2022年 第47卷 第3期
2022, 47(3): 325-333.
doi: 10.13203/j.whugis20210196
摘要:
施工期平整度测量对地坪施工质量的控制与评估具有重要意义。采用靠尺或水准仪的传统地坪平整度测量方法存在测点稀疏、效率低等不足，难以适应超大地坪施工期平整度快速、精细的测量需求。提出了一种全站仪与惯性导航系统（inertial navigation system，INS）融合的平整度快速测量方法，通过卡尔曼滤波融合全站仪和INS数据，解算小车运动轨迹，根据轨迹点的高程计算平整度指标，发明研制相应的测量设备，应用于2022年北京冬奥会国家速滑馆冰面混凝土基底施工期平整度检测。实验结果表明，所提方法精度与水准仪相当，而测量效率显著提高，不仅能对地坪施工期整体平整度质量进行评估，而且可以对平整度异常进行检测和定位，为地坪的磨平工作提供指导，具有良好的工程价值。
施工期平整度测量对地坪施工质量的控制与评估具有重要意义。采用靠尺或水准仪的传统地坪平整度测量方法存在测点稀疏、效率低等不足，难以适应超大地坪施工期平整度快速、精细的测量需求。提出了一种全站仪与惯性导航系统（inertial navigation system，INS）融合的平整度快速测量方法，通过卡尔曼滤波融合全站仪和INS数据，解算小车运动轨迹，根据轨迹点的高程计算平整度指标，发明研制相应的测量设备，应用于2022年北京冬奥会国家速滑馆冰面混凝土基底施工期平整度检测。实验结果表明，所提方法精度与水准仪相当，而测量效率显著提高，不仅能对地坪施工期整体平整度质量进行评估，而且可以对平整度异常进行检测和定位，为地坪的磨平工作提供指导，具有良好的工程价值。
2022, 47(3): 334-340.
doi: 10.13203/j.whugis20200028
摘要:
应用张量不变理论对利用卫星重力梯度数据确定地球重力场的方法进行了研究，对张量不变观测方程的线性化处理、非全张量观测值的数据处理策略以及采用白噪声特性下的梯度观测值恢复地球重力场的精度等进行了数值分析。结果表明，张量不变解实现了不同观测值的联合求解，基于先验重力场模型的线性化方法在实现张量不变观测模型线性化处理的同时，提升了张量不变方法的模型解算精度，且初始参考模型的选择对解的收敛特性影响较小；在无噪声和白噪声条件下，利用先验位模型的球谐综合值代替低精度梯度分量实现非全张量梯度观测值的处理均是可行的，不会改变解的收敛速度和最终精度。
应用张量不变理论对利用卫星重力梯度数据确定地球重力场的方法进行了研究，对张量不变观测方程的线性化处理、非全张量观测值的数据处理策略以及采用白噪声特性下的梯度观测值恢复地球重力场的精度等进行了数值分析。结果表明，张量不变解实现了不同观测值的联合求解，基于先验重力场模型的线性化方法在实现张量不变观测模型线性化处理的同时，提升了张量不变方法的模型解算精度，且初始参考模型的选择对解的收敛特性影响较小；在无噪声和白噪声条件下，利用先验位模型的球谐综合值代替低精度梯度分量实现非全张量梯度观测值的处理均是可行的，不会改变解的收敛速度和最终精度。
2022, 47(3): 341-351.
