测绘工程

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李翔李瑞祥

测绘工程. 2021, 30(3): 1-8,+14.

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移动载体及其用户的轨迹数据记录相关的行为特征和运动规律,具有重要的社会研究价值,也是轨迹数据挖掘、行为特征匹配等方面的研究重点。然而,在采用GPS获取轨迹数据的过程中会因为信号丢失或者干扰等影响造成轨迹数据的缺失。在路网未知的条件下,由于缺乏快速有效的轨迹修补算法,大多数缺失轨迹会被舍弃或者简单预估处理,严重影响轨迹信息提取的准确性和可用性。针对这一问题,根据轨迹丢失具体情况,确定轨迹丢失点和分类判断规则;以航向角动态变化作为标尺,提出一种丢失轨迹点插值拟合补全算法;最后,利用该算法对采集过程中几类缺失的轨迹数据分别进行实验分析。实验结果表明,在路网未知的条件下,该算法能够快速、准确地完成缺失轨迹点的补全工作,具有一定的实用价值。

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IGS RTS钟差数据中断的实时修复方法研究

范士杰崔凯彭秀英顾宇翔

测绘工程. 2021, 30(3): 9-14.

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针对IGS RTS实时数据流产品在网络传输过程中普遍存在的数据中断问题,基于卫星钟差预报算法,文中提出实时"预报修复"方法,以钟差预报值实时修复发生中断历元的钟差数据。通过对RTS数据中断区间分布的统计分析,确定钟差预报的时间长度为5 min;采用改进的灰色系统模型,对不同时间长度初始数据的钟差预报结果进行对比,确定初始数据时间长度为10 min。以IGS事后精密卫星钟差产品为参考,对连续7 d RTS钟差产品的实时预报修复效果进行验证。以IGS02产品为例,连续7 d预报修复钟差值的平均RMS优于0.17 ns,预报修复后24 h钟差产品的RMS均在0.22 ns以内。

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EEMD-Holt-Winters的电离层TEC预报模型

周强波

测绘工程. 2021, 30(3): 15-20.

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利用IGS中心提供的全球电离层TEC数据,建立集合经验模态分解与Holt-Winters组合的预报模型。根据地磁活动情况,选取地磁平静时段和地磁活跃时段的低、中纬度TEC序列,分别采用EEMD-Holt-Winters组合模型和单一Holt-Winters模型进行建模预报。实验结果表明,地磁平静期文中模型的相对精度最优可达91.71%,均方根误差最优可达1.54 TECu,地磁活跃期文中模型的相对精度最优可达86.83%,均方根误差最优可达2.18 TECu,预报结果较单一模型有显著提高。

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约束秩亏间接平差模型的虚拟观测算法

谢波肖东升

测绘工程. 2021, 30(3): 21-25.

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约束秩亏间接平差模型的法方程系数矩阵为分块矩阵,其左上角的子块矩阵秩亏,因此无法直接计算分块矩阵的凯利逆矩阵。利用矩阵运算,构建一个能直接求凯利逆的分块矩阵,进而推算出约束秩亏间接平差模型法方程系数矩阵的凯利逆的直接显性表达式。提出将约束条件看作虚拟观测,和原有的秩亏间接平差模型组合成新的误差方程,再和约束条件组成约束间接平差模型进行解算的虚拟观测值算法。该方法和前述推算的直接显性表达式的计算结果是一样的。通过数值实验和不同算法的比较,证明文中推算出的算式及算法是正确的。

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线性化误差对于UWB系统定位精度影响分析

刘琦高成发尚睿

测绘工程. 2021, 30(3): 26-31,+40.

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针对目前常用的超宽带算法,扩展卡尔曼滤波（EKF）在解算过程中产生的线性化误差,对定位结果产生影响,而无损卡尔曼滤波（UKF）算法可以不进行线性化过程进行解算,避免误差的产生。文中首先对UWB定位系统线性化误差进行分析,在此基础上提出UKF和TDOA相结合的定位模型,通过实验比较两种算法的定位精度。实验结果表明UKF算法定位结果相比于EKF算法在U方向上有明显提升,误差稳定在10 cm之内。同时,通过改变初始坐标偏差,来进一步比较两种算法的定位效果,结果表明,初始偏差设置为0.5 m时,UKF算法比EKF算法U方向精度提升15%;初始偏差设置为1 m时,UKF算法U方向精度提升60%以上;初始偏差设置为5 m和10 m时,UKF算法U方向精度提升可以达到90%。EKF算法会产生不可忽略的线性化误差且误差会随着初始偏差增大而增大,UKF算法则可以保持较好的定位精度和稳定性。

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利用层次聚类对移动曲面拟合滤波算法快速分类的研究

唐菓邢承滨朱磊邓兴升丁美青

测绘工程. 2021, 30(3): 32-40.

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经典移动曲面滤波算法由于算法简练,适用范围广泛且滤波效果较好,适用于多种地形。但是传统移动曲面滤波方法存在较多缺陷,如计算阈值参数难以确定、各个格网间阈值参数缺少相关性、分类主要依据高差阈值及水平距离相关性较小等缺点。文中提出层次聚类算法,将三维地形转换为二维平面,利用相邻点水平距离和高差构建数据集,进行聚类判断点云的属性,采用ISPRS提供的15组样本,定性和定量分析本算法的滤波精度。为验证本聚类算法的优越性和科学性,同时与改进型移动曲面和PTD滤波算法进行精度对比,充分说明本算法相较于其他算法的优越性和高效性。

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BDS/GPS组合定位在高层建筑施工基准传递复核中的应用

王新鹏黄声享张文李辰风

测绘工程. 2021, 30(3): 41-44,+50.

