高山地区地形对重力测量的影响分析

针对高山地区地形改正研究的不足,文章以青藏高原为实例,利用快速傅里叶变换详细讨论了高山地区地形改正中质量柱模型与质量线模型对重力测量的影响。研究结果表明:青藏高原地区,地形对重力测量的影响达到毫伽量级;采用快速傅里叶变换计算地形改正时,其最佳计算阶数应为二阶;高山地区,采用质量柱模型与质量线模型进行地形改正的差异为0.1mGal量级。     

野外地形匹配和重力测量自动布点系统

野外重力测量是精化全球和局部重力场模型的重要手段之一。以我国1∶5万数字高程数据库为基础,结合地形景观生成技术,构建了野外地形匹配可视化及重力测量的自动布点系统。在重力测量布点方案的设计中,给于用户施测区域所属地形及布点点位以直观的认知形式。尤其对于地形较为复杂的山区、特大山区,可对外业测量点位进行优化,减少外业的工作量,提高重力测量的外业工作效率。     

野外地形匹配和重力测量自动布点系统

野外重力测量是精化全球和局部重力场模型的重要手段之一.以我国1:5万数字高程数据库为基础,结合地形景观生成技术,构建了野外地形匹配可视化及重力测量的自动布点系统.在重力测量布点方案的设计中,给于用户施测区域所属地形及布点点位以直观的认知形式.尤其对于地形较为复杂的山区、特大山区,可对外业测量点位进行优化,减少外业的工作量,提高重力测量的外业工作效率.     

关于地形复杂地区地形改正的FTT算法

大面积地形改正的快速计算,对现代大地测量实践具有重大意义,尤其是在那些地形复杂地区。本文通过理论分析选出了一种适于此类地区地形改正计算的FFT算法,并给出了用于实际计算的数学模型。试算结果表明,该模型用于特大山区能够获得与双三次样条棱柱算法精度相当的结果。     

联合使用位模型和地形信息的陆区航空重力向下延拓方法

为了规避传统逆Poisson积分向下延拓解算过程的不适定性问题,借鉴导航定位中的"差分"概念,利用超高阶位模型直接计算海域航空重力测量向下延拓改正数的方法。本文在此基础上提出联合使用重力位模型和地形高数据,计算陆部航空重力向下延拓总改正数的改进方案,以飞行高度面与地面对应点的位模型差分信息表征总改正数的中长波分量,以相对应的局部地形改正差分修正量表征总改正数的中高频成分,从而实现航空重力数据点对点向地面的全频段延拓。在地形变化不同区域,联合使用EGM2008位模型、地面实测重力和高分辨率高程数据进行了实际数值计算和精度评估,验证了该方法的有效性。     

局部地形改正快速计算的GPU并行的棱柱法

在重力归算中,局部地形改正在重力勘探、地壳结构分析和大地水准面计算等领域有着重要意义,但严格棱柱体积分公式计算效率低,而快速计算公式则会降低计算精度。本文利用CUDA并行编程平台,提出一种地形格网重新编码和严格棱柱体积分八分量拆解方法,实现了基于CPU+GPU异构并行技术的严格棱柱体积分计算地形改正快速并行算法,克服了GPU各个线程计算任务分配和线程计算超载问题,解决了局部地形改正的高分辨率、高精度严密公式的快速计算难题。通过试验,在显卡型号为Tesla V100的计算机上进行4°×6°范围,积分半径40'和分辨率1'的局部地形改正计算仅需1.5 s;分辨率10″的局部地形改正计算仅需14.6 min;进行分辨率3″的地形改正计算耗时45.7 h,而传统串行算法则难以完成计算。在保证微伽级以上计算精度的条件下,计算加速比最高达到850倍以上,有效缩短了计算耗时,提高了计算效率。本文还依据上述并行算法对全国范围地形改正量进行计算。结果表明,我国地形改正量普遍低于80 mGal（1 Gal=10^-2 m/s²）,平均值1.83 mGal,最大值达到196 mGal。     

WorldView-2影像双介质摄影测量的浅海地形测绘试验

主要研究利用高分辨率WorldView-2卫星影像和双介质立体摄影测量方法进行浅海地形测绘的可行性,同时解决双介质立体摄影测量精定位算法(即折射改正算法)适用性差的问题。首先依据通用的双介质物像几何关系,提出了一种普适的双介质立体摄影测量折射改正算法;然后以海南省三沙市甘泉岛、珊瑚岛周围浅海区域为试验场,利用两个地区的WorldView-2立体影像,运用双介质立体摄影测量方法进行了浅海地形测绘试验。试验成功提取到了两个地区浅海海底的数字高程模型(DEM)。其中,甘泉岛地区的浅海DEM精度达到2.08 m(剔除其中的高程异常点后的结果)。研究表明:提出的折射改正算法,无论"空中同名光线延长线是否相交"都是适用的,且能改善浅海地形测绘精度。在水体清澈、无海浪情况下,利用相应的WorldView-2立体影像和双介质立体摄影测量方法进行浅海地形测绘是可行的。     

