2020年 第45卷 第10期
2020, 45(10): 1493-1500.
doi: 10.13203/j.whugis20180499
摘要:
截至2018年底中国已有19颗北斗三号卫星成功发射入轨，北斗三号卫星上都搭载了高精度星间链路载荷并成功实现了星间双向测距。介绍了北斗三号卫星星间链路观测模型，并利用L波段星地和Ka波段星间链路观测数据对8颗北斗三号卫星进行了星地星间联合精密定轨实验，L波段数据来自全球连续监测评估系统分布于中国境内的6个跟踪站。实验结果表明：星间链路观测值定轨残差RMS值优于6 cm，设备时延在±0.15 ns以内变化。在地面跟踪站限制在境内的情况下，增加星间链路能显著提高定轨精度。通过重叠弧段比较，联合定轨得到的卫星轨道在三维位置上的误差约为12 cm，径向误差约为3 cm，与仅国内6个站星地定轨相比提高85%。
截至2018年底中国已有19颗北斗三号卫星成功发射入轨，北斗三号卫星上都搭载了高精度星间链路载荷并成功实现了星间双向测距。介绍了北斗三号卫星星间链路观测模型，并利用L波段星地和Ka波段星间链路观测数据对8颗北斗三号卫星进行了星地星间联合精密定轨实验，L波段数据来自全球连续监测评估系统分布于中国境内的6个跟踪站。实验结果表明：星间链路观测值定轨残差RMS值优于6 cm，设备时延在±0.15 ns以内变化。在地面跟踪站限制在境内的情况下，增加星间链路能显著提高定轨精度。通过重叠弧段比较，联合定轨得到的卫星轨道在三维位置上的误差约为12 cm，径向误差约为3 cm，与仅国内6个站星地定轨相比提高85%。
2020, 45(10): 1501-1507.
doi: 10.13203/j.whugis20180468
摘要:
对北斗监测站（框架点）坐标的计算方法进行探讨，提出精密单点定位和联合MGEX数据网解两种处理方案确定北斗地面监测网各站在国际地球参考架下的精密坐标。利用北斗观测数据对两种方案进行验证，特别分析了地面监测网各站坐标精化对北斗导航卫星区域网定轨精度的提升。初步计算结果表明：精密单点定位处理方案得到的各地面监测站坐标水平和高程的重复性分别为2.3 cm和3.4 cm，联合MGEX北斗数据网解处理方案得到的坐标水平和高程重复性分别为0.8 cm和2.2 cm。利用网解方案对监测站坐标进行更新后：IGSO（inclined geosynchronous orbit）卫星3D重叠弧段精度平均提升15.4%，MEO（medium earth orbit）卫星3D重叠弧段精度平均提升25.8%；北斗二号卫星平均激光检核残差由0.39 m降至0.24 m，平均精度提升38%；北斗三号卫星平均激光检核残差由0.25 m降至0.18 m，平均精度提升28%。
对北斗监测站（框架点）坐标的计算方法进行探讨，提出精密单点定位和联合MGEX数据网解两种处理方案确定北斗地面监测网各站在国际地球参考架下的精密坐标。利用北斗观测数据对两种方案进行验证，特别分析了地面监测网各站坐标精化对北斗导航卫星区域网定轨精度的提升。初步计算结果表明：精密单点定位处理方案得到的各地面监测站坐标水平和高程的重复性分别为2.3 cm和3.4 cm，联合MGEX北斗数据网解处理方案得到的坐标水平和高程重复性分别为0.8 cm和2.2 cm。利用网解方案对监测站坐标进行更新后：IGSO（inclined geosynchronous orbit）卫星3D重叠弧段精度平均提升15.4%，MEO（medium earth orbit）卫星3D重叠弧段精度平均提升25.8%；北斗二号卫星平均激光检核残差由0.39 m降至0.24 m，平均精度提升38%；北斗三号卫星平均激光检核残差由0.25 m降至0.18 m，平均精度提升28%。
2020, 45(10): 1508-1516.
