白石山风景区雷电灾害风险评估研究

山地旅游景区由于地理、地形、环境的复杂性,雷电活动频繁且防御困难,而游客广泛分布在露天场所又导致人员遭受直击雷危险性高且疏散困难。山地旅游景区的雷电防御尚无明确的标准说明,对其进行雷电灾害风险评估,科学分析雷电风险,确定安全有效的雷电防护措施至关重要。通过对白石山风景区佛光顶观景平台人员生命损失风险、停车广场经济损失风险评估方法的具体描述,探讨山地旅游景区雷电灾害风险评估的基本方法及注意要素,得出以下结论:山地旅游景区雷电灾害风险评估应以IEC62305-2中建筑物的雷电灾害风险评估模型为基础,通过分析雷击现象发生时的损害类型及其影响因素,确定雷电灾害风险评估损失概率及损失量的计算方法,并通过风险值及风险允许值的比较确定防御措施,科学有效地保障景区内人员的生命、财产安全。     

SPOT卫星影像在林业资源调查中的应用

以SPOT影像作为信息源,经过对图像进行几何精纠正、正射校正、增强和融合等一系列处理后,在野外调查的基础上,成功完成了对内蒙古赤峰市林西县林业资源情况的调查分析。对应用遥感技术进行林业调查的技术和方法进行了探讨。     

基于低空遥感的无人机航片获取与处理

以无人机为平台的低空遥感是卫星遥感的有力补充,快速获取并批量处理航拍影像,最大程度体现低空遥感数据的高分辨率和高时效性,是当前亟需解决的问题。从低空遥感的角度,介绍了无人机航拍影像的获取方法,并以渭河西安段无人机航拍影像为数据源,介绍了航拍数据的后期处理及专题图制作。由于无人机航拍获取的数据质量可靠、分辨率高、时效性强,因此在灾害应急、灾情调查、环境监测、土地利用调查等领域应用前景广阔。     

GRAPES模式预报误差订正的变分方法研究

利用变分方法建立预报场和预报倾向场这一预报场组合与模式预报非系统性误差之间的映射关系,来估计GRAPES (Global/Regional Assimilation and PrEdiction System)模式的非系统性误差,从而对预报做出修正。采用两种不同的历史样本建立这一映射关系,其中,利用相同时刻历史样本建立映射关系的方法称为DEM方法;通过相似面积比选取"相似样本"来建立上述映射关系的方法称为SEM方法。以FNL分析资料作为评判预报误差的依据,根据2002—2010年7月GRAPES模式500 h Pa高度场48 h预报的回报资料,利用两种不同的方案进行非系统性误差的估计及预报订正试验。对279个检验样本的试验结果表明:SEM方法和DEM方法都对非系统性误差有一定的估算能力,二者估算的非系统性误差空间分布和量级与模式非系统性误差较一致,SEM方法的修订效果略优于DEM方法,但并不明显。对预报做出系统性误差和非系统性误差两步订正后,DEM方法和SEM方法的订正有效率分别为98.566%和100%,可明显提高预报的准确性。     

滇西北旅游景区气象指数预报方法研究

依据云南省迪庆州3站40年的观测资料,利用统计检验结果,同时结合天气预报的时间和空间尺度理论,论证了迪庆州各旅游景点的气象指数预报。用最靠近景区的气象观测站所提供的天气预报资料和逐时观测资料作为预报景区指数的基础,同时根据景区的经纬度、海拔高度、植被状况进行订正,最终获取旅游景区的特种气象预报指数。旅游景区的特种气象预报软件开发应用天气学、数值方法等理论和业务技术方法,用Fortran语言和vB语言编程,研制了迪庆州各景区的紫外线指数、舒适指数、着装指数、火险等级、旅游气象指数系统。该系统软件已投入业务运行。     

