SAR卫星业务化地形测绘能力分析与展望

从业务化应用的角度针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)卫星的平面定位能力及高程测量能力进行了分析与展望.在平面定位方面,TerraSAR-X、COSMO-SkyMed及天绘二号已经达到了1:50000比例尺数字正射影像产品生产指标要求,其中TerraSAR-X的业务化平面定位精度优于2 m,其业务化控制点产品生产精度为3 cm.本文综合介绍了厘米级高精度无控平面定位过程中的误差来源及检校方法.在高程测量方面,T anDEM-X及天绘二号已经达到了1:50000比例尺数字高程模型产品生产指标要求,其中T anDEM-X如果不考虑茂密植被区及冰雪覆盖区,其高程测量精度优于0.88 m.本文综合介绍了业务化无控高程测量过程中的误差来源及检校方法.本文的研究内容为国产SAR卫星的平面定位和高程测量提供了一定的技术参考.     

融合光度参数估计的单目直接法视觉里程计

针对单目直接法视觉里程计在光照变化大的场景下定位精度低、定位鲁棒性差的问题,文中提出一种融合光度参数估计的单目直接法视觉里程计。首先通过对图像帧进行特征匹配实现特征跟踪,建立起图像像素点之间的关联,接着利用非线性优化方法进行光度参数估计,然后在光度参数估计提供的光度参数先验信息的基础上对图像灰度值进行校正,最后利用校正后的图像采用单目直接法视觉里程计对相机运动进行估计。在EuRoC数据集上的实验结果表明,与传统方法相比,文中提出的算法提高单目直接法视觉里程计对光照变化的鲁棒性,定位精度平均提高约18%。     

面向复杂山地的机载LiDAR与无人机影像融合应用

本文针对LiDAR点云与无人机影像数据特征的优缺点,利用LiDAR点云与无人机DOM影像融合,将影像数据光谱信息赋给LiDAR点云数据,使其不仅具备精准的空间结构信息,还能得到清晰的纹理信息。为验证融合数据应用的可行性与数据提取的准确性,对融合前后的点云数据进行地面点提取与DEM构建。试验表明：将无人机影像的光谱信息赋给LiDAR点云数据,可以实现LiDAR点云数据从四维度表达到七维度的拓展,融合后点云数据具有清晰的纹理信息,地物类型判读更加容易,地面点分离完整;通过DEM模型的对比分析,融合后点云数据构建的DEM模型表达更加接近真实地表。研究结果为多源点云数据的深化应用提供了一定的技术方法支持作用。     

基于DMSP-OLS和珞珈一号夜光遥感影像的粤港澳大湾区城市空间格局演变

夜光遥感影像数据可有效反映城市空间格局变化。本文基于1992—2012年的DSMP-OLS夜光遥感影像和2018年的珞珈一号遥感影像,利用分层阈值法提取粤港澳大湾区内各城市建成区;通过计算平均灯光强度、平均灯光增长速率、城市建成区面积、城市建成区增长速率、城市重心、城市重心偏移距离等一系列指数,揭示区内各城市的空间格局演变过程。研究结果表明:①1992—2018年,粤港澳大湾区的城市规模大幅增长,沿珠江口两侧形成了以澳门、广州、深圳和香港为核心的倒“U”形城市群,并呈辐射状向周边扩张。②以珠江口为界,粤港澳大湾区东部各个城市的发展水平整体高于西部各个城市,广州、深圳、香港等核心城市发展水平明显高于江门、肇庆、惠州等外围城市。③1992—2018年,粤港澳大湾区建成区的增长速率由小变大,最后逐渐趋于稳定,2002—2007年是城市扩张最迅猛时期。④1992—2018年,粤港澳大湾区的各城市重心迁移方式表现为3种类型:持续向区域中心迁移;持续向相邻城市邻接区迁移;持续向海洋方向迁移。大部分城市的重心迁移方向呈“震荡”特征。     

多时相Sentinel-1A InSAR的连盐高铁沉降监测分析

多时相InSAR技术具有探测大范围毫米级地表形变的能力,已被广泛应用于地面沉降监测.近几年,应用多时相InSAR技术监测以高铁为代表的大尺度人造线状地物形变备受关注.本文将C波段SAR数据用于高铁沿线路基形变监测,应用相位稳定性分析和改进的StaMPS技术来增加相干性点的密度和形变参数解算的稳定性.采用研究区时间跨度为21个月的47景Sentinel-1A数据,对连(云港)盐(城)高铁及其沿线区域进行多时相InSAR分析,并利用同时期连续的北斗导航卫星系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)观测数据对线性沉降速率和时序位移分别进行监测分析,进而对比验证二者的沉降监测结果.研究结果表明:利用C波段的Sentinel-1A数据能够获取毫米级的线性形变速率和时序位移序列,InSAR与BDS二者平均时序位移均方根误差为3.8 mm,与BDS监测结果相比取得很好的一致性,且连盐高铁线路整体表现稳定.     

