武汉大学学报 ● 信息科学版

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创刊于1957年月刊

ISSN 1671-8860

CN 42-1676/TN

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特别推荐

朱建军

测绘大数据时代数据处理理论面临的挑战与发展

随着信息技术的发展、测绘大数据和人工智能的兴起，数据缺乏不再是一个问题。可是，现有的测绘数据处理技术一直追求数据的准确性(微观)，而大数据研究则恰恰允许数据的混杂性、不确定性(宏观)。因此，尽管传统测绘数据处理理论在微观数据处理方面积累了大量的技术优势，而大数据的规模性和复杂性使得传统的计算模型和分析算法无法有效地支撑大数据的高效分析处理。作为开启智能时代“大门钥匙”的数据处理理论与方法，如何适应新技术的挑战与机遇是值得深入思考的问题。在大数据驱动下，大规模的数据挖掘、机器学习和深度学习等新思想和新方法正在蓬勃发展，极大地促进了场景内外多源异质大数据的融合，从而有效地从多种传感器数据中提取地表特征信息，不断提升测绘信息获取和分析能力。因此，测绘数据处理理论也需要同步跟进，现有的数据处理方法也需要进行智能化。结合智能测绘的前沿热点、发展趋势和存在的挑战，探索数据处理理论扩展的方向，一是希望能够推动测绘数据处理理论的进一步发展，二是希望为有兴趣研究测绘大数据领域的研究生提供学习参考。

许强

延安新区地面沉降时空演化特征时序InSAR监测与分析

延安新区以其规模巨大的平山造城工程而备受关注，其快速的工程建设及复杂的地质条件导致了广泛的地面沉降。利用小基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar，SBAS-InSAR)技术对2016-05—2019-10期间获取的升轨Sentinel-1A数据进行处理，分析了延安新区工后地面沉降时空演化特征，探讨了其沉降机理及演化趋势。结果表明，新区的地面沉降区随造地工程由城区向林区发展，其面积随时间总体呈衰减趋势；地面沉降的时间演化经历快速、减缓、平稳3个过程，填方体厚度越大，其累计沉降量越大，沉降稳定所需时间越长。地面沉降主要为填方体自身的固结压缩变形，可分为瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降3个阶段，依据不同阶段的特征并结合时序形变，可以对新区的地面沉降过程及其发展趋势进行分析。研究结果可为新区进一步开展沉降监测预警、城市规划建设及灾害防控提供科学的参考依据。

赵庆志

融合ECMWF格网数据的水汽层析精化方法

全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)层析技术是获取对流层三维水汽信息的重要途径之一。然而，传统水汽层析方法在构建层析模型时缺少足够的初始先验信息，导致层析模型设计矩阵结构不稳定，层析解算结果精度较差。针对上述情况，提出了一种融合欧洲中尺度天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasting, ECMWF)格网数据精化层析模型反演水汽的方法。该方法通过ECMWF ERA-Interim再分析资料数据集提供的格网数据计算得到层析区域各网格内的水汽密度初值，将其作为先验初始信息附加到传统层析模型中对模型精化。在层析模型解算时，顾及层析模型先验信息权比对层析结果的影响。为了验证提出方法的有效性，以中国香港卫星定位参考站网(satellite positioning reference station network, SatRef)实测GNSS和气象数据为例进行实验，并以实验区域的无线电探空数据为基准验证该方法的可行性及精度。实验结果表明，提出的方法能够明显提高层析结果的精度，反演水汽的均方根误差(root mean squared error, RMSE)由原来的1.82 g/m³减小到了1.07 g/m³，改善率为41.2%。此外，所提方法在平均绝对偏差(mean absolute error, MAE)、偏差(Bias)和标准差(standard deviation，STD)等方面也均优于传统层析方法。

李清泉

利用管道胶囊进行排水管网协同检测的新方法

排水管网是城市基础设施的重要组成部分，对排水管网进行周期性的全面检测是快速发现管道病害、及时进行维修整改和提高管道建设质量的关键。管道胶囊是一种新型管道检测设备，可以在管道内部随流体运动时拍摄管道内壁图像，智能高效地检测出管道病害。该方法弥补了传统方法检测效率低、作业成本高等不足。在大范围管网检测工作中，多名工作人员可以相互配合，同时，操作多胶囊进行协同检测。因此，设计胶囊的投放、打捞位置，以及规划工作人员运动路径对于提高检测效率至关重要。提出了一种基于管道胶囊的排水管网协同检测方法，以最短工作时间、最短运动距离、最大检测范围、最大检测度为目标，利用模拟退火算法求解出最优协同检测方案。实验结果显示，基于管道胶囊的排水管网协同检测方法能够在实际检测作业中高效地完成管网检测任务，准确地识别管道病害区域。