doi: 10.13203/j.whugis20200217
摘要:
结合蒙特卡罗方法的精度评定特点，提出了一种将偏差和中误差作为评价指标的综合评价公式。利用所提出的综合评价公式评价神经网络算法（neural network algorithm，NNA）、基因遗传算法（genetic algorithm，GA）和模拟退火算法(simulated annealing, SA)在火山复式位错模型(compound dislocation model, CDM)和地震Okada模型反演中的精度信息。实验结果表明，无论是基于CDM模型还是基于Okada模型，以上3种方法的参数估值差距较小，但不同方法的精度差别较大。使用所提方法对NNA、GA和SA进行精度计算，结果发现：在火山CDM模型中，采用GA和SA计算所得部分参数中误差较大，且GA和SA综合评价值3.982 0和11.398 8均大于NNA综合评价值3.613 1。在Okada模型中，模拟退火算法所得中误差相对基因遗传算法和神经网络算法较高，且在芦山地震中，SA的综合评价值11.656 2远远大于NNA和GA的综合评价值3.625 4和4.060 4。由实验结果可知，采用所提方法进行评定，NNA的精度信息较高，结果更具有说服性，GA次之，SA精度较低。
结合蒙特卡罗方法的精度评定特点，提出了一种将偏差和中误差作为评价指标的综合评价公式。利用所提出的综合评价公式评价神经网络算法（neural network algorithm，NNA）、基因遗传算法（genetic algorithm，GA）和模拟退火算法(simulated annealing, SA)在火山复式位错模型(compound dislocation model, CDM)和地震Okada模型反演中的精度信息。实验结果表明，无论是基于CDM模型还是基于Okada模型，以上3种方法的参数估值差距较小，但不同方法的精度差别较大。使用所提方法对NNA、GA和SA进行精度计算，结果发现：在火山CDM模型中，采用GA和SA计算所得部分参数中误差较大，且GA和SA综合评价值3.982 0和11.398 8均大于NNA综合评价值3.613 1。在Okada模型中，模拟退火算法所得中误差相对基因遗传算法和神经网络算法较高，且在芦山地震中，SA的综合评价值11.656 2远远大于NNA和GA的综合评价值3.625 4和4.060 4。由实验结果可知，采用所提方法进行评定，NNA的精度信息较高，结果更具有说服性，GA次之，SA精度较低。
2022, 47(3): 352-360.
doi: 10.13203/j.whugis20190356
摘要:
考虑到全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）地震信号的非线性和非平稳性，利用一种多尺度多方向主成分分析（multiscale multiway principal component analysis, MSMPCA）去噪的完备总体经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition, CEEMD)（C-MSMPCA）方法对高频GNSS同震位移进行去噪，该方法有效地削弱了低频系统误差和高频白噪声，提高GNSS定位结果精度。去噪前，各站坐标残差分量（北向、东向和垂向）平均中误差分别为1.82 mm、2.55 mm和7.16 mm，经C-MSMPCA去噪后，其平均中误差分别为0.89 mm、0.96 mm和4.27 mm，比原始坐标残差时间序列的平均中误差分别降低了51.10%、62.35%和40.36%。C-MSMPCA不直接舍弃高频本征模态函数（intrinsic mode function, IMF），而对IMF分量进行相同频带分组，避免了高频有效信息的损失，从而有效保留了高频地震信号，这对高频GNSS在地震学中的研究和应用具有重要意义。
考虑到全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）地震信号的非线性和非平稳性，利用一种多尺度多方向主成分分析（multiscale multiway principal component analysis, MSMPCA）去噪的完备总体经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition, CEEMD)（C-MSMPCA）方法对高频GNSS同震位移进行去噪，该方法有效地削弱了低频系统误差和高频白噪声，提高GNSS定位结果精度。去噪前，各站坐标残差分量（北向、东向和垂向）平均中误差分别为1.82 mm、2.55 mm和7.16 mm，经C-MSMPCA去噪后，其平均中误差分别为0.89 mm、0.96 mm和4.27 mm，比原始坐标残差时间序列的平均中误差分别降低了51.10%、62.35%和40.36%。C-MSMPCA不直接舍弃高频本征模态函数（intrinsic mode function, IMF），而对IMF分量进行相同频带分组，避免了高频有效信息的损失，从而有效保留了高频地震信号，这对高频GNSS在地震学中的研究和应用具有重要意义。
2022, 47(3): 361-368.
