Characteristics of Zhangsanying-Tongshanzi aeromagnetic anomaly zone and prospecting potential of iron deposits in northern Hebei,China

Based on the latest high-precision aeromagnetic data,an aeromagnetic anomaly zone is identified at Zhangsanying--Tongshanzi in northern Hebei Province.By the potential field conversion processing,including the reduction to the pole,vertical derivative,upward continuation and residual anomaly,the authors analyzed the characteristics of three typical aeromagnetic anomalies in Zhangsanying--Tongshanzi aeromagnetic anomaly zone and their geological origin.The methods include the forward and inversion methods,such as 2.5D optimization fitting and Euler deconvolution.Moreover,combined with the geological outcrop,known iron deposits,ground magnetic survey and verification,the authors studied the relationship between the aeromagnetic anomalies and iron deposits.The result shows that the Zhangsanying--Tongshanzi aeromagnetic anomaly zone is composed of 10 large magnetic anomalies with high amplitude and clear boundary.The aeromagnetic anomalies are comparable and intrinsically related to the ground magnetic anomalies and IP anomalies,indicating that the anomalies are caused by magnetite deposits.It has good magnetite prospecting potential in the Zhangsanying--Tongshanzi aeromagnetic anomaly zone.     

基于Dense SIFT特征的无人机影像快速拼接方法

特征匹配是无人机影像拼接过程的关键步骤,针对传统的特征匹配方法在影像拼接过程中获取匹配点少、特征点分布不均匀、匹配耗时长等问题,本文提出一种基于Dense SIFT特征的无人机影像快速拼接算法。首先,利用影像POS信息构建连接矩阵以引导匹配过程;然后在降采样影像上进行影像分块,利用Dense SIFT算子获取初始匹配点,并采用两次NCC方法分别实现降采样影像和原始影像上匹配点的精化;最后,基于共线方程将影像投影至物方面上,完成影像的快速拼接。本文选取2组无人机影像进行拼接实验,将本文算法与SIFT和SURF匹配拼接方法进行对比,结果表明：在影像特征点匹配方面,本文方法获取匹配点数量是SIFT和SURF算法的5倍以上,且匹配点分布更加均匀;在影像拼接结果方面,本文方法不仅能够较快完成影像拼接,而且有效避免了拼接影像中的“重影”现象,保证了较好的拼接质量。     

基于三维Taylor多项式建立局域海洋地磁场模型

在海洋磁力测量中,波浪和风等外界因素的变化会对磁力测量数据在垂直空间上产生影响,而二维Taylor多项式在建立局域海洋地磁场模型时没有考虑高度变化对模型的影响。针对这一问题,提出使用三维Taylor多项式完全展开法来构建局域海洋地磁场模型,通过模拟某海域水下球体磁场,仿真船载磁力测量数据,分析两种模型截断阶数的选择、完全与不完全展开的区别和模型边界效应等问题。实验表明,在顾及高度变化的情况下,三维Taylor多项式模型能更详细地反映海洋磁力异常的分布情况,且较好地改善了边界效应。     

水准仪磁致误差检定的测量不确定度分析

通过对由亥姆赫兹线圈和测微平行光管构成的水准仪磁致误差检定装置的测量方法及其不确定度来源的分析,讨论了水准仪磁致误差检定的测量不确定度的评估方法,阐述了检定结果不确定度主要由测量重复性、测微平行光管的刻划误差和读数误差、磁场以及磁致误差特性曲线拟合引入。对这些分量分别进行分析与公式推导,最终评定出检定装置的扩展不确定度。     

Combined analysis of gravity and magnetic anomalies using normalized source strength

