《测绘学报》博士论文成果展示 |《测绘学报》2023年52卷第7期 - 海洋测绘论文参考文献

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本文内容来源于《测绘学报》2023年第7期（审图号GS京(2023)1343号）

小天体探测器精密定轨与引力质量解算 , _2 P5 x9 r" m/ f; w& H+ V9 w$ M# ^

金炜桐

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卫星导航系统与装备技术国家重点实验室, 河北 石家庄 050011

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基金项目：国家自然科学基金天文联合基金(U1831132)；中国电科发展基金(BAX202684X010)；中电54所专项基金(SCX20684X012)

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作者简介：金炜桐(1992—)，男，2020年12月毕业于武汉大学，获工学博士学位(指导教师：李斐教授，鄢建国教授)，研究方向为小天体探测器精密定轨。

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E-mail：jwt_whdx@whu.edu.cn

引文格式：金炜桐. 小天体探测器精密定轨与引力质量解算[J]. 测绘学报，2023，52(7)：1227-1227. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210703

JIN Weitong. Precise orbit determination of small body spacecraft and gravitational mass estimation[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2023, 52(7): 1227-1227. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210703

阅读全文：http://xb.chinasmp.com/article/2023/1001-1595/20230715.htm

小天体探测器精密定轨与引力质量解算是小天体探测任务的关键环节。论文以我国未来小天体探测任务为背景，以欧洲航天局的Rosetta探测任务为切入点，紧紧围绕小天体探测器精密定轨与引力质量解算，深入研究了相关的基本理论、模型方法和技术细节。论文的具体研究内容包括如下6个方面。(1) 在武汉大学深空探测团队自主知识产权的月球探测器精密定轨软件的基础上，通过代码重构和功能拓展，开发了兼具探测器轨道确定、小天体引力质量解算和小天体星历解算功能的自主软件ASGREAS(asteroid gravity recovery and analysis system)。软件共包含3个子系统：弧段参数解算子系统、全局参数解算子系统以及星历解算子系统。各系统通过自定义的接口文件和脚本函数互相通信，使用灵活。其中全局参数解算子系统结合OpenMP进行并行运算，运行效率提高了16~20倍。(2) 提出了两个双程多普勒新模型—UTD(oUr Taylor series Doppler model)和UID(oUr Integrated Doppler model)，分别解决了小天体任务中“太阳为中心天体”和“中心天体星历不为切比雪夫系数和多项式形式”这两种情况下，传统双程多普勒理论模型在双精度浮点计算中容易引入数值噪声的问题，将计算精度提高了两个数量级。定量分析了当天体星历为SPICE SPK type-2/3 kernel时，SPICE标准库函数中切比雪夫时间计算方法引起的数值误差，并给出了减小数值误差的实用计算公式，将计算精度提高了两个数量级。(3) 针对欧空局Rosetta探测器飞越小行星Lutetia任务，基于自主软件平台，使用实测双程多普勒跟踪数据对Rosetta进行精密定轨同时解算了小行星Lutetia的引力质量。对于飞越期间Rosetta探测器高增益天线的旋转，建立数学模型消除了其转动效应对双程多普勒观测值的影响；结合不同数量的双程多普勒跟踪数据对参数的可观测性进行了分析，提出了两种合理的解算策略；对Rosetta探测器进行精密定轨的同时解算了小行星Lutetia引力质量，解算结果与Rosetta官方科学团队具有一致性。(4) 针对我国未来的近地小行星2016HO3探测任务，详细设计了基于探测器伴飞模式的任务时间线和伴飞轨道。定量分析了2016HO3、地球以及太阳三者间的几何构型，模拟设计了为期3个月的探测器伴飞任务时间线；为探测器设计了保持在“地球-2016HO3”连线方向的4个不同高度的伴飞轨道。(5) 设计了单一高度伴飞和逐渐降低轨道高度的组合伴飞方案，对探测器进行单弧段精密定轨并同时解算了2016HO3的引力质量。模拟结果表明：在单一伴飞高度下，探测器的单弧段定轨误差平均在200 m量级，GM的解算精度在2%~20%之间；结合单一伴飞高度下的解算结果，设计了逐渐降低轨道高度的组合伴飞方案，引力质量可以解算至3%~11%的精度。(6) 定量分析了2016HO3星历误差演化以及对组合伴飞方案中单弧段探测器精密定轨和GM解算精度的影响，对探测器轨道、2016HO3引力质量和星历进行了同时解算。模拟结果表明：伴飞初期星历误差在伴飞结束后累积至初期的4~5倍。对探测器轨道、2016HO3引力质量和星历同时解算，可将探测器定轨精度和2016HO3的引力质量解算精度提高10倍左右。当测距观测量不存在常数系统偏差时，小行星星历可解算至百米量级；当测距观测量存在常数系统偏差时，需结合多种数据类型进一步提高星历解算精度。复杂轨迹的模式挖掘与知识发现—以南海涡旋为例王会蒙1,2

