基于三角格网的点云空洞修补算法及精度研究

由地面激光扫描设备所获取的点云数据往往存在有大量的空洞,严重影响后期的处理。提出了一种基于三角格网的空洞修补算法,该方法能够快速、自动搜索空洞边界并根据空洞区域的夹角大小关系进行三角化填充。实验结果表明该算法快速、简单、空洞修补后的精度高。     

结合全景影像的车载点云空洞修复方法研究

针对单一利用点云数据修复空洞而缺乏真实性的问题,提出了一种结合全景影像的车载点云空洞修复方法。该方法首先探讨了基于全景球共线方程的车载点云与全景影像精配准,然后构建了三角格网提取点云空洞范围,针对全景影像变形问题,采用了球面透视模型进行纠正,最后研究了基于SIFT算法的区域种子点密集增长算法,利用前方交会法生成填补点云。实验表明,该方法生成的填补点云具有真实性和完整性,将填补点云与原始点云融合,实现了车载点云空洞修复。     

机载点云空洞的修复方法

为了有效修补由于遮挡造成的空洞,提出了将机载点云与车载点云融合,通过对空洞部分进行探测,选择对应的车载数据进行填充,充分利用车载点云和机载点云的优势进行互补。对于两种方式都没有扫到的空洞,通过确定收缩方向和收缩距离构造收缩环,根据给定的三角面片添加规则在边界环和收缩环之间添加新的三角面片,不断迭代,直到达到收缩距离阈值,停止收缩,填充完整。实验结果表明,该方法修复效果良好。     

地籍测量补测的方法及精度分析

基于地籍测量中存在界址点坐标未知、界址标志丢失,在初次查图阶段需要补测,且补测部分具有面积小、分布琐碎、精度要求高等问题;分析了地籍测量中对数据的精度要求,提出独立坐标系统测量数据,运用CASS软件转换数据的测量方法,与传统的补测方法进行比较并结合实例对误差进行精度分析。得出该方法省工、省资、省时,能够达到国家技术规程的精度要求。     

空间边界缓冲区切片曲线拟合在点云空洞修补中的应用

针对现存的点云空洞修补算法中先精确提取空洞边界,再根据边界邻域点集信息修补空洞的过程,提出了一种基于空洞边界缓冲区切片曲线拟合的空洞修补方法。该方法首先基于不同K邻域内点集的重心变化和密度聚类提取空洞边界缓冲区点集,建立提取点集的局部坐标系;然后采用Householder变换使点集局部坐标系z轴与全局坐标系Z轴平行;最后沿着两个正交的方向切片,根据切片上的点进行曲线拟合并插值出空洞区域点。采用斯坦福大学三维扫描库中的bunny点云数据进行计算分析,基于修补后新增点集到原始空洞内被裁剪点集拟合曲面的距离来定量分析空洞的修补精度,其中闭合空洞和岛屿空洞修补后新增点集到曲面的平均距离分别为0.001 7和0.001 2 m。将本文方法与商用软件Geomagic的修补效果进行对比,结果表明本文方法在闭合空洞类型和岛屿空洞类型中的修补结果可以更好地保存局部区域特征。     

融合k-means聚类和Hausdorff距离的散乱点云精简算法

针对点云精简算法在处理点云数据时特征保留不完整和对小曲率点云精简造成数据空洞的问题,提出了一种融合k-means聚类和Hausdorff距离的点云精简算法。该算法在八叉树算法的基础上构建点云数据的拓扑关系,首先计算所有点云数据点的主曲率,然后计算点云数据点主曲率的Hausdorff距离,根据精简目标要求设定Hausdorff距离阈值,实现点云特征提取,最后对非特征区域进行k-means聚类提取特征点,并将两次提取的特征点融合得到精简结果。实验结果表明,该算法能较完整地保留模型的特征信息,并能避免形成空洞现象。     

不同空间域坐标转换方法研究

我国工程测量项目的数据成果一般统一在西安80坐标框架下,GPS以其高精度、高效率等优势在控制测量、地籍测量、新增地物补测等有着重要应用,即涉及到不同空间域WGS-84坐标与西安80坐标的转换。本文通过大区域测区与小区域测区的坐标转换实例,对比不同空间域坐标转换方法的选择、公共点数量对转换精度的影响,得出在大区域坐标转换中,应采用七参数法且合理选择较多数量的公共点;在小区域坐标转换中,采用四参数法进行坐标转换优于七参数法,且公共点数量合理。     

