基于反S数学模型的地图目标分形无标度区自动确定

在观测尺度r的取值范围足够大时 ,地图目标的Richardson曲线往往呈反S形态。根据这一特点 ,采用反S数学模型———带导数的三次多项式模型拟合Richardson曲线 ,并根据该模型推导出分形无标度区间的计算公式 ,提出了一种自动确定地图目标分形无标度区的新方法 ,最后验证了本方法的可行性和有效性     

一种利用反S数学模型自动确定地图目标分形无标度区的新方法

在观测尺度r的取值范围足够大时,地图目标的Richardson曲线往往呈现反S形态。根据这一特点,采用反S数学模型———带导数三次多项式模型拟合Richardson曲线,并根据该模型推导出分形无标度区间的计算公式,提出一种自动确定地图目标分形无标度区的新方法,最后通过实验验证本方法的可行性和有效性。     

多源异质遥感影像的分形特征分析

分形理论已经在影像压缩、分割、去噪等方面表现出了较大的优势,其特点是能够准确地描述影像的空间结构信息和变化规律。分别采用分线法和三角棱柱法对同一实验地区的多种分辨率不同波段的遥感卫星影像进行分析,分别计算了图像中不同地形区域(如城区、湖泊、田地等)的分形维数,并根据两种算法的特性对图像进行了特征分析。多源遥感影像的实验结果证明,分形维数确实可以作为影像特征分析的一个重要工具,并可以指导分析遥感影像的应用情况。此外,在计算分形维数的过程中,采用三折线拟合法自适应地确定影像的无标度区间,提高了分形维数计算结果的可靠性。     

多源异质遥感影像的分形特征分析

分形理论已经在影像压缩、分割、去噪等方面表现出了较大的优势,其特点是能够准确地描述影像的空间结构信息和变化规律.分别采用分线法和三角棱柱法对同一实验地区的多种分辨率不同波段的遥感卫星影像进行分析,分别计算了图像中不同地形区域(如城区、湖泊、田地等)的分形维数,并根据两种算法的特性对图像进行了特征分析.多源遥感影像的实验结果证明,分形维数确实可以作为影像特征分析的一个重要工具,并可以指导分析遥感影像的应用情况.此外,在计算分形维数的过程中,采用三折线拟合法自适应地确定影像的无标度区间,提高了分形维数计算结果的可靠性.     

基于分形的图像场表达与图像处理应用

分形图像处理理论是一个尚未形成而又亟待研究的图像处理新理论，本文研究此理论中的几个基本理论问题：３－Ｄ自然景物表面２－Ｄ投影图像的分形投影关系；图像的分形场表达及其适宜性评价，文中以假设检验理论定量地分析了分形场表达的适宜性，并提出以拟合度Ｘ＾２检验法作为确定图像分形场无标度区间的统计量化指标，据此讨论了分形应用于图像处理的基本技术与方法，给出了分形在图像纹理分析，特征提取，目标探测和区域分割等领     

分形理论和LiDAR数据的滑坡识别

针对传统山区滑坡地质灾害人工调查工作难度大而光学遥感难以实现植被覆盖区滑坡调查的问题,该文提出了一种基于高分辨率数字地形模型和分形理论的滑坡识别算法。采用LiDAR技术构建意大利多洛米蒂山的高分辨率数字地形模型,运用数字地形分析和C-A分形提取研究区异常地形特征,并与四分位距法进行对比,解决了山区地表滑坡快速提取与识别的问题。实验表明,研究区内滑坡具有统计上的分形特征,基于分形理论和LiDAR数据确定的滑坡地形异常比四分位距法选取阈值更为客观准确,其识别的滑坡区域与实际滑坡位置一致,弥补了可见光遥感技术在植被覆盖区的不足,降低了传统野外实地调查的工作量和作业成本。     

分形模拟在DEM内插中的应用

为提高DEM的空间分辨率,避免线性插值方法的平滑和低通滤波作用,本文依据地形的分数布朗运动(FBM)特性,提取地形的分形参数,利用分形模拟方法进行插值,并将不同地形的试验结果与线性插值方法进行比较和分析。结果表明该方法能较好保持地形的随机性、不规则性和丰富的细节信息,同时也具有一定的插值精度。     

