专业认证背景下误差理论与测量平差基础课程建设探索

近年来,旨在与注册测绘师制度相衔接的测绘地理信息类专业认证开启了我国高校测绘教育改革的新思路。测绘类专业认证的核心是使毕业生的能力达成度目标必须符合专业认证标准的各项要求。课程作为整个教学体系的基本单元,对毕业生各项能力的达成起着基本的支撑作用。误差理论与测量平差基础课程作为测绘工程本科专业的主干课程之一,是培养学生有关工程测绘数据处理基本能力的根本保证。本文结合贵州大学办学实际,讨论了测绘专业认证背景下误差理论与测量平差基础课程的建设问题。     

直线特征约束的资源3号卫星影像自检校平差

针对控制点获取较困难地区卫星影像定位精度不高的情况,对直线特征作为控制信息提升卫星影像定位精度进行了研究。以"像方直线上任意一点必然位于物方直线和投影中心所构成的平面"作为几何约束条件,通过对直线的参数化表示,建立了基于直线特征的共面模型;在该模型基础上,针对航天传感器的成像特点,分析建立了8标定参数的内方位元素模型和简化的外方位元素模型,最终构建了直线特征约束的卫星影像自检校平差模型。利用资源3号(ZY-3)卫星获取的华盛顿地区数据对构建的平差模型进行实验验证。结果表明,该模型能够解决缺乏地面控制点地区影像定位精度差的问题,可达到与常规自检校平差相同量级的精度。     

一种多目相机的外参数两步联合在线标定方法

相机外参数的标定是计算机视觉和摄影测量领域的研究热点。但是由于实际标定成本和相机安装环境的限制,难以频繁对其进行外参数标定。针对静态多目相机对外参数连续、在线、稳定的标定需求,提出一种多目相机外参数两步联合在线标定方法。该算法通过对共线交会的外参数初值进行稀疏光束法平差,使外参数存在系统噪声的情况下仍获取稳定估计值。外参数标定的实测试验和仿真分析结果表明,该方法对外参数初值系统误差具有鲁棒性强和收敛速度快的优点,解决了多目相机外参数的在线快速标定问题;满足对静态、连续、在线外参数标定有较高需求的实际工程应用,对视觉导航有参考和借鉴意义。     

利用GRACE、GPS和绝对重力数据监测斯堪的纳维亚陆地水储量变化

重力卫星GRACE(gravity recovery and climate experiment)监测斯堪的纳维亚半岛陆地水储量变化会受到冰川均衡调整(GIA)信号的严重影响。首先根据该地区绝对重力和GPS并址观测数据计算了GIA重力和垂直位移的实测线性比值,利用该比值和GPS网观测的垂直位移速度场得到了GIA重力。然后,对GRACE观测的重力变化速率进行GIA重力改正,进而可分离陆地水储量变化趋势,避免了使用GIA模型所带来的巨大不确定性,并根据观测数据完整估计了所得结果的不确定性。最后与水文模型作对比分析。结果表明,实测的GIA重力-垂直位移线性比值为0.148±0.020μGal/mm(1Gal=10-2 m/s2),该结果检验了Wahr的理论近似值且与北美实测的结果非常接近。2003年1月至2011年3月期间,斯堪的纳维亚半岛陆地水储量存在明显的增加趋势,信号的主体位于半岛南端的维纳恩湖附近,总的水量增加速率为4.6±2.1km3/a,数据观测期间的累积增加水量为38±17km3。研究结果与WGHM水文模型的结果有较好的一致性,相关系数达到0.69,而与GLDAS水文模型的相关性略小。     

一种快速有效的大数据区域网平差方法

针对摄影测量影像来源多样化、复杂化、大数据化等趋势,传统区域网平差算法在应对当前复杂多变的数据来源,矩阵排列毫无规律的法方程结构以及大数据量带来的高内存需求和低计算效率等问题上,遇到了前所未有的挑战,为了解决上述难题,本文引入了预条件共轭梯度法以及不精确牛顿解法求解区域网平差过程中的法方程,同时使用一种块状法方程系数矩阵压缩存储格式,构建了全新的区域网平差技术流程。本文方法避免了直接对法方程系数矩阵的求逆,压缩了法方程系数矩阵所需的内存空间,使得本文算法比传统算法所需计算机内存空间大幅减少,平差计算速度明显提升,同时保证了计算精度与传统方法相当。初步试验证明,本文方法对4500张影像、近900万像点数据的平差计算在普通电脑上仅需要约15min,且计算精度达到子像素级。     