doi: 10.13203/j.whugis20190004
摘要:
基于CORS（continuously operating reference stations）站网综合解算，采用负荷场移去恢复技术，研究了温州-丽水区域环境负荷引起的地壳垂直形变与地面重力时空变化，并与GRACE (gravity recovery and climate experiment)重力卫星结果进行比较。研究发现：①环境负荷对地壳垂直形变与重力变化的影响分别达到厘米和十几微伽量级，季节性变化特征显著；②冬季地壳垂直形变与重力变化分别呈现由西至东依次递减与增加趋势；③与GRACE结果相比，除局部区域存在差异，整体上时空变化趋势具有较高一致性；④CORS站网能够监测地表环境负荷引起的地壳垂直形变与重力场时空变化。该研究结果可为环境动力学研究与地质灾害监测预警提供重要参考。
基于CORS（continuously operating reference stations）站网综合解算，采用负荷场移去恢复技术，研究了温州-丽水区域环境负荷引起的地壳垂直形变与地面重力时空变化，并与GRACE (gravity recovery and climate experiment)重力卫星结果进行比较。研究发现：①环境负荷对地壳垂直形变与重力变化的影响分别达到厘米和十几微伽量级，季节性变化特征显著；②冬季地壳垂直形变与重力变化分别呈现由西至东依次递减与增加趋势；③与GRACE结果相比，除局部区域存在差异，整体上时空变化趋势具有较高一致性；④CORS站网能够监测地表环境负荷引起的地壳垂直形变与重力场时空变化。该研究结果可为环境动力学研究与地质灾害监测预警提供重要参考。
2020, 45(10): 1517-1525.
doi: 10.13203/j.whugis20190003
摘要:
累积和（cumulative sum，CUSUM）控制图是一种较为成熟的突变点识别方法，可以较为有效地对全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）坐标序列中的变形信息进行识别与预警。然而，对于长时间的连续监测，GNSS坐标序列中不可避免地存在粗差或离群值，其对CUSUM控制图的检测效果有一定的影响。鉴于此，提出了采用基于中位数构建的改进CUSUM控制图进行GNSS坐标序列中变形信息的识别与预警，并给出了该方法的基本原理和算法流程。结果表明：采用改进CUSUM控制图进行变形信息识别和预警的准确度优于传统方法，其灾害预警的误报率显著减小，说明了采用改进CUSUM控制图的必要性和优越性。
累积和（cumulative sum，CUSUM）控制图是一种较为成熟的突变点识别方法，可以较为有效地对全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）坐标序列中的变形信息进行识别与预警。然而，对于长时间的连续监测，GNSS坐标序列中不可避免地存在粗差或离群值，其对CUSUM控制图的检测效果有一定的影响。鉴于此，提出了采用基于中位数构建的改进CUSUM控制图进行GNSS坐标序列中变形信息的识别与预警，并给出了该方法的基本原理和算法流程。结果表明：采用改进CUSUM控制图进行变形信息识别和预警的准确度优于传统方法，其灾害预警的误报率显著减小，说明了采用改进CUSUM控制图的必要性和优越性。
2020, 45(10): 1526-1532.
doi: 10.13203/j.whugis20180386
摘要:
利用地基或天基光学观测技术进行低轨道（low earth orbit，LEO）目标编目库扩展，两个关键技术为甚短弧初轨确定（initial orbit determination, IOD）和初轨关联，针对这两个问题提出了距离搜索方法和几何方法。利用中国科学院国家天文台长春人卫站地基光电阵观测的角度数据和天基光学仿真角度数据进行实验。结果表明，利用距离搜索法进行甚短弧初轨确定，处理天基和地基数据的成功率约为90%；利用几何法进行初轨关联，相同目标初轨关联正确率高于80%。利用长春光电阵数据对关联算法进行了不同初轨条件下的大量测试和分析。初轨确定和初轨关联的试验结果验证了距离搜索法和几何法的有效性，表明这两种算法可应用于编目库扩展。
利用地基或天基光学观测技术进行低轨道（low earth orbit，LEO）目标编目库扩展，两个关键技术为甚短弧初轨确定（initial orbit determination, IOD）和初轨关联，针对这两个问题提出了距离搜索方法和几何方法。利用中国科学院国家天文台长春人卫站地基光电阵观测的角度数据和天基光学仿真角度数据进行实验。结果表明，利用距离搜索法进行甚短弧初轨确定，处理天基和地基数据的成功率约为90%；利用几何法进行初轨关联，相同目标初轨关联正确率高于80%。利用长春光电阵数据对关联算法进行了不同初轨条件下的大量测试和分析。初轨确定和初轨关联的试验结果验证了距离搜索法和几何法的有效性，表明这两种算法可应用于编目库扩展。
2020, 45(10): 1533-1540.
