分形插值曲面及其在重力场格网加密中的应用

为了满足规则格网重力异常加密的需求,引入分形插值曲面理论,实际算例结果表明,相比径向基函数法插值,分形插值曲面具有更高的加密精度,但在局部地区存在误差较大的情况;为解决这一问题,采用基于完全布格异常的分形插值曲面方法,进一步的结果表明,该方法不仅能够提高精度,而且避免了局部误差极值较大的缺点。     

基于车载LiDAR的吴淞导堤沉降监测分析

针对常规数字化地形监测方法在海堤沉降监测中存在测点数据量小、多期测点位置难以固定等问题,采用三维激光扫描技术进行沉降监测,基于密集点云滤波的参考曲面差值统计法,对噪声剔除后的多期导堤的密集点云利用坡度阈值迭代方法提取出堤面地面点集合,然后根据内插形成的栅格DEM进行统计差值拟合出整条导堤的沉降变化差值DEM,进而分析计算导堤各局部沉降量。以上海吴淞导堤为例,在L型导堤折角近处沉降量为12 cm,精度约2.4 cm,结果误差满足精度要求。较传统监测方法,本方法能够快速计算出导堤任一位置的高精度沉降量,有效提高了工作效率和监测精度。     

不同空间插值对InSAR大气延迟改正影响研究

大气效应是InSAR技术用于地表探测的主要误差源之一。GPS数据作为InSAR大气延迟误差改正的重要数据源,受其站点分布疏密的影响,分辨率还无法做到与SAR影像完全相匹配,必须对GPS获取的大气延迟数据进行空间插值。本文采用反距离加权法(IDW)、Kriging插值法和移动曲面拟合法(Surface Moving Fitting,SMF)三种插值方法,探讨了InSAR大气误差改正过程中的空间插值问题,并对三种插值的精度进行了分析和评价。     

基于GCP方法的地基In SAR大气扰动误差改正分析

大气扰动误差作为地基InSAR测量中的一个重要误差源,其引起的干扰不可忽视。本文以滑坡监测区域为研究对象,基于IBIS-L系统获取到的监测区数据,根据热信噪比、估计信噪比、空间相关系数和相位稳定性等特性,选取监测区域内稳定的GCP对观测目标中的大气扰动误差进行改正。实验结果表明,GCP方法能有效削弱地基In SAR测量中的大气扰动影响,提高观测的精度。     

格网DEM上径流长度计算误差的定量分析

基于格网DEM的径流长度的计算误差主要来源于DEM数据和流径提取算法。通过数据独立的误差分析方法,定量分析流径提取算法模型产生的误差。首先选取5种数学曲面作为模拟DEM数据源,计算出径流长度,以由曲面公式推导的径流长度公式计算的径流长度作为理论真值,通过两者的对比,分析误差及其空间分布。结果表明,汇水区的径流长度计算精度明显高于分水区;分水区的径流长度含有一定的系统误差。     

精密三角高程实施沉降监测方法研究及精度分析

针对沉降监测中普通水准观测方法无法实施的问题,本文通过对三角高程测量原理与误差来源的分析,研究了中间设站式三角高程测量实施沉降监测的方法,分析了观测精度及可行性。实验表明,该方法可以方便快捷地获取待监测体的沉降数据,提高了工作效率,测量精度达到了建筑变形测量等级二级精度要求。     

逐次最小二乘在高精度曲面建模方法（HASM）中的应用

从高精度曲面建模方法（HASM）曲面方程出发,结合数据平差理论,建立了基于独立单元的计算模型,并且采用逐次最小二乘法对计算方程进行分组求解。对HASM-AD和几种经典方法的精度进行了交叉验证,结果表明,该算法模拟误差的均方根差远小于其他空间插值方法。     

一种优化高精度曲面建模的DEM构建方法

针对当前高精度曲面建模方法在基于高程散点构建DEM过程中存在形态失真的问题,提出一种顾及地表形态变化特征的模型优化方法。通过局部计算区域的坐标系旋转,重新构建了计算格网点周围点的高程之间的约束方程关系。该研究采用理论数学曲面和实地高程采样数据进行精度验证实验,结果表明,基于优化后的高精度曲面建模方法构建的DEM在平均绝对值误差、误差最大值、均方根误差等误差指标上相对反距离加权、普通克里格和样条插值等经典插值方法均有明显改善。此外通过山体阴影等方式进行比较分析,表明优化后的方法构建的DEM具有更高的形态精度。     

