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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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    重力卫星数据反演地表质量变化的点质量模型法研究进展

    苏勇李建成徐新禹王长青...
    1503-1516页
    查看更多>>摘要：利用多代重力卫星观测数据监测全球质量变化,使人类对全球物质迁移和环境变化有了更加深刻的认识和理解.由于卫星星载仪器精度和分辨率的限制以及建模误差等多种因素的影响,利用重力卫星数据解算的全球质量变化模型受到条带误差的影响,广泛采用的滤波平滑手段虽然可以对其削弱,但同时会引起更严重的信号泄漏问题.为了克服这些问题,并进一步提高重力卫星数据解算地表质量变化模型的时空分辨率和精度,许多学者基于牛顿万有引力定律发展了点质量模型法,该类方法直接建立地表质量变化参数与卫星受摄运动的关系,并采用约束矩阵处理条带误差和向下延拓产生的不适定问题.综述了点质量模型法的研究进展,详细梳理了不同点质量模型法的基本理论和方法,分析了不同约束矩阵的构建策略和特点,简要总结了点质量模型法的后处理方法,以期能为点质量模型法的后续发展和研究提供参考.

    卫星重力测量全球地表质量变化时变重力场点质量模型法

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    高精度电离层产品增强PPP-B2b定位性能分析

    宋伟伟宋啟晟何倩倩龚晓鹏...
    1517-1526页
    查看更多>>摘要：北斗三号卫星导航系统(BeiDou-3 satellite navigation system,BDS-3)通过PPP-B2b信号向中国及周边区域提供实时精密单点定位(precise point positioning,PPP)服务.由于PPP-B2b信号未提供电离层模型产品,目前的定位研究主要采用无电离层组合,其精度可以到达分米级,但是需要30 min左右的收敛时间.针对PPP-B2b定位收敛时间长的问题,分析了电离层模型产品对定位收敛性能的提升.将准四维电离层建模方法引入中国区域电离层延迟建模,并采用2021年年积日第201-207天中国区域均匀分布的50、100、150和200个基准站4种方案进行解算,结果表明,当电离层建模所用测站数量从50个增加至200个时,电离层模型产品精度从2～3 TECU提升至优于0.8 TECU.高精度电离层模型产品可以显著缩短PPP-B2b定位收敛时间,相比于目前PPP-B2b定位,基于电离层模型产品增强的单BDS-3动态PPP收敛时间仅需7.56 min,缩短77％;GPS+BDS-3双系统动态PPP收敛时间由13.51 min缩短至4.45 min.因此,高精度电离层模型产品能显著缩短PPP-B2b的定位收敛时间.

    电离层模型北斗三号卫星导航系统PPP-B2b精密单点定位快速收敛

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    基于模拟高频GNSS数据的安宁河断裂强震滑动分布快速反演研究

    高志钰李彦川单新建黄星...
    1527-1537页
    查看更多>>摘要：为了探讨现有的高频全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)连续台站在强震潜能较高的安宁河断裂未来强震发生时震级快速预估、滑动分布快速反演的可靠性与时效性,利用以震间闭锁模型为约束的运动学数值模拟方法,合成1 100个Mw6.5～7.5地震事件或破裂情景,模拟得到带有随机噪声信号的高频GNSS位移波形,结合最速下降法进行分析与讨论.统计结果表明,利用现有的GNSS连续台站能够在8 s左右反演得到初始震级(Mw6.2),并能够在较短时间内或破裂完成之前反演得到准确的震级结果与滑动分布结果.在中国地震科学实验场即将加密建设的GNSS连续台站,能够为区域内强震震级快速估计、滑动分布快速反演甚至断层破裂优势方向予以更加有效地刻画.研究结果证实了利用高频GNSS数据在安宁河断裂强震震级快速估计和有限断层滑动分布快速反演中的可行性和适用性,为该区域强震速报预警提供理论依据与技术支撑.

