改进的半参数模型法在GNSS时间序列季节性信号提取中的应用

GNSS基准站坐标时间序列具有明显的季节性变化。基于谐波函数模型的最小二乘拟合方法只能得到固定振幅的季节性信号,而真实的季节性信号其振幅是变化的。采用半参数模型进行季节性信号提取时又存在最优平滑因子确定困难、迭代速度慢的问题。提出一种赋相对权比的半参数模型,采用迭代更快速的黄金分割法与改进效率法相结合的策略确定最优平滑因子。通过模拟数据实验,验证了改进模型的可用性。实验表明:改进方法的计算效率明显提高,对于10 a长度的模拟数据,相较GCV函数法搜索速度提高68.1%,相较L-曲线法速度提高25.8%;计算精度较最小二乘法和半参数模型法均有提高,所得残差中没有明显的季节性信号。

顾及先验周期长度的变形时序周期项提取方法

针对现有的变形时序周期项提取方法仅关注变形时序本身特性和难以为单因素变形分析提供因变量的问题,通过建立周期性因素作用周期长度与待提取周期项周期长度的关系,提出一种顾及先验周期长度的周期项提取方法。根据周期性因素的作用周期长度,确定待提取周期项周期长度的上下限,将其代入CF滤波,提取该因素产生的周期项位移。进行模拟和实测实验,模拟实验结果显示,该方法周期项提取的准确度相比于移动平均法最高可提高60.6%;实测实验结果显示,相比于单模型预报,该方法分解的子序列在位移组合预报中精度提高60.3%。因此,该方法可较为准确地提取某周期性因素产生的周期项位移时序,同时分解的子序列可用于变形组合预报中。

海洋平台组块底部立柱跨距精确快速测量方法

海洋平台组块陆地完工后,要与导管架完成海上对接安装,组块底部立柱跨距的测量精度至关重要,因此在陆地组块建造期间就要精确控制组块底部立柱跨距。为此提出一种新的立柱跨距测量方法,即同心圆构造拟合法。该方法增加了立柱测量点分布范围和测量点数量,在此基础上运用最小二乘法计算同心圆圆心坐标。该方法保证了立柱测量精度,同时避免了全站仪转站造成的效率低下和转站误差,对于海洋平台立柱精确快速测量具有重要作用。

多粒度时空对象行为驱动的传感设施接入方法

城市感知是实现智慧城市的重要前提。近年来,随着智慧城市建设进程的加快,城市基础设施的种类日益繁多,功能日益完善,应用日益广泛。传感设施作为城市基础设施的重要组成部分,对于实现动态、实时的城市感知起着重要作用。目前的传感设施接入方法着重从通信协议、数据格式、层次架构、系统实现等几个方面寻求解决方案或效能改进,缺乏对传感设施的统一对象化建模和自身行为的表达。在分析现有的传感设施接入方法及其局限性的基础上,基于多粒度时空对象数据模型,实现了传感设施的对象化描述与表达,并着重从行为能力视角出发,研究了基于多粒度时空对象行为驱动的传感设施接入方法。最后进行了实验验证,结果表明该方法能够在顾及传感设施行为能力的基础上,实现传感设施的对象化、动态接入。

一种基于多径改正的精密变形监测方法

多路径无法通过差分观测消除,是GNSS变形监测中的重要误差源。考虑多路径误差与站星几何关系的强相关性,提出了一种适用于精密变形监测的多路径改正方法。从双差方程中提取伪距和载波的多路径误差,映射为单差多路径误差后进行滤波处理,建模生成与卫星高度角和方位角相关的多路径格网改正数,用于GNSS实时定位解算。实验表明,与常规定位方法相比,该方法在N、E、U这3个方向的单历元定位精度分别提升了12.7%,34.3%和32.0%,1 h时段解的定位精度分别提升了25.9%,33.8%和31.0%。采用该方法能有效降低观测误差,加速坐标收敛,提高定位精度,适用于精密变形监测领域。

天体测量中的光行差

光行差是天体测量中引起天体位置变化的主要因素之一,经典光行差处理方法不能满足高精度天体测量的需要,基于洛伦兹变换推导了狭义相对论下的光行差计算公式,分析了周年与周日光行差对于天体赤道坐标的影响。对于以高速运动的卫星为观测平台的高精度天体测量数据处理以及深空探测器的高精度天文导航定位也具有一定的参考与借鉴意义。