doi: 10.13203/j.whugis20190389
摘要:
国家多期一等水准网成果是研究中国大陆地壳垂直运动的宝贵数据。综合利用国家三期一等水准网成果，分析中国近50年地壳垂直运动变化趋势。首先，确定水准重合点高程变化量，计算重合点变化速率；然后，基于拟合点和检核点残差分布评估常用插值方法的优劣性，确定最优建模方法；最后，构建基于水准成果的中国大陆垂直运动模型，分析各区域垂直运动趋势。结果表明，近50年来，华北平原、苏沪、汾渭盆地、新疆和海南表现为沉降运动，其中，华北平原、苏沪一带沉降剧烈，沉降速率达40.4±1.4 mm/a；西藏南部、东北地区、福建及陕北地区表现出隆升运动趋势，其中，西藏南部、东北东部隆升运动趋势较为剧烈，隆升速率达5.4±2.5 mm/a；华南等其他地区垂直运动趋势相对稳定。
国家多期一等水准网成果是研究中国大陆地壳垂直运动的宝贵数据。综合利用国家三期一等水准网成果，分析中国近50年地壳垂直运动变化趋势。首先，确定水准重合点高程变化量，计算重合点变化速率；然后，基于拟合点和检核点残差分布评估常用插值方法的优劣性，确定最优建模方法；最后，构建基于水准成果的中国大陆垂直运动模型，分析各区域垂直运动趋势。结果表明，近50年来，华北平原、苏沪、汾渭盆地、新疆和海南表现为沉降运动，其中，华北平原、苏沪一带沉降剧烈，沉降速率达40.4±1.4 mm/a；西藏南部、东北地区、福建及陕北地区表现出隆升运动趋势，其中，西藏南部、东北东部隆升运动趋势较为剧烈，隆升速率达5.4±2.5 mm/a；华南等其他地区垂直运动趋势相对稳定。
2022, 47(3): 369-376.
doi: 10.13203/j.whugis20200079
摘要:
陆地高分辨率重力数据是超高阶重力场模型及其应用研究的基础，但现有的观测技术和手段限制了陆地重力测量的覆盖区域，全球仍有大量的重力测量空白地区。采用残差地形模型空域法，利用高通滤波技术提取航天飞机雷达地形测绘任务（shuttle radar topography mission，SRTM）分辨率3″×3″的V4.1数据短波信号，结合EGM2008重力场模型，反演精化1'×1'分辨率的局部地球重力场参量。利用美国地面实测重力观测数据NGS99共57 387个点检验基于该方法恢复的1'×1'分辨率的美国局部重力场，相比于EGM2008模型，其误差均方根（root mean square，RMS）由15.470 mGal降低到12.999 mGal，表明该方法可以在保证精度的同时有效地提高陆地重力场的分辨率。将该方法应用于中国华北平原（114°E ~117°E，32°N ~35°N），计算了该地区1'×1'分辨率的重力扰动和垂线偏差，重力扰动的RMS为25.311 mGal，垂线偏差南北分量和东西分量的RMS分别为2.215″和8.452″，填补了该地区1'×1'分辨率重力测量的空白。
陆地高分辨率重力数据是超高阶重力场模型及其应用研究的基础，但现有的观测技术和手段限制了陆地重力测量的覆盖区域，全球仍有大量的重力测量空白地区。采用残差地形模型空域法，利用高通滤波技术提取航天飞机雷达地形测绘任务（shuttle radar topography mission，SRTM）分辨率3″×3″的V4.1数据短波信号，结合EGM2008重力场模型，反演精化1'×1'分辨率的局部地球重力场参量。利用美国地面实测重力观测数据NGS99共57 387个点检验基于该方法恢复的1'×1'分辨率的美国局部重力场，相比于EGM2008模型，其误差均方根（root mean square，RMS）由15.470 mGal降低到12.999 mGal，表明该方法可以在保证精度的同时有效地提高陆地重力场的分辨率。将该方法应用于中国华北平原（114°E ~117°E，32°N ~35°N），计算了该地区1'×1'分辨率的重力扰动和垂线偏差，重力扰动的RMS为25.311 mGal，垂线偏差南北分量和东西分量的RMS分别为2.215″和8.452″，填补了该地区1'×1'分辨率重力测量的空白。
2022, 47(3): 377-387.
