干涉SAR的二维相位解缠算法研究

相位解缠是干涉合成孔径雷达 (INSAR)应用的重要步骤之一。本文通过一定的实验研究 ,对比分析了现有的几种主要的相位解缠算法的原理和特点。路径积分算法的局域算子和最小二乘算法的全局算子是这两类解缠算法的本质特征。而各种不同的算法对不同的数据也各自有其特定的适宜性 ,算法的选择应该视实际数据的特点而定。     

基于零空间矩阵相位解缠的复杂山区高速公路沿线形变InSAR监测

针对我国高速公路沿线地质灾害隐患点的排查,采用永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)技术,改进传统最小费用流(MCF)解缠算法,提出一种基于零空间矩阵相位解缠的优化算法,解决了去相关、边缘噪声和冗余边解缠的难题,减小了相位解缠误差。基于改进的PS-InSAR技术,对覆盖毕节-威宁高速威宁段沿线区域的19景5 m高分辨率的RADARSAT-2数据进行处理和计算,得到该区域的年均形变速率在-13.6～12.3 mm/a之间,发现了3处潜在隐患点并对其形变进行了深入分析。对于地形地貌复杂、大跨度的山区线性交通工程,改进后的解缠算法可准确探测其微小形变,在线性交通工程沿线隐患点排查和预警方面应用前景较好。     

基于改进的频谱位移雷达干涉去平算法研究

雷达干涉处理过程中,平地相位去除在整个干涉处理过程中是不可忽视的一步.平地相位一方面使干涉条纹密集化,另一方面加大了后续相位解缠以及相位到DEM转化的难度,基于频谱位移的去平算法是目前比较常用的方法,常规的频谱位移算法忽视了图像本身特点,通过圆周位移之后,仍然有大量的残余相位,导致去平结果不够准确.文中采用改进的常规频移去平算法,根据干涉纹图距离向与方位向平地相位分布情况,采用分块插值频移算法;并用短基线的SRTM数据以及长基线的JERS-1数据进行了实验.通过与常规频移方法比较,结果表明,该改进算法能有效去除干涉纹图中的平地相位.     

基于低空摄影测量影像的特征点提取算子比较研究

影像匹配是低空遥感数据处理的核心步骤,而特征提取是影像匹配的基础。该文从兴趣算子的角度分析了摄影测量中几种主流特征点提取算法:Moravec算子、Forstner算子、SUSAN算子、Harris和SIFT算子,以角点类型较多的普通几何图形、卫星遥感影像和动力三角翼拍摄的低空遥感影像为数据,通过实验得到各算法的速度、精度、局限性和适应性。针对低空摄影测量影像,以重复率为指标定量比较和分析了各算法在抗噪、抗对比对变化、抗光照变化和抗旋转变化等方面的性能。实验结果表明,针对灰度信息丰富的低空遥感影像,SIFT算子具备尺度不变性,抗噪性最好,Harris算子提取速度最快,Forstner算子精度最高。实验结论为低空摄影测量影像处理提供了一种可行性方法。     

基于GDF的道路网完全拓扑生成算法

拓扑关系生成是导航空间数据库构建的一个关键环节。该文根据ISOGDF4.0的要求和道路网拓扑关系的特点,研究了一种道路网完全拓扑关系的生成算法,即根据点的几何坐标生成结点—边拓扑关系的算法,以及从标识点出发利用Qi算子生成部分非传统面拓扑关系的算法。实验表明,此算法的时间效率较高,特别是部分面拓扑关系的定义及生成算法能满足实际导航应用的需要。     

基于GDF的道路网完全拓扑生成算法

拓扑关系生成是导航空间数据库构建的一个关键环节。该文根据IS0GDF4．0的要求和道路网拓扑关系的特点，研究了一种道路网完全拓扑关系的生成算法，即根据点的几何坐标生成结点—边拓扑关系的算法，以及从标识点出发利用Qj算子生成部分非传统面拓扑关系的算法。实验表明，此算法的时间效率较高，特别是部分面拓扑关系的定义及生成算法能满足实际导航应用的需要。     

利用MODIS/EVI时间序列数据分析干旱对植被的影响

为了分析2006 年四川重庆地区夏季干旱对该地区植被生长的影响, 选取该地区多年中分 辨率成像光谱仪(MODIS)增强植被指数( EVI) 时间序列数据进行研究, 利用时间序列谐波分析 (HANTS) 算法对EVI 数据进行去云处理, 并根据处理后的结果( 重构的EVI 数据以及HANTS 分 析得到相应频率对应的振幅和相位) , 分析干旱对该地区的影响, 同时结合地面气象数据加以补 充说明。将干旱年份和正常年份对比分析, 结果表明, 处理后的EVI 时间序列数据能较好地反映 干旱对地表植被的影响, 振幅和相位的空间分布特征能够很好地反映干旱的影响范围。     

基于Savitzky-Golay方法的遥感影像融合

把Savitzky-Golayr滤波方法拓展至二维,提出了基于Savitzky-Golay方法的遥感影像融合算法,并通过与HSI变换、PCA变换和小波变换融合等传统融合算法的比较,证明该方法性能最优.分析Savitzky-Golay滤波算子阶数和小波变换尺度对融合影像质量的影响,发现Savitzky-Golay滤波融合过程中Savitzky-Golay滤波算子阶数是决定融合质量的关键因素.算子阶数越高,融合后影像细节信息越丰富,但光谱信息损失也越严重;算子阶数越低,融合后影像光谱信息保持能力越好,但细节信息增强能力变弱.如何根据具体的遥感影像自动确定最佳的算子阶数是下一步要解决的问题.     