doi: 10.13203/j.whugis20190359
摘要:
为解决空中多目标检测中目标在图像中所占像素数少、目标相互毗邻和相互遮挡的难题，提出了联合时空信息和轨迹关联的空中多目标检测算法。该算法首先利用基于像素的背景建模算法得到目标空间信息，结合邻近帧差算法提取的目标时间信息，联合得到目标的时空信息图；然后，利用卡尔曼预测器对目标位置进行预测，利用匈牙利匹配算法关联目标得到目标轨迹，根据目标轨迹补充漏检目标, 提高目标的查全率；最后，分段提取目标轨迹特征，根据轨迹特征进行判断，滤除虚警目标, 提高目标的查准率。采用空中多目标视频进行实验验证，结果表明，本文算法检测性能优良，查全率高于96%，查准率高于98%，F测度高于97%。
为解决空中多目标检测中目标在图像中所占像素数少、目标相互毗邻和相互遮挡的难题，提出了联合时空信息和轨迹关联的空中多目标检测算法。该算法首先利用基于像素的背景建模算法得到目标空间信息，结合邻近帧差算法提取的目标时间信息，联合得到目标的时空信息图；然后，利用卡尔曼预测器对目标位置进行预测，利用匈牙利匹配算法关联目标得到目标轨迹，根据目标轨迹补充漏检目标, 提高目标的查全率；最后，分段提取目标轨迹特征，根据轨迹特征进行判断，滤除虚警目标, 提高目标的查准率。采用空中多目标视频进行实验验证，结果表明，本文算法检测性能优良，查全率高于96%，查准率高于98%，F测度高于97%。
2020, 45(10): 1541-1546.
doi: 10.13203/j.whugis20180478
摘要:
球面三角格网是一种多用途的全球离散格网，是数字地球领域空间信息表达的一种有效方案。针对球面三角格网单元面积计算的一般方法准确度不高的问题，提出一种面积计算的分形方法。在同一剖分层中，把球面三角格网重新编码为0或1，计算相同编码的格网单元的面积，拟合多重分形的面积计算函数，以此作为球面三角格网的面积计算模型。用相对中误差计算该模型的准确度，并用算例进行验证。结果显示, 随着多重分形的次数增加, 格网单元的面积计算准确度变高，面积计算准确度是可控的。
球面三角格网是一种多用途的全球离散格网，是数字地球领域空间信息表达的一种有效方案。针对球面三角格网单元面积计算的一般方法准确度不高的问题，提出一种面积计算的分形方法。在同一剖分层中，把球面三角格网重新编码为0或1，计算相同编码的格网单元的面积，拟合多重分形的面积计算函数，以此作为球面三角格网的面积计算模型。用相对中误差计算该模型的准确度，并用算例进行验证。结果显示, 随着多重分形的次数增加, 格网单元的面积计算准确度变高，面积计算准确度是可控的。
2020, 45(10): 1547-1554.