doi: 10.13203/j.whugis20210618
摘要:
基于“三查”体系的滑坡隐患综合遥感识别工作已在全国范围推广应用并取得一定成效，但随着工作的推进，也暴露出一些亟待解决的问题，比如隐患究竟如何定义、有哪些类型、有何针对性的识别技术和方法，以及下一步工作重点是什么等。总结大量实践案例，进一步明确了滑坡隐患的定义，并将滑坡隐患分为正在变形区、历史变形破坏区和潜在不稳定斜坡3类，提出了针对不同类型滑坡隐患的识别技术和方法。正在变形区主要利用光学遥感和合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）技术相结合进行识别，历史变形破坏区可利用光学遥感和机载激光雷达技术（light detection and ranging，LiDAR）进行识别，而潜在不稳定斜坡靠遥感和传统调查手段很难识别，需大力发展航空-半航空物探技术，快速查明斜坡地下结构，尤其是基覆界面空间展布和地下水状况，通过稳定性的量化分析来圈定危险区域和具体部位。
基于“三查”体系的滑坡隐患综合遥感识别工作已在全国范围推广应用并取得一定成效，但随着工作的推进，也暴露出一些亟待解决的问题，比如隐患究竟如何定义、有哪些类型、有何针对性的识别技术和方法，以及下一步工作重点是什么等。总结大量实践案例，进一步明确了滑坡隐患的定义，并将滑坡隐患分为正在变形区、历史变形破坏区和潜在不稳定斜坡3类，提出了针对不同类型滑坡隐患的识别技术和方法。正在变形区主要利用光学遥感和合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）技术相结合进行识别，历史变形破坏区可利用光学遥感和机载激光雷达技术（light detection and ranging，LiDAR）进行识别，而潜在不稳定斜坡靠遥感和传统调查手段很难识别，需大力发展航空-半航空物探技术，快速查明斜坡地下结构，尤其是基覆界面空间展布和地下水状况，通过稳定性的量化分析来圈定危险区域和具体部位。
2022, 47(3): 388-395.
doi: 10.13203/j.whugis20190369
摘要:
在运动控制应用场景中，由于疲劳等原因会导致设备微小形变，因此需要更加密集的观测手段与恢复方法。考虑到待检设备的摄影测量属性及高帧频相机高信息量特性，利用240帧/s的高帧频电荷耦合元件(charge coupled device，CCD)相机结合摄影测量方法实现对运动控制轴形变信息的精确量测，具体步骤如下：(1)固定标定板，由运动控制器控制高帧频相机运动，并对标定板进行连续拍摄。(2)提取标定板角点坐标，提出基于角点几何与运动特征的角点坐标精确定位方法。(3)计算相机坐标序列，恢复相机运动的高密度点轨迹。实验结果表明，由轨迹可精确地反映室内运动控制轴形变位置和形变量，实现亚毫米级形变检测，实际检测的运动轴最小倾斜角为0.012°，水平轴左端48.016 cm处存在0.98 mm的形变，竖直轴上端3.810 cm处形变量为2.00 mm。
在运动控制应用场景中，由于疲劳等原因会导致设备微小形变，因此需要更加密集的观测手段与恢复方法。考虑到待检设备的摄影测量属性及高帧频相机高信息量特性，利用240帧/s的高帧频电荷耦合元件(charge coupled device，CCD)相机结合摄影测量方法实现对运动控制轴形变信息的精确量测，具体步骤如下：(1)固定标定板，由运动控制器控制高帧频相机运动，并对标定板进行连续拍摄。(2)提取标定板角点坐标，提出基于角点几何与运动特征的角点坐标精确定位方法。(3)计算相机坐标序列，恢复相机运动的高密度点轨迹。实验结果表明，由轨迹可精确地反映室内运动控制轴形变位置和形变量，实现亚毫米级形变检测，实际检测的运动轴最小倾斜角为0.012°，水平轴左端48.016 cm处存在0.98 mm的形变，竖直轴上端3.810 cm处形变量为2.00 mm。
2022, 47(3): 396-404.
