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武汉大学学报（信息科学版）
武汉大学学报（信息科学版）

刘经南

月刊

1671-8860

journalw@whu.edu.cn

027-68778465

430072

武汉市珞喻路129号武汉大学测绘校区

武汉大学学报（信息科学版）/Journal Geomatics and Information Science of Wuhan UniversityCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为测绘专业学术期刊，主要刊登测绘、遥感、图形图像处理等专业及相关学术论文。发表论文强调先进性、创造性。该刊发表的论文部分收录于EI、SCI、AJ等。
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    一阶高斯方向可调滤波器引导的多源卫星遥感影像配准方法

    王密樊仲藜皮英冬刘玉轩...
    681-690页
    查看更多>>摘要：针对多源遥感影像间由于存在显著的非线性辐射差异,导致影像配准困难的问题,提出了 一种由一阶高斯方向可调滤波器引导的多源影像配准方法.首先,基于影像自带的几何参考信息,计算出参考影像与待配准影像在像方空间的重叠区域,以参考影像面为基准对重叠区域进行均匀分块,通过有理函数模型和数字高程模型计算对应的待配准影像块,建立仿射变换模型对待配准影像块进行几何校正,实现局部影像间的粗配准;然后,在特征检测方面,构造了分块均匀检查策略改进的抗聚簇加速分割测试特征,获取大量分布均匀的特征点,对于特征描述,构造了一组多尺度、多方向的一阶高斯方向可调滤波器对影像卷积,通过对卷积结果进行池化以实现特征降维,得到多源一致的特征描述;最后,基于最近邻原则进行特征匹配,通过剔除误匹配得到高精度同名点对,进一步基于有理函数模型进行平差计算,校准待配准影像的有理多项式系数并对影像进行几何纠正,实现影像间的精配准.基于多组星载多源遥感影像的实验结果表明,所提方法在多时相光学数据、光学-红外数据上的配准精度优于1像素,在光学-合成孔径雷达数据上的配准精度优于1.5像素;计算效率方面,相比于现有同类方法提高1倍以上.

    多源遥感影像配准方向可调滤波器特征匹配

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    融合微波遥感与模型模拟的时空无缝土壤湿度数据生成方法

    沈焕锋叶子卓姜红涛曾超...
    691-699页
    查看更多>>摘要：遥感反演与模型模拟是获取全球土壤湿度数据的两种基本手段,遥感反演可以获得相对较高的空间分辨率,但往往存在时空缝隙;陆面模型能够模拟土壤湿度的时空连续演进,但空间分辨率往往较粗.为此,集成二者的互补优势,提出一种融合微波遥感与模型模拟的全球无缝土壤湿度数据生成方法.具体地,针对SMAP(soil moisture active pas-sive)卫星9 km土壤湿度数据的空缺区域,引入GLDAS Noah 0.25°的模型同化数据,建立二者之间的时空融合模型,通过对模型数据的降尺度实现对遥感数据的填补,进一步基于泊松方程方法进行残差校正,进而生成高精度的9 km日尺度土壤湿度无缝数据.实验结果证明,该方法可以有效结合遥感观测的空间分辨率优势与模型模拟的时空连续优势,提供时空无缝全球土壤湿度数据,更好地满足全球尺度水循环监测与水资源管理的需求.

    土壤湿度时空无缝时空融合

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    图像跨尺度特征融合与数据增强的公交客流检测模型

    黄丽龚志鹏刘凡凡程起敏...
    700-708页
    查看更多>>摘要：针对目前公交客流目标检测中由于前后排乘客图像尺寸差距大、遮挡严重而难以检测的问题,提出一种改进的目标检测模型YOLOv5s_P.该模型基于YOLOv5基本架构,针对乘客图像尺寸差距大的问题,使用重复加权双向特征金字塔网络结构替换YOLOv5中的路径聚合网络结构,引入权重机制双向跨尺度融合不同特征,增强提取复杂目标特征的能力;同时针对遮挡问题,结合Mixup数据增强方法,扩充遮挡和重叠图像的训练样本,提高模型泛化能力,减少客流图像残缺导致的漏检.为了验证YOLOv5s_P 模型性能,将其应用于实际公交场景,并与Faster R-CNN、SSD300、Reti-naNet、YOLOv5s 4种模型进行对比测试.实验结果表明,YOLOv5s-P模型在不影响检测速度的情况下,平均精度均值达到96.9％,平均漏检率较YOLOv5s模型降低了 3.43％,提高了公交客流的检测精度.