doi: 10.13203/j.whugis20180454
摘要:
首先分析了地磁日变数据确定时传统使用的基于台站间纬度差和距离定权方法存在的缺陷；然后根据地磁场与纬度变化关系密切这一特点，提出了顾及纬度和经度方向影响的双因子定权的地磁日变数据确定方法；最后利用Intermagnet网站提供的地磁台站测量数据对所提方法的有效性进行了验证。与传统使用的距离定权法和纬度差定权法处理精度相比较，所提出的双因子定权方法具有更大的优势, 为地磁日变数据的确定提供了一种新的更优的方法，在卫星、航空和海洋磁测数据的日变改正中将有较好的应用前景。
首先分析了地磁日变数据确定时传统使用的基于台站间纬度差和距离定权方法存在的缺陷；然后根据地磁场与纬度变化关系密切这一特点，提出了顾及纬度和经度方向影响的双因子定权的地磁日变数据确定方法；最后利用Intermagnet网站提供的地磁台站测量数据对所提方法的有效性进行了验证。与传统使用的距离定权法和纬度差定权法处理精度相比较，所提出的双因子定权方法具有更大的优势, 为地磁日变数据的确定提供了一种新的更优的方法，在卫星、航空和海洋磁测数据的日变改正中将有较好的应用前景。
2020, 45(10): 1555-1562.
doi: 10.13203/j.whugis20180470
摘要:
航空实测重力数据不仅噪声含量大，而且由于各种因素的限制，数据常常需要插值加密。常规航空重力数据处理一般将数据的插值和去噪这两个步骤独立进行，将这两个问题统一考虑，借鉴地震数据处理方法，提出一种基于改进凸集投影原理的规则网格重力数据同时插值和去噪迭代方法。基于EGM2008重力场模型仿真一组重力数据，验证了该迭代法的插值和去噪效果优于4种经典插值方法和部分小波阈值去噪方法。并通过某区域的实测航空重力数据进一步验证了方法的有效性。
航空实测重力数据不仅噪声含量大，而且由于各种因素的限制，数据常常需要插值加密。常规航空重力数据处理一般将数据的插值和去噪这两个步骤独立进行，将这两个问题统一考虑，借鉴地震数据处理方法，提出一种基于改进凸集投影原理的规则网格重力数据同时插值和去噪迭代方法。基于EGM2008重力场模型仿真一组重力数据，验证了该迭代法的插值和去噪效果优于4种经典插值方法和部分小波阈值去噪方法。并通过某区域的实测航空重力数据进一步验证了方法的有效性。
2020, 45(10): 1563-1569.
doi: 10.13203/j.whugis20180491
摘要:
在航空重力向下延拓过程中，将重力数据中的系统误差和离散化造成的模型误差用非参数分量表达。在无外部数据的情况下，建立基于半参数核估计方法的重力向下延拓模型，为了改善泊松积分离散后的设计矩阵的病态影响，引入正则化方法，提出了综合半参数核估计和正则化方法的逆泊松积分延拓方法。基于EGM2008(earth gravity model 2008)模型计算了某地空中重力异常，采用线性项和周期项系统误差进行仿真实验，以及美国某地实测重力异常数据，验证了本文方法在改善病态性和分离系统误差方面的有效性。结果表明，本文方法在无外部数据时，能有效地分离系统误差并具有较高的精度。
在航空重力向下延拓过程中，将重力数据中的系统误差和离散化造成的模型误差用非参数分量表达。在无外部数据的情况下，建立基于半参数核估计方法的重力向下延拓模型，为了改善泊松积分离散后的设计矩阵的病态影响，引入正则化方法，提出了综合半参数核估计和正则化方法的逆泊松积分延拓方法。基于EGM2008(earth gravity model 2008)模型计算了某地空中重力异常，采用线性项和周期项系统误差进行仿真实验，以及美国某地实测重力异常数据，验证了本文方法在改善病态性和分离系统误差方面的有效性。结果表明，本文方法在无外部数据时，能有效地分离系统误差并具有较高的精度。
2020, 45(10): 1570-1577.
