基于开源数据和条件生成对抗网络的地形重建方法

如何使用少量的地形特征复原地形地貌一直为地学领域的难题。本文使用开源数据集提取地形特征要素,使用地形特征要素作为约束条件构建了用于生成DEM的条件生成对抗网络(Conditional Generative Adversarial Networks, CGAN),设计了基于开源DEM、开源DEM与遥感影像组合、以及5m高精度DEM提取地形特征要素生成DEM的对比实验,并对结果进行视觉效果、相关性分析以及地形因子的对比与评价。结果表明:(1)在视觉效果上,3种不同方式生成的DEM在视觉效果上均十分逼近原始5 m DEM,都远好于传统插值方法生成DEM,基于开源12.5m DEM提取要素和1m遥感影像的重建效果最接近于原始5 m DEM;(2)在相关性上,三种不同方式生成的DEM与原始5m DEM相关性均能达到0.75以上,组合开源数据提取要素重建DEM与原始5 m DEM相关性可达到0.85以上;(3)在地形因子方面,基于开源12.5 m DEM和1 m遥感影像提取要素重建DEM的坡度和坡向的分布趋势与原始5 m DEM最为一致。本文为高精度DEM建模提供了新的思路,在高精度DEM难以获取...     

Sentinel-1 TOPS影像干涉处理与形变监测

Sentinel-1A IW模式可获取250 km宽的SAR影像,且噪声小、重访周期短。然而Sentinel-1A的TOPS成像方式造成SAR影像方位向多普勒频率变化较大,干涉数据处理对影像配准要求极高。提出基于DEM和精密轨道的TOPS影像高精度配准和拼接方法,实现TOPS影像干涉变形监测的数据处理,并利用升降轨TOPS影像数据获取门源地震雷达视线向一致的同震变形,证实本文数据处理方法的正确性。     

基于Voronoi图的遥感影像校正地面控制点选取

遥感影像几何校正时要求选取的地面控制点应尽可能在整幅影像内均匀分布,而对于均匀分布的理解主观性较强。本文运用Voronoi图控制地面控制点的均匀分布,并建立了控制点的分布与数量的联系,使选取的地面控制点分布均匀,且数量足够。实验证明,用Voronoi图控制地面控制点的均匀分布,是提高遥感影像多项式几何校正精度的有效途径。     

利用omap自动计算GPS三参数在土地质量地球化学调查中的应用

土地质量地球化学调查评价的调查精度较高,GPS主要应用于地球化学测网布设、土壤采样点的定位及其他生态地球化学样品的采集定位。野外工作前必须通过大地测量三角点实测数据进行GPS手持机三参数校正,在GPS中置数,校正参数满足精度要求之后方可进入野外采样阶段,因此,正确的参数设置是使用GPS的关键。利用omap结合1∶5万地形图实现了室内快速自动化校正三参数,精度高,误差小于3 m。     

多尺度相关性分析的机载双极化InSAR轨道误差校正方法

在高分辨率机载干涉SAR成像处理过程中,由于载机飞行过程中偏离理想轨迹,需要高精度的惯导系统和GPS系统记录载机的运动轨迹并进行运动补偿。然而,由于目前传感器导航精度的限制,在完成运动补偿处理后仍然存在轨道误差,从而影响干涉相位的精度,本文提出了一种机载双极化InSAR轨道误差去除方法。该方法利用小波多尺度分析对不同极化方式差分干涉相位进行多尺度分解,减弱地形误差相位、噪声相位对轨道误差的干扰,然后根据不同极化方式轨道误差的高度相关性,对相位进行降权改正,得到轨道误差改正后的差分干涉相位。为验证该方法的可靠性,分别采用模拟数据和E-SAR P波段双极化数据进行实验分析,结果表明原始差分干涉图中的轨道误差剔除明显,利用P波段获得的校正干涉图生成数字高程模型(DEM),轨道误差改正前后获取的DEM与LiDAR值的均方根误差(RMSE)分别为6.02 m和1.68 m,提高了InSAR测高精度。本研究为机载InSAR轨道误差补偿提供了一种新的思路。     