doi: 10.13203/j.whugis20200073
摘要:
大型高精度双反射面天线的结构变形严重恶化其电性能，工程中开展天线形面测量与调整工作极为重要。针对目前工程中实现大型天线形面在线调整难的问题，探讨了一种利用激光跟踪仪从天线副面测量主面形面的调整方案。将激光跟踪仪安装在副面的背面，且激光探头可沿着副面背面的边沿导轨移动，则利用激光跟踪仪靶标自动搜索功能，实现从副面测量主面形面而不影响天线正常工作。基于上述测量方案，从最佳拟合反射面的概念出发，推导了双反射面天线副面的位姿调整量和主面的促动器调整量。相比传统方法，该方案能够实现在线自动测量，且因测量系统依附于副面，故无需测量副面的刚体位移即可同时得到主面和副面最佳匹配时各自的调整量。针对某35 m双反射面天线仿真分析了该方案的调整效果，结果表明，仅调整副面时的形面误差范围由±3.5 mm减小到±1 mm，同时调整主副面时的形面误差近似为零，不过在工程应用时还需要考虑测量系统测量精度的影响。该方案可有效改善反射面天线的形面精度和电性能，可为工程中大型高精度双反射面天线形面的闭环调整提供参考。
大型高精度双反射面天线的结构变形严重恶化其电性能，工程中开展天线形面测量与调整工作极为重要。针对目前工程中实现大型天线形面在线调整难的问题，探讨了一种利用激光跟踪仪从天线副面测量主面形面的调整方案。将激光跟踪仪安装在副面的背面，且激光探头可沿着副面背面的边沿导轨移动，则利用激光跟踪仪靶标自动搜索功能，实现从副面测量主面形面而不影响天线正常工作。基于上述测量方案，从最佳拟合反射面的概念出发，推导了双反射面天线副面的位姿调整量和主面的促动器调整量。相比传统方法，该方案能够实现在线自动测量，且因测量系统依附于副面，故无需测量副面的刚体位移即可同时得到主面和副面最佳匹配时各自的调整量。针对某35 m双反射面天线仿真分析了该方案的调整效果，结果表明，仅调整副面时的形面误差范围由±3.5 mm减小到±1 mm，同时调整主副面时的形面误差近似为零，不过在工程应用时还需要考虑测量系统测量精度的影响。该方案可有效改善反射面天线的形面精度和电性能，可为工程中大型高精度双反射面天线形面的闭环调整提供参考。
2022, 47(3): 405-411.
doi: 10.13203/j.whugis20190373
摘要:
针对多子阵合成孔径声呐精确后向投影成像算法效率低的问题, 提出了一种异构环境下的精确多子阵合成孔径声呐后向投影成像快速方法。在分析精确逐点后向投影成像算法原理的基础上, 将脉冲压缩和方位向聚焦过程改造为单指令多线程模式, 借助图形处理器(graphics processor unit, GPU)强大的多核计算能力加速成像过程。通过仿真和实测数据的成像实验验证了所提快速成像算法的正确性和高效性, 与串行成像算法相比, 其加速比分别高达326.3和333.6。对于大规模数据成像处理, 所提方法体现出优异的加速性能, 满足实时信号处理需求, 同时为后续开展运动补偿奠定了基础。
针对多子阵合成孔径声呐精确后向投影成像算法效率低的问题, 提出了一种异构环境下的精确多子阵合成孔径声呐后向投影成像快速方法。在分析精确逐点后向投影成像算法原理的基础上, 将脉冲压缩和方位向聚焦过程改造为单指令多线程模式, 借助图形处理器(graphics processor unit, GPU)强大的多核计算能力加速成像过程。通过仿真和实测数据的成像实验验证了所提快速成像算法的正确性和高效性, 与串行成像算法相比, 其加速比分别高达326.3和333.6。对于大规模数据成像处理, 所提方法体现出优异的加速性能, 满足实时信号处理需求, 同时为后续开展运动补偿奠定了基础。
2022, 47(3): 412-418.