1. 山东建筑大学测绘地理信息学院, 山东 济南 250101;

2. 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室, 北京 100101 5 z8 a- f; |2 ?' B* C% ~' H 基金项目：山东省自然科学基金青年项目(ZR2021QD113)；国家自然科学基金(41671445)；山东建筑大学博士科研基金项目作者简介：王会蒙(1989—)，女，2020年7月毕业于中国科学院大学，获理学博士学位(指导教师：杜云艳研究员)，研究方向为时空数据挖掘、城市大数据感知与应用。E-mail：wanghuimeng20@sdjzu.edu.cn引文格式：王会蒙. 复杂轨迹的模式挖掘与知识发现—以南海涡旋为例[J]. 测绘学报，2023，52(7)：1228-1228. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210713WANG Huimeng. Pattern mining and knowledge discovery of complex trajectory: a case study of mesoscale eddies in the South China Sea[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2023, 52(7): 1228-1228. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210713 阅读全文：http://xb.chinasmp.com/article/2023/1001-1595/20230716.htm

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相比于没有分支结构的简单轨迹(如出租车、个人、动物、船舶等轨迹)，复杂轨迹是具有单层次或多层次分裂、合并特征的分支结构轨迹，具有典型的非线性拓扑结构特征。为此，论文以轨迹分裂与合并为突破口，研究和构建了一套基于复杂轨迹的要素特征分析、相似性度量、丛聚模式和周期模式的方法体系，以南海中尺度涡1993—2016年的复杂轨迹为应用实例，验证方法的有效性，从而发现隐含的有价值的知识。本文的主要研究成果概括如下：(1) 构建了基于点、线、面的复杂轨迹要素特征分析框架，提出复杂轨迹移动特性的活动参数分析法，并基于社区网络划分方法的复杂轨迹区域面的交互与流向分析。能够有效发现南海涡旋1993—2016年复杂轨迹点、线、面要素的特征及其与简单轨迹的差异性。研究结果除了部分与已有研究一致，还发现了冷涡在中国南海东侧区域存在典型的南北交互的特征。(2) 提出了复杂轨迹拓扑结构相似性度量算法CSM。该方法能够挖掘复杂轨迹之间的轨迹同构模式、子轨迹同构模式以及所有部分子轨迹同构模式。CSM算法是在VF2算法的基础上改进的，利用模拟数据，对比分析了VF2和图编辑距离方法，结果表明，本文提出的CSM方法比VF2算法更全面，比图编辑距离方法更高效、更具有普适性。同时，将提出的CSM方法应用于1993—2016年的南海暖涡复杂轨迹中，不仅能够很好地识别与已有研究中的典型轨迹ACE3相似的轨迹，而且发现这些结构相似的轨迹每年周期性地产生并横穿或位于18°N带附近。(3) 提出了基于复杂轨迹全局相似性GSMCT的层次聚类算法，GSMCT方法融合了复杂轨迹的拓扑结构相似性和空间邻近性，并将其应用于层次聚类分析，挖掘拓扑结构相似的轨迹在空间上的聚集模式。在应用中发现了1993—2016年的暖涡、冷涡复杂轨迹在南海区域存在4种丛聚模式。位于南海的最北部和最南端的存在两类相反模式的丛聚特征，这两个类簇每年产生数目相近的轨迹，但在季节变化和移动规律上均呈现完全相反的模式。(4) 提出了复杂轨迹结构演变的周期模式挖掘方法，该方法基于将复杂轨迹转为结构演变的字符序列，扩展PrefixSpan算法挖掘涡旋复杂轨迹结构演变的最大、最频繁模式，发现潜在的周期行为。研究结果不仅表明了越南外海东南区域对复杂轨迹演化结构有异常重要的影响程度，能够驱使暖涡和冷涡发生相似度高达90%的活动周期最长、活动范围最广、复杂度最高、最活跃的、结构演化最长的模式，而且揭示了南海涡旋复杂轨迹结构演化的最大、最频繁模式的17~24年循环周期的7个移动通道，并通过流场数据进一步验证了这些移动通道也是有利于频繁产生中尺度涡的高流速区域。几种改进的地球自转参数预报方法吴飞东华理工大学测绘与空间信息工程学院, 江西 南昌 330013基金项目：东华理工大学博士启动基金(DHBK2019181)；江西省青年科学基金项目(20202BABL212015)；江西省数字国土重点实验室开放基金(DLLJ202109)作者简介：吴飞(1991—)，男，2019年6月毕业于中国矿业大学，获工学博士学位(指导教师：邓喀中教授，王潜心教授)，研究方向为卫星导航与定位技术。E-mail：201960114@ecut.edu.cn引文格式：吴飞. 几种改进的地球自转参数预报方法[J]. 测绘学报，2023，52(7)：1229-1229. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210716WU Fei. Several improved methods for prediction of earth rotation parameters[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2023, 52(7): 1229-1229. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210716 阅读全文：http://xb.chinasmp.com/article/2023/1001-1595/20230717.htm

