基于QR码的瓦片遥感影像数字水印算法

针对瓦片遥感影像数据,提出一种基于快速响应矩阵码（quick response code,QR code）的强鲁棒性盲水印算法。算法的设计充分顾及了瓦片遥感影像的数据特征,将包含版权认证信息的QR码水印图像进行数据压缩和预处理,有效降低了嵌入数据量;通过在水印嵌入单元和水印信息位之间建立稳定的映射关系确保水印信息的可靠嵌入;采用改变像素值位平面统计特征的方法实现对含水印瓦片遥感影像的快速定位。最后,对所提算法进行了试验验证。结果表明,QR码的引入有效提升了水印信息容量,所提算法对于常规图像处理操作和拼接攻击具备良好的保真度和鲁棒性,可实际应用于瓦片遥感影像数据的版权保护。     

北斗网格空间关联模型及其支持的兴趣点快速检索

针对传统地理大数据的组织存储模式无法满足兴趣点(POI)相关的经纬度和地名的快速检索及其关联检索新需求的问题，该文提出了基于北斗网格码的空间关联模型，使用Neo4j图数据库对地理大数据进行组织与存储，降低了地理大数据关联难度；设计了基于该文空间关联模型的空间数据检索策略，提升了空间数据关联检索速度。分别设计了行政区、矩形和圆形三种空间搜索的网格检索优化策略，开展了查询效率对比实验验证。结果表明，基于北斗网格空间关联模型的检索策略，在网格搜索文本关键字结合检索模式中检索效率明显提高，改善了不同数据量情形下的检索效率；在全文检索空间文本混合搜索模式中极大程度减少中间结果的数量，节省了计算量，同时保持结果按相似度排序，可应用于多种行业地理大数据的高效检索。     

估计接收机差分码偏差的GPS/BDS非组合精密单点定位模型

在传统多系统非差非组合精密单点定位（precise point positioning，PPP）模型中，电离层延迟会吸收部分接收机码硬件延迟，其估计值可能为负数。提出了一种估计接收机差分码偏差（differential code bias，DCB）参数的GPS（Global Positioning System）/BDS（BeiDou Navigation Satellite System）非组合PPP模型，将每个系统第1个频率上的接收机码硬件延迟约束为零，对接收机DCB进行参数估计，达到了分离电离层延迟和接收机码硬件延迟的目的，降低了接收机钟差和电离层延迟的相关程度。利用4个多星座实验（multi-GNSS experiment，MGEX）跟踪站的GPS/BDS数据进行了静态和动态PPP试验，结果表明，与不估计DCB参数的PPP模型相比，采用估计DCB参数PPP模型后，静态模式下定位精度和收敛速度平均提高了29.3%和29.8%，动态模式下定位精度和收敛速度平均提高了15.7%和21.6%。     

基于链码优化的SAR影像城市道路网络提取

针对传统的基于局部比率的道路提取算子存在道路展宽与定位精确性差的缺点,通过加入一个修剪窗口进行改进,有助于去除河流、树木等的影响,且得到了细化和定位更加准确的道路图谱.首次将链码用于道路连接表示,定义了链码能量网络,并将道路的先验知识引入,然后在对模拟道路图像线段连接概率分析的基础上得到了链码优化算法.由于该方法采用了分线运算,每次迭代不需要搜索整个道路片段,提高了运算效率.最后将该算法应用于真实SAR影像巾道路网络的提取,证明了它的有效性.     

Galileo卫星导航系统电离层全球建模及其性能分析

为全面分析和评估Galileo电离层全球建模和卫星差分码偏差的精度，该文选取全球364个GNSS观测站，利用15阶球谐函数构造高精度的电离层格网模型，并以CODE发布的电离层产品为基准，将其与该文建立的电离层网格模型按照不同纬度进行验证和分析。此外，该文将计算的差分码偏差与现有偏差产品进行对比分析。实验结果表明，Galileo建立的电离层模型在平静日状态下与CODE的平均偏差在2 TECU以内、均方根误差在3 TECU以内；在活跃日状态下的结果与CODE的平均偏差在3 TECU以内、RMSE在4 TECU以内。解算的卫星差分码偏差与现有偏差产品进行对比分析的结果表明，平静日的偏差在0.1 ns以内，活跃日的偏差在0.2 ns以内，两种状态下的STD均在0.1 ns以内。所以，采用Galileo进行电离层建模可以精确表现电离层。     

