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2024年 第0卷 第7期    刊出日期：2024-07-25

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导航定位研究

一种毫米波雷达里程计自主定位技术

吕轩凡, 柳景斌, 毛井锋

2024, 0(7):  1-5.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0701

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本文通过研究毫米波雷达的数据基本特性,提出了一种毫米波雷达里程计自主定位技术。该方法通过特征匹配的方式,对毫米波雷达图像提取AKAZE特征点,并基于雷达图像自身所具备的几何先验信息,提出了3种匹配约束条件,从而大大降低了特征点误匹配率,保证了传感器位姿和里程计解算的可靠性。在牛津雷达机器人数据集上的试验结果表明,本文方法在不引入局部建图和回环检测等优化策略的情况下,水平位移相对定位误差和航向角误差可分别降低至6.8%和0.89(°)/m,单帧的定位时间仅为0.081 s,为恶劣环境下的室内外导航定位提供了新的思路。

北斗+Galileo多频单历元精密单点定位性能分析

徐胜意, 郭靖, 赵齐乐, 李圳, 乔灵娜

2024, 0(7):  6-11,94.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0702

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精密单点定位(PPP)需数十分钟才能实现厘米级定位,充分利用多频多模观测数据可加速PPP收敛。本文基于大洋洲区域基准站数据,研究和分析了北斗+Galileo多频单历元精密单点定位性能。结果表明,多频观测值构建的超宽巷和宽巷模糊度对窄巷模糊度的固定有显著增益。相较于双频PPP整数解(PPP-AR),三频PPP-AR模糊度瞬时固定率由27.6%提升至69.2%,四频和五频则进一步提升至78.9%和76.9%。北斗+Galileo四频在东、北、天方向瞬时定位精度分别可达7.1、7.8、23.9 cm。

一种融合5G CSI和地磁的集成学习定位方法

程振豪, 赵冬青, 郭文卓, 赖路广, 李林阳

2024, 0(7):  12-16.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0703

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针对深度学习算法在多传感器融合定位中容易出现的局部收敛、异质融合性能不佳等问题,本文提出了一种集成双向长短期记忆网络(BiLSTM)和注意力机制的多输入卷积神经网络(CNN)的室内定位算法。该算法首先对5G信道状态信息(CSI) 和地磁数据分别进行预处理;然后各自基于独立的分支网络进行离线训练,同时提取指纹数据的空间特征和时序特征,追加注意力机制层;最后在全连接层实现了异质传感器数据的融合定位。在会议室和教学楼大厅的试验结果表明,平均定位误差分别为0.95和1.84 m,相比误差反向传播网络(BPNN)分别提高了48.9%和42.7%,定位精度和系统稳定性均大幅提升。

地磁序列辅助修正的PSO-PF室内行人定位方法

何正伟, 孙炳源

2024, 0(7):  17-23.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0704

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室内行人定位是位置服务的重要基础,地磁信号具有被随时感知的特点,基于地磁信号的定位方法一直是室内行人定位研究的一个热点。针对当前基于粒子滤波融合定位存在累计误差大、定位精度较低的问题,本文提出变长地磁序列辅助PSO-PF的室内行人定位方法。首先,在传统粒子滤波算法的基础上,融合粒子群算法进行最佳位置寻优提升实时定位的准确性;然后,建立了DTW-A^*算法获取变长地磁序列对一段时间累计误差进行修正,以解决基于粒子滤波定位方法的累计误差问题;最后,通过试验将本文方法与现有主流定位方法进行比较。结果表明,本文方法在室内行人定位方面平均误差为0.90 m,比PDR、MaLoc和Magicol 方法分别降低了73.1%、68.0%和63.8%。其中,本文方法1.43 m定位精度达90%,比PDR、MaLoc和Magicol方法分别提升了75.1%、68.4%和67.7%。此外,在不同型号手机上进行的试验结果表明,本文方法不仅适用且表现稳定,有望为不同设备的室内定位提供支持。