一种基于面阵摆扫式航空影像的特征匹配方法

特征匹配是面阵摆扫式航空影像处理的关键步骤,针对传统特征匹配方法在面阵摆扫式航空影像匹配时存在匹配点数量少,分布不匀均的问题,本文提出一种基于自适应亮度空间的特征匹配方法。首先根据影像POS（Postion Oriental System）信息求解待匹配影像间变换关系进行影像校正,在校正后的影像上构建自适应亮度空间,使用ORB算子和BEBLID算法在亮度空间上获取特征点和二进制特征描述符,然后基于汉明距离获取初始匹配点,使用RANSAC算法剔除粗差,最后将匹配点变换到原始影像上得到最终匹配结果。本文选取6组具有视角差异及亮度变化的面阵摆扫式航空影像进行实验,将本文算法与SIFT、SURF、ORB、ORB+BEBLID、ASIFT等匹配方法进行比较,结果表明：本文算法通过建立影像间变换关系,构建自适应亮度空间,使得算法提取的特征点数量增加1.5倍,获取匹配点数量是其他算法的3倍以上,且匹配点分布更加均匀,匹配效率高于其他算法,验证了本文算法在具有亮度变化及视角差异的面阵摆扫式航空影像上匹配的有效性。     

DMSP/OLS夜间灯光影像中国区域的校正及应用

美国国防气象卫星搭载的业务型线扫描传感器（DMSP/OLS）获取的夜间灯光影像,可客观地反映人类开发建设活动强度,其广泛应用于城市遥感的多个领域。但该数据缺少星上的辐射校正,下载的原始影像数据集不能直接用于研究,需进行区域校正。长时间序列的DMSP/OLS夜间灯光影像数据集主要存在2个问题需在校正过程中解决：（1）原始影像数据集中的影像是非连续性的;（2）数据集中的每一期影像都存在着像元DN值饱和的现象。针对这2个问题,本文提出了一种不变目标区域法的影像校正方法,对提取出来的每一期中国区域的夜间灯光影像进行了校正,该校正方法包括相互校正、饱和校正和影像间的连续性校正。最后,为了检验校正方法的合理性与可靠性,本文将校正前后中国夜间灯光影像与GDP和电力消耗值,分别进行回归分析评价表明,校正后的影像更客观合理地反映区域经济发展的差异。     

多源遥感影像深度特征融合匹配算法

针对多源遥感影像之间成像机理不同、非线性光谱辐射畸变大以及灰度梯度差异明显等所导致的匹配困难问题,提出深度特征融合匹配算法(Feature Fusion Matching Algorithm, FFM)。(1)通过构建特征图金字塔网络提取影像深度特征,使用特征连接结构将语义丰富的高层特征与定位精确的低层特征互补融合,解决多源影像同名特征难以表征的问题并提高特征向量的定位精度;(2)对原始维度1/8的特征图进行交叉变换来融合自身邻域信息与待匹配影像特征信息,通过计算特征向量间的相似性得分得到初次匹配结果,针对特征稀疏区域,提出滑动窗口自适应得分阈值检测算法来提升匹配效果;(3)将匹配结果映射至亚像素级特征图,在小窗口内计算像素间的匹配概率分布期望值来检校优化匹配结果,提高匹配点对的准确性;(4)使用PROSAC算法对匹配结果进行提纯,有效剔除误匹配的同时最大限度保留正确匹配点。试验选取6对多源遥感影像,将FFM同SuperPoint、SIFT、ContextDesc以及LoFTR算法进行对比,结果表明FFM算法在匹配点正确率、匹配点均方根误差以及分布均匀度等方面远优于其他算法。将FFM匹...     

面向无人机影像的改进FNEA分割方法

针对无人机影像光谱信息量不足导致的影像分割精度较低和同类地块过度分割问题,本文设计了一种面向无人机影像的改进FNEA分割方法。首先,利用特征提取方法,构建原始RGB影像的不同纹理和植被指数特征影像;然后,基于改进分离阈值法选择最佳植被指数和纹理特征;最后,将最佳特征与原始RGB数据融合,采用FNEA算法进行影像分割。将改进FNEA方法与多种分割方法对比,结果表明改进FNEA方法的分割精度更高,同一地块内过度分割可得到较好控制,适合无人机影像的分割。     

光学航天传感器几何建模与DEM生成新进展

高分辨率光学卫星成像系统正越来越多地应用于遥感和摄影测量领域.根据新型的高分辨率卫星影像系统主要特点及高分辨率卫星测图的关键技术的发展趋势,以第21届国际摄影测量与遥感大会"光学航天传感器几何建模与DEM生成"专题中的51篇文章为参考,总结了目前典型的光学卫星影像(主要是IRS-P5和ALOS/PRISM)的几何建模方法,影像匹配与DEM提取方法以及光学航天传感器在其他方面的应用.     