基于QBOC码的BOC信号码跟踪环路的性能分析

在Galileo系统建设和GPS现代化的进程中，为实现与BPSK（Bi-phase Shift Keying）的频谱分离，采用了BOC（Binary Offset Carrier）调制。BOC调制在码跟踪精度、多径抑制等方面比BPSK调制具有更好的性能，但其自相关函数的多相关峰特性使得在测距中可能产生偏差，因此，消除相关峰的模糊度是BOC信号接收中非常关键的问题。介绍了一种基于QBOC码的BOC信号码跟踪环路（“BOC十QBOC-BOC”），并推导出该环路码跟踪性能的解析表达式，最后的仿真结果验证了理论推导的正确性，可为BOC信号接收机的设计提供参考。     

利用模糊密度聚类和双向缓冲区自动识别热点区

通过数据挖掘手段获取聚集模式（即热点）等地理空间知识是地理信息智能化服务的基础和前提。点群聚集模式的提取本质上是热点及其边界（热点区）的探测。首先分析了使用空间聚类提取热点并以凸壳表达热点轮廓的不足，进而提出一种利用模糊密度聚类和双向缓冲区的热点区自动识别方法。该方法借鉴模糊集理论，通过计算对象之间的模糊隶属度改进基于密度的聚类算法，用以提取点群的聚集模式；在此基础上，将模糊隶属度作为对象间的影响程度，采用正负缓冲区建立热点边界。以郑州市城区的科研机构点为例进行实验，结果表明，提出的方法既能有效区分空间点的类型（噪声点与非噪声点），又能生成连续平滑的热点边界，总体效果优于对比方法。     

三星跟踪系统芯片接收机

台湾拓普康（Topcon）定位系统公司新近推出一款名为Paradigm G3 GPS芯片接收机，这种接收机可对GPS、GLONASS和Galileo卫星进行全球信号跟踪，它可接收GPS L1，L2和L5载波频率、C／A码和L2C民用码以及L1和L2频率的P码，它还可以接收GLONASS的L1及L2载波频率、L1及L2C／A码和P码，以及Galileo系统的L1、E1、E2、E5和E6信号。这种芯片接收机具有72个跟踪通道，以低功耗工作。它可用于测绘、建筑测量、商用测绘、民用工程测量、精准农业机械控制、陆基建筑物、摄影测绘和水文测量等工作。     

利用GPS观测资料确定接收机差分码偏差的算法

仪器偏差是利用GPS观测资料确定总电子含量（Total Electron Content，TEC）的主要误差源之一，接收机P1和P2的仪器偏差称为差分码偏差。探讨了利用GPS资料计算接收机差分码偏差的算法，并进行了软件实现。实际观测数据的结果初步验证了算法的正确性。     

一种含室内空间结构的建筑物3D LOD概念模型与生成方法

针对现有建筑物多细节层次（level of detail,LOD）表达主要面向外部,很少涉及内部空间的问题,提出一种含室内空间结构的建筑物三维LOD概念模型。该模型分为LOD0~LOD6 7个LOD,细节层次由建筑物的基底平面图、幢模型、无侧面楼层模型、楼层模型、户模型、房间模型到含门、窗等建筑语义的信息房间模型,空间细节逐次变细,丰富了建筑物室内空间LOD的表达理论。为构建这种LOD模型,提出基于胞腔复形链边界算子和上边界算子的LOD生成方法。该方法引入代数拓扑的胞腔、胞腔复形和复形链3个概念,利用胞腔和胞腔复形表达LOD,并在LOD6的基础上,利用边界算子和上边界算子生成其他粗空间粒度LOD模型,为三维城市模型建筑物LOD构建提供一种新方法。     