TM影像在陕北地区生态环境本底调查中的应用

利用1997年11幅TM影像为遥感信息源，以陕北地区(榆林、延安、铜川)为试验区，采用ERDASIMAGINE提供的计算机监督分类方法，对该地区的植被类型、植被覆盖度、土地利用以及坡耕地进行了大规模的遥感调查，并将调查成果按1：10万比例尺制图。研究表明，利用监督分类方法对分辨率为30m的TM影像进行陕北地区生态环境遥感调查与制图是可行的，能较真实地反映该地区植被和土地利用的基本特征。     

基于无人机低空遥感的广西甘蔗灾害监测应用研究

广西的甘蔗种植面积和蔗糖产量一直稳居全国首位,每年的极端天气事件,给广西甘蔗生产带来极大的损失。针对传统的灾情调查方法费事、费力,遥感调查手段时效性滞后等问题,本文从低空无人机遥感技术应用的角度,以广西扶绥县甘蔗双高基地为研究区,进行连续的甘蔗灾情观测,利用Pix4D Mapper软件进行航拍影像拼接及正射校正,基于遥感影像分类的方法,对受灾区域进行灾情提取和分析。研究结果表明,基于低空无人机的灾情调查手段,能够迅速准确地获取灾情信息,是广西甘蔗灾情监测的一个新的热点和趋势,能够有效提升广西甘蔗灾害的预警监测水平。     

无人驾驶飞机航测数据的葡萄种植面积估算方法

以无人驾驶飞机拍摄的影像为数据源,通过非监督、监督和人机交互式分类方法分别对小区域葡萄种植面积进行了估算,并结合实际调查数据,对比了三种分类方法在面积估算中的精度。     

张家界武陵源区降雨诱发地质灾害风险区划

为了评估武陵源区降雨诱发的地质灾害风险,提高山岳型景区防灾减灾能力,基于2010-2019年张家界武陵源区16个区域自动站逐日降水量资料和中国区域地面气象要素数据集(CMFD),结合张家界武陵源区数字高程(DEM)和地质灾害详细调查数据,从致灾因子、孕灾环境等方面构建了地质灾害风险指数模型,并基于GIS分析完成了降雨诱发地质灾害的风险区划.结果 表明,武陵源降雨引发地质灾害高风险区占总面积5.5％,主要位于景区东侧和西南部,其中东部的黄龙洞、紫霞山和西南部的黄石寨、杨家界等景点需要做好重点防范;中等风险区占比39.5％,核心景区的大部分面积属于该区;景区西侧、东北侧乡镇风险较低.     

长城沿线风沙区土地利用监督分类方法

以长城沿线风沙区为试验区，以1997年TM影像为遥感信息源，进行了土地利用状况本底调查，探讨了利用ERDAS IMAGINE对该地区TM影像进行监督分类的方法，包括以外业调查的信息为基础建立分类模板、评价分类模板、执行监督分类、评价分类结果、聚类统计分析等步骤。     

平面标定法在闪电光学观测中的应用

针对闪电光学观测资料定量分析的需求,采用张正友平面标定法结合便携式平面靶标,实现了闪电外场试验中光学观测设备的现场标定,为消除光学系统成像畸变对闪电通道特征分析的影响提供了一种便捷的途径。使用此方法对广州高建筑物雷电观测站(TOLOG)的6套闪电光学观测设备进行了标定,结果表明:光学观测设备搭载同类型镜头时,焦距越短图像的畸变越明显; 图像中视线与光轴的夹角越大,径向畸变的影响越明显,采用鱼眼镜头获得的闪电通道图像在靠近边缘的位置畸变的影响会超过25%;通过对配备焦距为8 mm鱼眼镜头的单反相机以及配备焦距为8 mm广角镜头的高速摄像机同时获取的闪电光学同步资料进行畸变校正后,发现获取的图像畸变校正前后闪电通道总体长度差异分别为12.9%和4.5%;经过畸变校正后不同设备获取的闪电通道图像比原图拥有更好的一致性。      