基于自适应优化选择-抗差自适应卡尔曼滤波混合模型的GNSS+5G组合定位

胡祥祥, 宋宝, 石亚亚, 庞栋栋, 吴成永, 张利利, 李一蜚

2024, 0(7):  24-29.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0705

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PNT系统的构建是通信和导航领域的关键课题。发展能够兼容集成不同类型PNT手段,提供具备较好的弹性和环境适应性的综合PNT体系已成为当前刻不容缓的重要任务。5G和北斗系统的出现和发展,为PNT体系走向更综合、更弹性提供了新的思路。据此,本文提出了一种基于GNSS+5G组合数据的自适应优化选择-抗差自适应卡尔曼滤波(AOS-RAKF)算法,以实现城市复杂环境中的高精度定位估计。该算法主要由两个模块组成,即基于AOS的5G基站测量数据优化和基于AOS-RAKF算法的GNSS+5G组合定位。其中,基于AOS的5G基站测量数据优化模块通过自适应优化选择因子实现更好的观测数据重选。GNSS+5G组合定位模块利用优化后的5G数据和GNSS建立耦合结构模型,再利用RAKF方法实现移动车辆的高精度定位。半实物仿真测试结果表明,复杂城市环境下与使用原始测量数据的GNSS、单5G、传统的GNSS+5G组合定位相比,本文AOS-RAKF方法显著提高了定位精度。

学术研究

利用高分七号影像的溢洪道自动识别

陈佳, 张文, 李俊杰, 杨智文, 孟令奎, 李林宜

2024, 0(7):  30-34.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0706

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溢洪道是重要的水工建筑物,利用遥感影像对其进行智能识别具有重要的科学研究意义和工程应用价值。溢洪道目标对象小、背景复杂,难以与一般建筑物区分,为基于遥感影像的溢洪道目标检测带来了极大的挑战。本文利用国产高分七号卫星影像亚米级空间分辨率优势及其立体成像能力,构建了溢洪道几何立体指数(SGSI)并提出了一种溢洪道自动识别方法。首先经过数据预处理获取融合影像和高精度DSM;然后采用均值漂移(Mean-Shift)算法对融合影像进行分割,提取出分割对象的多维特征并通过多特征联合决策确定目标对象;最后结合目标对象的空间上下文关系对溢洪道图斑进行整合和后处理,从而输出最终识别结果,实现对溢洪道的自动识别。本文选取3个含溢洪道的水库大坝对所提方法进行了验证。试验结果表明,该算法提取的溢洪道边界与参考边界匹配较好,整体精度可达89.23%,能够高效、准确地对溢洪道进行自动识别。

格陵兰彼得曼冰川表面运动特征和季节年度变化分析

田康, 王志勇, 李振今, 张保敬, 孙士昌

2024, 0(7):  35-40,54.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0707

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格陵兰冰盖占全球总冰量的10%,其周围分布着许多溢出冰川,冰川消融会使更多的冰注入大海。本文基于96景Sentinel-1A 数据,采用偏移跟踪算法获取2019—2022年彼得曼冰川表面流速,对冰川表面运动特征、季节性及年度变化进行分析。结果表明,彼得曼冰川表面流速呈现明显的季节性变化,夏季流速高,春、秋、冬季流速低,冰川剖面线流速明显快于两侧;2019—2022年冰川主体区域平均流速稳定,上游部分变化趋势一致,2021和2022年冰川主体部分冰流速较2019和2020年快,且高流速持续的时间更长;气温、降水量及风速促进了冰川表面流速运动,而海平面气压对冰川流速有抑制作用。从相关性来看,气温效应最为显著,风速次之,降水量影响最小。

高精度地形星载激光测高仪在轨几何标定方法

张昊, 徐琪, 黄佩琪, 陈刚, 谢欢

2024, 0(7):  41-47.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0708

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激光测高仪数字化标定方法由于标定频次高、人力物力消耗少等突出性优点越来越受到关注。本文提出了一种两步法的激光测高仪数字化标定方法,针对线性体制激光测高仪的几何定位模型,构建了关于翻滚角、俯仰角和测距系统误差的几何标定模型,并使用公开参考地形数据SRTM与高精度机载LiDAR点云进行了标定试验。与GF-14实际外场面探测器试验标定的数据比较分析。结果显示,本文提出的几何标定方法与地面探测器标定参数测角差异在0.5角秒以内,测距差异在0.2 m以内。通过独立数据验证标定结果的高程精度,本文提出的数字化标定方法和探测器标定方法的足印高程偏差表现出良好的一致性,两种方法标定所获取的足印高程与高精度机载点云高程的RMSE均优于0.3 m。本文方法在保证精度的同时,减少了人力物力的消耗,为星载激光测高仪在轨常态化标定提供了新的思路和方法。