Encoding and compressing hexagonal raster data by the Gosper curve

This article mainly introduces a class of encoding and compression methods for hexagonal raster data. A new encoding mode is established with the introduction of the Gosper curve, which has good spatial aggregation. On this basis, straightforward encoding, lossless coding compression, and lossy coding compression can be carried out. First, the bidirectional correlation between the Gosper curve and the hexagonal grid data is established, and the Gosper coding value of each raster unit is determined. Then, the lossless compression of the data is completed by performing run‐length encoding on the coding set. Following the Gosper curve trend, partial grid units are semantically changed via adjacent fusion under certain threshold constraints. The run‐length encoding is carried out again to complete the lossy compression and further reduce the amount of encoding required. A break‐detection step is added during the process to avoid regional breaks. The experimental results show that the proposed method can efficiently compress data. Additionally, data compression of multi‐resolution and varying fusion thresholds is explored to summarize general patterns. Finally, the method proposed is compared with traditional row‐coding compression in hexagonal and quadrilateral grids to highlight its advantages for hexagonal raster data.     

局部区域多孔径六边形格网系统快速生成算法

六边形全球离散格网系统是支持多源地球空间信息融合处理的优选解决方案,相关研究已引起学术界广泛关注。相较于完整的全球格网,局部不规则区域格网的应用需求更加广泛,相关生成算法是当前六边形全球离散格网系统研究的重要问题之一。将二十面体相邻三角面组合为菱形逻辑结构,在此基础上,提出一种局部区域多孔径六边形格网系统生成算法。首先,分析格网剖分类型,建立离散整数坐标系,描述多孔径六边形格网单元空间位置;其次,将局部区域分解到球面二十面体的菱形逻辑结构上创建子区域;然后,根据子区域边界设计外接最小菱形遍历算法,剔除与目标区域无关单元;最后,遍历最小菱形,生成多孔径局部格网。对比实验结果表明,提出的算法具有灵活性好、效率高等优点,生成的多孔径六边形格网用于栅格数据组织,可显著减少数据量,具有较好的应用潜力。     

The isotropic organization of DEM structure and extraction of valley lines using hexagonal grid

The automatic extraction of valley lines (VLs) from digital elevation models (DEMs) has had a long history in the GIS and hydrology fields. The quality of the extracted results relies on the geometrical shape, spatial tessellation, and placement of the grids in the DEM structure. The traditional DEM structure consists of square grids with an eight‐neighborhood relationship, where there is an inconsistent distance measurement between orthogonal neighborhoods and diagonal neighborhoods. The directional difference results in the extracted VLs by the D8 algorithm not guaranteeing isotropy characteristics. Alternatively, hexagonal grids have been proved to be advantageous over square grids due to their consistent connectivity, isotropy of local neighborhoods, higher symmetry, increased compactness, and more. Considering the merits above, this study develops an approach to VL extraction from DEMs based on hexagonal grids. First, the pre‐process phase contains the depression filling, flow direction calculation, and flow accumulation calculation based on the six‐neighborhood relationship. Then, the flow arcs are connected, followed by estimating the flow direction. Finally, the connected paths are organized into a tree structure. To explore the effectiveness of hexagonal grids, comparative experiments are implemented against traditional DEMs with square grids using three sample regions. By analyzing the results between these two grid structures via visual and quantitative comparison, we conclude that the hexagonal grid structure has an outstanding ability in maintaining the location accuracy and bending characteristics of extracted valley networks. That is to say, the DEM‐derived VLs based on hexagonal grids have better spatial agreement with mapped river systems and lower shape diversion under the same resolution representation. Therefore, the DEMs with hexagonal grids can extract finer valley networks with the same data volume relative to traditional DEM.     

空间信息多级网格的划分方法及编码研究

介绍国内外网格研究成果,提出一种新的网格划分方法和针对不同研究领域的各种扩展方法,并详细阐述了网格的编码策略及存储方式,最后给出了网格编码与地面坐标之间的相互转换方法。     

基于二十面体剖分格网的球面实体表达与Voronoi图生成

在分析当前球面空间数据结构的基础上，讨论了利用Snyder等积投影在二十面体上建立球面空间基础剖分方式的思路，然后在初始投影面上采用六边形格网进行层次细分，获得多分辨率的全球铺盖。提出了基于六边形格网的三叶节点管理与瓦片编码的基本思路，确立了球面不同实体的六边形格网表达模式。在此基础上，提出了基于球面六边形铺盖的Voronoi图生成算法，实验验证了算法的正确性与效率。     