构架航线对无人机影像区域网平差精度影响分析

与三角翼相比,无人机航摄影像像幅小、模型连接性差、质量轻、航摄时姿态不稳定;这些因素导致无人机航摄影像成图精度较差。为了解决该问题,传统航测方法在每两张航摄影像间布设大量控制点,增强模型刚性;GPS辅助空中三角测量通过提高曝光点的点位精度,可以减少控制点的个数,但是由于无人机像幅小,控制点约束范围小,因而仍然需要大量的控制点。针对以上问题,文章在GPS辅助空中三角测量的基础上,通过布设架构航线,进而实现增加影像之间的重叠度,增强模型刚性的目的,从而实现在减少控制点个数的同时,保证无人机航摄影像区域网平差精度的提高。实验表明,该方法与单纯的依赖GPS辅助空三技术相比,在精度相近的基础上能够减少约50%的控制点布设数量,大大减少了外业工作量。     

星载多相机拼接成像传感器在轨辐射定标方法

星载传感器在轨辐射定标是定量遥感的核心和基础,其定标精度将直接决定定量遥感产品的质量。但是对于多相机拼接成像传感器而言,现有在轨辐射定标方法无法实现各相机绝对辐射定标与相机间相对辐射校正的一体化处理。因此,本文以高分一号(GF-1)卫星宽视场(WFV)传感器为例,提出了一种基于改进型辐射区域网平差的在轨辐射定标方法。该方法首先利用传统的交叉定标方法获取WFV传感器各相机的辐射控制点信息,然后在同轨相邻相机影像重叠区域中提取辐射连接点信息,最后在考虑相机间相对辐射校正与绝对辐射定标之间的耦合关系后,采用整体平差的方式同时获取各相机在轨绝对辐射定标系数及辐射约束条件方程参数。试验结果表明采用该方法获得的各波段在轨绝对辐射定标系数的相对误差均优于9.34%,同时利用该定标系数能够实现同轨相邻相机影像间相对辐射校正处理,其重叠区域各波段表观辐亮度差异绝对值的平均值均小于1.63 W·m~(-2)·sr~(-1)·μm~(-1)。     

一种改进的高铁无砟轨道检测方法

无砟轨道的静态检测通常是沿着轨道线路对轨枕逐个检测,这样做虽然能够满足工程精度的需要但是工作效率较低。文中通过比较不同的插值方法的优缺点,最终选择通过三次样条插值对静态轨道检测的隔轨数据进行处理,并结合贵广高铁检测工程在采用不同的测量方案下,对高铁线路直线段和曲线段的插值结果进行分析。并且用内插后的轨检数据结果与连续测量后得到的轨检数据进行比较,得出不同条件下最有效、最准确的测量与数据处理的实施方案,工程实践证明,文中提出的检测与数据处理手段具有准确性和高效性。     

2000年以来中国县级行政区划调整的类型、特征及趋势分析

系统地梳理了2000—2016年中国县级行政区划调整的631个案例,归纳了县级行政区划调整的主要类型,包括撤县（市）设区、撤县设市、行政区合并、增设行政区、边界调整、隶属变更和建制升格7类,发现各种类型变更的背后都隐含着深刻的社会经济背景和特定的需求。详细分析了县级行政区划调整数量和类型的时空分布特征,发现具有时间上集中和空间上聚集相结合的特点,随着不同时期国家或区域发展的战略导向不同,县级行政区划调整的构成和指向会随之发生变化;县级行政区划变更有着明显区域差别,经济发达和城镇化发育较高的地区是调整重点,城镇化导向突出;县级行政区划较多的省份变更频繁,减少了县和县级市数量;注重了民族地区和边疆地区行政区划变革,有利于促进民族和边疆地区发展。立足于空间治理,认为县级行政区划调整和优化基本上围绕城镇化、区域发展、边疆治理和民族地区发展等战略的要求展开,代表了未来调整的趋向。     

Simulating Eastern-and Central-Pacific Type ENSO Using a Simple Coupled Model

Severe biases exist in state-of-the-art general circulation models(GCMs) in capturing realistic central-Pacific(CP) El Nino structures. At the same time, many observational analyses have emphasized that thermocline(TH) feedback and zonal advective(ZA) feedback play dominant roles in the development of eastern-Pacific(EP) and CP El Nino-Southern Oscillation(ENSO), respectively. In this work, a simple linear air-sea coupled model, which can accurately depict the strength distribution of the TH and ZA feedbacks in the equatorial Pacific, is used to investigate these two types of El Nino. The results indicate that the model can reproduce the main characteristics of CP ENSO if the TH feedback is switched off and the ZA feedback is retained as the only positive feedback, confirming the dominant role played by ZA feedback in the development of CP ENSO. Further experiments indicate that, through a simple nonlinear control approach, many ENSO characteristics,including the existence of both CP and EP El Nino and the asymmetries between El Nino and La Nina, can be successfully captured using the simple linear air-sea coupled model. These analyses indicate that an accurate depiction of the climatological sea surface temperature distribution and the related ZA feedback, which are the subject of severe biases in GCMs, is very important in simulating a realistic CP El Nino.