基于径向梯度的车载LiDAR点云路面点提取

毛镜懿, 王竞雪, 董啸

2024, 0(7):  48-54.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0709

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针对大规模车载LiDAR点云数据量庞大,以及因障碍物遮挡或道路起伏导致提取结果准确度欠佳且存在噪声等问题,本文采用一种基于径向梯度的车载LiDAR点云路面点提取方法。首先对点云数据进行预处理,包括直通滤波和体素滤波降采样;然后根据车载激光雷达的设备参数,将极坐标系下的点云投影至扇形格网内;最后以扇形格网为基础,提取基于移动窗口的径向梯度路面点,并利用最小二乘法对提取的路面进行平面拟合,优化提取结果。试验选取KITTI数据集用于提取路面点,结果表明,相较于其他路面点提取方法,本文方法稳健性强、准确度高,其中,路面点提取的平均准确度可达91.85%,平均完整度可达80.63%,平均精度可达75.25%。

背包式激光雷达破损路面形变检测方法

吴景动, 蔡来良, 张冰洁, 王鑫

2024, 0(7):  55-59,82.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0710

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为了高效监测道路破损现象,本文采用背包式三维激光扫描技术观测路面,并提出了一种破损路面形变检测方法。对于拉伸型破损,建立了基于色域均值的点云破损路面提取算法。首先构建二维格网进行破损初步提取。然后对点云的RGB色域进行加权均值计算,通过比值的差异化进行精细筛选,获取道路破损点云。对于挤压型破损,采用法向量夹角标准差法。使用欧式聚类,利用分类出的拉伸破损和挤压破损计算长度、宽度、破损间隔、高度。最后计算路面倾斜度,通过五维信息建立路面损伤综合评价模型。试验结果表明,拉伸型破损提取准确率达96.4%,挤压型破损提取准确率达100%;且路面损伤综合评价模型表明该条道路为三级破损,需要进行修复。本文方法基本满足道路破损提取所需精度,能为道路交通管制及修复措施制定提供技术支持。

基于SBAS-InSAR的鄂尔多斯地台管道沿线地质灾害识别与监测

黄曦涛, 胡智峰, 乔培, 张瑜, 王馨爽

2024, 0(7):  60-64.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0711

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鄂尔多斯地台地质环境脆弱,滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频发,对人类的生产生活和经济建设构成严重威胁。本文基于2021年1月至2022年8月鄂尔多斯地台局部区域76景Sentinel-1影像,利用SBAS-InSAR和CR-InSAR技术,通过形变时序信息分析研究区地表异常形变趋势并验证其精度,并结合高分二号遥感影像解译识别的地质灾害隐患点进行野外验证,对两处确定的典型灾害隐患点进行综合分析。结果表明,该技术能够获取毫米级精度的地表形变结果,根据《地质灾害InSAR监测技术指南》(T/CAGHP 013—2018),精度从Ⅱ级提升至Ⅰ级;研究区83%的区域在监测期间形变速率为-20～20 mm/a,处于稳定状态,剩余17%的区域则存在灾害隐患;共解译41处地质灾害隐患点,经野外查证,准确率为73.2%;确定地质灾害隐患点30处,其中滑坡灾害21处、崩塌灾害4处、不稳定斜坡5处;典型滑坡灾害隐患点位存在明显异常形变信息,形变速率为-21～21 mm/a,单点最大累计形变量为-25～25 mm;形变受气候、地形、人为活动影响大,有较高风险隐患,加强人工巡视、加大监测力度与频率,对早期地质灾害识别保证工程建设等具有重要意义。