基于数据矢量特性的MODIS数据几何校正

MODIS探测器的大扫描角多探元并扫方式是造成扫描图像严重畸变的主要根源,应用基于SWATH的卫星遥感数据处理策略,分析MODIS 1B各分辨率数据空间位置关系及图像数据与经纬度数据的对应情况,结合探测器扫描方式、卫星升降轨和地球曲率等各方面因素按像元地理位置合成图像,抛弃数据光栅特性采取矢量特性实现对像元几何精定位。结果表明：应用该种方法处理的MODIS数据几何校正精度高,方便进行亚像元级精确几何校正,而且可以避免2次或多次像素重定位导致信息丢失,不会出现“BowTie”现象。     

全球对地观测球体幕显示中图像处理技术

覆盖全球的气象信息在球体幕上进行显示具有很强的立体感和纵深感,在多个行业具有应用价值。基于中国气象局的气象资料,在国内首次研制了全球对地观测球体幕显示系统软件并能够稳定运行。本文主要介绍了系统的核心技术图像处理的实现。图像处理包括两个步骤:图像增强和图像变形。图像增强处理增强了包含大量气象信息的图像显示效果,图像变形处理通过几何校正、图像拼接等技术实现将备投图像从平面显示正确投影到球体幕上。经过系统图像处理后,覆盖全球的观测资料能在球体幕上正确、无缝、无变形、无失真显示,其利用模拟真实地球的球体屏幕,让观众从太空的角度直观形象地体验全球气象信息展示。     

用改进的光流法和卫星TBB资料进行对流临近预报

为了在缺少雷达观测的地区开展对流临近预报,利用光流法和半拉格朗日外推法进行了卫星云图外推实验,同时利用无辐散约束改进光流矢量来避免云图辐散失真。(1) 光流法反演的风场能够准确反映出台风涡旋环流结构,采用半拉格朗日方案进行外推,可以保持云系的旋转特性,具有良好的稳定性和精度,但随着外推时间的增加光流矢量中的噪声会导致云图辐散失真。(2) 无辐散约束减少了风矢量杂乱无序现象,弥补了缺失的光流,还能对风速进行平滑,使风速空间梯度更平滑。(3) 用改进后的风场进行外推,避免了云系辐散失真,在保持其形态不被破坏的同时,还能减少云团TBB虚假增长。(4) 检验表明改进后的外推预报方案,具有更小的平均绝对误差,MAE提高了4%,临界成功指数提升了9%。     

风云二号气象卫星姿态和沿步进方向失配角参数对图像影响的模拟研究

用模拟的方法研究了卫星姿态、沿步进方向失配角参数对风云二号气象卫星图像定位影响及其随时间的变化规律。模拟结果表明, 参数偏差对图像定位的影响有很强的规律性; 参数的偏差将导致图像网格失真和图像定位不准; 不同参数对卫星图像定位的影响不同。由模拟生成的典型误差图像为风云二号高精度图像定位模型的建立和图像定位误差分析提供了依据。     

Evaluation of Probe-Induced Flow Distortion of Campbell CSAT3 Sonic Anemometers by Numerical Simulation

The Campbell CSAT3 sonic anemometer is one of the most popular instruments for turbulence measurements in basic micrometeorological research and ecological applications. While measurement uncertainty has been characterized by field experiments and wind-tunnel studies in the past, there are conflicting estimates, which motivated us to conduct a numerical experiment using large-eddy simulation to evaluate the probe-induced flow distortion of the CSAT3 anemometer under controlled conditions, and with exact knowledge of the undisturbed flow. As opposed to wind-tunnel studies, we imposed oscillations in both the vertical and horizontal velocity components at the distinct frequencies and amplitudes found in typical turbulence spectra in the surface layer. The resulting flow-distortion errors for the standard deviations of the vertical velocity component range from 3 to 7%, and from 1 to 3% for the horizontal velocity component, depending on the azimuth angle. The magnitude of these errors is almost independent of the frequency of wind speed fluctuations, provided the amplitude is typical for surface-layer turbulence. A comparison of the corrections for transducer shadowing proposed by both Kaimal et al. (Proc Dyn Flow Conf, 551–565, 1978) and Horst et al. (Boundary-Layer Meteorol 155:371–395, 2015) show that both methods compensate for a larger part of the observed error, but do not sufficiently account for the azimuth dependency. Further numerical simulations could be conducted in the future to characterize the flow distortion induced by other existing types of sonic anemometers for the purposes of optimizing their geometry.     