基于PSInSAR的水溶矿区沉降预测

针对水溶矿区地表沉降监测与预测中传统大地测量监测手段所获结果空间分辨率较低的问题,利用PSInSAR进行了水溶矿区地表沉降监测;基于PSInSAR监测结果,分别采用GM(1,1)灰色模型、BP神经网络模型和多项式拟合模型进行沉降预测;以均方误差和相关系数为精度的衡量标准,将预测结果与实际结果进行对比,分析了3种模型的预测精度。结果表明,针对某水溶性矿山,基于PSInSAR数据构建的GM(1,1)灰色模型预测精度最高,可通过该方法为矿区的开采提供良好的高空间分辨率的短期预测。     

利用TLS技术进行地铁隧道断面提取及变形监测分析

针对传统测量方法在地铁隧道断面提取及变形监测中存在的成果单一、过程复杂、效率低下等问题,本文采用地面三维激光扫描(TLS)技术,提出了一种基于最小二乘法曲面拟合的断面提取及变形监测分析方法。该方法以隧道中轴线为基础提取隧道连续断面,将截取的断面拟合成曲面,通过多次曲面比较,获取拟合曲面水平与垂直方向的变化尺寸,进而计算地铁隧道的变形量。以西安地铁某隧道上行区间为例进行试验,结果表明本文技术方法较传统监测方法能够快速实现隧道断面提取及变形监测,有效提升工作效率。     

基于已知特征平面的移动测量系统安置参数检校

安置误差是影响移动测量系统激光点云精度的主要因素之一。当激光点云中存在特征平面时,安置误差会导致该平面与真实平面之间产生较大的偏差,如果存在多个空间上位置关系较好的特征平面,就能够全面反映出系统的安置误差。本文以此为依据,给出了一种基于已知特征平面的移动测量系统安置参数检校方法,并详细阐述了检校场的布设、数据获取及处理等内容。实验证明,该方法是一种简单、可靠的检校方法,具有较高的实用性。     

基于三维激光扫描的植被覆盖边坡监测

针对植被覆盖边坡难以获取高精度地面点云数据,导致精确监测边坡地表变形较为困难的问题,本文提出了一种利用布设在边坡体上的传感器获取表面点云数据以提取边坡变形的方法。布设在边坡上的GNSS天线整流罩外形是半径逐渐变化的球形设备,利用点云切片拟合出圆心坐标和半径,通过拟合残差和验后中误差评估点云精度,实现质量控制。通过两期半径的对比,实现同名点匹配,根据两期圆心坐标达到点式监测的目的;根据边坡上的台阶及雨量计的外围设备实现面式监测。实测数据表明,三维激光扫描与GNSS的监测结果一致,可以提取毫米级别的变形。     

HASM解算的2维双连续投影方法

基于曲面论原理的高精度曲面建模方法（HASM）解决了长期困扰地理信息系统界的误差问题,但使用该方法需要求解大规模线性方程系统导致其计算效率较低并限制了其广泛应用。为提高HASM线性系统的解算速度和精度,本文基于二维双连续投影提出了一种解算HASM的新方法（HASM-DSPM）。为了提高收敛速度和解算精度,该方法采用选取优化的投影空间和两次校正策略。理论分析表明,使用该方法比使用高斯赛尔方法（Gauss-Seidel, GS）和改进的高斯赛德尔方法(Modified Gauss-Seidel, MGS)效率明显提高。分别用本文引入的方法、高斯赛德尔方法和效率较高的MGS方法分别进行了HASM方程组的解算,并对高斯合成曲面和实际项目区模拟进行了模拟试验。结果表明,和GS、MGS方法相比,本文提出的HASM-DSPM解算方法无论收敛速度和计算时间都有明显改善。     

基于多时相光学遥感影像亚像素相关的边坡监测——以溪洛渡电站为例

水电站高边坡监测是水电站灾害防治中的关键问题,基于卫星遥感技术进行库区滑坡监测是解决该问题的重要手段之一。利用卫星影像亚像素相关性算法获取地表形变位移场,能够克服SAR影像失相关因素,在水电站边坡监测中具有重大的应用潜力。本文以溪洛渡电站2015—2019年5期Google Earth影像和2019—2022年4期Sentinel-2影像为数据源,采用相位相关算法计算了边坡形变量,通过构建一次多项式曲面拟合模型去除轨道误差等趋势性误差,获取了2016、2017和2019年溪洛渡电站下游边坡形变值。分析显示,两种影像提取得到的边坡形变量具有相同的变化趋势,均与谷幅实测数据吻合较好。本文结果验证了基于多时相遥感数据将亚像素相关性匹配技术运用于大型水电站边坡形变监测的可行性。     