对地观测高光谱激光雷达发展及展望

对目标空间三维—光谱信息的高分辨一体化获取与应用,是对地观测技术发展的前沿科学问题。结合高光谱成像与激光雷达测距的技术优势,对地观测多光谱/高光谱激光雷达遥感技术手段应运而生,并成为遥感技术未来发展的重要方向。本文分3个阶段详细回顾了对地观测高光谱激光雷达系统的发展历程,并针对其独有数据类型阐述了数据处理研究方面的探索研究。最后,重点分析了高光谱激光雷达在测绘领域、农林业领域的重大应用潜力,展望了未来对地观测高光谱激光雷达发展面临的机遇和挑战。     

数据驱动的蒸散发遥感反演方法及产品研究进展

蒸散发是水圈、大气圈和生物圈中水分循环和能量交换的纽带。在全球尺度上,蒸散发约占陆地降水总量的60%;作为其能量表达形式,潜热通量约占地表净辐射的80%。随着通量观测技术的发展,全球长期持续的观测数据得以获取和共享,近年来基于数据驱动的蒸散发遥感反演方法取得了较好的研究进展。本文针对数据驱动的蒸散发遥感反演方法和产品,从经验回归、机器学习和数据融合3个方面展开,对现有的研究进展进行了梳理、归纳和总结,并从驱动数据、反演方法、已有产品等方面指出目前仍存在的问题和不足。未来仍需开展数据驱动的高时空分辨率的蒸散发遥感反演方法的研究,有效考虑地表温度和土壤水分等可以指示地表蒸散发短期变化的重要信息,同时加强基于过程驱动的物理模型与数据驱动的模型的结合,使两类模型能互为补充、各自发挥所长,共同推动蒸散发遥感反演研究水平的进步。     

一种多因子加权平均温度模型的构建方法

针对在地基GNSS水汽反演的过程中,天顶湿延迟转换为大气可降水量时如何建立精确的大气加权平均温度(Tm)模型的问题,该文在建立Tm模型前全面考虑了对Tm有显著影响的变量并选择最优回归子集。但分析发现,最优回归子集中各变量之间存在较强的相关性,这将会导致变量之间存在多重共线性,从而影响模型的稳定性和可靠性。选择2013—2015年相关气象数据作为变量并应用岭回归的方法削弱变量之间的多重共线性,建立稳定的多因子Tm回归模型。并利用该模型分别预测2016年1—12月、2019年1—7月的Tm,均方根误差分别为2.3 K和2.0 K,预测精度较高,这将为高精度的水汽反演奠定较好的数据基础。     

湖南省传统村落空间格局及其影响因素研究

针对湖南省国家级传统村落空间格局的研究较少.为保护和发展传统村落,该文以湖南省658个中国传统村落为研究对象,综合运用最邻近指数、变异系数、地理集中指数、不平衡指数、网格维数、核密度估计和全局莫兰指数等空间分析和计量地理学方法,对湖南省传统村落的空间格局及其影响因素进行研究.结果表明:湖南省传统村落呈集聚型分布,空间分布不均衡,空间差异较大,主要集中在湘西、怀化、郴州、永州、邵阳等5个市州;传统村落分形特征明显,且分形特征较为复杂,在自组织演化过程中呈现出多中心集聚特征;传统村落的高密度集聚区主要分布于3个片区:武陵山区、雪峰山区和湘南山区;传统村落空间分布全局莫兰指数为0.575,存在显著的空间正相关性;湖南省传统村落空间格局主要受到地形地貌、河流水系、气候条件等自然因素的影响,同时与社会经济、交通条件和中心城市等人文因素密切相关.     

动态水深环境下的无人艇路径规划

针对D* Lite算法存在路径转折点多、难以进行轨迹跟踪控制、没有顾及动态水深变化等不足,该文引入水深危险度,进行安全路径的选优,以提高所规划路径的安全性,并采用视线检查算法和懒惰更新改进D*Lite算法进行路径规划,提出了LT-D* Lite算法.该文采用电子海图水深叠加潮汐水位构建动态水深模型,同时建立水深危险度代价函数对最优安全节点进行选择,平衡路径的安全性.算法在拓展节点过程引入视线检查算法,将节点拓展方式从八邻域拓展为任意角度方式并使路径平滑,通过动态水深调整后的浅水区域进行路径调整.仿真实验表明,该文所提出的算法具有规划路径短且路径平滑的特点,同时可引导无人艇避开浅水深区域,显著降低路径危险度.