利用数值投影变换构建全球六边形离散格网

本文针对全球离散格网构建过程中从平面格网到球面格网的关键步骤进行讨论,提出了一种新型的评价球面离散格网几何属性最优化的目标函数,使用遗传算法优化,得到了球面上有限层次内最优化条件下的直接剖分格网。利用有限层次内最优化格网提供的控制点数据,结合数值投影变换理论,成功地构建了几何属性更加均匀的全球六边形离散格网系统。实验表明,相对于现有Snyder等积投影建立的全球格网,在格网单元的均匀度上更优;在运算效率方面,速度大约是Snyder投影的2.5-3倍。     

正六边形规则格网表达的DEM谷地线提取

基于规则格网DEM谷地线提取受格网的几何形态、空间剖分和网格布局影响较大。传统的四边形格网D8算法中，四边形网格的角邻域与边邻域存在的距离度量差异，影响了其计算结果对于地形变化的表达在两方向上的均衡性，从而影响了谷地线提取结果。六边形格网具有邻域一致、各向同性、紧凑、采样率高等优点，在空间场建模中越来越得到重用。本文旨在探求六边形格网结构在DEM谷地线提取中的性能特征，发现其与四边形格网比较的突出优势。基于六邻域处理单元，对六边形格网DEM谷地线提取过程中填洼、流向计算及平地区域流向判定作预处理，然后对流向线作拓扑连通组织，从而实现基于六边形DEM的谷地线提取。本文比较发现六边形方法在谷地线形状特征保持方面能力强，随着分辨率减小，六边形DEM所提取的谷地线与实测数据吻合程度高，弯曲特征继承性强。同时，在相同数据存储量条件下，六边形DEM数据精度更高，且其提取的谷地线网络的形状特征更为精细。     

基于DEM和水箱理论识别流域河网方法研究

本文应用水箱原理处理流域DEM数据中存在的洼地问题,提出流域河网识别及编码的新方法。首先,确定洼地网格,搜索洼地区域,计算洼地容量,根据水箱原理确定洼地出口,判断洼地的流向;然后,逐层合并消减洼地,修正洼地水流方向;最后,计算网格集水面积,进行河网识别和编码。本文结合云南东川蒋家沟流域的DEM资料进行河网识别,得到了完整的流域河网,结果与实际勘测的河网完全吻合,这表明应用该方法提取流域河网是可行的,能够为进一步的分布式水文、泥石流、环境模型提供条件。     

孔径为4的全球六边形格网系统索引方法

从集合论的角度描述基于正八面体的、孔径为4的六边形格网系统,通过对偶、中心剖分两项基本操作建立不同层次六边形格网集合与三角形格网集合之间的递推、包含和层次关系。定义三轴整数格网坐标系描述三角面上六边形格网单元的位置,通过若干定理解决了格网索引的核心问题,如单元笛卡尔坐标的计算,邻近、孩子、父亲单元的判定。据此设计了单元索引算法并通过对比实验进行验证。实验结果表明,本文提出索引算法的平均执行效率约是同类算法的600倍,因而更适合计算机处理。     

A digital geometry on the tetrakis square tiling—Distance and coarsening

There are various tessellations of the plane, including three regular and eight semi-regular tilings. The square grid is self-dual, and the hexagonal and triangular tilings are dual to each other. The semi-regular tessellations are based on more than one type of regular tiles, while their dual tilings are based on a sole but not a regular tile. In various applications, including Geographical Information Systems, it is worth considering non-regular grids instead of the most used square grid. In this article, we are interested in the dual of the semi-regular truncated quadrille tiling, T(8,8,4), which is also known as the Khalimsky grid due to its connectedness structure. In our grid, which is called the tetrakis square or kisquadrille tiling, while it is denoted by D(8,8,4), we consider the right-angled triangle regions of the usual two-dimensional Khalimsky graph as tiles/pixels. We give an easy-to-use coordinate frame addressing the triangles of all the four different orientations. Neighbor relations are described mathematically based on this frame. Based on the shortest path algorithm, a closed formula is proven to compute the digital, that is, path-based distance on this grid. Some properties of the distance function have also been studied. Hierarchical coarsening is a frequently used technique both in Geometric and Geographical Information Systems to rescale some parts of the map. The tetrakis square grid is apt for hierarchical coarsening, and thus, it can easily be used in image compression and multigrid and other related methods.