The traditional combined gravity and magnetic analysis uses the linear regression of the first order vertical derivative of the gravity anomaly and the reduction to the pole ( RTP) magnetic anomaly, and provides the quantitative or semi-quantitative interpretation by calculating the correlation coefficient, slope, and inter-cept.In the calculation process, due to the remanent magnetization, the RTP anomaly still contains the effect of oblique magnetization, as a result, the homologous gravity and magnetic anomalies may display irrelevant results in the linear regression calculation.To solve this problem, we present a new combined analysis using normal-ized source strength ( NSS ) .Based on the Poisson's relation, the gravity field can be transformed into the pseudomagnetic field of the direction of geomagnetic field magnetization under the homologous condition.The NSS of the pseudomagnetic field and that of the original magnetic field are calculated, which are insensitive to the remanence, and then the linear regression analysis is carried out.The approach is tested using synthetic model under complex magnetization, the results show that it can still identify the gravity and magnetic anomalies from same source under strong remanence, and can establish the Poisson's ratio.Finally, this approach is ap-plied in Wudalianchi in China.The results demonstrated that this approach is feasible and can provide the ref-erence for further data processing and interpretation.     

无人机遥感数据处理与滑坡信息提取

高分辨率的DEM和DOM数据是对地形地貌信息的准确描述,也是滑坡信息提取的重要数据源。首先,针对滑坡信息提取的要求,本文采用无人搭载微型单反相机的影像获取平台,结合野外测量的GPS数据,弥补了无人机POS信息精度低的劣势;针对无人机影像的特点,运用摄影测量基本原理与计算机视觉算法,获取高精度、高分辨率的DEM与DOM影像,保留了丰富的光谱与纹理信息。其次,借助ESP辅助工具获取了DOM影像的最佳分割尺度,并结合研究区地物特征构建了基于模糊分类与SVM算法相结合的决策树,运用面向对象的分类方法实现了对研究区内植被、道路、疑似滑坡区域的信息提取。最后,依照研究区地物分布的空间特征确定了高风险等级区域,并对该区域进行滑坡的形态与纹理分析以及精度评价,其中提取的疑似滑坡区域用户精度为91.44%、生产者精度为84.65%,结果表明无人机遥感在滑坡信息提取领域具有较高的应用价值。     

Object-oriented crop classification based on UAV remote sensing imagery

UAV remote sensing images have the advantages of high spatial resolution,fast speed,strong real-time performance,and convenient operation,etc.,and have become a recently developed,vital means of acquiring surface information.It is an important research task for precision agriculture to make full use of the spectrum,texture,color and other characteristic information of crops,especially the spatial arrangement and structure information of features,to explore effective methods for the classification of multiple varieties of crops.In order to explore the applicability of the object-oriented method to achieve accurate classification of UAV high-resolution images,the paper used the object-oriented classification method in ENVI to classify the UAV high-resolution remote sensing image obtained from the orderly structured 28 species of crops in the test field,which mainly includes image segmentation and object classification.The results showed that the plots obtained after classification were continuous and complete,basically in line with the actual situation,and the overall accuracy of crop classification was 91.73%,with Kappa coefficient of 0.87.Compared with the crop planting area based on remote sensing interpretation and field survey,the area error of 17 species of crops in this study was controlled within 15%,which provides a basis for object-oriented crop classification of UAV remote sensing images.     