曹布阳

利用Hilbert曲线与Cassandra技术实现时空大数据存储与索引

随着越来越多的轨迹数据被记载，各种应用场景下的海量、复杂数据需要高效的存储与索引。传统的关系型数据库难以满足海量轨迹数据的存储、扩展及特定的查询需求，而具有扩展简单、读写快速、成本低廉特点的非关系型数据库为此提供了一种可行的解决方案。设计并实现了一种基于Cassandra数据库的数据降维及键值存储、索引方法，可对时空轨迹数据进行高效管理。为进一步提高效率，融合了Hilbert曲线编码技术将空间分割成小单元，并将轨迹数据映射到不同单元中。充分利用时空局部性原理，为不同应用场景下的轨迹数据设计并实现了对应的分区键与聚簇键，实现轨迹对象时空近邻存储，令数据查询更为有效。基于实际应用场景的实验结果表明，所提出的方法能有效支撑海量轨迹数据的存储与索引，并在数据的插入、查询及存储结构可扩展性等方面优于其他时空大数据索引和查询方法。

应申

三维城市的玻璃幕墙光污染分析

城市环境中由建筑玻璃幕墙引起的光污染给城市的道路交通安全、消防安全、居民健康带来了巨大的威胁。当前对于玻璃幕墙的光污染研究主要是针对具体建筑采用模拟或实测的方法在局部小范围内进行计算。面向城市环境，从真实街景中构建道路、玻璃幕墙立面和太阳光线之间的三维空间关系，利用基于深度学习的识别方法提取玻璃幕墙，采用眩光评价方式在汽车驾驶者的视角上建立三维城市的玻璃幕墙光污染模型。以中国广东省深圳市福田区为例，对三维城市的玻璃幕墙光污染进行定点、定路线和区域的多层次分析，实现即时即地的光污染计算、评估和路径选择，为驾驶者的行车安全、建筑物的规划管理提供参考依据。

方志祥

融合可视与不可视地标的行人相对定位方法

充分考虑不同数据源在变化场景下的数据差异性和行人在导航定位服务中的空间认知习惯，提出了一种融合可视地标与不可视地标的行人相对定位方法。利用基于传感器复合证据理论的方法构建目标路径的不可视地标（如磁场变化、WiFi更新等），检测GoPro Fusion设备获取的全景影像中的视觉显著的可视地标及其与采样点间的相对空间方位属性；根据行人实时获取的传感器数据和地标方位信息分别推估行人在目标路径中可能停留的路段区域；采用贝叶斯概率融合方法融合可视地标与不可视地标数据进行行人定位结果推估。实验结果表明，融合多源数据可以解决单一场景下行人定位精度不足的问题。在传感器特征较少的单一场景下，与基于不可视地标的行人定位方法相比，该方法的精度提升了12.78%。

何建华

基于乡村宜居性和人口流动网络特征的农村居民点重构

农村居民点空间优化重构是推进乡村振兴的重要内容之一。以中国湖北省鄂州市为研究区，从人的生存生活需求出发，构建宜居性评价指标体系，评估鄂州市宜居性高低；通过网络分析法构建城乡人口流动网络，发现乡村人口流动规律。在此基础上，综合宜居性和人口流动强度的组合特征进行农村居民点空间重构。结果表明：(1)鄂州市整体宜居性较高，其中，生存保障功能差距较小，而生活服务功能和生活提升功能差距较大；(2)人口按照主城区、所属镇、附近优势城镇的优先顺序流动；城镇辐射范围有限，现有的点轴结构不能起到以点带面的作用，亟需发展中心村、一般村、基层村形成完整的乡村结构，带动全域发展；(3)基于乡村宜居性和人口流动强度将居民点划分为搬迁撤并类、城郊融合类和集聚提升类(中心村、一般村和基层村)。该研究可重塑乡村发展核心，完善乡村结构，促进资源优化配置，为人口快速流动区乡村聚落重构提供决策依据。

张春森

一种基于矢量数据的遥感影像变化检测方法

为克服多时相遥感影像变化检测因成像季节、拍摄角度等因素产生的误差，针对影像变化通常少于未变化的情况，提出了一种利用旧时相矢量图与新时相影像进行变化检测的方法。利用旧时相带有类别信息的矢量约束，对新时相遥感影像进行细分割获得图斑，对图斑提取光谱、纹理等特征，通过主成分变换构建特征集，在类别的约束下，应用孤立森林计算图斑的变化指数，避免了传统变化指数计算方法因引入易受变化图斑干扰的值而产生的误差，同时，依据贝叶斯方法自动获取各地物类别的变化阈值，进而获得变化图斑。选取高分1号等数据分别进行两组实验，通过对比马氏距离与孤立森林方法，验证了采用矢量图与孤立森林方法进行变化检测的有效性，实验结果的正确率分别为0.923 5及0.931 8。

张过

全媒体时代遥感新闻学

作为全媒体理念下的新媒介，遥感影像在时间和空间上极大拓展延伸了人类的感知能力。在分析国内外遥感和新闻结合探索的基础上，提出了遥感新闻学这一交叉学科方向，阐述了遥感与新闻结合后，遥感新闻具有突破视觉时空限制与频谱限制、多尺度揭示规律和保证新闻客观性方面的优势。遥感新闻学的科学问题是研究遥感数据对新闻主题可实现、创建遥感新闻的叙事机制和镜头画面语言体系；遥感新闻学的技术问题是构建新闻任务驱动的遥感链式服务模式、保证遥感数据质量以及提升遥感新闻主题表现力等。结合新华社卫星新闻实验室在遥感新闻生产中的技术应用，发现了高效影像获取、便捷直观取证、时序影像提取、镜头语言创新是当下遥感新闻传播中的突出表现。