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地球的自转运动可通过极移、日长变化、岁差及章动来描述，上述参数称为地球定向参数(earth orientation parameter, EOP)。EOP包含了丰富的地球动力学信息，在卫星定轨、宇宙飞船跟踪、天文动力学、深空探测等领域有着非常重要的应用。受限于复杂的数据处理过程，空间大地测量技术获取的地球定向参数存在几小时甚至几天的滞后，然而某些实际应用需要实时获取地球定向参数数据，因此地球定向参数的预报研究具有重要的理论和实用价值。论文从回归模型定阶、数据选取、稀疏建模等方面，改进了EOP预报方法，主要工作如下：(1) 针对目前部分已有研究中，存在自回归模型定阶方法使用不当的情况，分析是否正确使用定阶准则对自回归模型(autoregressive model, AR)阶数及LS+AR(least-squares extrapolation of harmonic and autoregressive modeling)模型预报性能的影响。理论和试验结果表明，不当使用定阶准则将低估最终的模型阶数值，同时大幅降低LS+AR模型对中长期跨度内极移参数变化的预报性能。(2) 针对LS+AR模型中，冗余且陈旧的数据将导致模型过学习的问题，分析研究了数据量对AR模型参数解算及最终预报性能的影响，给出了适合中长期极移参数预报的数据选择范围。试验结果表明，合理地选择AR模型基础数据量是提高极移参数预报精度的有效途径之一。(3) 提出了一种加权最小二乘外推与自回归组合模型，采用EOP产品中对应参数的解算精度作为定权因子，对LS模型中观测向量部分进行定权。试验结果表明，该方法有效改善了1~270 d极移参数及1~500 d日长变化参数预报精度。(4) 针对LS+AR模型中，LS与AR模型分为两步独立计算，只能获取分步最优结果，提出了基于LS+AR模型的一步法，将LS与AR模型合并计算并获取全局最优解。试验结果表明，该方法可提高中长期跨度的日长参数预报精度。(5) 针对传统模型选择方法只能确定AR模型最高阶，无法对最高阶以下项进一步筛选的问题，将稀疏建模方法引入极移参数预报，利用LASSO与Elastic Net方法，结合L1范数及L1/L2范数约束，起到平滑及自动筛选模型参数、增强模型参数解算稳定性和提高预报精度的作用。试验结果表明，论文提出的方法在保留有效信息的同时，降低模型维度，具备更好的稳定性及更高的预报性能。(6) 常规极移参数预报方法针对直角坐标分量分别建模预报，研究发现极移参数向量的极坐标分量(即极角和极径)表现出更好的规律性。鉴于此，本文提出了在极坐标系内对极移参数向量进行建模和预报的新思路，确定了极角和极径参数的最佳预报组合模型。试验结果表明，与目前最好的极移参数预报模型之一的LS+AR模型进行比较，本文提出的预报方案达到了较高的预报精度。大气质量公众感知时空特征分析和综合评价方法研究孙勇1,2 & Q* p% c/ ]& Y" D

1. 山东建筑大学测绘地理信息学院, 山东 济南 250101;

2. 山东科技大学测绘与空间信息学院, 山东 青岛 266590 + p# r5 t" l# D+ R/ f& Z& ^% H 基金项目：山东省重点研发计划(2016GSF117017)；山东建筑大学博士科研基金项目作者简介：孙勇(1986—)，男，2021年6月毕业于山东科技大学，获工学博士学位(指导教师：靳奉祥教授，季民教授)，研究方向为时空数据挖掘、地理信息应用与开发。E-mail：sunyong21@sdjzu.edu.cn引文格式：孙勇. 大气质量公众感知时空特征分析和综合评价方法研究[J]. 测绘学报，2023，52(7)：1230-1230. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210719SUN Yong. Spatio-temporal characteristics analysis of public perception and comprehensive evaluation of air quality[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2023, 52(7): 1230-1230. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210719 阅读全文：http://xb.chinasmp.com/article/2023/1001-1595/20230718.htm