doi: 10.13203/j.whugis20180495
摘要:
重力匹配导航算法对于提高匹配效率和精度具有重要的意义，是匹配导航技术中的热点问题。在已有的重力辅助惯性匹配导航算法研究的基础上提出了一种新的基于相关约束条件的重力匹配导航算法。该算法增加基于惯导系统提供的轨迹方位与航距信息，有效排除大量待匹配干扰轨迹，提高匹配效率和匹配精度。仿真结果表明：该方法精度较概率神经网络方法匹配结果有显著提升，精度由千米级提高到百米级，并将概率神经网络匹配时长缩短近50%，大大提高了重力匹配的效率，更好满足水下导航的需求。
重力匹配导航算法对于提高匹配效率和精度具有重要的意义，是匹配导航技术中的热点问题。在已有的重力辅助惯性匹配导航算法研究的基础上提出了一种新的基于相关约束条件的重力匹配导航算法。该算法增加基于惯导系统提供的轨迹方位与航距信息，有效排除大量待匹配干扰轨迹，提高匹配效率和匹配精度。仿真结果表明：该方法精度较概率神经网络方法匹配结果有显著提升，精度由千米级提高到百米级，并将概率神经网络匹配时长缩短近50%，大大提高了重力匹配的效率，更好满足水下导航的需求。
2020, 45(10): 1578-1587.
doi: 10.13203/j.whugis20180349
摘要:
利用较为完善的球体位错理论，结合尼泊尔地震震后1年GPS数据，研究2015年尼泊尔Mw7.8地震震后形变机制。探索了两种不同的震后形变机制模型：①单一的震后余滑模型（模型1）；②震后余滑和黏滞性松弛联合模型(模型2)。模型1研究结果表明，震后余滑主要发生在20 ~ 35 km深度处，位于同震破裂的下倾区域；余滑以逆冲为主，伴随有右旋走滑分量，其中最大逆冲和走滑分量分别为20 cm和11 cm；震后余滑释放的地震矩为1.23×1020 Nm，等效于Mw7.33地震。模型2得到的余滑分布与模型1相一致，但累积滑动量略小，释放地震矩为1.1×1020 Nm，等效于Mw7.32地震。模型2研究表明尼泊尔地震震源区岩石圈弹性层厚度和地幔黏滞性系数的最优值分别为40 km和2×1019 Pa·s。综上所述，尼泊尔地震震后1年时间内，震后余滑效应起主导作用，黏滞性松弛效应起次要作用。
利用较为完善的球体位错理论，结合尼泊尔地震震后1年GPS数据，研究2015年尼泊尔Mw7.8地震震后形变机制。探索了两种不同的震后形变机制模型：①单一的震后余滑模型（模型1）；②震后余滑和黏滞性松弛联合模型(模型2)。模型1研究结果表明，震后余滑主要发生在20 ~ 35 km深度处，位于同震破裂的下倾区域；余滑以逆冲为主，伴随有右旋走滑分量，其中最大逆冲和走滑分量分别为20 cm和11 cm；震后余滑释放的地震矩为1.23×1020 Nm，等效于Mw7.33地震。模型2得到的余滑分布与模型1相一致，但累积滑动量略小，释放地震矩为1.1×1020 Nm，等效于Mw7.32地震。模型2研究表明尼泊尔地震震源区岩石圈弹性层厚度和地幔黏滞性系数的最优值分别为40 km和2×1019 Pa·s。综上所述，尼泊尔地震震后1年时间内，震后余滑效应起主导作用，黏滞性松弛效应起次要作用。
2020, 45(10): 1588-1593.