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施工基准传递是超高层建筑施工中尤为关键的测量工作,垂直度监测是对施工基准传递精度的一个重要检核。目前常用的基准传递方法如激光准直内控法、全站仪观测外控法以及GPS测量外控法等,不同程度地存在着不足。文中结合某高层建筑施工,采用BDS/GPS组合定位测量外控法进行垂直度复测的实践,结果表明该方法可克服施工干扰严重的不利条件,有效传递施工基准,进行垂直度复测,相对于其他方法有明显优势。

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一种基于DEM的城市平面坐标系统建立方法

王友昆谢正明张君华余章蓉

测绘工程. 2021, 30(3): 45-50.

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随着城乡一体化进程的推进,城市建设提出了将全市域作为一个整体进行规划设计的理念。传统的基于控制点高程以及基于各县（区）建成区范围建立独立坐标系的方法,并不能全面和准确的反映全市域的投影变形情况。文中利用DEM规则格网便于读取计算的特点,提出一种适用于高海拔城市平面坐标系统建立的方法。通过遍历城市不同投影带、投影面进行变形计算,再利用GIS空间分析进行不同方案的分析和统计,最终可视化输出计算结果。该方法便于计算机批量计算,计算结果能够直观的展示,较传统方法更加有效和可靠。

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一种顾及时间特征的船舶轨迹DBSCAN聚类算法

郭乃琨陈明剑陈锐

测绘工程. 2021, 30(3): 51-58.

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随着世界海洋经济的快速增长和各国海洋贸易的持续发展,船舶AIS系统被世界各国广泛采用,由此产生海量的船舶轨迹数据。如何对这些多维、动态的数据进行挖掘和利用,成为当前时空数据挖掘领域的研究热点之一。文中在经典DBSCAN空间聚类算法的基础上,对船舶轨迹数据进行清洗、压缩等预处理,并将其划分为特征点相连的子轨迹段,然后引入时间距离度量方法,实现对船舶轨迹的时空聚类。最后基于东海某海域（113°45′37″E～130°23′43″E,17°47′29″N～38°52′59″N）近一个月的船舶轨迹数据进行实验,结果表明相比经典DBSCAN算法,文中算法能够在兼顾时间信息的基础上,对船舶轨迹数据进行有效的时空聚类,为后续研究预测船舶的行为模式奠定基础。

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融合光度参数估计的单目直接法视觉里程计

谭涌潘树国高旺盛超章辉喻国荣

测绘工程. 2021, 30(3): 59-65.

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针对单目直接法视觉里程计在光照变化大的场景下定位精度低、定位鲁棒性差的问题,文中提出一种融合光度参数估计的单目直接法视觉里程计。首先通过对图像帧进行特征匹配实现特征跟踪,建立起图像像素点之间的关联,接着利用非线性优化方法进行光度参数估计,然后在光度参数估计提供的光度参数先验信息的基础上对图像灰度值进行校正,最后利用校正后的图像采用单目直接法视觉里程计对相机运动进行估计。在EuRoC数据集上的实验结果表明,与传统方法相比,文中提出的算法提高单目直接法视觉里程计对光照变化的鲁棒性,定位精度平均提高约18%。

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基于小波变换的土壤重金属铬含量定量反演

郭云开谢晓峰谢琼张思爱

测绘工程. 2021, 30(3): 66-71.

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耕地污染日益严重,耕地土壤的重金属高光谱信息属于非线性的微弱信号。小波变换作为常用的非线性微弱信号处理手段,在保留更多微弱信号的基础上可以更好的提取出土壤重金属的微弱光谱信息。文中研究在Db4小波对土壤原始光谱进行分解与重构的基础上提取特征波段,利用特征波段与重金属含量的相关性建立偏最小二乘模型反演土壤重金属铬含量。研究表明,利用Db4小波函数对原始光谱进行分解和重构可以有效提取土壤重金属铬的特征光谱信息;利用小波分解与重构所提取的特征光谱信息与重金属铬含量之间的相关性所建立的PLS模型的决定系数明显高于基于传统一阶微分处理土壤光谱所建立的PLS模型的决定系数。

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疫情防控期“数字地形测量学”线上教学实践

曹先革杨金玲王霞迎

测绘工程. 2021, 30(3): 72-76.

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疫情之下,在线教学为"停课不停教、停课不停学"提供了理想的教学方案。基于超星泛雅网络教学平台,以"数字地形测量学"在线课程建设为例,探索在线课程的建设方法与途径,构建"能学、辅教"的立体化教学资源,进行"超星泛雅+学习通+腾讯课堂+课程QQ群"混合教学模式的探索和实践,为在线课程建设与应用提供借鉴。

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测绘地理信息专业创新能力培养研究——以“北斗杯”学科竞赛驱动为例

郑忠王永前王增武柳锦宝吴小娟

测绘工程. 2021, 30(3): 77-80.

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在国家"新工科"工程教育改革的背景下,开展测绘地理信息专业创新能力培养研究具有重要的理论意义和实践价值。文中研究以"北斗杯"学科竞赛作为驱动因子,分别从项目选拔、教师指导、项目孵化、经费支持和成果显示等角度,有机地融合了创新创业训练项目和CDIO工程教育模式,开展了测绘地理信息专业学生创新能力培养研究。实践结果表明,以学科竞赛作为驱动因子,能够充分调动教师和学生参与多种创新能力培养活动的积极性,有效提升测绘地理信息专业学生创新能力。文中针对测绘地理信息专业学生创新能力培养的总结和讨论,将为相关研究的开展提供实践参考。

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2021年, 第30卷, 第3期　刊出日期：2021-05-15

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