基于同步函数的栅格地理数据变换域盲水印算法

提出一种适合于栅格地理数据版权保护的变换域盲水印算法。在分析栅格地理数据及其水印特征的基础上,引入数学映射思想,依据分块数据经傅立叶变换后的首个系数构建数据-水印同步函数,在水印信息与分块数据之间建立起稳健的具有双向定位性质的对应关系;采用量化思想设计水印嵌入规则,并在同步函数的指导下,将对应的水印信息嵌入分块数据中频分量系数的相位和幅值,在水印嵌入过程中建立了水印误差控制机制,以满足栅格地理数据精度要求。实验结果表明,所提出的算法既具有较好的不可感知性,又能有效保证栅格地理数据质量,尤为重要的是,算法对常规攻击、几何攻击及一定程度的复合攻击等具有好的鲁棒性,适用于栅格地理数据的版权保护。     

劈窗算法中Planck方程展开式参数模型的拟合研究

地表温度是地球生态环境的重要指标,劈窗算法是目前利用遥感反演地表温度最为成熟的算法。为求解两个通道参数组成的热辐射方程组,需将Planck辐射方程线性展开以使各通道辐射值与亮温Ti直接相关,可通过引入中间参数Li与亮温Ti以不同的数学关系模型进行拟合。以MODIS数据源为例,对4种不同拟合关系进行分析比较,发现线性和幂函数模型具有较高的精度和稳定性,估计Li的误差范围为0.019~0.197。进一步分析这两个模型在地表温度反演中的误差及对参数的敏感性,结果显示幂函数模型在各种情况下都优于传统的线性模型劈窗算法。     

学校分区问题混合元启发算法研究

中国城市义务教育学校采用单校划片或多校划片的方式确定招生范围,落实就近入学的法律要求。针对多校划片这一新的学校分区问题,提出“先学校分组,再学生分派”的策略进行划片,并设计了学校分组线性规划模型和学校分区混合元启发算法。分区算法包括初始解构造、邻域搜索算子、破坏重建扰动、集合划分问题（SPP）建模与求解等基本模块,在多启动迭代局部搜索（ILS）算法框架中进行问题求解。通过多启动、随机搜索、破坏重建扰动等机制提升算法的多样性,并引入SPP模型提升算法的全局寻优能力。选择一个县级市和一个市辖区分别进行学校划片实验,结果表明：混合元启发算法优化性能优异且收敛性好,适用于求解单校划片和多校划片问题;SPP模型在单校划片问题中具有明显的优势。     

多种数据划分方法下D8算法的多核并行化实验对比

对地观测技术的快速发展使空间数据规模迅速增大,海量高分辨率DEM数据使得GIS数字地形分析算法面临日益严重的效率瓶颈,多核并行计算技术是在PC端解决上述问题的潜在途径,而并行任务调度策略、数据划分方法是影响并行算法计算效率的重要因素。该文以河网提取中流向算法D8算法为例,基于OpenMP多核并行编程模型,在最佳任务调度策略下研究按行、列、块进行任务分解对该算法计算效率的影响。实验结果表明,不同数据划分方法对计算效率的影响存在差异。结合dynamic任务调度策略,对该算法采用行划分方法,并调用计算机最大可用线程个数16时并行加速效果最佳,加速比峰值达到13.88;划分块数为16时,运行加速比最高为13.46;按列划分加速比峰值达到12.829;而划分成9块和4块最高加速比仅为7.97和3.83。     

基于等高线建立的TIN模型中平三角形区域的消除方法

本文分析了基于平三角形搜索消除平三角形的算法中存在的问题,通过对现有1∶1万基础地理信息数据特点的研究和对已有算法的改进,得到一种新的、基于等高线的TIN模型中平三角形处理算法,并阐述了其原理和思路。通过对在不同情况下的等高线反演DEM进行实验,证明了该方法对于消除平三角形、提高1∶1万比例尺DEM精度具有良好的效果。     