基于无人机成像点云的禄丰恐龙谷南缘环状地貌空间特征探测实验分析

为了定量获取复杂地貌构造的特征参数,需要获取高精度、高分辨率的地形地貌数据。在复杂地貌特征探测中,基于无人机航测结合成像点云,可以快速、高效、安全、准确地完成复杂地貌空间探测任务。针对禄丰恐龙谷南缘环状地貌的典型局地场景,采用无人机测量技术获取测区高分辨率的地貌影像数据,构建实景三维场景模型并对其地貌特征进行探测分析研究。试验结果表明:①基于无人机成像点云构建0.2 m分辨率DEM数据能够精准表达研究区真实地貌特征。②通过构建环状场景"内-中-外"7条典型高程剖面线,对比分析证实了研究区地形呈现环形"盆缘"形态特征,内外两侧高程逐渐递减,并且"盆缘"外部剖面高程起伏变化剧烈,地形相较于内部地貌更加复杂。③为进一步探测提取微形地貌特征信息,利用无人机成像原理构建的精准DEM数据结合测区实景三维模型,定量提取了该区坡度、坡向、相对高差、等值线、山脊线、山谷线等相关参数进行精准定量测量及分析探讨。④利用立体三维模型的多视角目视解译与典型场景分析,可清楚辨别出测区冲沟发育以及地质体的节理层理面等微地貌特征。通过以上对地貌三维场景探测试验研究表明,利用实景三维模型能够快速准确呈现测区地貌形态特征,并且成像点云数据综合分析,能够量化、半量化揭示区域构造地质信息。总体而言,无人机测量技术与成像点云3D产品在地质调查中的应用具有实用意义,并具备独特的技术优势。      

无控制点数据的无人机影像快速处理

本文以四川地震灾区作为典型研究区,尝试在无其他控制点数据时,仅利用小型无人机影像和无人机系统自身记录的辅助数据,进行无人机影像的快速匹配、拼接和纠正处理。首先,对小型无人机获取的影像数据和辅助数据进行了详细分析,然后,将小区域原始影像利用影像匹配算法进行自动拼接,拼接后的分块区域再根据辅助数据进行纠正处理。SIFT算法被运用到无人机影像的匹配中,达到了较好的速度和精度;分块拼接后的成果利用辅助数据的伪中心点进行纠正,相对精度较高,镶嵌结果无视觉错位。最后,将纠正结果和GoogleEarth影像数据叠加进行精度检查,主要标志性地物重叠良好。     

Joint inversion of magnetotelluric and fullwaveform seismic data based on alternating cross-gradient structural constraints

Magnetotelluric(MT)inversion and seismic inversion are important methods for the interpretation of subsurface exploration data,but separate inversion of MT and seismic produces ambiguous and non-unique results due to various factors.In order to achieve accurate results,the authors propose a joint inversion method of two-dimensional MT and seismic data in the frequency domain.The finite element method is used for numerical simulation of electromagnetic data in the forward modelling,and the Gauss-Newton method is used for the inversion.The 9-point-finite-difference method is used to solve the seismic wave field in the acoustic wave equation,and the inverse problem of seismic data is solved by full waveform inversion with a conjugate gradient,a simple and fast method.Cross gradient functions are used to provide constraint structure between resistivity and velocity parameters to carry out the joint inversion.The joint inversion algorithm is tested by double-rectangular model synthesis data,and the accuracy of the algorithm is verified.The results show that the joint inversion results are better than those from separate inversion.The algorithm is applied to a geophysical model of a metalliferous deposit in Jinchuan and is compared with the separate inversion results.It shows that the results obtained with joint inversion are much closer to the real model.     

作物胁迫无人机遥感监测研究评述

作物胁迫是全球农业发展的一个重要制约因素,实现快速、大范围、实时的作物胁迫监测对于农业生产具有重要意义。传统的作物胁迫监测方式,如田间调查、理化检测和卫星遥感监测总是受到各种田间条件或大气条件的制约。随着无人机和各种轻量化传感器的快速发展,其凭借高频、迅捷等优势为各种作物胁迫监测提供了一套全新的解决方案。本文在介绍了目前主流的多种无人机和传感器的基础上,首先对目前无人机遥感用于作物监测的主要胁迫类型进行了梳理,然后重点阐述了基于光谱成像和热红外传感器进行作物胁迫无人机遥感监测的应用和技术方法,最后提出了作物胁迫无人机遥感监测尚需解决的关键问题,并展望了未来无人机遥感用于作物胁迫监测的前景。     