doi: 10.13203/j.whugis20180465
摘要:
针对传统方法迭代计算初始入射角存在测距误差随入射角增加而发散和大入射角条件下迭代不收敛的问题, 提出了一种利用牛顿法迭代计算初始入射角的方法。首先介绍了传统算法的原理和步骤; 其次根据传播时间和初始入射角的函数关系建立了迭代方程; 最后通过深海和浅海两组仿真实验对两种方法的优劣进行了对比分析。结果表明, 当初始入射角小于78°时, 传统方法的计算效率高于所提方法; 除此之外, 当初始入射角大于60°时, 传统方法计算的测距误差开始发散, 而且在浅海仿真实验中, 当初始入射角大于85°时, 传统方法还出现了迭代不收敛的问题, 而所提方法在任何角度下均可收敛于真值。
针对传统方法迭代计算初始入射角存在测距误差随入射角增加而发散和大入射角条件下迭代不收敛的问题, 提出了一种利用牛顿法迭代计算初始入射角的方法。首先介绍了传统算法的原理和步骤; 其次根据传播时间和初始入射角的函数关系建立了迭代方程; 最后通过深海和浅海两组仿真实验对两种方法的优劣进行了对比分析。结果表明, 当初始入射角小于78°时, 传统方法的计算效率高于所提方法; 除此之外, 当初始入射角大于60°时, 传统方法计算的测距误差开始发散, 而且在浅海仿真实验中, 当初始入射角大于85°时, 传统方法还出现了迭代不收敛的问题, 而所提方法在任何角度下均可收敛于真值。
2020, 45(10): 1594-1601.
doi: 10.13203/j.whugis20190137
摘要:
提出一种基于全连接条件随机场高分辨率遥感影像面状地物交互式提取方法。通过人工交互标记估计前景模型, 结合光谱与纹理特征, 在利用简单线性迭代聚类算法对输入影像进行过分割的基础上, 通过基于区域的最大相似融合对前景区域进行扩充, 建立全连接条件随机场描述影像的全局信息。以均值场估计为基础, 利用高维高斯滤波方法实现模型推断, 进而获取面状地物轮廓。通过对高分遥感影像上水域、林地、梯田等面状地物的实验提取, 证明了该方法的有效性。
提出一种基于全连接条件随机场高分辨率遥感影像面状地物交互式提取方法。通过人工交互标记估计前景模型, 结合光谱与纹理特征, 在利用简单线性迭代聚类算法对输入影像进行过分割的基础上, 通过基于区域的最大相似融合对前景区域进行扩充, 建立全连接条件随机场描述影像的全局信息。以均值场估计为基础, 利用高维高斯滤波方法实现模型推断, 进而获取面状地物轮廓。通过对高分遥感影像上水域、林地、梯田等面状地物的实验提取, 证明了该方法的有效性。
2020, 45(10): 1602-1609.
doi: 10.13203/j.whugis20180475
摘要:
传感器的异常观测是多传感器信息融合的一个重要问题, 且对融合精度有很大的影响。贝叶斯信息融合技术是解决该问题的一种有效方法, 但是该方法需要进行无穷区间的积分运算, 容易出现数值不稳定的问题。针对该问题提出了一种改进的多传感器自适应融合方法, 利用传感器测量值之间的差值自适应建立传感器的后验概率分布模型, 并结合互信息的理论实时识别和剔除异常观测值, 从而避免了求熵时的积分计算。仿真和实测数据试验结果表明, 所提方法在无异常观测值的条件下得到的结果与简单贝叶斯融合方法相当; 对于存在异常观测值的情况下, 信息融合的性能明显优于一般的贝叶斯融合方法。
传感器的异常观测是多传感器信息融合的一个重要问题, 且对融合精度有很大的影响。贝叶斯信息融合技术是解决该问题的一种有效方法, 但是该方法需要进行无穷区间的积分运算, 容易出现数值不稳定的问题。针对该问题提出了一种改进的多传感器自适应融合方法, 利用传感器测量值之间的差值自适应建立传感器的后验概率分布模型, 并结合互信息的理论实时识别和剔除异常观测值, 从而避免了求熵时的积分计算。仿真和实测数据试验结果表明, 所提方法在无异常观测值的条件下得到的结果与简单贝叶斯融合方法相当; 对于存在异常观测值的情况下, 信息融合的性能明显优于一般的贝叶斯融合方法。
2020, 45(10): 1610-1618.
