三维激光移动测量系统在海岛礁测量中的应用

主要介绍三维激光移动测量系统的发展现状及应用方向,初步阐述了其工作原理,并把该技术成功应用到长山水道海岛礁岸线地形测量,将测量系统设备安装在船上,在快速移动航行过程中采集岸边激光点云和全景影像,内业通过数字化测图提取海岛礁地形数据,并对设备采集的数据进行了精度分析,表明该技术在岸线地形以及实景采集等测量工作中的可行性。在100米范围内,测量精度可达10cm,测量精度验证结果是:东方向均方差为0.11m,北方向均方差为0.122m,高程方向均方差为0.138m,全景影像分辨率8 192×4 096。     

一种无人机影像点云提取海岛自然岸线的方法

针对从机载激光点云中提取海岸线方法的不足,提出了一种基于无人机影像DSM点云数据,结合潮汐模型提取海岛自然岸线的方法。采用计算机视觉理论与方法处理高分辨率无人机影像,获取高分辨、高精度的DSM点云,并由DSM点云生成DEM;通过等值线追踪法自动提取基于平均大潮高潮面的海岛岸线。实验结果表明:该方法提取的海岛自然岸线精度满足海道测量规范相关要求。     

岸外沙洲潮间带地形的增强型遥感构建方法

水边线法是潮间带地形遥感反演的重要方法。针对常规水边线方法在应用于地形多变的岸外沙洲潮间带数字高程模型（DEM）构建中出现的水边线交叉和缺乏表现潮沟微地形特征的问题,本文提出了一种增强型地形遥感构建方法:首先通过潮位排序,筛选出具有正确高程变化趋势、空间分离的水边线;然后对筛选过程中水边线位置相近的影像组按像元计算改进的归一化差值水体指数并进行均值序列合成,提取出合成海陆边界线,二者共同构建出初始的潮间带DEM;进一步利用低潮期的潮沟边界线和中线生成潮沟DEM,通过潮沟镶嵌处理,最终获得可表达滩面微地形起伏的潮滩DEM。该方法在江苏岸外辐射沙洲中部核心区域的模拟应用表明,对比4条验证剖面的平均结果,高程平均绝对误差为0.43 m,均方根误差为0.54 m,相关系数（r）为0.75,模拟高程与验证高程在剖面起伏形态变化方面具有良好的一致性,同时模拟DEM的空间破碎度小,能够反映更多的细节地形特征。该方法可为利用多源遥感数据构建考虑微地形变化的高精度潮间带地形DEM提供新的思路。     

基于多源遥感数据的淇澳岛红树林范围提取研究

本文使用Landsat-8影像、Sentinel-2影像、高分6号影像和ASTER GDEM数据等多源遥感数据,采用随机森林监督分类方法提取珠海淇澳岛红树林分布范围,对比不同影像数据提取红树林的精度及适用性。实验结果表明：使用三类遥感影像分别进行红树林范围提取,Sentinel-2影像提取红树林范围总体精度最高;在三类遥感影像中分别增加DEM数据、波段指数和纹理信息后,红树林范围提取精度可进一步提升;增加DEM数据后,精度提升最明显,高分6号影像增加纹理信息后,精度也有较大提升。通过对比可知,Sentinel-2影像拥有较多的光谱波段及适中的空间分辨率,是最合适的红树林范围提取数据源,而ASTER GDEM数据便于区分红树林和陆生植被,是比较好的辅助数据。通过对多源遥感影像及辅助数据提取红树林范围进行对比分析,为红树林遥感提取数据源选取及红树林提取精度提升提供了参考和借鉴。     

基于航渡式水深数据的海底地形DEM建模方法

针对航渡式水深测量资料海量、条带式分布的数据特点,提出了分块抽稀、区域建模、拼接整合的海底地形DEM建模思路,可有效提高不规则形状水深资料的建模效率,丰富海底地形DEM获取手段。实验证明,该方法具有结构简单、操作便利、内存占用少、计算效率高等特点,能够实现基于航渡式水深数据的海底地形DEM建模。     

基于多源数据的海岸带DEM数据融合

结合海岸带地形数据修测,对海图、陆图等多种源数据进行融合。经过坐标转换、加密抽稀、数据融合、拼接载切等技术过程,形成了海岸带DEM数据。重点研究了海岸带DEM融合的流程、步骤和算法,为海岸带地形数据的获取与处理提供了思路和经验。     