不同地貌条件下AW3D30 DEM数据空洞修复方法的对比分析

DEM数据被广泛应用于多个领域,但生产过程中数据空洞的出现严重制约了其适用性。因此,对DEM数据空洞修复的研究至关重要。本文选择太原市4个不同地貌条件下的河谷、盆地、丘陵和山地试验区作为空洞区,利用ASTER GDEM数据和直接镶嵌法、反距离加权插值法及三角洲表面镶嵌法对AW3D30 DEM数据进行修复,对不同方法的修复效果进行对比分析。研究结果表明:在盆地区域,反距离加权插值法修复效果最好,三角洲表面镶嵌法次之,直接镶嵌法最弱;在起伏度稍大的河谷、丘陵和山地区域,三角洲表面镶嵌法的修复效果最好,空洞区域内部的纹理特征明显,空洞边缘区域过渡平滑,而反距离加权插值法最弱。     

基于椭球面投影的散乱点云建立三角格网方法

空间点云数据建立三角格网是三维激光扫描数据处理中重要的处理内容之一。已有的点云三角格网建立方法的网形结构良好,但存在数据量大、计算效率低的特点。提出借助椭球面进行高斯投影建立点云的空间三角格网建立方法,有效地实现四周型点云数据格网建立过程。结合某矿井点云数据实例,对基于圆柱面和椭球面投影的两种方法建立的三角格网进行对比,结果表明,利用椭球面投影法建立三角格网能更有效地建立顶部和底部点云数据的拓扑关系。     

结合全景影像的车载街景点云数据增强方法

提出了一种结合全景影像的车载街景点云数据增强方法,首先结合基于密度的聚类方法 DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)分割算法和地物典型特征实现点云数据的分类及单体目标提取;然后对单体目标点云,通过构不规则三角网(triangulated irregular network,TIN),逐一进行缺失区域检测及相应边缘提取;最后提出了基于全景影像局部仿射变换的区域增长密集匹配方法,用于生成缺失空洞区域的真实三维点,实现点云数据的增强。实验表明,该方法能够实现车载街景点云数据缺失区域的填补,且点云增强的结果真实、可靠。     

利用稀少卫星影像控制点生产1:10 000 DOM

针对在野外像控点测量困难区域如何使用控制点快速纠正高分辨率卫星影像的问题,本文提出了基于稀少像控点的区域网平差方法,以实现在高精度、强现势性DEM的限制下,利用卫星影像快速制作1:10 000 DOM。并以阿拉善盟测区为例,进行了精度评价。结果表明,使用稀少像控点即可满足1:10 000 DOM的精度,可实现基于稀少控制点的遥感影像快速生产,有效地解决控制点难以获取时,造成DOM精度低且生产进度缓慢的问题。该方法能够为沙漠、林区等控制点缺乏地区提供一定的借鉴与参考。     

面要素圆形符号适宜尺寸的确定方法

为了解决圆形符号的占位问题,本文提出了用等值二分法求解面要素最大内接圆的圆心和半径。实验证明该方法适合于制图中的任意形状多边形:将面要素最大内接圆的圆心作为其圆形符号的视觉中心,利用断裂点理论,给出了不压盖情况下面要素圆形符号适宜尺寸的计算公式。通过实例分析验证了方法的有效性。     

GPS技术在地籍测量中的应用

文章针对地籍测量的要求,在介绍地籍测绘基本方法的基础上,探讨GPS应用于地籍测量的技术问题,提出切实可行的技术方案。同时,也探讨了GPS-RTK用于界址点测量的问题,提出有效的减弱或消除措施。通过实验表明,采用GPS-RTK进行界址点测量能达到地籍测量的精度要求,是可行的,特别是在天空视野开阔地区;对于困难地区,采用文章所提到的GPS-RTK与全站仪联合作业的思想能够解决界址点测量问题,满足地籍测量的精度要求。     

Use of an inside buffer method to extract the extent of urban areas from DMSP/OLS nighttime light data in North China