基于野外台站无人机组网遥感仿真航迹规划

无人机因其灵活、高分辨率等特点在遥感领域中得到了广泛应用,但是目前的无人机遥感多为单机作业,存在缺乏组网协同规划、作业效率有待提高等问题。无人机组网遥感观测能够克服单机作业存在的问题,可以实现多尺度、多平台、多载荷的高频次迅捷组网观测,快速获取大范围的超高分辨率数据,为大范围的生态环境监测、洪涝灾害监测以及国土安全应急监测提供数据支撑。无人机航迹规划能够为高频迅捷的无人机组网观测提供最优航迹。本文针对日益繁杂的航空遥感任务,以及无人机野外台站资源的逐渐完善,提出了基于野外台站的无人机遥感航迹规划模型,以优化后的单机航迹为基础,以无人机数量最少为目标进行多机组网任务分配,旨在解决基于台站的无人机组网航迹规划问题。首先对单机航迹进行优化,将无人机总航程分为有效作业航程和非有效作业航程,通过分析单机作业的任务约束,证明了非有效作业航程最短时作业效率最高,非有效作业航程由转弯航程以及无人机往返于台站的航程决定,因此,确定提高单机作业效率的航迹优化方法：采用“最小宽度”的方法确定最优飞行方向以减少转弯航程,以无人机往返于台站航程最短为原则确定最优的任务起点;其次,以优化后的单机航迹为基础,提出基于台站的无人机组网任务分配算法,考虑每架无人机往返于台站的航程,充分利用无人机的续航能力,以无人机数量最少为目标进行任务分配,从而获得基于台站的无人机组网航迹规化结果。通过仿真分析,验证了本文模型的有效性和正确性。     

多源数据古塔变形监测研究

建筑遗产的变形监测是遗产可持续保护的重要保障,塔类古建筑是古建筑中的典型,造型突兀高耸,变形包含沉降、倾斜、弯曲及扭转等多种状态,传统监测手段难以满足其监测需求。本文针对某古塔的变形问题,以传统测量方法为参照,采用地面激光雷达和无人机近景摄影测量技术获取古塔三维数据,结合古塔监测指标对3种方法流程、特点、数据及结果精度进行对比,通过融合三维模型对古塔病害分析,从不同的角度反映出古塔的变形状况。通过对比可知：常规测量方法进行古塔变形监测,具有精度高,应用灵活特点,适用于古建筑整体姿态或者典型特征监测;地面激光雷达技术精度高、设站灵活,能够精确分析古塔整体及部分局部的形变,但易受扫描视角的影响;无人机近景摄影测量技术建立的古塔三维模型具有高精度及真实的色彩,对整体及细节纹理表现好,但是无法获取塔内部狭窄空间的三维数据;融合数据能有效弥补单一数据源的缺陷,实现古塔全面病害分析。数据精度方面,地面激光扫描及近景摄影测量技术均可达到毫米级精度,传统监测方法在沉降与倾斜监测方面优于前2种方法,在监测全面性方面则前2种方法更具优势。     

面向智能查违的北斗无人机低空感知与服务系统

针对如何解决对城建中违章建筑进行全面有效监管的问题,设计研发了一种应用北斗无人机低空感知与服务技术的智能查违系统。利用北斗无人机搭载航空摄影设备获取城市定点区域遥感数据,通过实时数据通信传输模块将信息上传至多功能遥感数据处理平台进行动态处理,实现违章建筑的持续变化监测和查询,为监管部门提供数据支撑和决策依据。     

深部隐伏沉积变质型铁矿床找矿模式初探——以苍山县沟西铁矿床为例

为验证苍山县沟西地区航磁局部异常,运用地面高精度磁测、勘查线剖面高精度磁测和钻探验证等综合勘查方法进行评价,依据Δ犜磁异常、高磁剖面异常和Δ犜化极向上延拓100 m 磁异常特征,首先预测了隐伏铁矿体的空间位置、产状,进而实施钻探验证,发现了苍山县沟西大型隐伏铁矿床,取得了良好的找矿效果,经对比分析已知矿体和磁场特征,建立了地质-物探找矿模式。     