基于SFNet-F地物识别技术的农业大棚信息提取

付利钊, 杨青岗, 陈永立, 韩金廷, 杨歆佳

2024, 0(7):  65-70.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0712

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农业大棚是现代设施农业的重要组成部分,准确识别和动态监测其分布为政府开展农业补贴核算和农业生产决策提供可靠科学依据。针对传统方法图像识别准确度不高的问题,本文提出了SFNet-F图像处理技术。通过收集不同类型、时相和区域的大棚数据集,把FixMatch半监督学习模块与SFNet结合,以提高样本库建立的效率和质量,并缩减成本,从而实现高精度半监督自适应分割。为了评估该方法的可行性,以河北省平泉市为研究区域,选取多个精度评价指标进行精度验证,并与U-Net、HBRNet和DeepLabV3+进行对比。结果表明,基于SFNet-F嵌入SuperMap平台深入学习模型可以大范围、快速、精准识别农业大棚,识别效果相较于传统方法,各项精度指标均为最优。

山西省矿区NPP动态变化特征及驱动因素研究——以轩岗矿区为例

汪雯雯, 李佳芳, 杨文府

2024, 0(7):  71-76,163.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0713

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多年来山西省主要以煤炭资源带动发展,但生态环境受到破坏,植被净初级生产力(NPP)是衡量区域生态环境的重要指标,研究矿区植被NPP对于区域生态修复及可持续发展、高质量发展具有重要意义。本文以山西省轩岗矿区为例,运用Landsat、MOD17A3H、DEM、气象、人口等数据,综合CASA模型、一元线性回归、Hurst指数及地理探测器方法,揭示了矿区植被NPP时空变化特征,并分析了其驱动因素。结果表明:①在时间尺度上,2000—2021年轩岗矿区植被NPP高值区呈显著上升趋势,多年平均值为370.79 gC/(m²·a);②在空间尺度上,矿区植被NPP具有显著异质性,总体呈现从西南到东北逐渐降低的特征,由大到小依次为中值区(53.63%)、高值区(41.99%)、低值区(4.38%);③在变化趋势上,矿区植被NPP以增加趋势为主,且未来将以持续加剧为主,植被生长环境仍有较大挑战;④从驱动因素上分析,矿区植被NPP受因子影响由大到小依次为:土地利用(0.109)、海拔(0.088)、人口密度(0.075)、坡度(0.042)、降水(0.020)、气温(0.014)、坡向(0.042)。

基于人工神经网络的UWB坐标误差一步改正模型

王一帆, 李增科, 蒋诗政, 陈远, 黄林超, 吉丽娅, 邓伟昉

2024, 0(7):  77-82.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0714

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针对超宽带(UWB)定位存在的坐标误差难以利用常规手段进行改正的问题,本文提出了基于广义回归神经网络(GRNN)和反向传播神经网络(BPNN)的UWB坐标误差一步改正模型。改正模型以UWB原始定位坐标、与不同基站间距离为输入,以UWB相对高精度参考值误差为输出,分别以GNSS RTK点位坐标为动态试验参考值、全站仪点位坐标为静态试验参考值,对改正模型进行训练。将改正模型分别用于改正非建模样本点的UWB坐标,然后对改正前后的精度及不同改正模型的精度进行了比较分析。结果表明:利用人工神经网络直接建立UWB坐标一步改正模型的方法是可行的,该方法无须再次利用改正后的测距值解算坐标,更加简便、快捷;两种模型总体均能有效改善UWB的动态、静态定位坐标精度;且基于GRNN的改正模型相比基于BPNN的改正模型可以更有效地改善UWB坐标误差,改正后的UWB动态定位平面坐标精度可达厘米级,静态定位平面坐标精度高达毫米级。

基于GNSS的五塔连续斜拉桥主梁上CPⅢ平面网快速测量方法试验研究及应用

李鲲鹏, 李麒麟, 杨雪峰, 孙洪斌, 渠述锋

2024, 0(7):  83-87.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0715

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大跨度桥梁的长大连续梁会随着温度的变化,产生较大的纵向和竖向位移,导致连续梁桥上CPⅢ点坐标存在多值性,设站精度无法满足高铁对轨道板测量相关精度要求。本文提出了一种基于GNSS静态测量的连续梁上CPⅢ点平面坐标快速测量新方法,并依托郑济高铁长清黄河特大桥,设计了实际测量试验,并对新方法的可行性进行了验证。试验结果表明,这种基于GNSS的CPⅢ点平面坐标快速测量方法,在观测时长为30 min的情况下就能达到大跨度桥梁上底座板、轨道板等施工对CPⅢ平面网相关测量精度的要求。

