重力局部地形改正量的计算方法比较

重力局部地形改正是重力归算的一项重要内容,目前的算法多采用贴合地表的近似平面或球面,在其上的有限区域内积分计算。为了比较不同算法之间的差异,文中引入高精度地形模型,分别采用平面积分方法、平面FFT方法和球面积分方法计算西部典型山区局部重力地形改正值,并比较其结果。平面积分方法与平面FFT方法计算结果相近;近区地形起伏较大时,球面积分方法计算结果与前两者有较大差异。研究结果对在地形起伏较大的地区计算重力局部地形改正时的计算方法选择具有参考价值。     

局部重力地形改正积分半径的确定

在局部重力地形改正中,积分半径取值多大才算合适直接影响到数据准备工作量和实际计算工作量的大小.研究了重力地形改正与数字地形模型DTM数据先验信息之间的关系;给出了确定局部地形改正积分半径的方法--方差法.数值试验结果表明,采用方差法确定重力地形改正积分半径是合理的.     

顾及地形因素的卡尔曼滤波相位解缠算法

相位解缠是InSAR进行数字高程模型提取和地表形变测量的关键步骤.提出一种顾及地形因素的卡尔曼滤波相位解缠算法.该算法通过在卡尔曼滤波的状态空间模型中引入与地形因素相关的输入控制变量来实现.由于干涉条纹直接反映地形的变化起伏,局部条纹频率与局部地形坡度密切相关,考虑采用局部条纹频率估计作为输入控制变量.在局部频率估计中...     

利用函数拟合法求解高程异常在山区的应用

如何提高山区高程异常的求解精度,是能否广泛应用ＧＰＳ水准的关键,本文根据天文水准求解高程异常的原理,提出一种考虑地形起伏影响的高程异常拟合方法,该方法具有形式简单、使用方便的特点。经实际计算表明,采用该方法在山区求解高程异常对消除地形起伏的影响是有效的。     

重力梯度之地形改正方法与研究

简要介绍地形起伏对地面点重力梯度的影响,推导棱柱法计算重力梯度改正的严格积分公式并和积分核累加法对比验证了其正确性;将积分区域划分为中央区和远区,中央区采用严格的棱柱法进行计算,远区采用线性积分的方式逼近真实值,简化了积分过程;根据重力梯度应用的要求针对不同类型地形设定了中央区划分准则。实验表明:根据文中提出的方法和分区准则,相比于传统的积分法和棱柱法,计算速度得到提高,且精度要求相比于积分核累加法优于0.01E。     

地形起伏度最佳分析区域研究

地形起伏庹是指定分析区域内最大相对高程差,反映地面相对高差,描述地貌形态的定量指标.确定实验样区的最佳分析区域是地形起伏度提取算法中的核心步骤和决定区域地形起伏度提取效果与有效性的关键.基于64幅实验样区数据进行多尺度地形起伏度计算,试图确定地形起伏度的最佳分析区域.实验结果表明:实验样区的地貌特征和最佳分析区域并不存...     

质量图引导的相位解缠在不同地形的对比分析

质量图引导的相位解缠算法是一种路径跟踪的算法,本文在三种经典相位质量图分析基础上,分别应用不同质量图引导的相位解缠算法对陡峭地形和平坦地形条件下的InSAR数据进行相位解缠实验,实验结果表明,对于地形陡峭的数据选取相位导数方差得到的结果最可靠,而地形平坦数据选取伪相干系数图能够得到较为精确的结果.     