    高频GNSS滑动分布反演震级估计安宁河断裂运动学模拟

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    EOP预报误差对深空探测器精密定轨结果影响分析

    王波鄢建国高梧桐叶茂...
    1538-1545页
    查看更多>>摘要：地球定向参数(earth orientation parameters,EOP)是地球参考系和天球参考系之间的重要转换参数,由于复杂的数据处理过程,空间大地测量技术获取的EOP存在几天至2周的延迟.为保障深空探测任务的成功实施,在不能使用实时EOP精确观测值的情况下,需研究分析EOP预报误差对深空探测器精密定轨精度的影响.分析了国际地球自转和参考系服务发布的A公报的预报误差,处理了火星快车(Mars express,MEX)的射电跟踪数据和小行星2016HO3探测器的仿真数据,对比分析了 EOP预报误差对深空探测器精密定轨精度的影响.结果表明,EOP预报值产生的定轨误差对MEX探测器主要表现在切向和法向上,在深空探测器双程多普勒数据精密定轨中,世界时与协调世界时之间的差异项预报误差为主要误差项;精密定轨误差与EOP预报时长无绝对线性关系,而与差异项预报误差强相关,且在相同预报误差的情况下,该项定轨误差随星地距离变化率的增加而增加.

    地球定向参数精密定轨深空探测器预报误差

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    非差模糊度固定的高分三号SAR卫星厘米级定轨

    王龙雨郭靖李振洪余琛...
    1546-1555页
    查看更多>>摘要：利用高分三号(GF3A)卫星星载全球定位系统(global positioning system,GPS)观测值,研究了星载接收机天线相位中心改正以及整周模糊度固定对GF3A精密定轨的影响.数据质量分析结果表明,单历元可用GPS卫星的平均数量稳定在7个左右,C1和P2码观测值多路径分别为0.89 m和0.34 m,且变化稳定.精密定轨结果表明,通过在轨校正星载GPS天线相位中心,可将径向、切向和法向重叠轨道差异分别从7.9 mm、12.8 mm和15.5 mm提升至4.3 mm、6.6 mm和8.6 mm.通过非差模糊度固定,可进一步将定轨精度提升至3.3 mm、3.5 mm和3.3 mm,实现了优于1cm的精密定轨.相关定轨结果与重处理的Sentinel-1相当,为GF3A科学任务实施提供了有力保障.

    高分三号卫星精密定轨非差模糊度固定天线相位中心变化

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    一种融合多源数据的全国OCO-2 SIF降尺度方法

    卢小平蔡国盛张向军余海坤...
    1556-1565页
    查看更多>>摘要：日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)值对表征农作物长势状况、植被胁迫早期诊断等具有重要意义,目前主要是利用遥感技术反演得到大范围SIF值,但由于受低空间分辨率和稀疏采样等限制,难以满足省级以下空间尺度应用需求.针对上述问题,提出一种基于随机森林(random forest,RF)算法的SIF降尺度模型构建方法.首先将多源遥感数据与轨道碳观测2号(orbiting carbon observatory-2,OCO-2)SIF数据进行融合,建立同一尺度下的非线性关系,反演500 m×500 m空间分辨率的SIF数据,通过实验得出预测模型的决定系数、平均绝对误差和均方根误差分别达到0.72、0.24mW·m-2·nm-1·sr-1和0.33mW·m-2·nm-1·sr-1,表明了该方法的有效性;然后基于模型降尺度后的SIF数据与增强型植被指数、归一化差异植被指数、新OCO-2SIF数据集进行空间相关性分析,并利用中国二氧化碳观测卫星SIF和地面SIF站点数据进行验证,结果均表现出较好的相关性.将降尺度后的SIF数据在中国河南省内进行时序性分析,结果显示降尺度产品能够较好地捕捉植被变化信息.通过RF算法融合多源数据能够反演出500 m× 500 m空间分辨率的SIF数据.

    日光诱导叶绿素荧光轨道碳观测2号随机森林算法多源遥感数据降尺度

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    一种识别植被覆盖滑坡的多模态深度神经网络模型

    唐小川涂子涵任绪清方成勇...
    1566-1573页
    查看更多>>摘要：中国西南山区植被茂盛,该区域光学遥感影像上的滑坡常被植被遮挡、难以辨识,基于光学遥感影像的植被覆盖滑坡识别错误率较高,难以满足实际需求.针对这一问题,利用机载激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)生成的数字高程模型(digital elevation model,DEM)和山体阴影图去除滑坡表面的植被覆盖,构建了一个植被覆盖山区的滑坡数据集.在此基础上,提出一种基于多模态深度学习的智能滑坡识别模型,综合利用DEM和山体阴影图识别植被覆盖条件下的滑坡,模型主要包括3个神经网络模块:自动提取DEM数据特征的Transformer神经网络,自动提取山影图特征的Transformer神经网络,以及融合多模态遥感数据的卷积注意力神经网络.实验对比了 ResU-Net、LandsNet、HRNet、SeaFormer模型,结果表明,所提模型达到了最高的滑坡预测精度,交并比和F1值分别提高了 9.3％和6.8％.因此,Li-DAR能够有效地去除植被干扰,适用于识别西南山区植被覆盖条件下的滑坡;提出的LiDAR滑坡识别模型能够预测滑坡的位置,为滑坡监测设备选址提供了有力支撑.