相关系数与距离因子相结合的加权堆栈滤波算法

GNSS时间序列中存在着一种与空间距离相关的共模误差,有效地剔除共模误差有利于获得更准确的速度场信息。区域堆栈滤波算法的共模误差剔除效果会受到区域网测站数量与空间尺度的影响,相关系数堆栈滤波算法也存在空间尺度阈值选取的问题。为了削弱空间尺度对区域叠加滤波的影响,引入距离反比因子与相关系数相结合,并尝试采用Spearman秩相关系数代替原有的皮尔逊系数,设计了不同组合方案的区域堆栈滤波算法。选取太平洋西北大地测量阵列(PANGA)的60个测站进行研究,结果表明距离反比因子和相关系数相结合的区域堆栈滤波方法能更好地剔除共模误差,基于Spearman秩相关系数的滤波方案与原有皮尔逊系数滤波算法效果相当。采用距离因子与相关系数相结合的滤波算法进行共模误差剔除,使得时间序列残差在水平方向降低约40%,高程方向降低约33%,速度场精度水平方向提高约38%,高程方向提高约30%。

集成多源遥感影像特征分量的城市建成区提取

城市建成区作为衡量城市发展的重要指标,是城市化研究中的重要数据源。针对城市建成区的提取,本文提出一种集成多源遥感影像的城市建成区提取方法。通过分析哨兵2A的光谱特性,构建了主成分第一分量PC1、归一化植被指数NDVI(Normalized Vegetation Index)和归一化建筑用地指数NDBI(Normalized Difference Built-up Index),与夜间灯光数据NTL(Night Time Light)构成特征分量集,对各特征分量进行归一化处理后综合分析,根据城市建成区形态特征构建规则集,实现面向对象的城市建成区提取。提取结果表明,本文方法具有较高的生产者精度和Kappa系数,且提取的城市建成区完整性好,与实际的城市建成区较为吻合。此方法可为使用多源遥感影像进行面向对象的城市建成区提取研究提供参考依据。

面对高光谱影像分类的半监督阶梯网络

提出一种半监督阶梯网络用于对高光谱影像进行分类,以解决小样本条件下基于堆栈式自编码器的高光谱影像分类方法分类精度不高的问题。首先,该网络以堆栈式自编码器为基础,在编码器和解码器之间增加横向连接参数构建阶梯网络,以使网络适合半监督分类;然后将无监督损失函数与有监督损失函数之和作为最终优化的目标函数,采用半监督的方式对整个网络进行训练。为进一步提高分类精度,提取局部二值模式纹理特征进行分类实验。实验结果表明:提出的半监督阶梯网络能够较好地解决高光谱影像分类小样本问题;且LBP纹理特征能够有效提高分类精度。

独立法和连续法相对定向元素的直接转换方法

从独立法相对定向和连续法相对定向的数学模型出发,分析并得到在独立法相对定向和连续法相对定向中分别作为基准坐标系的基线坐标系与左方像空间坐标系间的转换关系,进而推导并给出独立法和连续法相对定向元素的直接转换的具体方法。仿真数据与真实数据实验结果表明:基于传统算法解算得到的独立(连续)法相对定向元素,可使用本文算法转换为连续(独立)法相对定向元素,且其相对定向精度指标与传统算法解算得到的连续(独立)法相对定向元素精度指标相当,满足实际生产精度要求。

基于路网惯导载体路径匹配的ICCP算法改进

惯性导航作为一种独立、便捷、稳定的导航方式,在众多对导航定位有特殊要求的领域正发挥着难以替代的作用。但惯性导航的误差会随时间逐渐积累,以至于出现较大偏差,直接影响了导航定位效果,因而在实际应用中是否能准确快速实时修正定位误差至关重要。针对目前普遍使用的轨迹匹配方法 ICCP算法,在数字化路网中惯导机动载体的路径匹配基础上对该算法的几个主要环节进行了改进。最后对照实验进行验证,实验表明,改进后算法的效率和精度有了显著提高。

北斗卫星导航系统精密定轨技术研究现状

北斗系统开通运行以来,无论是系统建设还是精密定轨技术均获得了长足发展。文中简要介绍了北斗系统目前的建设情况,总结梳理了北斗卫星精密定轨技术发展现状。在此基础上,分析论述了北斗系统精密定轨中亟待解决的主要问题。