基于Android系统的重力仪数据采集及计算软件开发

针对目前重力测量数据处理软件多是基于Windows系统,而这与携带Android移动设备相比多有不便的问题,该文提出了一种基于Android系统的重力数据采集及计算软件的开发。按照国家重力测量规范,针对CG-5型相对重力仪,设计研发了一款基于Android系统平台的重力数据采集及计算软件,较好地方便了用户野外携带。其具有新建、打开测线、数据采集处理、点之记拍照、导航定位、数据查询、信息标定、CG-5数据文档读取、报表生成等功能。在数据处理模块的传统改正项中,新增了海潮负荷改正和地下水变化改正,减少了误差项。通过将软件用于实地重力测量计算,证实该软件运行流畅、结果正确,提高了相对重力测量内外业一体化效率。     

水下地形测量误差分析及对策

水下地形测量的精度主要来自平面精度和水深测量精度,本文分析回声测深仪测深误差来源主要为声速改正、时间测定、波束角影响引起的水深测量误差,深度基准面确定、潮位站水尺零点的测定、潮位观测、潮位改正引起的水面高程传递误差及测量船身摇摆引起的测深误差;差分GPS平面定位、系统延时、船体摇摆引起的定位误差,并提出克服对策。     

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.     

嫦娥三号导航相机测图能力分析及地形重建

基于立体相机成像模型并结合相机参数对嫦娥三号导航相机3维测图能力进行分析,利用摄影测量原理和误差传播定律对巡视器30 m范围内的DEM精度进行了理论分析,推导出导航相机立体影像获得的采样点精度公式,并绘制了DEM的平面精度图和高程精度图;同时使用多线程技术开发了基于导航相机立体影像的地形快速重建算法,利用多线程技术完成影像的特征匹配和密集匹配,并通过分块内插生成DEM。该技术应用于嫦娥三号任务中,有力地支持了嫦娥三号遥操作路径规划相关任务。     

无人机PPK技术支持下的河道测量与精度分析

针对河道带状复杂地形布设控制点困难的问题及高精度的测量要求,本文探讨了一种结合PPK技术的无人机免像控河道测量方法。以DJI Phantom 4 RTK无人机为研究对象,分析了基于PPK的高精度POS辅助空三测量、相机镜头畸变纠正和航线设计等影响航测精度的关键技术,利用UAV-PPK软件对地面基站与无人机POS数据进行事后差分解算,获取高精度POS数据辅助空中三角测量。结合安徽省庄墓河河道治理工程进行试验,结果表明,基于PPK的免像控无人机航测获取了更高精度POS数据且成图精度满足河道1：500大比例尺测图要求。PPK辅助无人机航测提高了复杂地形测绘精度,为后续河道整治工作提供了更加精准的地形数据。     

Using Stereo Satellite Imagery for Topographic and Transportation Applications: An Accuracy Assessment

The launch of the Very High Resolution (VHR) sensor satellites has paved the way for further exploitation of the capabilities of satellite stereo imaging for many applications. The objective of this paper is to evaluate the level of accuracy that can be achieved by using stereo satellite images for different applications involving significantly different types of terrain. Three mathematical models for satellite sensor modeling are used: Rational Function Model (RFM), 3D polynomial model, and 3D affine model. Three stereo pairs of image datasets are tested from different satellites for different areas: (a) Indian Remote Sensing (IRS)-1D stereo images for topographic mapping and digital terrain elevation modeling for an area in Egypt; (b) IKONOS stereo images for highway alignments extraction in Toronto, Canada; and (c) IKONOS stereo images for topographic mapping and geometric parameter extraction for highway alignments in Hong Kong, China. The accuracy was evaluated by comparing the results of the data extracted using stereo satellite images and those extracted from conventional techniques, including Global Positioning System, field measurements, and aerial photogrammetry. The accuracy of the extracted features was found to be within a pixel-level. The results of this paper should be of interest to professionals from different disciplines exploring the use and accuracy of satellite stereo images for topographic and transportation applications.     