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相对于有限的大气质量监测站点，公众是无处不在的。公众作为大气质量的直接感受者以及环保工作绩效的评价者，对大气质量综合评价至关重要。随着移动互联网的深度普及，公众在网络上关注、反映和表达大气污染问题也比较普遍，这些以自然语言形态存在的公众大气质量舆情信息往往也蕴含了大量空间信息。为此，论文利用大气质量国控站点的物联网监测数据和基于互联网的公众舆情数据，借助本体论、自然语言处理分析、情感分析、空间分析等技术和方法，提出并构建了公众精细感知的大气质量综合评价的新方法体系，论文研究的主要内容概括如下：(1) 详细分析了大气污染物分类及大气污染危害，开展了大气污染物领域本体定义及本体属性、本体语义关系的研究，并据此构建了大气污染物分类分级概念树，提出了六元组形式的大气污染数据组织模型，建立了涵盖概念集、属性集、实例集、关系集、实例演变集、实例促成因素集的本体基础结构，并以雾霾为例介绍本体基础结构的实现。(2) 在建立的大气污染领域本体概念分级体系下，基于网络问卷调查、互联网数据爬取等技术手段，进行了大气质量公众感知语料数据的获取，并面向大量且语义混合的微博语料数据，提出了基于增量目标语句的大气质量相关语料的自动抽取方法，通过词向量训练、文本相似度计算等处理过程，实现了大气质量公众感知语料的自动化抽取，并借助卷积神经网络模型(CNN)，构建了分类存储的公众大气质量感知语料库。(3) 通过情感强度标注、同义词扩展以及基于词向量的大气质量领域情感词自动抽取等方法，建立大气质量领域情感词典，基于情感分析和空间分析方法，提出了融合了大气污染的投诉密度和公众投诉情感强度的大气质量感知指数(air quality perception index，AQPI)，合理评估公众对大气质量的感知满意度。以山东省2012—2017年13 000余条大气污染公众投诉语料为应用实例分析了大气污染公众感知时空动态特征，通过词云分析和POI数据验证方法的有效性。研究表明：在工业企业分布密集的内陆城市，AQPI的值更高，公众对大气污染的感知更强烈。(4) 以山东省国控监测站点的物联网监测数据为例，通过建立4级层次分析模型，对全省17地市进行了宏观尺度下的大气质量评价；结合提出的大气质量感知指数，进行精细尺度下基于公众感知满意度的大气质量评价；最后，融合这两种尺度并构建了以月度为周期的山东省大气质量的综合评价方法体系。研究表明：公众的大气污染投诉的情感强度与PM2.5、PM10呈显著性(P < 0.01)正相关(0.733，0.606)；随着近年来山东省的大气质量趋向于好转，公众对大气污染投诉数量和负面情感强度也随之下降。

SBAS星历星钟增强技术研究 9 P) d. @' y) k0 \

郑帅勇

天津理工大学集成电路科学与工程学院, 天津 300384

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基金项目：复杂电子系统仿真重点实验室开放基金(614201004012103)；卫星导航系统与装备技术国家重点实验室开放基金(CEPNT2022B03);自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室开放基金(KLSMNR-202310)

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作者简介：郑帅勇(1991—)，男，2021年毕业于北京航空航天大学，获工学博士学位(指导教师：黄智刚教授，李锐高级工程师)，研究方向为卫星导航。

E-mail：syzheng21@email.tjut.edu.cn

引文格式：郑帅勇. SBAS星历星钟增强技术研究[J]. 测绘学报，2023，52(7)：1231-1231. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210724 % i3 o7 `" d$ S* L/ ~0 L) _/ |

ZHENG Shuaiyong. Research on the technologies of SBAS clock-ephemeris augmentation[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2023, 52(7): 1231-1231. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210724

