了良好的时频分布聚集度。数值仿真实验结果表明，对于单频、变频、线性调频和组合变频信号，NDSST算法可以得到高锐化度的时频分布表示，并且在低信噪比（sinal noise ratio，SNR）条件下依然具有优越的抗噪声性能。在金属破裂样本信号分析应用中，NDSST算法能够清晰地得出金属发生破裂的时间-频率范围，为工程实践中设置监测传感器的阈值提供判断依据。
作者登录
审稿登录
编辑登录
读者登录
编委登录
主编登录