一种区域立体快速自适应重建方法

传统的正射立体影像制作对于地形复杂区域易受到大高差的影响,产生局部立体感不足或者复视现象,从而造成视觉疲劳。针对这一问题,本文引入了深度映射模型,设计了非线性映射函数依据实际地形自适应地进行高程变换,利用视差函数进行逐像元迭代求解生成立体影像。提供了一种能够自适应快速生成符合人眼视觉感受的立体影像对的算法和流程。     

虚拟单层密度精度的进一步改善及其快速计算方法

文章首先讨论了用配置法综合利用各种重力信息进一步提高虚拟单层密度精度的可行性,从理论上证明了解的唯一性,同时导出了虚拟单层密度与扰动位线性泛函之间的协方差函数,使该方法的实际计算成为可能。文章的第二部份提出了用快速傅立叶变换计算虚拟单层密度及局部地形改正,模拟计算表明该方法精度高、速度快,其工效比传统的迭代法提高几十倍。     

车载移动测量系统装备研制与应用

为实现空间信息的快速及高效获取,在集成GNSS、IMU、全景相机、激光雷达等主要传感器的基础上,研制了车载全景激光耦合式移动测量系统。根据精密解算的位置姿态信息,对全景影像和激光点云进行了耦合,生成含有真彩色点云的可量测实景影像,提出鸟瞰实景影像、基于浏览器的海量点云网络发布等点云应用新形式。该系统在渝武高速公路扩能改造工程快速移动测量中的成功应用,证明系统不仅安装简便、采集快速、处理高效、成果丰富,而且具备厘米级的测量精度,有效提高了空间信息的获取及处理效率。     

一种模拟纠正影像的SAR立体影像匹配方法

针对常规SAR影像匹配方法在地形起伏较大区域无法获取理想的SAR立体影像匹配结果的问题,该文提出了一种基于模拟纠正影像的SAR立体影像匹配方法。利用观测区域粗分辨率DEM进行SAR影像模拟,进而获取几何纠正SAR影像,在几何纠正SAR影像上实现影像匹配,等效于常规基于灰度影像匹配中进行的影像粗配准工作,并且相比于常规粗配准,该等效粗配准过程能够均衡地顾及到整幅影像的像元,最终实现了地形起伏较大区域的高精度SAR立体影像匹配。采用COSMO-Skyped影像数据进行了实验,实验结果表明,匹配精度达到了3个像素左右,比常规的基于灰度影像匹配方法有较大提高,能够有效解决地形起伏较大区域SAR立体影像匹配问题。     

变异系数赋权法对水准网平差定权方法的改进

水准网平差中通常采用按距离公里数和按测站数2种传统的定权方法,但在复杂地形中往往不能自动区分平坦地形和陡峭地形。针对以上缺点,利用变异系数赋权法对上述2种定权方法进行了综合与改进,在定权时能够充分考虑地形特点,重新分配了距离公里数和测站数的信息所占的比重,使得定权结果更加合理。经实例计算,结果表明:利用变异系数赋权法进行定权的平差结果较传统方法精度更高,并且计算简便,是一种值得推广的定权方法。     

全景测量技术在海域动态监视监测中的应用

激光雷达扫描全景测量技术在数字化时代测绘领域的应用有着非常重要的意义。本文以深圳市海域动态监视监测为例,综合利用基于船载、单兵/车载的移动测量系统和基于卫星、无人机的高分辨率遥感影像等数据获取手段,获得全覆盖、立体化、高精度、高时效性的海域资源基础数据。并讨论了在海域监视监测工作中使用车船载激光雷达全景测量结合多时相高分辨率影像叠加分析方法的便利性、有效性、精确性。它不仅能让测绘生产单位在较短的时间内准确、及时地获取数据,还可以减少外业测量工作和内业的后续处理时间,大幅度提高了勘测工作的效率,值得借鉴和推广。     

SRTM约束的无地面控制立体影像区域网平差

针对SRTM(shuttle radar topography mission)数据在平坦地形或局部区域的高程精度远远高于其标称精度的特点,研究设计了一种无地面控制条件下利用SRTM作为高程约束的立体区域网平差方法。通过构建一个较大范围区域网并匹配密集连接点,将SRTM作为连接点物方高程初值,并在平差解算过程中确保分布于地形平坦区域(根据经验,在该类区域SRTM精度较高)的连接点的物方高程严格趋近SRTM高程,最终实现大范围区域内影像高程精度的整体提升。通过以覆盖湖北省全境的资源三号卫星三线阵立体影像作为试验影像的试验验证表明,采用该平差方案,在无地面控制点条件下资源三号立体影像的高程中误差从7.2m提升到2.0m,其中地形平坦区域高程中误差1.44m,山地区域高程中误差3.0m,达到了我国1∶25 000比例尺测图应用的高程精度要求。