doi: 10.13203/j.whugis20190362
摘要:
针对大气中二氧化碳（CO2）浓度在对流层分布变化明显的特点，采用激光雷达主动观测方式获取低空CO2廓线浓度。利用自主研制的基于染料差分激光技术的CO2探测差分吸收激光雷达，在中国安徽省淮南市进行了长期观测，受制于白天的低信噪比，只进行了夜间观测，并通过开发先进的信号处理算法获取了高空间、高时间分辨率的CO2廓线浓度以及低空平均浓度，测量结果能够在一定程度上反映江淮平原地区CO2浓度垂直分布的变化规律。得到了冬夏夜间典型的低对流层CO2垂直分布特点：夜间CO2浓度持续增加，且夏季夜间CO2浓度增幅大于冬季，一年中夏季的CO2浓度最低（403.2×10－6），冬季最高（412.7×10－6）。目前该设备已运至西藏羊八井地区（海拔4 300 m）进行持续观测，成功获得了关键的CO2廓线信息，可用于平原和高原CO2垂直分布特征的对比分析，并为研究青藏高原对温室气体的传输效应提供重要的观测资料。
针对大气中二氧化碳（CO2）浓度在对流层分布变化明显的特点，采用激光雷达主动观测方式获取低空CO2廓线浓度。利用自主研制的基于染料差分激光技术的CO2探测差分吸收激光雷达，在中国安徽省淮南市进行了长期观测，受制于白天的低信噪比，只进行了夜间观测，并通过开发先进的信号处理算法获取了高空间、高时间分辨率的CO2廓线浓度以及低空平均浓度，测量结果能够在一定程度上反映江淮平原地区CO2浓度垂直分布的变化规律。得到了冬夏夜间典型的低对流层CO2垂直分布特点：夜间CO2浓度持续增加，且夏季夜间CO2浓度增幅大于冬季，一年中夏季的CO2浓度最低（403.2×10－6），冬季最高（412.7×10－6）。目前该设备已运至西藏羊八井地区（海拔4 300 m）进行持续观测，成功获得了关键的CO2廓线信息，可用于平原和高原CO2垂直分布特征的对比分析，并为研究青藏高原对温室气体的传输效应提供重要的观测资料。
2022, 47(3): 419-427.
doi: 10.13203/j.whugis20190364
摘要:
构建具有较强表达能力的图像特征是图像匹配应用的核心环节。训练孪生神经（Siamese）特征提取网络构建图像局部特征，通过图像局部特征的匹配解决整体图像匹配的问题。在图像匹配过程中，首先检测图像中包含的物体块，采用特征提取网络构建各物体块的特征表达，然后计算各物体块间的相似度，组成图像对相似矩阵，最后基于相似矩阵构建图像匹配模型。实验结果表明，所提网络构建的物体块特征可以有效匹配图像中相同物体块，区分不同物体块，且相比于已有方法，所提图像匹配算法具有更强的匹配性能，能够高效准确地解决图像匹配问题。
构建具有较强表达能力的图像特征是图像匹配应用的核心环节。训练孪生神经（Siamese）特征提取网络构建图像局部特征，通过图像局部特征的匹配解决整体图像匹配的问题。在图像匹配过程中，首先检测图像中包含的物体块，采用特征提取网络构建各物体块的特征表达，然后计算各物体块间的相似度，组成图像对相似矩阵，最后基于相似矩阵构建图像匹配模型。实验结果表明，所提网络构建的物体块特征可以有效匹配图像中相同物体块，区分不同物体块，且相比于已有方法，所提图像匹配算法具有更强的匹配性能，能够高效准确地解决图像匹配问题。
2022, 47(3): 428-437.
doi: 10.13203/j.whugis20200008
摘要:
卷积神经网络等深度学习模型已经在高光谱影像分类任务中取得了理想的结果。然而，由于传统神经元只能进行标量计算，现有的深度学习模型无法对高光谱影像特征的实例化参数进行建模，因此无法在邻域范围受限的条件下获得令人满意的分类效果。通过引入胶囊网络结构设计了一种新型网络模型，该模型利用胶囊神经元进行向量计算，并利用权重矩阵编码特征间的空间关系，能够进一步提高高光谱影像的分类精度。在帕维亚大学、印第安纳松树林和萨利纳斯山谷数据集上进行验证，实验结果表明，所提出的网络模型较传统算法和卷积神经网络分类模型而言具有更加优异的分类性能，且对训练样本数量和像素邻域范围具有更好的适应性。
卷积神经网络等深度学习模型已经在高光谱影像分类任务中取得了理想的结果。然而，由于传统神经元只能进行标量计算，现有的深度学习模型无法对高光谱影像特征的实例化参数进行建模，因此无法在邻域范围受限的条件下获得令人满意的分类效果。通过引入胶囊网络结构设计了一种新型网络模型，该模型利用胶囊神经元进行向量计算，并利用权重矩阵编码特征间的空间关系，能够进一步提高高光谱影像的分类精度。在帕维亚大学、印第安纳松树林和萨利纳斯山谷数据集上进行验证，实验结果表明，所提出的网络模型较传统算法和卷积神经网络分类模型而言具有更加优异的分类性能，且对训练样本数量和像素邻域范围具有更好的适应性。
2022, 47(3): 438-446.