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随着全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的发展，GNSS逐渐被应用于航空导航服务。为了满足航空导航性能要求，世界各国致力于GNSS增强系统尤其是星基增强系统(satellite-based augmentation system，SBAS)的研究，以提升GNSS的精度、完好性、连续性和可用性。SBAS已成为提升GNSS综合性能尤其是完好性的重要解决措施。美国和欧洲的SBAS已经能够为航空用户提供垂直引导的定位器性能标准(localizer performance with vertical guidance 200，LPV200)等级导航服务，SDCM、MSAS、KASS和GAGAN等SBAS所提供的导航服务信号也逐渐覆盖中国周边地区。而北斗星基增强系统(BDSBAS)还处于建设阶段，迫切需要开展星基增强系统相关研究为BDSBAS建设和后续性能提升提供技术支持。作为SBAS系统段的关键技术，星历星钟增强技术关乎BDSBAS的服务性能，如SBAS系统段星历星钟增强信息处理效率影响告警时间长短、星钟快变误差修正效果影响卫星差分改正数性能、星历星钟降效参数准确性将影响服务完好性和连续性、刚入境卫星由于收敛时间较长将导致BDSBAS服务区内可增强卫星数目较少从而服务等级下降。BDSBAS建设需要攻克这些星历星钟增强技术难题。因此，针对SBAS星历星钟增强关键技术开展一系列研究，主要包括星钟快变误差修正、星历星钟完好性监测、星历星钟降效参数求解和连续性性能评估，主要工作内容汇总如下：(1) 针对星钟误差修正精度不足的问题，提出了一种基于用户等效测距误差的星钟快速改正数求解算法。该算法根据星钟偏差二阶残余误差特性构造Kalman滤波器状态方程，用经长期改正数修正之后的用户等效测距误差构造Kalman滤波器观测方程。考虑到卫星服务区内低仰角的观测受噪声影响较大，采用环状模型处理多径和接收机热噪声以提升观测质量。利用Sage自适应滤波器对系统噪声阵和观测噪声阵进行实时更新，抑制状态方程扰动和观测异常。结果表明：与广域增强系统(wide area augmentation system，WAAS)算法相比，该算法的星钟误差修正精度明显提升。(2) 针对监测网边缘区域星历星钟完好性难以保障的问题，有别于美国WAAS海外扩展建站的思路，提出了一种基于伪距残差和星站几何的卫星完好监测算法。该算法考虑多误差源、星站几何和电文量化与播发对完好性信息的影响，结合卫星运动过程中星站几何变化趋势，对卫星完好性监测进行分段处理，构造了星历星钟协方差阵的凹槽模型，以量化误差最小化的方式处理完好性信息。该算法将星站几何信息引入到卫星完好性监测，改善了监测网边缘区域的卫星完好性，缓解了BDSBAS短期内无法海外建站的困难。结果表明：该算法相对于直接统计法，伪距域包络率和服务域可用性分别提升24.99%和6.83%，十分接近WAAS相应指标。(3) 针对用户错过部分增强电文时SBAS完好性降低的问题，提出了一种基于舍入误差和外推误差的星历星钟降效参数求解算法。该算法在分析SBAS电文参数的估计模糊度、高阶误差、舍入误差以及外推误差之后，对这些误差采用相应的概率分布进行描述，给出SBAS电文参数超出有效时间间隔后引起的残余误差。通过求解残余误差的上确界来推导相应降效参数。该算法首次公开介绍了星历星钟降效参数求解方法，为BDSBAS降效参数求解提供了理论依据。结果表明：该算法降效参数估计值与WAAS相应参数十分接近。(4) 针对稀疏样本难以准确评估系统连续性的问题，提出了一种基于Weibull分布的可调参数的连续性评估算法。该算法对GNSS中断数据进行最大似然估计拟合处理以确定Weibull分布参数估计值，将均方误差最小的一组参数估计值作为Weibull分布最终参数估计结果并求取GNSS连续性。该算法可以根据中断数据来灵活确定系统故障率，为BDSBAS性能测试评估提供了一种技术途径。结果表明：该算法性能较传统算法提升40.42%，更加接近官方报告结果。在完成如上算法的设计与验证后，利用WAAS数据进行性能分析以评估所提算法的整体性能。结果表明：与WAAS算法相比，所提算法空间信号改正精度明显提升，伪距域包络率降低0.06%，LPV200可用性降低2.10%，与国外已有系统达到同等水平。然后，将所提算法应用于中国区域，以评估所提算法的先进性并预报中国区域SBAS性能。结果表明：与直接统计法相比，所提算法空间信号改正精度接近，伪距域包络率提升45.39%，LPV200可用性提升2.32%，性能优于直接统计法。所提算法可以为中国大部分地区提供类一类垂直引导的进近程序(approach procedure with vertical guidance-I，APV-I)等级服务甚至部分地区提供LPV200等级服务。相关内容及成果已作为关键技术应用于北斗星基增强系统民用服务平台的监测站和信息处理中心。脉冲星计时数据的处理理论与方法研究周庆勇1,2

1. 西安测绘研究所, 陕西 西安 710054;