基于Hough变换的DInSAR环状地表形变区自动提取

针对当前DInSAR地表形变区检测依赖于人工的现状,提出基于Hough变换的环状地表形变区自动提取方法。该方法在外部DEM的辅助下,由干涉数据获取去地形效应的差分干涉图,在对差分干涉图进行边缘提取的基础上,利用Hough变换实现环状地表形变区的自动提取。采用青海门源震区Sentinel-1A数据和山东济宁矿区ALOS PALSAR数据分别进行环状地表形变区自动提取实验,验证了本文方法的有效性。     

基于OSG的南海岛礁三维地理信息系统的设计与实现

采用OSG开发技术实现南海岛礁三维地理信息系统主要功能。采用LOD技术和数据动态加载技术提高了系统海量数据的处理效率,实现了海量地理信息数据的动态显示和漫游。融合基础DEM数据、高分辨率遥感影像数据、三维模型数据,实现了基于三维可视化空间的信息查询和多媒体信息的显示及空间分析等地理信息系统功能,达到了良好的效果。     

海岸线自动提取方法研究

海岸线作为海洋与陆地区域的基准界线,实现其位置的自动提取具有重要意义。以无人机航摄影像构建的DOM、DEM产品为基础,结合影像拍摄的"历元"信息,实现瞬时水边线"四维"数据获取;引入"差分"思想,利用精密潮汐模型计算得出瞬时水边线与平均大潮高潮线的高差,综合二者数据最终得到海岸线在DEM模型中的高程值并自动提取。试验结果显示,该方法可以有效减弱模型自身的误差、避免潮汐模型和DEM模型基准不统一等问题,海岸线提取数据准确、完整且成果唯一,满足海洋测绘要求。     

基于机载LiDAR与潮汐推算的海岸带自然岸线遥感提取方法研究

海岸线对于海岸带保护与管理具有重要意义。海岸线现场测绘施测周期长且在地形复杂的区域施测难度大,基于遥感影像的海岸线判绘对解译人员的要求高,难以获取严格意义的海岸线。针对上述问题,本文提出一种基于机载LiDAR与潮汐推算的自然岸线遥感提取方法:基于机载LiDAR系统获取的航空正射影像解译瞬时水边线,应用LiDAR系统提取的DEM和建立的高程系统转换模型,通过潮汐数据推算研究区域的海岸线。通过与“908专项”航空遥感调查岸线结果比对,按本文方法所提取的3种自然岸线(砂质岸线、基岩岸线和淤泥质岸线)的均方根误差分别为1.66,5.23和32.48 m。结果表明,该方法可用于砂质岸线和基岩岸线的提取,且具有无需开展现场测量工作的优势,可提高海岸线提取的效率。     

一种基于海量数据库的DEM动态可视化方法

由于传统的基于文件管理的虚拟地形景观漫游系统在数据安全性、多用户操作、网络共享及数据动态更新等方面已不能满足数字城市或数字地球对海量空间数据一体化管理和在线实时应用的要求。介绍了基于Oracle海量数据库的：DEM动态可视化方法，包括金字塔结构的数据组织机制、采用数据分页的动态调度技术、与视点相关的地形简化和基于多线程的渐进描绘技术等。根据全国1：25万比例尺DEM数据库的应用实验证明该方法是可行的，并可以推广到影像以及其他模型数据的集成应用。     

多波束勘测的特殊地形处理

海底特殊地形在多波束勘测后处理时经常遇到但又极易被忽视,导致具有重要地学和工程意义的特殊地形未能被反映在成果图上。通过分析后处理中的常见问题,提出了利用水深残差法搜索定位多波束海量数据中存在的局部特殊地形,进而提取特殊地形的水深浅点和深点的处理方法。该方法在国家海洋勘测专项中取得了很好的应用效果。     

海岸带地形一体化测图生产技术研究

数字摄影测量技术应用于海岸带地形测量成为一种趋势,在分析现有海、陆图生产技术体系和海岸地形图表示内容特点的基础上,提出了利用一体化测图技术进行海岸带地形数据生产的新思路.针对任务调度、立体采集、外业调绘、入库和制图编辑以及质量控制等海岸带地形数据生产的关键工序,进行了一体化测图技术实现的探讨.     