利用地面三维激光扫描进行桥梁挠度变形分析

针对常规桥梁挠度变形分析方法仅能获取有限数量离散监测点的几何变形,且存在自动化程度低、效率低、局限性大的问题,本文提出了一种基于点云数据的桥梁挠度变形分析方法。首先通过地面三维激光扫描仪获取桥梁变形体上的点云数据,经过精确配准,获取可靠点云数据。然后利用滑动窗口法得到桥梁线形,并通过两期线形叠差分析得到桥梁挠度变化。最后以跨度40 m+65 m+40 m的连续钢构桥实体工程为试验对象,利用本文方法发现该桥梁存在最小值为8 mm、跨中最大值为17.5 mm、平均值为14.9 mm的挠度变形。结果表明,该方法理论严密、计算效率高、简单实用。研究结果对三维激光扫描技术在变形监测领域的深度应用有重要借鉴意义。     

基于CORS的网络RTK矿山开采沉陷监测方法研究

首先提出基于CORS的网络RTK技术在矿山地表沉降监测中的应用,并对其在矿山沉陷监测中的应用方法及误差进行了分析,提出一种网络RTK与静态GPS观测相结合的空间修正模型用以提高网络RTK技术在矿山沉陷监测中的精度。应用此种方法对网络RTK的定位精度进行探讨分析,其结果表明:在技术措施制定合理和外业观测条件良好的情况下,基于CORS的网络RTK技术使用此种空间修正模型用于提高矿山沉陷监测的精度是可行的,能够极大地拓展工作范围,提高工作效率,具有广阔的应用前景。     

基于条件模拟的DEM误差曲面实现研究

为了克服DEM全局误差指标描述DEM精度的缺陷,基于条件模拟(CS)实现了DEM误差曲面的构建。构建了甘肃省董志塬某测区DEM误差曲面,并与普通Kriging(OK)插值结果进行了比较。结果表明,OK具有明显的平滑效应,而CS能准确反映DEM误差的空间波动性。DEM误差对坡度精度的影响分析表明,相比地形复杂的区域,DEM误差严重影响平坦区域的坡度精度;对测区水土流失等级划分结果的分析表明,约有70.2%的网格点的等级划分受DEM误差的影响。     

基于特征点的曲面点云配准方法

针对当前曲面点云配准质量和效率低的问题,提出基于特征点的曲面点云配准方法。首先通过计算特征点曲率的豪斯多夫距离（HD）获得初始匹配点对;然后利点云局部表面曲线形状特征提取精确特征点对;最后用对偶四元数实现源点云和目标点云的粗配准,获取良好的初始的配准参数,并采用改进的最邻近点迭代算法实现点云的精配准。实验结果表明：该方法获取的点云中误差在0.005 m以内,且配准时间在7 s以内,提高了传统曲面点云配准的精度和配准效率,验证了该方法的稳健性和准确性。     

改进影像匹配点云滤波方法的下沉盆地建模

针对受地表植被物候性特征的影响,无人机影像匹配点云所生成DEM精度偏低的问题,该文提出了一种基于坡度阈值和相邻点高差阈值相结合的地面种子点选取方法,改进了移动曲面拟合点云滤波算法.以林南仓煤矿西四采区为例,基于无人机测绘技术获取实验区地表三维点云,结合实测数据,分别采用 目视检验、定量评价和DEM精度分析等验证了滤波算...     

矿山巷道贯通测量精度估算新方法初探

为了直观揭示矿山井下巷道贯通测量精度估算工程和规律,采用全站仪井下巷道贯通导线测量,结合南方CASS9.0绘图软件,摸索出一种全站仪结合CASS9.0绘图软件进行井下巷道贯通测量精度估算试验的方法。提出支导线的终点是支导线精度的最弱点,横向贯通中误差是由全站仪导线测角、测边误差所引起,巷道内高程的控制测量精度直接影响的是竖向贯通中误差;并且通过在某矿山井下贯通测量精度估算工程的试验应用,研究结果表明:该方法达到了预期精度效果,解决了全站仪结合CASS9.0绘图软件进行井下贯通测量精度估算的方法问题。