2. 信息工程大学地理空间信息学院, 河南 郑州 450052 8 W% B. n4 r( d2 e4 _# @" [3 L 基金项目：国家自然科学基金(42004004)；国家重点基础研究发展计划(2020YFB0505801)作者简介：周庆勇(1986—)，男，2020年6月毕业于信息工程大学，获工学博士学位(指导教师：魏子卿院士)，研究方向为空间大地测量。E-mail：zjlzqy1986@163.com引文格式：周庆勇. 脉冲星计时数据的处理理论与方法研究[J]. 测绘学报，2023，52(7)：1232-1232. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210725ZHOU Qingyong. Research on theory and methods of pulsar timing data[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2023, 52(7): 1232-1232. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210725 阅读全文：http://xb.chinasmp.com/article/2023/1001-1595/20230720.htm

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脉冲星是高速旋转且自转频率极其稳定的中子星，它们的位置坐标可精确测定，犹如恒星星表一样构成一种高精度惯性参考系；它们辐射的X射线脉冲信号具有高稳定周期和高稳态轮廓特性，部分毫秒脉冲星自转频率长期稳定度优于地面原子钟，因此能够为飞行器深空航行提供良好的时间和空间参考基准，提升航天器大范围长航时的自主导航能力和在轨自主运行能力，提高我国控制空间的本领。论文主要创新点总结如下：(1) 针对现有导航星历表参数不完整和不统一的问题，研究了导航脉冲星的优选准则，收集并处理得到一个包括18颗脉冲星的参数齐全的星历表，计算发现观测PSR J1939+2134、J1824-2452、J0437-4715能实现近地空间6.538 km的导航精度。由于当前我国脉冲星星历表自主构建能力不足，分析了地面射电和空间X射线观测确定脉冲星星历参数的精度，提出了我国高精度星历表建立与维持的策略，分析得到120 m口径射电望远镜一年测定的脉冲星星历测定精度相当于65 m口径望远镜10 a、80 m 5 a实现的技术水平。(2) 针对脉冲星导航和天基脉冲星时的深空应用前景，推导建立了一个太阳系内普适性的完整脉冲星观测模型，并基于时延效应影响，给出了一个精度优于1 ns的简化观测模型，并应用于XPNAV-01卫星、HXMT卫星脉冲星数据处理中，得到精确的脉冲周期和准确的脉冲轮廓。(3) 结合我国空间卫星导航脉冲星实测数据特点，处理了XPNAV-1星Crab脉冲星3 a观测数据和HXMT卫星Crab和B1509 2 a观测数据，并在数据处理方法提出多项创新，提高了数据处理效率和准确性。研究一种利用探测器本征辐射能谱评估其性能稳定性的方法，发现国产首款在轨聚焦型X射线探测器于2018年5月后性能趋于稳定，证实了其能精确地观测脉冲星。提出一种利用事例型光子模型拟合值检核观测总计数率的方法，提高了光子计时统计的准确性。研究了一种通过计时分析得到探测器时延的方法，得到HXMT卫星LE相对于HE探测器的时延；提出一种基于相似度的脉冲周期搜索算法，有利于导航中已知脉冲星信号的检测。(4) 在国内首次开展多台站毫秒脉冲星及Crab脉冲星星地联合观测处理，得到统一的计时模型和各观测设备的系统差，为建立我国脉冲星计时阵做了有益的探索。完成了Crab脉冲星地面射电联合处理、空间联合处理和星地联合处理，并针对2017年Crab脉冲星史上最大周期跃变事件，利用多颗空间卫星观测数据估计其周期跃变量。(5) 为提高脉冲星时的稳定性，降低了观测噪声的影响，提出了一种基于双谱滤波的综合脉冲星时间尺度构建方法。分别利用IPTA、新疆天文台和云南天文台计时数据构建综合脉冲星时年稳定度为5.21×10-16、3.07×10-15、1.62×10-15。(6) 针对卫星工程探测器选型、探测器性能在轨评估等问题，系统地研究X射线探测器地面及在轨测试的方法，保障XPNAV-1卫星工程。研究了一套X射线探测器性能综合测试方法，并完成了五款X射线探测器的测试及比对。针对XPNAV-1卫星无标定辐射源，提出一种利用了脉冲星辐射能谱标定探测器有效面积的方法，消除探测器本底及空间环境噪声的影响，评估了XPNAV-1卫星X射线探测器的有效面积为3.06 cm2@0.7 keV。研究了一种利用超新星遗迹的特征谱线标定探测器的能量响应的方法，重新得到了X射线探测器的能量分辨率和能量线性关系。复杂城市场景的高分辨率遥感影像建筑物变化检测宫金杞南京工业大学测绘科学与技术学院, 江苏 南京 211816基金项目：自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室开放基金(KLSMNR-G202204)作者简介：宫金杞(1989—)，男，2019年6月毕业于武汉大学，获工学博士学位(指导教师：张祖勋院士，胡翔云教授)，研究方向为数字摄影测量与遥感。E-mail：jinqigong@njtech.edu.cn引文格式：宫金杞. 复杂城市场景的高分辨率遥感影像建筑物变化检测[J]. 测绘学报，2023，52(7)：1233-1233. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210728GONG Jinqi. Research on building change detection from high-resolution remote sensing images in complex urban scenes[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2023, 52(7): 1233-1233. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20210728 阅读全文：http://xb.chinasmp.com/article/2023/1001-1595/20230721.htm