基于少量控制点的Radarsat-2影像快速几何纠正技术研究

Radarsat-2卫星依据其搭载的GPS接收机可实现3倍中误差小于60m的精确实时定轨。由此本文提出依据其影像元数据信息实现快速几何纠正的方法,该方法利用少量的几个控制点来消除Radarsat-2影像与待纠正参考系间的系统误差,从而实现Radarsat-2影像的快速几何纠正。本文并依据SAR斜距成像原理的纠正公式和实地采集的GPS数据,验证了元数据中所提供RPF模型的内部精度和外部符合精度。通过实验验证了本快速纠正技术可以获得中误差小于2个像素的平面几何纠正精度。     

A DEM fusion method for ascending and descending orbit StereoSAR DEMs in complicated mountain areas considering SAR echo intensity

To extract the high-quality DEM in complicated mountain areas,a DEM fusion method for ascending and descending orbit StereoSAR DEMs considering Synthetic Aperture Radar(SAR)echo intensity is proposed.After the analysis for the influence of terrain features and SAR side-looking imaging characteristics on radar echo intensity and DEM accuracy,four Terras AR-X images with the stripmap mode and the 3 m spatial resolution covering a certain area of Maoxian County,Sichuan Province,China,was selected as the experimental area.StereoSAR technology was used to extract the ascending orbit StereoSAR DEM and the descending orbit StereoSAR DEM,respectively,and the corresponding radar echo intensity map was calculated.Then,while comparing the radar echo intensity corresponding to the same point position,DEM fusion was carried out,and the accuracy of DEM before and after the fusion was analyzed with the ground points measured by GNSS-RTK as reference data.Finally,a high-quality DEM with a 3 m spatial resolution in the experimental area was obtained.The DEM accuracy was improved on all slopes,and the mean absolute deviation(MAD)improved to 4.798 m,the standard deviation(SD)improved to 6.087 m and the LE90 improved to 40.48 m.The experimental results indicate that the fusion method of highresolution ascending and descending orbit StereoSAR DEMs considering SAR echo intensity can effectively extract DEM with high accuracy and reliability,which can provide technical support for obtaining highquality terrain information in similar areas.     

Two-sided long baseline radargrammetry from ascending-descending orbits with application to mapping post-seismic topography in the west Sichuan foreland basin

One-sided ascending or descending Synthetic Aperture Radar（SAR） stereoradargrammetry has limited accuracy of topographic mapping due to the short spatial baseline（-100 km） and small intersection angle. In order to improve the performance and reliability of generating digital elevation model（DEM） from spaceborne SAR radargrammetry, an exploration of two-sided stereoradargrammetry from the combination of ascending and descending orbits with geometric configuration of long spatial baseline（-1000 km） was conducted in this study. The slant-range geometry between SAR sensors to the earth surface and the Doppler positioning equations were employed to establish the stereoscopic intersection model. The measurement uncertainty of two-sided radargrammetric elevation was estimated on the basis of radar parallax of homogeneous points between input SAR images. Two stereo-pairs of ALOS/PALSAR（Advanced Land Observing Satellite/Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar） acquisitions with the orbital separation almost 1080 km over the west Sichuan foreland basin with rolling topography in southwestern China were employed in the study to obtain the up-to-date terrain data after the 2008 Wenchuan earthquake that hit this area. Thequantitative accuracy assessment of two-sided radargrammetric DEM was performed with reference to field GPS observations. The experimental results show that the elevation accuracy reaches 5.5 m without ground control points（GCPs） used, and the accuracy is further improved to 1.5 m with only one GPS GCP used as the least constraint. The theoretical analysis and testing results demonstrate that the twosided long baseline SAR radargrammetry from the ascending and descending orbits can be a very promising technical alternative for large-area and high accuracy topographic mapping.     

快速遥感影像纠正处理系统在汶川抗震救灾中的应用

"快速遥感影像纠正处理系统RSWorkS"改进了传统资料管理模式,建立了4D产品控制资料数据库,集采集、保存、共享控制点资料于一体,智能提取DEM,快速完成遥感影像的纠正及检查.在汶川抗震救灾中完成了大量的遥感影像的纠正工作.     

一种BDS实时轨道修正参数的计算方法

针对BDS实时高精度位置服务中实时轨道修正参数的计算问题,给出了一种BDS实时轨道修正参数的计算方法,并对实时轨道修正参数的外符合精度及其精度衰减进行分析。结果表明,利用该方法得到的BDS实时轨道修正参数基本可满足实时高精度定位的需求,GEO卫星实时轨道修正参数在3个方向上的平均精度为2.3 m,IGSO卫星和MEO卫星实时轨道修正参数在3个方向上的平均精度优于8 cm。     