基于单CCD尺寸检测的摄像机标定方法

为提高机械零件尺寸检测的精度,针对Tsai两步标定法中初始参数不精确的问题,提出了基于直线投影约束的三步标定方法.该方法首先利用直线投影约束条件求解出图像中心点和畸变参数的初始值,然后结合径向排列约束条件求解超定方程组得出全部外部参数和余下内部参数值,最后对全局参数进行非线性优化.为验证提出方法的效果,通过建立基于图像模板的世界坐标系实现,即首先利用图像像素坐标求取摄像机坐标,再将摄像机坐标进行归一化,利用外参数矩阵就可以求解出图像点的世界坐标.结果表明,该方法可以有效提高摄像机标定的精度,像素误差可达0.126 5像素点,单目视觉尺寸检测中任意两点距离误差小于0.41%.     

卫星可见光云图上日食阴影的动态订正

分析了日食对可见光云图及其时间序列的影响规律,提出利用相关分析、均值和方差分析以及线性拟合和局部增强等技术进行日食阴影区订正的动态方法。这种方法可以有效地消除阴影,尤其是日全食区域的“黑核”,较好地恢复了云图上云的纹理结构及亮度。     

融合无人机LiDAR和高分辨率光学影像的点云分类方法

点云分类是激光点云数据处理的重要环节,探索自动、高效、高精度的点云分类方法具有重要意义.通过分析同机获取的LiDAR点云与高分辨率光学影像的特点,提出了融合无人机LiDAR与高分辨率光学影像的点云分类方法.首先将LiDAR点云投影到二维平面并构建不规则三角网模型,然后寻找同名点对完成与光学影像的配准与融合,进而将光学影像的光谱信息赋予无人机LiDAR点云,接着从光学影像上提取光谱特征、从LiDAR点云上提取多尺度几何特征构建分类特征集,进一步通过CFS特征选择算法实现特征集的降维,最后运用随机森林分类算法实现点云分类.实验结果表明,本文分类方法的总体精度可达89.5%,Kappa系数为0.844,与未经特征选择的分类结果相比精度提高了1.1个百分点,与单纯依靠LiDAR或者光学影像的分类相比,精度分别提高了5.4和14.9个百分点.本文方法不仅有效避免了基于点云属性内插构建新的图像融合方式带来的计算误差,同时解决了单尺度下构建几何特征时难以确定最优空间分析尺度的问题,并且对特征集进行优化选择从而有效提高了数据处理的效率.     

FY-3A中分辨率光谱成像仪图像地理定位方法

风云三号A星 (FY-3A) 中分辨率光谱成像仪 (MERSI) 采用45°镜旋转扫描,形成垂直于卫星飞行轨迹的360°连续圆周扫描方式,多元探测器并扫的技术。该研究依据这种扫描特性,给出了适用于FY-3A MERSI遥感图像地理定位的方法;定义了完善的坐标系及坐标系转换关系,根据MERSI观测几何、卫星空间位置和姿态、仪器空间位置和指向建立了探测器像元观测矢量与地面位置之间关系的模型;通过地形校正消除地形起伏带来的定位误差;在FY-3A地面应用系统中业务运行的同时,通过一定数量的地面控制点分析,将定位误差等效为遥感仪器安装误差,修正了MERSI的仪器指向角度。实验结果表明,使用该方法对MERSI遥感图像地理定位精度达到250 m像元级,满足MERSI图像的高精度定位要求。