    深度学习YOLOv5s_P公交客流目标检测特征融合数据增强

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    基于差分卷积的弱光照车牌图像增强

    杨云飞汪家明吴疆程起敏...
    709-714页
    查看更多>>摘要：车牌识别作为现代化智能交通系统中重要的环节,对提升路网效率以及缓解城市交通压力等问题具有重要的社会意义,然而弱光照车牌图像识别仍然具有重大的挑战.构建了一个基于差分卷积神经网络的弱光照车牌图像增强网络,将车牌的纹理信息解耦为水平垂直和对角线两个方向,对不同尺度空间的低照度图像进行纹理增强.为了避免增强结果局部过曝或低曝,该方法使用YCbCr颜色空间的损失函数来优化模型.图像增强实验结果表明,所提出的方法较传统的低照度图像增强方法相比,图像客观质量结果峰值信噪比提升了 0.47 dB.同时,在仿真车牌和真实场景的车牌识别实验结果也证明了所提算法对于低照度图像感知质量提升的有效性.

    低照度增强差分卷积车牌识别

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    一种融合相位、振幅与频率的GNSS-IR土壤湿度反演方法

    郭斐陈惟杰朱逸凡张小红...
    715-721页
    查看更多>>摘要：GNSS干涉测量(GNSS interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术已经成为探测地表环境特性的一种新兴被动遥感技术,综合利用从土壤反射的GNSS信号中提取的相位、振幅、频率特征,提出了 一种多类型特征数据融合的GNSS-IR 土壤湿度反演方法,采用最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)、随机森林(ran-dom forest,RF)、BP神经网络(back propagation neural network,BPNN)三种机器学习模型,对比和验证了所提方法的可行性与效果.结果表明,多特征融合的LSSVM、RF和BPNN模型反演得到的土壤湿度与参考值的相关系数分别为0.830、0.953和0.980,对应的均方根误差分别为0.045、0.035和0.032 cm3/cm3.相比于单一特征反演法,土壤湿度反演精度和可靠性有显著提升.

    GNSS-IR土壤湿度相位振幅频率机器学习

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    InSAR数据约束下的2023年赫拉特地震序列发震断层探讨及其建筑物损毁评估

    刘振江韩炳权刘海辉李振洪...
    722-733页
    查看更多>>摘要：2023年10月7日阿富汗西部赫拉特省在不足1h内接连发生4次Mw 5.5+的地震,称之为"2023年赫拉特地震序列",此次地震序列是阿富汗境内过去20多年来遭遇伤亡最严重的地震事件,研究该地震序列的发震断层几何和快速分析损坏建筑物的分布状况对理解Herat断裂系统的构造机制、保障高效救援以及灾后规划重建等工作具有重要科学意义.基于欧洲空间局Sentinel-1升降轨合成孔径雷达影像,利用InSAR技术(interferometric synthetic aperture radar)获取2023年赫拉特地震序列的同震形变场,以升降轨InSAR观测为约束,反演确定发震断层几何和断层滑动分布,并对发震构造进行分析;基于多时相InSAR相干性变化探测方法分析并提取本次震后建筑物损毁代理图(building damage proxy map,BDPM).结果表明,升降轨同震形变场均位于Herat断裂带和Siakhubulak断裂带之间,升降轨数据观测得到的最大视线向形变量分别约为32.3cm和58.9cm.反演结果显示,同震位错以逆冲运动为主兼具少量右旋走滑运动,发震断层北倾,倾角约为34°;同震滑动未破裂至地表,主要发生在2～8 km深度,最大滑动量为2.5 m,位于5.3 km深度处,反演得到的矩震级为Mw 6.53.利用多源遥感数据综合分析,初步判定发震断层为Herat断裂带北侧的一个未被填图的逆冲性质的北倾断层.BDPM结果表明,该地震序列对震中40 km范围的建筑物造成较为严重的损毁,其可能是该地震引发大规模人员伤亡的直接原因.

    2023年赫拉特地震序列InSAR同震地表形变断层滑动分布建筑物损害代理图

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    基于"三查"体系的丹巴县滑坡隐患早期识别与监测

    付豪李为乐陆会燕许强...
    734-746页
    查看更多>>摘要：针对高位隐蔽性滑坡隐患传统地面调查手段难以识别的问题,笔者所在团队提出了天-空-地协同的滑坡隐患识别与监测"三查"体系,并已在全国范围进行工程化应用,取得了较好的成效,但相关工作的学术报道较少.以滑坡灾害频发的大渡河流域丹巴县段为研究区,开展基于"三查"体系的滑坡隐患识别与监测具体实践.首先利用干涉图堆叠技术(stacking-interferometric synthetic aperture radar,Stacking-InSAR)和小基线集 InSAR(small baseline subsets-InSAR,SBAS-InSAR)两种InSAR技术结合高分辨率光学遥感实现整个实验区活动滑坡隐患的广域普查,并对比分析Stacking-InSAR和SBAS-InSAR的识别结果;随后利用机载激光雷达测量技术和无人机航空摄影测量技术对丹巴县城周边高风险区段滑坡隐患进行详查,进一步通过现场调查实现重大滑坡隐患的核查,最后利用SBAS-InSAR技术对典型滑坡隐患形变进行监测分析.协同利用天-空-地观测手段在研究区共探测到滑坡隐患41处,主要为大型古老滑坡堆积体在长期重力作用、河流冲刷和人类工程活动等因素扰动下产生的局部复活,大部分滑坡隐患形变演化趋势与季节性降雨有较好的相关性.