融合孤立森林和深度学习的GNSS-IR土壤湿度反演

杨晓峰, 魏浩翰, 张强, 向云飞

2024, 0(7):  88-94.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0716

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针对GNSS反射信号遥感中单一特征参数数据质量参差不齐、可靠性差,模型反演结果不稳定的问题,本文提出了一种融合孤立森林和深度学习的GNSS-IR土壤湿度反演方法。试验结果表明,GNSS SNR的频率特征参数不适合土壤湿度的反演,而其振幅、相位特征参数与土壤湿度的相关性较高,可用于土壤湿度的反演;CNN、DBN和GRU 3种深度学习模型融合振幅和相位特征参数的反演结果与实测土壤湿度吻合度都较高;相比于仅利用振幅或相位的单一特征参数反演方法,本文方法反演精度提高了21.4%～55.8%,相关系数提高了4%～9.1%。

基于KF-LSTM的UWB室内定位算法

田亚林, 连增增, 王鹏辉, 王孟奇, 陆力

2024, 0(7):  95-99,151.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0717

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作为一种新型无线定位技术,超宽带在室内定位领域中引起了广泛关注。为了提高超宽带的定位精度,本文结合卡尔曼滤波和LSTM网络的优势,提出一种融合卡尔曼滤波的长短期记忆神经网络(KF-LSTM)算法。首先,通过卡尔曼滤波对UWB时序数据进行处理,削弱数据中的高斯白噪声;然后,将数据投入LSTM网络中进行训练,利用LSTM网络处理时序特征的优势处理非高斯噪声,进而得到更准确的标签位置。实测数据表明,与BP、KF-BP和LSTM网络算法相比,KF-LSTM算法的平均定位精度分别提高了70.21%、37.28%和38.23%,且KF-LSTM算法表现更稳定。

大直径钢筒圆度异常区快速检测方法

吕伟荣, 吴佳强, 姚帅, 戚菁菁, 卢倍嵘, 丁时宝, 甘德家

2024, 0(7):  100-104,128.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0718

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大直径钢筒在制作、运输、安装及运行时均可能因某些原因导致其出现一个或多个圆度异常区,以至于不满足设备验收和运行的相关要求。目前,针对大直径钢筒圆度异常的检测方法均较为复杂,并不适合快速检出。为此,本文基于三坐标测量原理,结合高精度全站仪的非接触自动测量模式,并采用Matlab编制了自动搜索程序,提出了大直径钢筒圆度异常区的快速检测方法。通过AutoCAD算例模拟和现场实测,结果表明,该检测方法不仅速度快,且可通过增加测点密度实现大幅提高检出精度,为后续修复和改进工作提供准确数据。

基于CutMix数据增强与多约束损失函数的YOLOv7盾构隧道渗漏水检测

高贤君, 刘振宇, 许磊, 黄仡凡, 谭美淋, 熊文豪, 杨元维

2024, 0(7):  105-110.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0719

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盾构隧道强度投影图像中渗漏水尺寸不一致且像素占比偏小,现有目标检测模型的关键特征学习能力较弱,存在渗漏水病害目标检测精度偏低的问题。本文提出了基于CutMix数据增强与多约束损失函数的改进YOLOv7盾构隧道渗漏水检测方法。首先采用镶嵌CutMix方法对隧道图像进行数据增强,将多张不同的训练样本进行随机裁剪,拼接融合成具有综合特征的新样本;然后以YOLOv7网络为骨架结构,引入高效通道注意力模块,提高渗漏水关键特征的自主学习与表达能力;最后引入多约束几何条件的损失函数,提高预测框几何形状的精度,从而提升模型预测精度。在光线良好、光线不佳和存在遮挡等复杂环境情况下,选取Fast R-CNN、SSD、YOLOv5、YOLOv7这4种算法进行对比,试验表明,本文算法渗漏水检测精度达85.90%,平均精度比同类算法分别提高5.55%、8.89%、3.93%、2.75%,具有较高的稳健性和泛化能力。