    滑坡识别植被覆盖山体阴影图DEM多模态深度学习神经网络模型

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    基于双流并行全向扫描Mamba的遥感影像建筑物变化检测

    厉芳婷张过周方栋王上...
    1574-1585页
    查看更多>>摘要：采用深度学习技术对海量遥感影像进行建筑物变化检测与解译分析,可以为自然资源要素管理和国土资源节约集约化提供关键科学依据和数据支持,对自然资源动态监测和空间治理现代化具有重要意义.状态空间模型Mamba结合了全局感受野与动态加权,在时间序列预测任务中能够更好地捕捉趋势和周期性信息,然而目前Mamba在遥感影像密集预测的研究尚不充分,对高分辨率遥感影像变化检测存在计算复杂度高、检测效率低等问题.对影响Mamba算法参数量的关键因素进行了深入分析,提出了双流并行全向扫描Mamba网络,构建通道内的数据并行化处理方法,在通道总数不变的情况下,有效减少单个Mamba块中数据的通道数,实现网络总体参数量的下降和高效的特征提取.在LEVIR-CD和WHU-CD两个数据集上进行了对比实验,结果表明,所提网络各项指标均优于非Mamba架构的网络,与基准网络对比训练效率分别提升了 19.45％和8.26％,且在网络参数量与计算复杂度方面显著降低,分别降低了 35.8％和 22.4％.

    高分辨率遥感影像变化检测深度学习状态空间模型双流并行

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    一种抗遮掩的卫星视频目标跟踪算法

    吕京国白颖奇王琛
    1586-1596页
    查看更多>>摘要：卫星视频中的目标极易受到背景遮挡与淹没,造成外观特征匮乏,最终导致跟踪失败.以全卷积孪生网络为基础,提出一种抗遮掩的卫星视频目标跟踪算法,解决不同遮掩程度下运动目标的跟踪丢失问题.目标轻度遮掩时,以模板更新网络得到的前向结果作为当前帧的跟踪结果,并将前向结果设为新的前向模板,获取运动目标的变化特征.目标重度遮掩时,首先,将前向结果设为新的后向模板,利用后向模板对上一帧影像中的目标进行再次跟踪;然后,采用空间位置预测模块获取目标的历史轨迹特征,得到轨迹结果;最后,以再次跟踪得到的双向验证误差为依据,将前向结果和轨迹结果相结合,得到当前帧的跟踪结果.以吉林一号卫星视频数据为例,利用典型运动目标进行算法验证.结果表明,所提算法可以在目标遮掩时提供较为准确的跟踪结果,跟踪精确率与成功率分别达到76.2％和78.9％,算法跟踪速度为33帧/s.所提算法可以实现遮掩情况下运动目标的持续跟踪与监测,实际应用中能够有效提高智能交通、防灾救灾、战时监控等方面的应急处理能力.

    卫星视频数据目标跟踪遮掩变化特征双向验证误差

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    词汇树索引约束的无人机影像快速特征匹配算法

    姜三江万寿郭丙轩
    1597-1609页
    查看更多>>摘要：高效匹配对选择和影像特征匹配直接决定无人机影像运动恢复结构(structure from motion,SfM)的效率.联合词汇树的倒排和正向索引结构,提出无人机影像匹配对选择和特征匹配加速算法.首先,利用词汇树的单词-影像倒排索引结构,基于影像相似性的空间分布特征,设计了自适应阈值的词汇树检索算法;然后,利用词汇树的影像-单词正向索引结构,将显式最近邻描述子搜索简化为词汇树单词映射,设计了词汇树引导匹配算法.4组无人机影像的试验结果表明,所提的自适应阈值词汇树检索算法能够有效地筛选匹配对,避免传统固定阈值或比例算法导致的匹配对数量过多或不足的问题;在保证匹配精度的前提下,词汇树引导匹配算法的加速比达到156～228,并在无人机影像SfM空三中取得与经典最近邻搜索匹配相当的精度.

    无人机影像匹配对选择特征匹配词汇树检索运动恢复结构三维重建

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