doi: 10.13203/j.whugis20200016
摘要:
点云坡度滤波算法原理简单、易于实现，为进一步提升坡度滤波算法的自适应性，提出了一种多尺度自适应点云坡度滤波算法。首先，在数据预处理的基础上引入虚拟网格对点云数据进行分割；然后，利用距离加权的方式逐次计算网格点的坡度角，结合k均值聚类和正态分布自适应确定滤波阈值；最后，使用多尺度策略逐级缩小网格尺寸实现点云数据的精细滤波。采用两种密度不同的点云数据集对所提算法进行了验证，并将结果与两种坡度滤波算法及国际摄影测量和遥感学会提供的经典算法进行对比，实验表明所提算法整体滤波结果较好，稳定性更高，且适用于不同场景的点云数据。
点云坡度滤波算法原理简单、易于实现，为进一步提升坡度滤波算法的自适应性，提出了一种多尺度自适应点云坡度滤波算法。首先，在数据预处理的基础上引入虚拟网格对点云数据进行分割；然后，利用距离加权的方式逐次计算网格点的坡度角，结合k均值聚类和正态分布自适应确定滤波阈值；最后，使用多尺度策略逐级缩小网格尺寸实现点云数据的精细滤波。采用两种密度不同的点云数据集对所提算法进行了验证，并将结果与两种坡度滤波算法及国际摄影测量和遥感学会提供的经典算法进行对比，实验表明所提算法整体滤波结果较好，稳定性更高，且适用于不同场景的点云数据。
2022, 47(3): 447-454.
doi: 10.13203/j.whugis20200023
摘要:
建筑物在不同视角下分为物理群集和产权群集，后者依附于前者。现有的群集对象构建方法可以自动地构建同一栋建筑物的物理群集和产权群集，但生成的两个群集相互独立。这不仅增加建模成本，也不利于后期模型数据的更新和维护。针对该问题，研究公寓式建筑物物理群集与产权群集的关系，发现连通边界的层级性决定了胞腔聚合的产权体，提出了一种将物理群集自动转换为产权群集的方法。该方法在已有物理群集基础上，利用庞加莱对偶变换，将物理群集的胞腔转换为对偶点、胞腔之间的连通边界转换为边、物理群集转换为节点关系图。设计节点关系图分割算法，根据边的语义信息将节点关系图分割为表示专有和共有产权体的子节点关系图。进一步提取子节点关系图对应胞腔集的非公共边界面构建产权体，产权体的聚合形成产权群集。该方法不再构建两个独立的群集，而是仅构建物理群集，然后通过转换方法生成产权群集。结果表明，该方法能在已有物理群集中自动找出产权体并构建产权群集，节约了建模成本，便于后期数据的更新和维护。
建筑物在不同视角下分为物理群集和产权群集，后者依附于前者。现有的群集对象构建方法可以自动地构建同一栋建筑物的物理群集和产权群集，但生成的两个群集相互独立。这不仅增加建模成本，也不利于后期模型数据的更新和维护。针对该问题，研究公寓式建筑物物理群集与产权群集的关系，发现连通边界的层级性决定了胞腔聚合的产权体，提出了一种将物理群集自动转换为产权群集的方法。该方法在已有物理群集基础上，利用庞加莱对偶变换，将物理群集的胞腔转换为对偶点、胞腔之间的连通边界转换为边、物理群集转换为节点关系图。设计节点关系图分割算法，根据边的语义信息将节点关系图分割为表示专有和共有产权体的子节点关系图。进一步提取子节点关系图对应胞腔集的非公共边界面构建产权体，产权体的聚合形成产权群集。该方法不再构建两个独立的群集，而是仅构建物理群集，然后通过转换方法生成产权群集。结果表明，该方法能在已有物理群集中自动找出产权体并构建产权群集，节约了建模成本，便于后期数据的更新和维护。
2022, 47(3): 455-462.