结合变异系数法和机器学习模型的棉花长势监测

杨思佳, 王仁军, 郑江华, 赵鹏玉, 韩万强, 毛旭芮, 范宏

2024, 0(7):  111-116.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0720

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为了更加准确地获取棉花关键物候期的长势信息,本文首先通过棉花制图指数提取棉花种植区域;然后利用变异系数法将反映棉花长势的株高、SPAD值、叶片湿重、叶片干重与叶面积5种指标构建为一个综合长势指标,即棉花长势指数(FBCGI);最后选取最优特征变量,结合随机森林模型构建棉花长势反演模型。结果表明:① 棉花总体分类精度达到81.65%;② 与5种单一长势指标相比,构建的FBCGI与植被指数的相关性更高;③基于最优特征变量和随机森林模型构建的棉花长势监测模型,在建模集和验证集中的R²和RMSE分别为0.74、0.07和0.51、0.10。研究结果可为棉花长势监测提供重要参考。

库布齐沙漠生态敏感性GIS分析与评价

董佳奇, 闫敏, 左合君, 席成, 燕宇

2024, 0(7):  117-122.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0721

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生态敏感性评价是开展区域生态环境保护与建设工作的重要手段和环节。本文以库布齐沙漠为研究区,选取高程、坡度、坡向、水域缓冲区、植被覆盖度、土地利用类型6个评价因子,构建库布齐沙漠生态敏感性评价体系。运用层次分析法,结合GIS技术对库布齐沙漠生态敏感性展开分析与评价,并划分5个敏感性等级。结果表明,库布齐沙漠整体生态敏感性较低,以轻度敏感为主;植被覆盖度对其影响程度最大,其次为土地利用类型;不敏感、轻度敏感、中度敏感、高度敏感和极度敏感分别占库布齐沙漠地区面积的27.37%、46.66%、22.00%、2.20%和1.77%;敏感性高的地区主要分布在库布齐沙漠北端,以湖泊、河流及植被保护区居多。研究结果可为库布齐沙漠开展区域生态环境建设和保护工作提供一定的科学建议。

技术交流

无人机倾斜摄影技术的不动产测量应用与探讨

符惠伟, 岑铭, 廖超明, 吕华权

2024, 0(7):  123-128.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0722

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针对传统不动产测量外业工期长、工作效率低、成本高的问题,本文基于无人机倾斜摄影测量技术开展了不动产测量技术研究。以广西某地农村房地一体不动产权籍调查项目为例,将无人机倾斜摄影测量技术应用到不动产权籍调查工作中,采用传统测量方法实地采集检核数据,并与无人机倾斜摄影测量获取的不动产测量成果进行外符合精度分析。结果表明,采用无人机倾斜摄影测量技术获取的不动产测量成果完全满足《广西农村“房地一体”不动产权籍调查技术细则(试行)》一级精度要求,显著提高了不动产权属调查工作效率,为农村房地一体不动产权籍调查项目顺利实施提供了技术支撑,也为从事不动产测绘作业人员提供了有益的技术参考。

InSAR数据约束的沂沭断裂带闭锁程度及地震危险性分析

颜丙囤, 殷海涛, 杨玉永, 连凯旋, 温丽媛, 郭宗斌

2024, 0(7):  129-133.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0723

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本文首先利用2021年10月至2023年4月覆盖沂沭断裂带区域60景的Sentinel-1A数据,采用SBAS-InSAR技术,获取大范围地表LOS向形变结果,并对InSAR形变场进行降采样;然后基于负位错模型,采用TDEFNODE软件计算沂沭断裂带断层闭锁程度和滑动亏损分布,并结合地震的时空分布,精细刻画断层面的运动特征,定量判定断裂的分段地震危险性。结果表明,安丘—莒县断裂北段安丘以北区域的断层闭锁程度较高,闭锁深度较深,最大闭锁深度约为24 km,安丘至郯城段断层闭锁较弱,基本处于蠕滑状态;沂沭断裂带安丘以北区域右旋滑动亏损速率为0.5～1.5 mm/a,是1668年郯城地震的未破裂段,具有地震活动空区的特点,易于应力积累,该段的地震危险性值得关注。与以往研究结果对比发现,沂沭断裂带郯城以北的段落闭锁程度有所减弱,分析主要与2011年3月11日日本宫城 Mw9.0地震的影响有关,日本大地震的发生对太平洋板块西向俯冲挤压起一定的缓解作用,导致郯庐断裂带区域应力应变场发生变化。