基于全极化SAR的浙江衢山岛DEM信息提取

数字高程模型(digital elevation model, DEM)是重要的地理信息,合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)是提取数字高程模型的有效手段之一。本文以浙江衢山岛部分地区为研究区,利用2013年11月27日的Radarsat-2四极化精细工作模式极化SAR数据计算了研究区方位向两相邻分辨单元之间的极化方位角偏移量,从极化方位角偏移量提取了方位向坡度信息,得到了研究区地形的高程数据,并利用实测数据对提取的DEM信息进行了精度检验。结果表明,在海岸带及近海岛礁区域,单景全极化雷达DEM测量是可行的,计算结果的平均相对误差为20%,造成误差的主要原因是海面杂波造成的起算面的改变以及植被的树枝叶层造成方位角的变化导致的高程计算偏差。     

基于单景高分辨率光学卫星遥感影像的浅海水下地形提取

本文基于海浪波折射现象和浅水波理论,提出了一种基于单景高分辨率光学遥感影像的浅海地形提取方法。首先,基于浅水波理论推导出适用于浅海区域的水深与海浪波长、频率的定量关系,针对近岸光学遥感图像复杂的海浪特征,讨论了两种海浪波长提取方法,即FFT方法和剖面线法。然后提出了基于长距离波长波动分析的海浪频率计算方法,解决了单景遥感影像的波浪频率计算难题。最后,利用单景QuickBird高分辨率光学遥感影像,以海南岛三亚湾为研究区域进行了应用实验,结果表明,对12m以浅的浅海区域,在不需要任何辅助参数的情况下,反演获得了浅海地形(DEM),经与1:25000比例尺海图的水深对比验证,地形趋势吻合良好,反演水深的均方根误差为1.07m,相对水深误差为16.2%,表明该方法适合于浅海水下地形的提取,且具有无需实测水深数据和环境参数的支持的优点。     

水陆三维地形地貌融合应用研究

针对海量遥感数据和海洋测量数据的特点,采用Kriging插值算法和三角网构建高精度水下DEM数据,应用标准偏差算法和侧扫声纳镶嵌技术制作水下地貌影像,实现多元数据处理、融合和三维显示的技术流程.应用像素级数据融合技术实现海量水陆数据的连续、准确无缝拼接,解决海洋测绘信息空间一体化表达的技术难题.     

基于GNSS方位辅助惯性导航系统的水下地形精密测量技术

多波束测深技术是目前水下地形测量的主要技术手段,测量平台的瞬时姿态及方位是影响多波束测深系统最终成果准确度的重要因素。GNSS方位辅助惯性导航系统,作为目前应用较为广泛的方位、姿态、及位置综合测量系统,不仅能够提供高精度位置信息,同时也能提供测量平台的瞬时姿态及方位数据,而且因为具有GNSS方位辅助测量,使得最终方位测量结果比传统方位测量精度大大提高,这对于多波束最终测量成果精度提高具有重要意义。文中从GNSS方位辅助惯性导航系统原理及技术优势出发,结合Trimble RTX后处理技术,从姿态测量、方位测量及辅助高程测量方面分析了在多波束水下地形测量中的应用,并以实际测量成果来展现其在水下地形精密测量技术方面的优势,结果显示,定位精度可以达到优于2 cm级别,方位精度可以优于0.01°(依赖于双GNSS天线之间的基线长度),该技术对水下地形测量准确度提升作用显著。     

多波束水体数据对台西南盆地天然气水合物的揭示

在台西南盆地陆坡上进行了多波束测量,获取了海底地形数据和水体数据。对多波束数据进行处理,展示了多波束水体数据形成的声学水柱影像。研究表明：在台西南盆地天然气水合物富集区,多波束水柱影像异常,呈现羽状流特点,揭示了台西南盆地的天然气资源,多波束声呐系统为探测海底天然气水合物提供了精确高效的方法。     

基于多波束背向散射数据的海底底质分类

基于精细处理后的多波束数据生成背向散射影像图,利用灰度纹理共生阵提取影像纹理特征参数,采用支持向量机的神经网络(SVM)对背向散射影像进行底质分类研究。通过实测大面积、海量数据对该方法进行评价和验证,结果表明,该方法可获得比传统分类方法更高的分类精度,这种面状的分类弥补了传统点状分类的缺陷,使得大规模、大范围、高效快速的海底底质分类成为可能,为海洋地质调查、海洋工程建设、海底矿产资源开发等提供一种新型的科学的技术方法和可靠的地质基础资料。     

基于神经网络并考虑地形改正的GPS水准高程拟合

从考虑地形改正的基础出发,运用神经网络进行GPS水准高程拟合。从节约计算时间的角度提出了新的思路,认为不必深究于过密的DEM模型数据,DEM模型数据只是中间过程,能达到精度要求即可,如果过于强调其精度,相反还会带入DEM高程模型算法本身的系统误差。并提出了DEM模型的密度是否符合拟合要求的初步判定方法。还对神经网络的基本理论作了简单的概括和说明。