近年来高分辨率遥感影像快速获取和处理能力的不断进步以及人工智能的崛起兴盛，极大地推动了违章建筑快速自动化检测识别，为城市规划建设和监测管理提供了一种系统高效的新技术手段。然而由于复杂场景中空间上下文的复杂性、建筑物的差异性和多样性以及投影差导致的影像上几何偏移和影像间位置差异，实际应用中主要还是依靠人工判读解译，导致工作效率低下，人力财力浪费严重，并且在海量遥感数据面前显得捉襟见肘。基于以上考虑，本文以复杂城市场景的高分辨率遥感影像建筑物变化检测为出发点，探索适用于违章建筑检测的相关技术方法。论文主要研究内容分为以下3个方面：(1) 研究融合形状先验的建筑物屋顶变化检测方法。针对老的建筑物基底矢量数据存在的情况，考虑到投影差引起的矢栅数据不匹配以及屋顶存在加盖彩钢棚等违章建筑问题，论文提出了一种融合形状先验的建筑物屋顶变化检测方法。该方法首先利用矢量数据中的基底多边形构建形状先验，结合轮廓匹配和图割优化算法，通过融合形状先验实现建筑物屋顶精确定位的同时，检测拆除的建筑物。然后在前期影像存在的情况下，获取前后时期影像上对应的建筑物屋顶区域后，采用面向对象的方式，将光谱和纹理结构特征结合起来构造两期建筑物屋顶间可靠的相似性表达，并基于超像素的图割联合优化提取屋顶疑似变化区域。(2) 探索基于全连接条件随机场的新增建筑物自动提取方法。在上述结果的基础上，为了能够达到新增建筑物检测的目的，本文通过在已有建筑物辅助下，进行基于全连接条件随机场的新增建筑物提取工作完成。该算法利用面向对象方式，采用层次区域合并和知识嵌入策略，结合光谱、纹理、几何等特征，在基于全连接条件随机场初步获取建筑物感兴趣区域的同时，得到新增目标窗口；同时考虑到局部窗口中建筑物的结构显著特性一定程度上会高于附近其他地物这一线索，基于对比度、边界连通性、对称性等结构信息约束，并再次通过全连接条件随机场逐一优化，减少建筑物部分缺失以及一些误检现象，提高识别精度，实现矢量数据辅助下，由全局(粗)到局部(精)的新增建筑物提取。(3) 特征匹配信息引导的双时相高分辨率遥感影像建筑物变化检测方法。现实中建筑物基底数据并不可能全部存在，而对于高分辨率遥感影像间的建筑物变化检测，通常会存在投影差等因素造成的影像上几何偏移以及影像间位置差异。为了得到精度高、可靠性强的结果，论文提出一种特征匹配信息引导的双时相高分辨率遥感影像建筑物变化检测方法。该方法首先通过面向对象方式获取两期影像的变化信息，并且在对两期影像分别进行语义分割得到每个时期建筑物信息的基础上，通过图模型优化将变化信息分别和两期建筑物信息结合起来生成前后两期初始的建筑物变化候选区；然后在前后两期建筑物变化候选区中进行特征点检测，并且采用相位一致性方向直方图来描述特征点，同时利用相似性测度将几何位移和邻近点一致性约束等因素，综合考虑获取两期影像上建筑物屋顶匹配对应点；最后通过全连接条件随机场集成两个时期影像特征、初始建筑物变化信息和匹配结果，消除几何位移对建筑物变化检测的影响，并利用空间叠置分析将建筑物变化分为“新增”“拆除”和“改变”3种类型。机载LiDAR测深点云滤波与分类方法研究杨安秀山东科技大学测绘与空间信息学院, 山东 青岛 266590基金项目：国家自然科学基金(41930535；52001189)；青岛市关键技术攻关及产业化示范类项目(23-1-3-hygg-1-hy)；青岛市自然科学基金(23-2-1-66-zyyd-jch)；山东省自然科学基金(ZR2023QD050)；山东科技大学科研创新团队支持计划(2019TDJH103)作者简介：杨安秀(1987—)，女，2021年12月毕业于山东科技大学，获工学博士学位(指导教师：吴自银研究员，阳凡林教授)，研究方向为海洋测绘。E-mail：skyanganxiu@163.com引文格式：杨安秀. 机载LiDAR测深点云滤波与分类方法研究[J]. 测绘学报，2023，52(7)：1234-1234. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20220015YANG Anxiu. Research on the point cloud filtering and classification for airborne LiDAR bathymetry[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2023, 52(7): 1234-1234. DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20220015 ：http://xb.chinasmp.com/article/2023/1001-1595/20230722.htm