影像压缩技术的洞庭湖时序InSAR沉降监测

艾荟, 吴文豪, 殷牧, 张腾旭, 余力, 葛子轩, 曹锐

2024, 0(7):  134-139.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0724

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洞庭湖地区作为重要的水源保护区和湿地生态重点区域,其可持续发展及生态环境正面临着构造沉降和人为过度开发的双重威胁。鉴于洞庭湖区域整体沉降速率较小,本文采用长时间跨度的Sentinel-1A影像数据进行时序InSAR处理,以精确获取该区域的地表沉降速率。同时为克服失相干噪声的影响,对影像进行时间维压缩,生成信噪比较高的压缩影像干涉图集,从而实现高效时序处理。与经典时序InSAR技术进行精度对比,不但提高了处理效率,而且相干点的空间密度提高了100倍。研究结果表明,研究区域内存在两处明显沉降区域。

基于Sentinel-1和Landsat 8遥感数据的高原地区土壤水分反演

王霞迎, 折育霖, 张双成, 夏元平, 牛玉芬

2024, 0(7):  140-146.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0725

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土壤水分是农业生产、水资源管理及全球气候等至关重要的参数。合成孔径雷达是获取水分的重要手段,其中植被和粗糙度作为两大关键影响要素是研究的重点。因此,本文针对以下几个方面展开研究。首先,基于Sentinel-1雷达数据获取总体后向散射系数,基于Landsat 8光学数据的3种植被指数(NDVI、NDWI、MSAVI)分别利用水云模型分离出植被的后向散射系数。然后,利用Dobson模型联合高级积分方程模型(AIEM)建立缺少地表粗糙度的后向散射系数表,并使用最小成本函数得到最优粗糙度参数。最后,使用最小二乘法确定反演土壤水分经验方程的系数。试验结果表明:在高原地区,模型反演结果与地面实测结果均具有较好的一致性,其中使用归一化水指数(NDWI2)输入水云模型联合最优粗糙度反演结果最佳,拟合系数达到0.840 2,均方根误差为0.027 21 cm³/cm³。

北斗-INS普速铁路精测精捣方法及应用

房博乐, 梁永, 楼梁伟

2024, 0(7):  147-151.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0726

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既有普速铁路轨道精测精捣作业天窗时间点短,对作业效率要求高,作业效果直接影响轨道质量和乘客舒适度。利用大型养路机械自带的测量系统边测量边捣固整治效果较差,仅能够控制线路的大体不平顺性。采用相对轨检仪测量数据指导大型养路机械进行数字化捣固,捣固效果得到提升,但仍无法控制绝对线形和长波不平顺。本文对北斗-惯性导航系统(INS)普速铁路精测精捣方法进行了阐述,并使用北斗-INS轨道几何状态测量仪对实际线路进行了测量,通过北斗数据处理、组合导航融合解算和轨道线形拟合优化,得到了能够用于指导大型养路机械数字化捣固的起道量和拨道量。精测精捣实际作业完成后,对轨道静态TQI改善情况进行了统计分析,结果表明北斗-INS普速铁路精测精捣方法作业效率高且改善轨道质量效果显著。

椭圆形高层建筑物主体施工测量方法

崔刚

2024, 0(7):  152-157,167.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0727

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在现代化城市建设过程中,高层建筑的数量越来越多,建筑外观曲线也丰富多变,建筑物主体施工测量也宜适应新需求。目前普遍采用传统的椭圆曲线放大样测设方法,虽描点少,计算简单,但存在曲线契合度较低、曲线不够圆润、测设精度较低等问题。本文提出了椭圆曲线直角坐标测设方法。该方法利用椭圆的双轴对称性,结合直角坐标定点、系列关键点定曲线原理;通过计算椭圆曲线上关键点的直角坐标,利用直角坐标描绘出关键点,不需要面积较大的平整场地,可获得契合度高、平滑美观的椭圆曲线,且测量精度满足规范要求。结合工程实例,验证了本文方法的有效性、适用性。