用狄氏边界的泊松方程进行InSAR相位解缠的研究

相位解缠是干涉雷达测量地形高程的重要步骤之一。由噪声和欠采样导致的相位不一至性问题是相位解缠的难点。本文给出了一种新的、基于狄氏边界泊松方程的相位解缠方法。这的优点是能够有效抑制由不一致区域所导致的相位误差传播,因而不需要进行相位不一致区域的识别,且使得相位解缠能够自动完成。该方法特别适合于不一致区域稀少,或分布集中的情况。     

大地坐标系中多边形面积计算方法研究

面状地理实体的面积是重要地理信息之一,多边形常用来表示面状分布的地理要素。研究从CGCS 2000数字地形图数据计算多边形面积的方法。首先,基于辛普森积分公式,针对复杂多边形要素椭球面积计算改进了多边形椭球面积计算方法;其次,顾及地形起伏,提出了任意多边形要素表面积计算方法;最后,根据本文提出的方法进行试验。     

基于DEM的低相干区SAR干涉图卡尔曼滤波相位解缠算法

相位解缠是利用干涉合成孔径雷达(InSAR)进行DEM提取和微小地表形变测量的关键技术之一.常规的卡尔曼滤波相位解缠算法在地形平坦区域可以获得可靠的结果,但是在地形起伏较大的区域却容易产生误差的传递,致使其结果无法准确反演地表形变信息.为此,提出了一种基于DEM的SAR干涉图卡尔曼滤波相位解缠算法.该算法借助美国航天飞机测绘任务(SRTM)获得的DEM信息指导SAR干涉图解缠,以提高解缠的速度和精度.通过与常规卡尔曼滤波解缠算法的结果比较分析表明,利用SRTM DEM地形信息指导卡尔曼滤波相位解缠尤其能够提高低相干区域相位的解缠精度.     

一种利用数学形态学提取地形轮廓的方法

提出了一种利用数学形态学提取图像中地形轮廓的方法。首先分析运用传统单一边缘检测算子提取地形轮廓的不足,然后着重介绍了数学形态学提取地形轮廓的原理,最后通过实验分析,采用开运算与闭运算相结合的方法提取地形轮廓,不仅有效地去除了各种噪声,而且极大地保持了地形轮廓的细节特征。     

提取地形特征线的形态学新方法

以图像处理技术为手段,从格网数字高程图中自动提取地形特征线方法的效率较高,但对噪声极为敏感,且结果中存在较多的冗余信息和特征线断裂的现象。针对这些问题,提出了一种以灰度形态学算子提取山脊、山谷线的新方法。该方法着眼于山脊、山谷特征,构造了两种灰度形态学算子,对DEM数据进行迭代处理,再辅以筛选、细化,最终融合抽取其中的特征线。仿真实验表明,该方法既能克服小尺度噪声的影响,又能有效地保持特征线,所提取的信息与实际地形十分接近。     

航空重力测量数据向下延拓的正则化算法及其谱分解

基于Poisson积分方程,提出了以地面重力观测值作为控制并顾及外区影响的向下解析延拓数学模型,推导了向下解析延拓的谱分解式,在频域内分析了造成向下延拓结果不稳定的原因,进而给出了向下延拓的正则化算法,并讨论了向下延拓中的地形影响.通过对我国首次航空重力测量试验数据的处理表明,提出的方法可获得稳定、精确的向下延拓结果.     

顾及双程声径的常梯度声线跟踪水下定位算法

高精度水下声学定位通常采用声线跟踪定位算法,但传统的声线跟踪方法一般针对单程声径进行声线弯曲改正,未能顾及船载换能器在声信号往返过程中发生的位移,导致海底应答器定位解算时引入系统性偏差,从而降低海底点定位精度。针对此问题,本文提出一种顾及双程声径的分层常梯度声线跟踪水下定位算法。该方法结合水下声信号实际传播路径,根据换能器在声信号发射和接收时刻的位置,构建双程声径水下定位模型,采用顾及双程声径的分层常梯度声线跟踪算法进行解算。采用圆走航观测与交叉十字观测的海上实测数据对方法进行了验证,结果表明,本文方法能显著提高水下定位精度。     