Defense Meteorological Satellite Program (DMSP)/Operational Linescan System (OLS) nighttime imagery provides a valuable data source for mapping urban areas. However, the spatial extents of large cities are often overestimated because of the effect of over-glow from nighttime light if a fixed thresholding technique is used. In the work reported here, an inside buffer method was developed to solve this issue. The method is based on the fact that the area overestimated is proportional to the extent of the lit area if a fixed threshold is used to extract urban areas in a region/county. Using this method, the extents of urban areas in North China were extracted and validated by interpretations from Landsat Thematic Mapper images. The results showed that the lit areas had a significant linear relationship with the urban areas for 120 representative cities in North China in 2000, with an R² value of over 0.95. This demonstrates that the inside buffer method can be used to extract urban areas. The validation results showed that the inside buffer model developed in 2000 can be directly used to extract the extent of urban areas using more recent nighttime light imagery. This is of great value for the timely updating of urban area databases in large regions or countries.     

综合多要素的地理空间数据众包任务推荐方法

针对境外欠发达国家（或地区）地理空间数据和志愿者不足问题,为提高有限志愿者的贡献积极性和有效性,本文提出了一种综合多要素的地理空间数据众包任务推荐方法。首先采用网格将研究区域划分为若干任务;然后引入三角核函数计算用户空间偏好,结合时间遗忘率综合计算用户的时空偏好,借鉴TF-IDF和余弦相似度计算语义偏好,并融合时空、语义偏好获取初始兴趣推荐列表;最后利用隐语义模型预测用户标注每个任务的信誉（能力）,并根据用户信誉对初始推荐列表重排序。为验证本文方法有效性,以有一定数据基础的巴基斯坦首都伊斯兰堡为试验区,采用OpenStreetMap平台收集的用户及众包数据开展任务区推荐试验,试验数据按照8：2的比例随机划分为训练集和测试集。试验结果表明,该方法不仅能提高推荐任务接受率,还能提高用户完成任务的有效性。     

集成改进Mean Shift和区域合并两种算法的图像分割

Mean Shift算法分割图像时,带宽的大小直接影响分割效果。带宽分为空间带宽和值域带宽。本文根据待分割遥感图像的空间分辨率参考选定空间带宽,基于渐近积分均方差最小原则计算每一波段值域带宽;针对MS算法分割图像时存在过分割问题,提出基于区域面积加权的区域相似度准则和基于区域熵的合并停止准则来合并分割后区域。MATLAB软件3组实验结果表明:本文方法相比EDISON软件能得到更好的分割效果,且能在一定程度上提高遥感影像分割的自动化。     

智能摄影测量和图像处理在高分辨率光学遥感影像处理中的应用——CRC-AGIP实验室的案例

本文介绍了加拿大新不伦瑞克大学（UNB）高级地球空间信息图像处理实验室（CRC-AGIP实验室）和大地测量与地球空间信息工程系（GGE）开发的一些影像处理技术。通过创新性地利用高分辨率遥感光学影像的各种特性,这些技术解决了一些摄影测量和遥感中的重要问题并实现了一些创造新的应用。所介绍的技术包括：自动影像融合（UNB-PanSharp）、卫星影像在线制图、街景技术、单景卫星影像移动车辆检测、有监督影像分割、平滑区域影像匹配及不同视角影像变化检测。     

高山冰川遥感提取方法研究

遥感的应用使得对冰川大尺度全覆盖、多时相变化的监测成为可能,然而冰川信息遥感提取方法的误差大等难题成为影响冰川监测的障碍。本文综合分析比较了目前已有的多种冰川提取方法的有效性,得出提取冰川范围精度最高的是面向对象的目视判读方法,其次是最大似然法监督分类、面向对象的自动分类、比值阈值法、雪盖指数法等。各自动方法提取冰川面积均有较大误差,且误差主要出现在冰舌末端、阴影区、薄冰区和云层遮盖范围等区域。本文将面向对象的目视判读法应用于冰川提取中,在保证信息提取精度的同时提高了传统解译的效率。     

基于谱间特征与多种指数分析的居民地信息提取方法

本文在分析现有居民地提取方法的基础上,提出将归一化建筑指数(NDBI)、改进归一化差异水体指数(MNDWI)、土壤调节植被指数(SAVI)、比值居民地指数(RRI)相结合进行居民地信息提取的方法。以浙江省宁波市为例,通过光谱采样及各类地物在4种指数上的取值分析,建立模型进行居民地信息提取及精度验证,结果表明:利用该模型可以实现居民地信息的自动提取,能提高居民地与裸地的可分性,减少背景地物的影响,总体精度为91.08%。