三维场景地面坐标拾取的射线投影算法

简述了虚拟三维场景中对象拾取及地面坐标拾取的基本原理,分析了实时地面坐标拾取的研究背景和现状;提出了基于射线投影的地面坐标拾取算法。该算法利用射线在水平面的投影确定可能与之相交的三角形集合,从而将线面求交的搜索空间由二维降至一维,使算法的时间复杂度由基本方法的O(n2)降至O(n)。基于Direct3D和VC++开发了相应试验系统,验证了该算法的正确性和效率。

数字地图综合系列图书简介

《数字地图综合进展》 由王家耀、李志林、武芳主编的《数字地图综合进展》，已由科学出版社于2011年4月出版。该书共十二章，内容基本反映了我国在地图自动综合领域的最新研究进展，从地图自动综合的发展过程、数字化环境下地图综合的理论模型、数字化环境下的地图综合数据模型、地图综合中几何变换的操作与算法、数字地图综合的规则库、自动综合过程控制模型、基于空间关系的数字地图综合、数字地图综合的质量评估与控制、数字地图自动综合软件设计与开发、基于Microstation的地图综合软件设计与开发、面向网络环境的地图综合和地图综合未来的发展等方面，对数字地图综合研究进展进行了论述。

《地图学与地理信息工程学科进展与成就》

由王家耀院士主编的《地图学与地理信息工程学科进展与成就》,已由测绘出版社于2011年4月出版。该书回顾与总结了新中国成立60年来地图制图学与地理信息工程学科的进展与成就。

长度基线溯源问题探讨

介绍了长度基线的3种校准方式,分析了因瓦尺和光电测距仪校准基线的不确定度,在1 000 m距离上,二者都能达到1 mm的扩展不确定度(k=2)。用3台精密测距仪在芬兰、北京、郑州、成都等地基线场的6期实验数据,说明维塞拉基线、因瓦尺基线、光电测距基线三者之间存在3 mm/km的系统性差异,提出了解决差异的建议。

一种基于直线特征的遥感影像和GIS数据自动整体配准方法

提出了一种基于直线特征的对尺度变化和旋转变化不敏感的遥感影像和GIS数据自动整体配准方法。该方法利用在变换模型转换后GIS数据中参考线段上的端点和影像上对应特征线段的距离为零建立相似性测度,以共线条件方程作为变换模型,通过改进的霍夫变换进行优化求解,同时得到变换模型参数即外方位元素和匹配结果,实现了遥感影像和GIS数据的自动配准及遥感影像的外部定向。实验结果表明,该方法具有较高的可靠性和配准精度。

天津地区连续GNSS时序观测值共模误差识别

为了恰当地识别共模误差并对观测结果进行修正,提出了均值-小波法。天津地区全球导航卫星系统(GNSS)时序观测资料的计算表明下列4点:1)在一定程度上共模误差是可识别和分离的;2)在局部区域上可较精确地剔出共模误差中的白噪声闪烁噪声;3)共模误差在GNSS观测值误差中占主要成份,测站综合噪声、共模噪声和自身噪声的比例关系约为1∶0.83∶0.54;4)通过修正后观测值信噪比可显著提高。

定位服务中的语义位置研究

位置既是定位服务的最终成果,又是位置服务的前提和基础,从语义的角度挖掘位置内在信息具有重要意义。从定位服务的角度出发,首先将定位服务的输出抽象为物理位置和地理位置,扩展了语义位置概念,通过将位置属性和规则纳入到语义位置中来,建立了语义位置信息模型。然后从位置概念的内涵与外延进行语义挖掘,借助本体实现了语义位置的形式化描述,使其能够被计算机系统所理解。最后讨论了定位服务的信息流程,建立了领域位置本体,实现了位置本体服务,从而为智能化的自适应位置服务提供了非常有价值的基础信息。

重力异常辅助惯性导航中匹配区提取方法

由于重力场中的重力异常数据是以格网的形式表示的,它与地形的DEM在数据结构上有一定的相似性。因此可借鉴一些数字地形分析的方法,提取重力场的特征区域(匹配区)用于辅助惯性导航。首先,对重力场进行特征提取,通过对特征的比较分析选取其中的某些因子作为重力场特征因子;然后,利用等值线方法对重力场特征数据进行区域分割,提取栅格特征数据区域的矢量边缘,并对这些矢量表示的区域进行聚类处理;最后,利用凸壳算法提取这些区域的凸壳范围线,获得重力异常变化比较显著的区域(匹配区)。从而为重力匹配辅助导航提供了必要的参考数据。