doi: 10.13203/j.whugis20200033
摘要:
在矢量瓦片地图中，跨网格的要素被分割成多个部分，常常造成点、线、面要素中非均匀符号在网格边界处的不连续，这样不仅影响视觉效果，还容易引发空间认知错误。在保持矢量瓦片数据和样式独立的基础上，提出使用预处理和实时绘制相结合的方法解决这类问题。通过分析不同要素符号在网格边界不连续的类型和原因，提取了不同类型的绘图辅助信息；将绘图辅助信息作为客户端绘图参数来调整瓦片内符号单元的初始位置，从而实现要素符号连续性表达。该方案的有效性在大比例尺地图配图实验中得到了证明。
在矢量瓦片地图中，跨网格的要素被分割成多个部分，常常造成点、线、面要素中非均匀符号在网格边界处的不连续，这样不仅影响视觉效果，还容易引发空间认知错误。在保持矢量瓦片数据和样式独立的基础上，提出使用预处理和实时绘制相结合的方法解决这类问题。通过分析不同要素符号在网格边界不连续的类型和原因，提取了不同类型的绘图辅助信息；将绘图辅助信息作为客户端绘图参数来调整瓦片内符号单元的初始位置，从而实现要素符号连续性表达。该方案的有效性在大比例尺地图配图实验中得到了证明。
2022, 47(3): 463-472.
doi: 10.13203/j.whugis20200058
摘要:
大数据时代地理空间资源不断增多，但现有通用知识库较少考虑地理空间数据蕴含的语义知识，难以实现数据的快速检索。因此亟需引入本体技术，以蕴含的语义知识为基础，提高地理空间数据访问速度，精确获取用户所需信息。以本体为基础，提出了顾及地理空间数据语义知识的快速检索方法。首先，基于通名编码规则、地理空间数据和开源百度百科数据构建语义知识库；然后，定义查询重写规则，设计语义知识和空间数据库映射方式，基于地名自动构建检索语句；最后，通过实例应用和效率、质量对比分析验证快速检索方法的可行性。该方法以地理空间数据的语义知识为基础，仅通过地理实体名称即可自动构建数据库检索语句，减少用户对数据存储方式和数据库语法规则的依赖，有效提高系统的检索效率和智能化程度。
大数据时代地理空间资源不断增多，但现有通用知识库较少考虑地理空间数据蕴含的语义知识，难以实现数据的快速检索。因此亟需引入本体技术，以蕴含的语义知识为基础，提高地理空间数据访问速度，精确获取用户所需信息。以本体为基础，提出了顾及地理空间数据语义知识的快速检索方法。首先，基于通名编码规则、地理空间数据和开源百度百科数据构建语义知识库；然后，定义查询重写规则，设计语义知识和空间数据库映射方式，基于地名自动构建检索语句；最后，通过实例应用和效率、质量对比分析验证快速检索方法的可行性。该方法以地理空间数据的语义知识为基础，仅通过地理实体名称即可自动构建数据库检索语句，减少用户对数据存储方式和数据库语法规则的依赖，有效提高系统的检索效率和智能化程度。
2022, 47(3): 473-480.
doi: 10.13203/j.whugis20200004
摘要:
从常用纬度与归化纬度的定义出发，借助于计算机代数分析，对常用纬度与归化纬度差值进行了系统的分析，推导出了常用纬度与归化纬度的差异极值分析表达式，并将式中系数展开为椭球第一偏心率
从常用纬度与归化纬度的定义出发，借助于计算机代数分析，对常用纬度与归化纬度差值进行了系统的分析，推导出了常用纬度与归化纬度的差异极值分析表达式，并将式中系数展开为椭球第一偏心率
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