机载LiDAR测深(airborne LiDAR bathymetry，ALB)技术在海岸带、海岛礁等复杂浅水海域的水下地形测量中具有效率高、精度高、机动性强等优势，但受复杂海面、水体环境等多种因素的综合影响，ALB点云中存在大量噪点，直接影响ALB数据成果质量及其应用。为此，论文针对海面异常点导致的海底虚假地形、海底点云过度滤波导致的真实地形细节损失以及如何深度挖掘ALB信息进行高效底质分类问题，分别从海面异常点检测、海底点云滤波和海底点云分类3个方面进行了详细研究。主要工作如下：(1) 针对海面异常点造成光线路径偏移而影响测深精度的问题，提出一种基于海面风场和粗糙度组合模型的海面异常点ISODATA检测方法。通过提取ALB多元波形特征和几何特征，结合耦合主成分分析方法分别构建波形、几何、波形+几何3种海面粗糙度模型，并对3种模型分别作三元图，用来分析和确定最优海面粗糙度模型。基于最优海面波形+几何粗糙度模型，利用ISODATA聚类算法进行海面异常点检测和剔除，最后利用Cox-Munk海面斜率评估异常点检测的有效性。试验结果表明：研究区域的海面点云高程值标准差异从29 cm降至21 cm，剔除率为6.76%；剔除异常点后的海面斜率与Cox-Munk海面斜率有较强的线性关系，回归方程为Y=0.963 7X+0.005 4，拟合系数R2=0.927 6，表明剔除异常点后的海面更稳定，该方法用于海面异常点检测是可行的。(2) 针对海底凹凸复杂地形区域的过度滤波问题，提出一种基于双向布料模拟的机载LiDAR测深海底点云滤波方法。通过二次曲面拟合构建传递式迭代趋势面，消除海底负异常数据，确保海底地形的连续表达。针对控制布料柔软度的刚度参数，依据区域地形复杂度设置相匹配的刚度参数值，实现分区域、顾及海底地形特征的刚度参数精细化设置，并对距离阈值进行自适应优化与估计。为解决海底凹凸地形或具有成簇噪点的复杂海域地形产生的过度滤波问题，构建了双向布料模拟滤波修正模型。试验结果表明：整体和典型局部研究区域测试数据的噪点剔除率分别从38.78%下降到2.52%和从29.52%下降到0.70%，表明双向布料模拟滤波方法既能有效地过滤掉非海底点，又可以保留海底微地形，保证了海底地形的完整性，对复杂的真实海底地形具有较好的适用性。(3) 针对传统ALB海底点云分类方法泛化性和稳健性较低的问题，提出一种双支CNN动态迁移学习的海底点云分类算法。论文通过构建双支CNN动态迁移学习模型，利用分割后的ALB强度图像单元微调ResNet-50模型，调整输出层维度与分类标签一致，计算强度分支与点云分支的距离，实现两个分支的拟合趋近。在点云分支模块中，将多维点云特征作为输入，通过动态调控网络自适应调整点云分支模型的全连接层参数，将底质分为珊瑚礁、砂、砾石、海岸带和植被。试验结果表明：获得的底质分类结果与高清航空数码相片的地物分布具有高度一致性，测试集样本的总体分类精度为95.49%，Kappa系数为0.94，整体预测结果较好。相较于传统分类方法，所提方法为ALB浅水水域底质分类提供了一种解决小样本底质分类的思路，可以有效提高底质分类模型的泛化性和稳健性。通过上述研究，有效解决了海面异常点引起的海底虚假地形和海底点云的过度滤波问题，实现了ALB海面和海底点云的同步滤波，有效提升了测深精度；将ALB测深信息进行深度挖掘应用于浅海底质分类研究，扩展了机载LiDAR测深数据精细化处理与应用。

初审：张艳玲 ! ~8 P/ f$ U6 Z

复审：宋启凡

. f- q7 i2 }% r% t8 m% H2 w 终审：金 君

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