地图信息的分形描述

什么是分形？分形是局部与整体之间具有自相似的图形。 自相似分为严格的和近似的。 前者是一种纯数学构造且具有无限的精细结构， 但在自然界是不存在的 ，如Koch雪花图等；后者在大自然中是无处不有，如河流、海岸线、 地貌沟谷网等，它们为不规则的复杂图形，且具有局部与整体之间的近似的或统计上的自相似性，表现为典型的湾中有湾、叉中有叉等有限层次的嵌套结构。 这种不规则结构无法用经典的几何学来描述, 分形学就是用来表达这种具有自相似性的复杂对象的。 　　分形学的创始人B.Mandelbrot将其巨著命名为 “大自然的分形几何学”。 作为数学问题, 分形学的思想可以追溯到 19 世纪末, 但真正成为一门新的学科应是20世纪70年代的事了。 问题源自“英国的海岸线有多长”这样一个地图量测问题, 因此可以说地图量测孕育了分形学, 可见地图内容特别是地图上的自然要素应是分形学描述的天然对象。 描述分形体的数学手段是分数维, 它是一个尺度变换下的不变量。 对于自然界的分形体来说, 分形关系的存在是有范围的, 这个范围叫无标度区, 只有在这个尺度范围内才存在自相似关系。 因此, 在分形方法的应用中, 首先需要确定无标度区。 对于一全分形体, 可区分出不同性质的分维: 织构分维、结构分维和态势分维，它们分别描述分形体的纹理、嵌套和总体轮廓特征。     

热红外目标的多标度分形识别模型

利用机载热红外成像光谱仪（TASI）获取的热红外图像,进行了温度与比辐射率分离,然后采用多标度分形模型进行阈值分割,建立了一种新的热红外影像目标探测方法。实验结果表明,温度的空间分布具有多标度分形特征,即对lgL（r）与lgr进行分段拟合。利用多标度分形模型提取的温度阈值进行城市热红外影像的精细目标识别,并成功提取了建筑物目标。     

空间剖分提取山顶点的方法

山顶点作为重要的地形特征要素,其提取方法一直是数字地形分析的重要研究内容之一。此处将水文模拟提取归结为空间剖分的一种,将山顶控制范围作为山顶提取的空间分布约束条件,提出一种基于空间剖分原理的山顶点提取方法。该方法根据山顶地形形态特征,分别通过水文模拟分析、等高线剖分来获取山顶影响区域与候选控制范围,通过确定山顶适宜控制范围来提取山顶点。以开县地区作为实验样区,通过该方法所得山顶点空间分布结果合理,符合传统山顶认知和地形形态特征。     

利用层次聚类对移动曲面拟合滤波算法快速分类的研究

经典移动曲面滤波算法由于算法简练,适用范围广泛且滤波效果较好,适用于多种地形。但是传统移动曲面滤波方法存在较多缺陷,如计算阈值参数难以确定、各个格网间阈值参数缺少相关性、分类主要依据高差阈值及水平距离相关性较小等缺点。文中提出层次聚类算法,将三维地形转换为二维平面,利用相邻点水平距离和高差构建数据集,进行聚类判断点云的属性,采用ISPRS提供的15组样本,定性和定量分析本算法的滤波精度。为验证本聚类算法的优越性和科学性,同时与改进型移动曲面和PTD滤波算法进行精度对比,充分说明本算法相较于其他算法的优越性和高效性。     

地形特征约束下的失真DEM修复方法

数字高程模型（DEM）在描述地形时会存在一定程度的失真现象,对失真DEM进行修复可以有效地提高其精度及保真度。本文针对DEM在描述规则地形时存在的失真现象,提出了用地形特征约束失真DEM形态结构的失真修复方法,以规则地形中的平地结构地形为例,进行了失真修复试验。首先根据地形特征确定平地地形的DEM应为平面结构,再采用最小二乘法（LS）及随机抽样一致性算法（RANSAC）对其平面方程进行参数估计,进而得到修复的DEM数据。试验结果表明,本文所提的修复方法有效可行,修复后的DEM数据不仅提高了精度,还能充分地反映原地形的地形特征。两种修复算法的修复能力相接近,当存在大量格网点时,都能达到很好的修复效果,但RANSAC更能适应高程异常的情况,鲁棒性更好。     

基于Otsu方法点云粗分类的渐进三角网滤波算法研究

针对传统渐进三角网滤波方法需要针对不同的地形条件频繁调整滤波参数,并且对低矮地物滤波效果较差等问题,结合图像分割中的Otsu方法,提出一种基于Otsu方法点云粗分类的渐进三角网滤波算法。在对原始点云数据粗分类的基础上,以点云类别属性引导滤波过程。实验结果表明,方法简单可行,可以有效地控制低矮点被误分类成地面点的可能性,提高滤波处理结果的准确性。     

实数编码改进遗传算法的非线性最小二乘平差

遗传算法在处理测量领域中的非线性问题时,算法中的种群数目大小、个体中的参数分量的数量以及参数的取值区间都会对算法的效率产生影响。针对基本遗传算法在处理非线性问题时,容易陷入局部最优值、速度慢、收敛区间小等问题,本文采用了一种新的交叉策略,并对变异算子中的变异步长作动态的自适应改变。最后通过实例解算验证了这种改进的遗传算法比基本遗传算法更加稳定、精度更高、收敛速度更快、收敛区间更大。     