doi: 10.13203/j.whugis20180485
摘要:
针对现有机器学习方法在高分辨率遥感影像建筑物识别等领域需要正负训练样本同时参与, 提出了一种基于一类样本、无需负样本参与的单分类建筑物变化检测算法。首先, 提取影像的形态学建筑物指数特征; 然后与光谱特征进行多特征融合, 并基于该单类分类方法, 从面向对象的角度出发, 得到对象级建筑物变化检测结果; 最后利用构建的一种新的形状特征进行精化, 得到最终的建筑物变化检测结果。通过对多源高分辨率遥感影像开展实验, 验证了该算法具有一定的鲁棒性, 且相比于现有建筑物变化检测算法具有更优的检测精度。
针对现有机器学习方法在高分辨率遥感影像建筑物识别等领域需要正负训练样本同时参与, 提出了一种基于一类样本、无需负样本参与的单分类建筑物变化检测算法。首先, 提取影像的形态学建筑物指数特征; 然后与光谱特征进行多特征融合, 并基于该单类分类方法, 从面向对象的角度出发, 得到对象级建筑物变化检测结果; 最后利用构建的一种新的形状特征进行精化, 得到最终的建筑物变化检测结果。通过对多源高分辨率遥感影像开展实验, 验证了该算法具有一定的鲁棒性, 且相比于现有建筑物变化检测算法具有更优的检测精度。
2020, 45(10): 1619-1625.
doi: 10.13203/j.whugis20190010
摘要:
针对灯光溢出特性导致的采用夜光数据提取城市建成区精度低的问题, 提出了采用邻域极值法的建成区提取方法。首先, 应用一元二次回归模型对夜光数据进行相对辐射校正处理; 然后, 通过邻域极值滤波得到描述影像灰度值空间变化特征的极值影像; 最后, 采用极值搜索算法获取建成区边界影像, 并利用二值分割法提取城市建成区。实验结果表明, 所提方法的平均Kappa系数和阈值选取时间分别为0.85、37 s, 较突变检测法和统计分析法分别提高了0.03、1 503 s和0.01、443 s。提取结果的空间形态更接近于参考数据, 具有更好的提取效果和稳定性。
针对灯光溢出特性导致的采用夜光数据提取城市建成区精度低的问题, 提出了采用邻域极值法的建成区提取方法。首先, 应用一元二次回归模型对夜光数据进行相对辐射校正处理; 然后, 通过邻域极值滤波得到描述影像灰度值空间变化特征的极值影像; 最后, 采用极值搜索算法获取建成区边界影像, 并利用二值分割法提取城市建成区。实验结果表明, 所提方法的平均Kappa系数和阈值选取时间分别为0.85、37 s, 较突变检测法和统计分析法分别提高了0.03、1 503 s和0.01、443 s。提取结果的空间形态更接近于参考数据, 具有更好的提取效果和稳定性。
2020, 45(10): 1626-1632.
doi: 10.13203/j.whugis20190009
摘要:
图形的旋转、缩放、平移(rotate, scaling, translation, RST)以及边界微形变是影响矢量图形匹配结果的主要因素, 也是评价形状描述算法优良的标准。针对以上因素, 提出了一种多维目标分割比的矢量图形匹配算法。该算法通过对矢量图形构建特征线的方式实现形状特征的提取, 准确描述面目标要素的形状特征, 度量要素间的形状相似性。以2 000个真实地理实体的矢量图形作为匹配标准库, 随机选取半数图形作为待匹配图形, 对其采取不同程度的RST变换和边界简化, 然后与标准库做匹配试验, 并与其他图形匹配算法进行对比。试验结果表明, 所提出的算法具有更高的匹配准确率, 具有RST不变性和形变鲁棒性, 可以精准识别矢量图形的形状。
图形的旋转、缩放、平移(rotate, scaling, translation, RST)以及边界微形变是影响矢量图形匹配结果的主要因素, 也是评价形状描述算法优良的标准。针对以上因素, 提出了一种多维目标分割比的矢量图形匹配算法。该算法通过对矢量图形构建特征线的方式实现形状特征的提取, 准确描述面目标要素的形状特征, 度量要素间的形状相似性。以2 000个真实地理实体的矢量图形作为匹配标准库, 随机选取半数图形作为待匹配图形, 对其采取不同程度的RST变换和边界简化, 然后与标准库做匹配试验, 并与其他图形匹配算法进行对比。试验结果表明, 所提出的算法具有更高的匹配准确率, 具有RST不变性和形变鲁棒性, 可以精准识别矢量图形的形状。
2020, 45(10): 1633-1641.