    滑坡隐患识别与监测"三查"体系合成孔径雷达干涉测量机载激光雷达测量丹巴县

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    不变RTS平滑算法及其在5G/SINS组合导航中的应用研究

    罗亚荣郭文飞齐书峰郭迟...
    747-755页
    查看更多>>摘要：为了解决导航系统的位置误差随时间累积的问题,提出一种状态空间为矩阵李群的不变RTS(invariant Rauch-Tung-Striebel,InRTS)平滑算法来提高导航状态的精度,其核心在于导航状态及观测都利用矩阵李群进行表示及推导.首先,将系统状态及其误差状态微分方程用矩阵李群来表征,相比于传统扩展卡尔曼滤波算法(extended Kalman filter,EKF),将系统状态构建在矩阵李群上,其动力学方程可以更自然更本质地描述物体在空间中的运动特性,而通过群运算定义的误差状态耦合了姿态误差而不是直接的向量相减;接着,通过李群和李代数之间的对数映射将不变误差状态变量映射到李代数空间,得到一个解析的线性微分方程,该方程与当前状态估计值无关,从而可以获得在任何线性化点处状态无关的雅克比矩阵;然后,根据5G定位中量测模型的左不变特性推导包含杆臂误差的左不变误差状态量测方程,从而得到一个左不变EKF;最后,以左不变EKF为前向滤波,提出不变RTS平滑算法,并将其应用于5G/SINS(strapdown inertial navigation system)组合导航系统,在仿真实验中与左不变EKF算法进行了精度对比.实验结果表明,InRTS算法能对左不变EKF算法得到的轨迹进行平滑,降低了前向滤波过程中导航状态的累积误差,从而证明了所提算法的有效性.

    左不变扩展卡尔曼滤波不变RTS平滑矩阵李群5G/SINS组合导航

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    MGEX差分码偏差产品对BDS-3伪距单点定位的影响研究

    胡倬铭袁海军何秀凤章浙涛...
    756-764页
    查看更多>>摘要：为研究不同差分码偏差(differential code bias,DCB)产品对BDS-3伪距单点定位的影响,推导了 BDS-3单频和双频无电离层组合伪距单点定位卫星端DCB改正模型,基于多模全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)实验跟踪网发布的中国科学院(Chinese Academy of Sciences,CAS)和德国宇航中心(Deutsches Zentrum für Luf-tund Raumfahrt,DLR)两种DCB产品,并结合全球不同纬度均匀分布的国际GNSS服务测站连续7天的BDS-3实测数据对B1I、B1C和B2a单频与B1C/B2a、B1I/B3I两种常用无电离层组合伪距单点定位精度进行对比分析.实验结果表明,在B1I、B1C、B2a 3种频率和B1C/B2a、B1I/B3I两种组合中,CAS产品改正后的定位精度整体上优于DLR产品,具体来说,定位精度的平均值在E、N、U 3个方向上分别提高了 3 cm、1 cm和6 cm.

    北斗三号卫星差分码偏差伪距单点定位

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    利用COSMIC-1/2 IonPrf产品分析中国区域近15年电离层时空变化特征

    陆浩楠叶世榕张庆兰夏朋飞...
    765-774页
    查看更多>>摘要：利用 2006-2020 年中国区域的 COSMIC-1/2(constellation observing system for meteorology ionosphere and climate-1/2)IonPrf产品数据,分析了中国区域电离层时空变化特征.首先介绍新一代COSMIC-2在中国以及全球区域的数据质量状况;然后对IonPrf产品的数据质量控制和电离层特征参数提取方法进行说明;最后,以不同时间尺度统计分析了中国区域近15年电离层特征参数在一个完整太阳活动周期不同活动水平下的时空变化特征.统计结果表明,中国区域电离层变化具有与太阳活动相关的周年变化、季节变化和日变化特征;周年变化中具有明显空间分布特征,以30°N左右为界,中国南方地区峰值密度NmF2、峰值高度HmF2和电子总含量(total electron content,TEC)年均值普遍高于北方地区;在月份季节变化中,NmF2和TEC最大值一般出现在3月、10月,最小值出现在6月、7月,仅中国南方部分地区存在冬季异常现象,且春、夏季的HmF2均值大于秋、冬季;在日变化中,NmF2和TEC的最大值主要出现在地方时(local time,LT)12:00-16:00,且峰值对应的地方时随纬度升高而向前推移.当太阳活动高年时,日落后NmF2和TEC仍保持较高水平.HmF2在中国南方地区最大值出现在LT 12:00-16:00,最小值出现在LT 05:00-07:00,北方地区HmF2的值白天普遍低于夜间.

    COSMIC-1/2电离层时空特征中国区域IonPrf产品

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