基于遗传算法的瞬变电磁法线圈阵列优化设计

为解决瞬变电磁检测技术遇到地底干扰物时在探测精度方面的不足,从载流直导线出发,利用磁场矢量叠加原理,计算单个正三角形空间磁场分布,设计了一种正三角形发射线圈阵列。为得到更好的磁聚焦特性,利用遗传算法对线圈阵列的具体参数进行优化。仿真结果表明:87.5%及以上的磁场能量集中在半径0.113m的特定区域内。说明该线圈阵列在较小目标区域实现了聚焦,具有良好的聚焦性,可以应用在瞬变电磁检测技术发射回线中。     

瞬变电磁法三维模拟计算研究进展

瞬变电磁法应用于矿产资源、环境工程等领域。目前主流的瞬变电磁三维正演模拟方法包括积分方程法、有限差分法、有限体积法和有限元法。随着观测环境的复杂化以及探测精度要求的提高,有必要研究瞬变电磁法高精度三维模拟计算,以便推动数据处理解释方法的进步。本文系统介绍了瞬变电磁三维正演计算研究进展,分析了准静态差分方程的构建和发射源的加载及边界的处理等有限差分法的关键技术,厘定出空间和时间离散以及大型线性方程组的求解等有限元法的难题。瞬变电磁数值模拟今后的发展方向是深入开展近源情况下受场源效应、复杂地形、极化效应等影响的三维模拟,以及特殊场情况下的多源多分量响应计算,为瞬变电磁法精细探测提供理论支撑。     

中国无人机遥感技术突破与产业发展综述

无人机是未来网络环境下一种数据驱动的空中移动智能体,而无人机遥感则是无人机应用最重要的引领性产业。本文首先以国内外无人机遥感发展现状为背景,重点概述了中国无人机遥感21世纪以来“十五”到“十三五”所获得的具有代表性的国家支持与推动的发展历程,阐述了无人机遥感定标场,航空航天定标场的建立以及应用验证,包括无人机遥感系统的载荷与系统技术发展;然后,进一步阐述了以遥感定标场、地物参量引导载荷性能、系统模型为代表的中国无人机遥感的相关技术跨越;接着,概略介绍了无人机遥感在国防反恐安全以及跨国应急救援,国土测绘与海洋岛礁测绘应用,地质灾害应用以及国家应急救援等领域的产业应用;最后,介绍了中国在无人航空遥感领域展开的跨越性的工作,包括组网智能控制、精度和实时性度量基础、载荷平台自组织冗余容错、遥感大数据云处理技术和无人机遥感组网实用化等内容。未来无人机遥感发展的总体目标是建立起具备迅捷信息获取能力的无人航空器组网观测系统,实现无人航空器组网技术由项目层面跨越到遥感领域,同时也为中国成为世界遥感强国的国家战略跨越奠定基础。     

重磁力联合反演在研究复杂盆地基底构造中的应用

本文采用重磁力联合反演方法,计算了民和盆地基底深度和视磁化强度。针对该盆地特点,设计了等效和非均质重力反演模型,在约束条件下分块反演得到准确可靠的基底深度;用基底深度和航磁异常反演基底视磁化强度,根据岩石磁化率参数,判定基底岩性横向分布。该方法不仅能提供盆地基底构造形态,而且能提供基底岩性信息。     

空间直线拟合的PEIV模型的构建与解法

针对空间直线拟合不宜直接采用总体最小二乘算法和混合总体最小二乘算法的问题，提出一种基于PEIV模型的总体最小二乘法的空间直线拟合算法。首先将空间直线的标准方程进行变换，改写为总体最小二乘的EIV模型；然后针对系数矩阵的特点，将模型转换为更加合理的PEIV模型，线性化成类似于最小二乘间接平差形式，采用迭代的方法求解拟合参数。平差过程保证了系数矩阵重复元素的改正数一致，常数元素的改正数为零，符合实际理论；最后，通过算例比较验证了该方法的可行性和优越性。