结合ICESat-2和GEDI的中国东南丘陵地区ASTERGDEM高程精度评价与修正

星载激光雷达ICESat-2和GEDI可以为数字高程模型产品的精度评价与修正提供全球覆盖的、可靠的高精度参考数据源。然而,现有的DEM修正方法主要是针对DEM误差中的植被高信号且多采用线性回归模型。为此,本文分析了ASTER GDEM v3精度与土地覆盖类型、高程、坡度、起伏度及植被覆盖率的关系。在此基础上,提出了一种考虑上述多种精度影响因素并结合XGBoost和空间插值的DEM误差修正方法。结果分析表明:原始ASTER GDEM的误差整体呈正态分布,平均误差为-3.463 m,存在较大负偏差,高程精度随着高程、坡度、起伏度及植被覆盖率VCF的增大呈降低趋势;经过修正后,ASTER GDEM平均误差降低到了-0.233 m,负偏差得到有效改善,整体平均绝对误差降低了26.04%,整体均方差降低了23.56%,耕地、林地、草地、湿地、水域及人造地表的DEM平均绝对误差和均方差都有不同程度的降低;本文提出的方法对多种特征要素与地形误差间的非线性关系进行拟合建模,在研究区取得了较好的修正效果。     

一种由粗到精的光学与SAR遥感图像配准算法

由于光学遥感图像和SAR图像具有明显的非线性强度差异,且SAR图像存在斑点噪声,使得其配准存在较大难度。为此,本文结合基于特征和基于区域图像配准方法的优点,并组合为混合模型,提出一种由粗到精的自动配准算法。以光学遥感图像和SAR图像分别为参考图像和待配准图像,先以基于特征点的SAR-SIFT完成粗配准,再以基于区域的ROEWA-HOG完成精配准。① 采用SAR-SIFT算法进行特征点检测和特征匹配来计算图像的仿射变换模型,以消除参考图像和待配准图像之间明显的旋转、尺度和平移差异,至此完成图像粗配准;② 在此基础上利用分块Harris角点检测在参考图像上获得特征点,并根据特征点确定待配准图像上的同名点搜索区域;③ 计算图像的ROEWA梯度,构造以特征点为中心的模板区域内的HOG特征向量,以SSD作为相似性测度搜索待配准图像上的同名点,完成高精度的图像配准;④ 进行图像配准实验,对配准结果进行目视检查和精度评估。经过多组光学与SAR图像配准实验,验证本文算法能够结合基于特征和基于区域的图像配准方法的优点,较好地抵抗光学与SAR图像之间的非线性强度、旋转、尺度、平移差异和SAR图像的噪声影响,并逐步提高配准精度,最终配准精度达到1个像素左右,实现了光学与SAR图像的高精度自动配准,能够满足光学与SAR图像后续综合应用。     

古地图复原与校正方法实验研究

在中国古代地图绘制中,计里画方和山水形象画法是2个显著特色。然而,由于没有数学基础或没有明确的数学基础,使得地图定位精度大大降低,给古地图的处理和地理配准工作带来很大困难。本文将古地图的定位基准现状,分为完全没有地理参考、有部分地理参考和有较精确地理参考进行分析,从资料选取、预处理、辐射校正和图面信息复原角度探讨古地图的修复方法,并以部分近代地图为例进行地图拼接实验。最后,针对不同定位基准类型的古地图,分别采用特征点校正、分块（网格）匹配和相对位置转移等方法,完成古地图与现代地图的地理匹配,研究了计里画方地图与不同地理参考系、投影之间的数理关系。在古地图数字化、编辑、纠正和配准的基础上,尝试研究和建立校正后的古地图和现代地图的数理关系,探究古代舆图坐标基准和坐标体系与现代地图系统的关系,为建立古今坐标体系对照的数理关系打下基础。     

基于线段检测算法的倾斜摄影直角像控点目标检测方法

针对航空摄影测量中空三加密时数据内业精校正的人工刺点效率低下,误差较大等问题,本文提出了一种基于线段检测（Line Segment Detector,LSD）算法的直角像控点目标检测方法。该方法首先通过Retinex算法增强影像彩色信息;再对影像进行双边滤波,在去除噪声的同时能很好的保留边缘信息;然后使用LSD算法提取线段,并结合最小二乘拟合将线段进行合并;经角度、距离和长度信息筛选出最外沿直角边,最后相交得到直角像控点。采用大疆无人机拍摄的“L”形像控点80景影像,“X”形像控点69景影像进行实验,结果表明,本文算法在复杂背景下的直角像控点检测中具有较高的准确率和精度,整体像控点提取准确率达到93.75%,像控点定位精度可以到2.37个像素,在复杂背景和目标失真的情况下依然能保持很高的准确率,定位精度明显优于人工刺点,相对于Radon和PPHT算法,本文算法的像控点组检测准确率明显提高,表明其检测精度受拍摄角度的影响较小。