地形改正与地形直接影响的转化关系

传统的第三边值问题的解算方法有Molodensky算法和Stokes-Helmert算法两种。在Molodensky算法中使用的地形改正和Stokes-Helmert算法中使用的直接影响均由大地水准面外地形产生,因而必然存在关系。本文通过推导给出了直接影响是地形改正、层间改正与压缩地形影响3项之和的结论。在此基础上,给出了直接影响的质量线平面积分算法、质量棱柱平面积分算法和地形改正的球面积分算法。此外本文还推导了布格球冠层间改正算法。通过实验得出,直接影响的质量线平面积分算法和质量棱柱平面积分算法与传统球面积分算法的差异分别为3.81和1.64 m Gal;地形改正球面积分算法与传统质量线、质量棱柱平面积分的差异分别为3.92和1.69 m Gal。该结果说明,本文推导的直接影响与地形改正的关系式是正确有效且实用的。     

基于主成分变换模型的DEM格网聚合及其误差分析

利用主成分分析揭示变量之间关系的特性,进而提出一种既能保证较高精度又能较好地保持地形形态特征的DEM格网聚合方法。首先根据主成分变换模型推导DEM格网聚合数学公式,构建主成分聚合模型;然后以30m分辨率DEM转换为90m分辨率DEM为例,根据格网点属性间的权重关系聚合重构DEM。在此基础上,以均值聚合和双线性重采样聚合方法为比较对象,从聚合前后的检查点高程偏差的统计描述、空间分布与自相关性、地形形态保持程度方面分析3种聚合策略下重构DEM的误差特性。最后运用描述统计、半变异分析和等高线套合方法,定量评价主成分聚合重构DEM的质量效果。试验分析结果表明,同均值聚合和重采样聚合相比较,该方法重构的DEM既能保持较高精度,又能很好地保持地形形态特征。     

结合分段三次多项式与Akima法的等高线平滑方法

实际地形一般是连续变化的。根据数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)自动绘制的等高线由折线段相连而成,需要进一步平滑,以便更准确地描绘出实际地形的分布。结合分段三次多项式与Akima法来对等高线进行平滑处理。实验证明该方法效率高,结果满意,达到较好的平滑效果。     

Terrain generalization with line integral convolution

ABSTRACT

Line integral convolution is a technique originally developed for visualizing vector fields, such as wind or water directions, that places densely packed lines following the direction of movement. Geisthövel and Hurni adapted line integral convolution to terrain generalization in 2018. Their method successfully removes details and retains sharp mountain ridges; it is particularly suited for creating generalized shaded relief. This paper extends line integral convolution generalization with a series of enhancements to reduce spurious artifacts, accentuate mountain ridges, control the level of detail in mountain slopes, and preserve sharp transitions to flat areas. The enhanced line integral convolution generalization effectively removes excessive terrain details without changing the position of terrain features. Sharp mountain ridgelines are accentuated, and transitions to flat waterbodies and valley bottoms are preserved. Shaded relief imagery derived from generalized elevation models is visually pleasing and resembles manually produced shaded relief.     

A bilinear approximation of the surface relief in terrain correction computations

A new method is presented for the computation of the gravitational attraction of topographic masses when their height information is given on a regular grid. It is shown that the representation of the terrain relief by means of a bilinear surface not only offers a serious alternative to the polyhedra modeling, but also approaches even more smoothly the continuous reality. Inserting a bilinear approximation into the known scheme of deriving closed analytical expressions for the potential and its first-order derivatives for an arbitrarily shaped polyhedron leads to a one-dimensional integration with – apparently – no analytical solution. However, due to the high degree of smoothness of the integrand function, the numerical computation of this integral is very efficient. Numerical tests using synthetic data and a densely sampled digital terrain model in the Bavarian Alps prove that the new method is comparable to or even faster than a terrain modeling using polyhedra.     

无人机三维航迹规划改进方法

在地形起伏的复杂环境下进行遥感观测任务需要进行三维航迹规划以适应多变的自然环境,而且在规划航迹时需要考虑减少飞行时间和能量消耗以提高作业效率.本文提出了一种曲面趋平化算法(CSFA),首先采用准均匀B样条曲面拟合算法对CSFA算法处理后的目标区域DEM进行插值,构建区域的自然环境地形模型;然后为了减少时间和能量的消耗,...