基于复合特征规则库的多源POI融合方法

王庆社, 杨川石, 郭思慧

2024, 0(7):  158-163.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0728

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多源POI融合是指将不同来源的POI数据集成为一个统一、准确且全面的数据库。POI数据作为国家地理信息公共服务平台(天地图)的重要数据资源之一,如何有效融合其他多种POI数据源,使天地图POI数据现势性、准确性及丰富性不断提高,是天地图建设的关键技术之一。当前有关POI数据融合方法的研究在测绘、地理信息系统及大数据和人工智能领域都受到了广泛关注,并取得了一定进展。但由于POI文本类属性的复杂性与多样性,在实际工程应用时如何有效判断POI的属性相似度仍面临挑战。针对天地图POI数据快速更新的迫切需要,以及当前多源POI数据融合方法存在的不足,本文提出一种基于复合特征规则库的多源POI融合方法,为天地图的数据更新与母库建设提供技术支撑。

三维地名实体构建与分级表达研究

李小强, 高华, 王玲, 蔡奇, 杨超

2024, 0(7):  164-167.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0729

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基础地理实体是其他地理实体和相关信息的定位框架和承载基础,新型基础测绘体系首次将地名实体纳入基础地理实体分类,将地理对象几何抽象模型与属性信息相关联,实现对地理对象地名信息的全面表达。本文收集整理萧山区最新现势性的电子地图数据库和兴趣点数据库,作为居民地、境界、交通、水系、机场、房产小区、大楼大厦、宾馆酒店、公园、风景名胜等地理对象地名信息提取的数据来源,利用地理实体抽象建模和存量数据实体化转换等技术构建地名实体,通过萧山区数字高程模型进行地名实体高程赋值,获取萧山区三维地名实体数据,为萧山区数字赋能社会治理工作提供支撑。

测绘地理信息教学

地理信息科学专业学生的海洋素养

李连营, 任福, 杨敏, 赵建君

2024, 0(7):  168-172.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0730

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本文首先分析了海洋素养的内涵,以及GIS专业学生的海洋素养所应包含的内容;然后探讨了培养海洋素养的方式,包括参与海洋相关科研项目、学科竞赛和海洋相关课程的学习与实践等系统训练;最后,以武汉大学地理信息科学专业为例,从课程教学、三创训练和就业趋势等方面分析了GIS专业学生的海洋素养情况,认为地理信息科学专业学生在GIS实践能力方面表现突出,且具有很好的海洋素养。

测绘地理信息技术应用案例

激光导航与决策融合的小样本无人机航拍图像分类

谢幸生, 张永挺, 丁宗宝, 江玉欢, 刘剑

2024, 0(7):  173-177.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0731

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近年来,激光导航技术与小样本无人机航拍图像分类,为土地利用调查、城市规划和环境监测等领域提供了精确的空间定位与大量价值信息,显著提升了分类技术的水平。本文提出了一种激光导航与决策融合技术的小样本无人机航拍图像分类方法,旨在提高分类性能与空间定位精度。通过激光导航系统提供的高精度地理位置信息,优化了航拍图像的特征提取过程,采用自监督学习构建辅助任务,通过旋转和翻转技术增强特征提取器的泛化能力。此外,结合两种自监督范式训练得到的特征提取器,通过逻辑回归分类器完成分类任务,设计了一种新型的决策融合模块,以自动调整各决策权重,提高了分类准确性。通过NWPU-RESISC45和UC Merced数据集上进行试验,结果验证了本文方法的有效性和先进性,展现了激光导航技术在提高小样本无人机航拍图像分类中的潜力。

北斗卫星导航系统在数值天气中的应用

杜明斌, 曹云昌, 王晓峰, 郭巍, 涂满红, 殷岳, 顾问, 梁宏

2024, 0(7):  178-181.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0732

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气象作为最早应用BDS的重要领域之一,现已逐渐形成北斗全面应用的新格局。利用基于BDS的地基增强系统开展气象行业系统建设与应用,一方面可以有效提高我国卫星导航系统气象观测能力,另一方面也可以降低目前卫星导航系统气象应用对GPS和GLONASS的依赖,无论是对于我国气象事业的发展还是对北斗产业化的支撑都具有重要意义。本文调研了目前卫星导航数值天气模式应用进展,并基于BDS开展数值天气模式应用,对实时反演的大气可降水量(PWV)进行观测误差估计,通过区域数值天气模式BDS-PWV同化应用试验,初步评估了我国BDS-PWV同化应用对华东区域天气模式初始场的改善效果。