利用质心Voronoi图对地形自适应简化的算法

地形简化算法利用少量有效的地形信息表达整体地形,能很好地解决海量地形数据与计算机硬件之间的矛盾,同时满足多尺度地形应用需求。针对现有地形简化算法难以兼顾局部地形起伏与地形整体特征的问题,提出一种基于质心Voronoi图的地形自适应简化算法。首先,利用质心Voronoi图的特点,以地形起伏度作为密度函数生成质心Voronoi图;然后,利用分布在地形起伏较大区域的质心Voronoi图种子点及大多分布在地形特征线上的Voronoi区域顶点重构地形;最后,通过原始地形与重构地形的特征线验证地形简化的效果,并与三维道格拉斯-普克（3D DouglasPeucker,3D DP）算法进行精度对比。实验结果表明,从简化地形中提取的山脊线、山谷线、等高线等地形特征线与原始地形的重叠度均较高,算法能较好地保持地形整体特征;且在相同的简化级别下,算法的简化误差小于3D DP算法,具有较高的地形简化精度。     

一种分形模型的机载InSAR DEM空洞填补方法

针对如何提高机载InSAR DEM空洞填补精度和DEM对地形细节描述的难题,该文对分形模拟的中点位移插值函数做了改进。首先,提出了动态分形参数提取思路,根据选定的窗口动态提取局部分形参数,使提取的分形参数局部精度显著提高。其次,提出了分形曲面中心内插法,以正方形为图像基元,将两点信息扩展到8点信息来充分显示局部变化的细节信息;考虑到对采样点点数和位置的要求,结合距离加权平均法来弥补周围不够8点的特殊情况。最后,以国产机载X波段全极化InSAR影像提取的DEM为数据源进行了实验。实验结果表明,相比传统的中点分形内插法,该方法不仅能有效提高空洞填补精度,且能更好地描述地形的细节信息。     

带约束条件的自适应滤波及其在GPS定位中的应用

推导了约束状态下的卡尔曼滤波递推方程,采用不消去状态参数的方法,在卡尔曼滤波的数学模型中增加约束状态方程推导出约束状态下的卡尔曼滤波递推方程.表明采用带约束条件的滤波递推过程与一般卡尔曼滤波递推方程相似,只要对预报值及其协方差增加一项约束条件改正项即可,因此,在滤波计算上不需要做大的修改.还讨论了带约束条件的卡尔曼滤波的自适应算法,说明一般自适应滤波算法同样适用于带约束条件的滤波,因此在应用上非常便利.利用一组GPS动态定位数据中的伪距观测值进行计算分析,并以距离作为一个约束条件,结果显示约束条件对滤波结果的改善程度与约束条件和动态系统本身有关.对于一般卡尔曼滤波中因模型确定误差和动态目标突然加速而导致的滤波发散现象,如果增加约束条件的约束力较小时,同样会出现滤波结果偏离,因此,带约束条件的滤波同样需要考虑滤波的自适应性.     

Polarimetric SAR Data Correction and Terrain Topography Measurement Based on the Radar Target Orientation Angle

Topographic variations caused by the range and the azimuth terrain slopes induce polarization orientation changes which cause the polarization to rotate about the line of sight. The existence of these variations reduce the accuracy measurement of geophysical parameters from polarimetric synthetic aperture radar (PolSAR) images. For this reason most inversion studies are best done in area of flat earth. In area which has significant terrain variations require compensation for topography. In real situations, terrain slopes rotate the polarization basis of the polarimetric scattering matrices by an orientation angle shift, and induce significant cross-polarization power. In this paper, two methods have been investigated using the polarimetric orientation angle (PAO): the first one involves the rotation of the polarimetric scattering and coherency matrices to achieve maximum azimuthally asymmetry for polarimetric data compensation to ensure accurate estimation of geophysical parameters in rugged terrain areas. The second approach has been developed which measures azimuth and range terrain slopes that are related to shifts in polarization orientation angle. Terrain elevation maps relative to a plane parallel to the radar line of sight can then be generated by integrating these slopes requiring only one PolSAR flight pass by combing orientation angle estimation and a shape-from-shading technique (SFS) which is mostly used by the computer vision community. Experimental results with C-band polarimetric RADARSAT2 data are used evaluate the data compensation algorithm and DEM generation.     

三维地形的生成技术及实现

概要介绍了三维地形生成的基本技术，结合三维建模软件MultiGen Creator2.4的地形数据库模块，详细讨论了MultiGen Creator2.4中构建地形的四种算法，并以福建省福清地区水口店为研究区域，成功建立了视觉效果较好的三维地形。     

随机中点位移法在三维地形插值显示的适用性分析

三维地形模拟技术是当前计算机绘图领域中研究的重点之一。针对粗略地形的格网用分形技术进行插值,通过定量数据分析分形计算效率,预测产生的分析数据量。基于随机中点位移法中的菱形-方形法三维地形模拟;通过统计数据量和效率推求合适的递归次数范围,缓解计算量和地形逼真度之间矛盾的方法,以及用此方法进行三维地形的分析和预测的适用性分析。