基于机器学习的贫困地区识别算法对比——以陕西省为例

以传统社会经济指标为主导的贫困识别依赖于详尽的普查抽查数据,收集和处理不同质量和数量的普查抽查数据来研究区域贫困需要耗费大量的人力物力和时间,难以快速动态地监测贫困状态。然而时间分辨率高且客观易获取的夜间灯光数据可以在一定程度上弥补统计数据的劣势,即时地反映地表社会经济现象。机器学习算法能够从这些数据中学习出规律和模式,从中挖掘出潜在信息来识别贫困地区。基于陕西省NPP-VIIRS夜间灯光数据,通过构造多维统计变量,利用逻辑回归、支持向量机、K近邻、随机森林、决策树和梯度提升树6种监督分类算法识别贫困地区。结果表明从夜间灯光数据提取的多维特征能够更好的应用于贫困地区的识别,6种算法都能够准确的识别贫困地区,分类结果在空间上具有相似性,且表现出一定的地域性,分类准确度达到76.82%~83.20%。根据混淆矩阵进一步对比各个算法的特点,认为随机森林算法在误差偏移和分类精度等方面综合表现最佳。     

基于相位一致性的红外多光谱影像波段间特征匹配

传统基于灰度的影像匹配方法难以适应红外多光谱影像波段间的非线性灰度差异。该文提出一种基于相位一致性的角点筛选与特征匹配方法。首先基于相位最大矩提取影像边缘图,并利用角点的结构属性进行稳定性判断和角点筛选;然后利用相位一致性的幅值和方向信息构建特征描述符,并采用双向最近邻方法实现初始匹配;最后采用RANSAC算法剔除粗差,得到优化后的匹配结果。实验结果表明,该文提出的角点筛选算法能使匹配点中稳定角点的比例由37.9%提升至85.2%,将最大残差由2.765降到1.766,RMSE由0.854降到0.751。与HOPC模板匹配算法相比,该特征匹配算法能在保证匹配精度的同时,将效率提升了3倍。     

不同时间尺度、季节的气温数据空间平稳特征及其对插值结果的影响

不同时间尺度、季节的气温数据表现出不同的空间平稳特征。为探讨分析空间平稳性对气温插值的影响规律,采用趋势线法对气温数据进行空间平稳性探索,并对比分析不同空间平稳性条件下,普通线性回归、普通克里格、回归克里格的气温插值精度及插值结果的空间分布特点。结果显示：冬季日均、月均气温与年均气温呈现空间非平稳,插值精度随时间序列的增长而提高,随着气温数据逐渐趋于稳定,精度提高的幅度逐渐下降;夏季日均、月均气温呈现空间平稳,随时间序列的增长,插值精度的提高并不显著;夏季日均气温各插值方法的插值精度普遍高于冬季日均气温。与普通克里格相比,回归克里格能有效提高空间非平稳数据的插值精度。时间序列的增长削弱了不同插值算法之间的插值精度差异和插值结果空间分布差异。     

基于改进TAE算法的城市热岛信息提取技术

在使用遥感数据提取煤火热异常信息的TAE算法的基础上,根据城市热岛特点对算法进行了改进,提出了针对城市热岛研究的Urban-TAE算法,即U-TAE算法.该算法使用不同范围的滑动窗口来探测整幅图像,根据稳健估计的方法设定地表温度高于全部像元以及窗口内像元温度统计均值+标准差的像元为热异常像元,并将滑动窗口的范围设置在5...     

土质边坡稳定性评价进化遗传算法

对进化遗传算法进行了改进，提出了新的交叉算子和变异算子，使得改进后的算法具有更好的全局收敛能力。同时，引入与边坡稳定性密切相关的坡角、坡高、土体的抗剪强度等七个因子，建立了适用于边坡稳定性评价的多因素相关进化遗传算法边坡稳定性分析模型。实例应用结果表明，该算法应用于边坡的设计和稳定性评价具有较高的可信度。     

磁暴期间南极South Pole站和McMurdo站电离层闪烁与GPS TEC时空变化相关性研究

目前,对电离层闪烁特性的研究大多集中在低纬度地区,而在极区,特别是在南极地区,由于测量数据稀少,所以研究十分有限。借助安装在南极South Pole站和Mc Murdo站的GPS闪烁监测仪,获取到实测的电离层闪烁数据,同时结合IGS网站提供的同址GPS观测数据,分析了2011年9月24—25日磁暴发生前,9月26日磁暴发生时以及9月27日磁暴发生后GPS L波段信号电离层相位闪烁和GPS TEC时空变化特征。分析显示,这次磁暴对电离层的一个重要的影响是在电离层扰动剧烈期间,相位闪烁活动及其强度在时间和空间分布上都显著增强。研究结果发现,在强电离层闪烁期间,实测的相位闪烁指数σ_Φ与由GPS观测数据推算的TEC变化率指数(ROTI)的变化非常相似,两者之间呈现出良好的相关性。从而证明,在如南极等缺乏独立电离层闪烁观测值的地区,GPS ROTI可以作为表征电离层闪烁的重要可选参数,进而可以借助全球分布的GPS观测数据来分析和研究电离层闪烁特性。     

人工蜂群算法在矿业公司生产用水中智能调配研究

针对矿业公司生产用水优化调配的问题,本文应用人工蜂群算法对生产用水中智能调配。在人工蜂群算法(ABC算法)的基础上借鉴差分算法的思想,提出一种改进人工蜂群算法。通过实验仿真,改进后的ABC算法在不同标准测试函数上均能得到较优解,为矿业公司生产用水中智能调配提供有力支持。