doi: 10.13203/j.whugis20180032
摘要:
针对矢量瓦片在构建过程中对原始矢量数据源检索性能的不足, 提出了一种基于改进网格与递归网格排序(sort-tile-recursive, STR) R-树的混合索引结构, 用于提升对数据源的空间查询效率。该混合索引通过瓦片金字塔上下文信息改进了一级网格索引的查询方式, 减少了查询过程中的空间比较。同时, 使用STR R-树作为二级索引, 有效减轻了因矢量数据空间分布不均衡所带来的影响, 实现了二级查询优化。实验表明, 对比数据库常用空间索引(如网格索引、四叉树索引、R-树/R*树索引), 该混合索引对不同空间分布的矢量数据适应良好, 能显著提高对矢量数据源的查询性能, 加速瓦片的构建。
针对矢量瓦片在构建过程中对原始矢量数据源检索性能的不足, 提出了一种基于改进网格与递归网格排序(sort-tile-recursive, STR) R-树的混合索引结构, 用于提升对数据源的空间查询效率。该混合索引通过瓦片金字塔上下文信息改进了一级网格索引的查询方式, 减少了查询过程中的空间比较。同时, 使用STR R-树作为二级索引, 有效减轻了因矢量数据空间分布不均衡所带来的影响, 实现了二级查询优化。实验表明, 对比数据库常用空间索引(如网格索引、四叉树索引、R-树/R*树索引), 该混合索引对不同空间分布的矢量数据适应良好, 能显著提高对矢量数据源的查询性能, 加速瓦片的构建。
2020, 45(10): 1642-1650.
doi: 10.13203/j.whugis20180482
摘要:
针对人工神经网络与克里格插值在PM2.5浓度空间估算中精度随样本点数量与耦合因素不同差异较大的问题, 基于相关分析与径向基函数(radical basis function, RBF)筛选PM2.5空间变异关键影响因素, 对比不同比例训练样本下普通克里格插值(ordinary Kriging, OK), 仅考虑地理坐标RBF神经网络, 耦合关键因素的协同克里格插值(CoKriging, CK)及RBF神经网络(CoRBF)的效果差异, 并基于最优方法开展PM2.5浓度空间制图。结果表明:4种方法均能有效实现PM2.5浓度空间估算, 且精度随训练样本比例增大而波动上升。考虑关键因素人口密度的CoRBF最能表现数据变化趋势, 而CK在误差指标上更优越。基于CK与CoRBF的PM2.5浓度空间估算结果较好展示了污染的分异特征, 前者较后者更平滑。
针对人工神经网络与克里格插值在PM2.5浓度空间估算中精度随样本点数量与耦合因素不同差异较大的问题, 基于相关分析与径向基函数(radical basis function, RBF)筛选PM2.5空间变异关键影响因素, 对比不同比例训练样本下普通克里格插值(ordinary Kriging, OK), 仅考虑地理坐标RBF神经网络, 耦合关键因素的协同克里格插值(CoKriging, CK)及RBF神经网络(CoRBF)的效果差异, 并基于最优方法开展PM2.5浓度空间制图。结果表明:4种方法均能有效实现PM2.5浓度空间估算, 且精度随训练样本比例增大而波动上升。考虑关键因素人口密度的CoRBF最能表现数据变化趋势, 而CK在误差指标上更优越。基于CK与CoRBF的PM2.5浓度空间估算结果较好展示了污染的分异特征, 前者较后者更平滑。
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