顾及地形起伏的无人机影像覆盖分析方法

使用无人机实施测绘航空摄影时,由于无人机相对航高较低,地面起伏会对无人机影像的分辨率、覆盖范围、重叠度造成较大的影响,影像成果会出现分辨率不足、重叠度不够、覆盖漏洞等缺陷。针对这一情况,本文提出了一种利用数字微分正解法的计算方法,借助DEM准确计算每张影像的覆盖范围,并使用FME软件高效生成全部影像的覆盖范围。经过实际使用,验证了该方法可以在航线设计阶段准确预测并分析全部影像的覆盖范围、重叠度,因此可及时发现设计问题并调整航线。该方法可以有效减少因地形起伏造成的影像覆盖缺陷,减少返工现象,从整体上提高了作业效率。     

利用水准数据的天津市地面沉降时空特征分析

地面不均匀沉降可能对城市的发展与人民的安全造成危害,天津市的地面沉降情况尤为严重。针对该问题,本文收集天津市2005—2012年、2016—2017年水准观测数据,以固定水准点位的沉降量、沉降速率、沉降加速率为状态向量,构建卡尔曼滤波模型,对天津市历年的水准观测数据进行滤波;根据滤波后的结果,本文利用多项式加权内插的方法,以距离、沉降速率、沉降加速率信息确定权值大小,对地面沉降情况进行内插;并以中误差作为精度评定参数,比较多种内插方法的精度。通过对内插结果的试验分析发现,2005—2017年天津市地面累计平均沉降量为394.477 5 mm,最大沉降量为1 143.5 mm;主要沉降区域为北辰、大港、塘沽等地区,且随着时间的增长,这些区域呈现漏斗式下沉。试验证明本文结合卡尔曼滤波与多项式加权内插的方式能够较好地反映地面沉降的时空特征分布情况并对未来一段时间的沉降情况进行预测,对天津市的城市发展及建设有一定的参考意义。     

路网约束条件下热力规则设计与试验

热力图是一种能直观准确展示空间观测值的有效工具,在多个领域具有广泛应用。本文在分析设定不同道路层权重、道路技术等级分类的基础上,以反距离权重、直方图均衡化、密度补偿、参数多次迭代等方法,研究构建了以热力方式展示道路网分布及发达程度的相关规则体系。热力规则通过道路赋权、路线曲面化、密度协调、图面综合等多套规则的有机结合,实现了道路网总体发达水平信息的提取与展示,并以全球地理信息资源建设项目路网成果中的亚洲和非洲部分国家数据为例,进行了信息提取与热力分布试验。     

高分六号宽幅相机在轨几何定标及精度验证

高分六号宽幅相机能够实现单相机成像幅宽优于800 km,对大尺度地表观测和环境监测具有独特优势。在轨几何定标是光学遥感卫星几何处理的关键环节,直接影响影像的几何质量。本文充分考虑高分六号宽幅相机超大视场的畸变特性以及多谱段的成像特点,提出宽幅相机在轨几何定标方法,采用基于探元指向角的几何定标模型补偿宽幅相机系统误差,通过绝对定标和相对定标方法联合估计各波段的内外定标参数。利用Landsat 8影像、资源三号DSM为参考数据,对宽幅相机进行绝对定标处理,再利用ASTER GDEM为参考数据进行相对定标处理,其几何定标结果表明,高分六号宽幅影像绝对定位精度在3像素左右,内部几何精度能稳定在1像素,且波段间配准精度在0.3像素以内,表明在轨几何定标后高分六号宽幅影像几何质量得到了明显的提升。     

Cyclone在数字校园三维激光点云数据预处理中的应用

为了高效获取精确的数字校园地形图的测量数据,通过Leica ScanStation P40对校园进行三维激光点云数据采集,并结合Cyclone中的去噪模型对点云数据进行去噪,利用“六自由度”方法和ID号对标靶进行拟合,在一定约束条件下完成点云数据的坐标匹配、拼接以及优化,得到统一坐标系下的点云数据。结果表明:优化后的点云数据精度可达到6 mm。可见处理后的点云数据能够满足数字校园地形图的高精度要求。     

A probabilistic framework for improving reverse geocoding output

Reverse geocoding, which transforms machine‐readable GPS coordinates into human‐readable location information, is widely used in a variety of location‐based services and analysis. The output quality of reverse geocoding is critical because it can greatly impact these services provided to end‐users. We argue that the output of reverse geocoding should be spatially close to and topologically correct with respect to the input coordinates, contain multiple suggestions ranked by a uniform standard, and incorporate GPS uncertainties. However, existing reverse geocoding systems often fail to fulfill these aims. To further improve the reverse geocoding process, we propose a probabilistic framework that includes: (1) a new workflow that can adapt all existing address models and unitizes distance and topology relations among retrieved reference data for candidate selections; (2) an advanced scoring mechanism that quantifies characteristics of the entire workflow and orders candidates according to their likelihood of being the best candidate; and (3) a novel algorithm that derives statistical surfaces for input GPS uncertainties and propagates such uncertainties into final output lists. The efficiency of the proposed approaches is demonstrated through comparisons to the four commercial reverse geocoding systems and through human judgments. We envision that more advanced reverse geocoding output ranking algorithms specific to different application scenarios can be built upon this work.     

最近和即将发生的崩解事件不会削弱埃默里冰架的稳定性

冰架崩解约占南极物质损耗总量的一半。借助卫星遥感本世纪已经观测到多次大型崩解事件,引发了公众对气候变化问题的广泛关注。然而作为冰架消涨的自然循环,某些崩解事件只是周期性重现而并非近年来南极升温导致。2019年9月-10月,我们通过“哨兵一号”雷达卫星和“京师一号”小卫星完整地记录到发生在埃默里冰架前端的一次大型崩解事件,并利用冰流数值模式模拟了本次以及未来两次即将发生的崩解事件对该冰架的动力学影响。遥感观测表明,埃默里冰架前端发育有两条纵向、两条横向和一条斜向共五条大型裂隙。它们沿尖端继续向上游延伸可以造成三次崩解事件,其中第一次发生于2019年9月末,D28冰山随普里兹湾涡流向西北方向旋转漂移。依据前人推测的崩解周期,我们在模型中设置五组试验,选择露出海面体积、接地面积、冰流通量三个参数估算冰架对三次崩解的响应。结果表明,通过设计合理的网格系统,我们的模型能够捕捉到每次崩解事件释放的物理信号。三次崩解总体响应趋于一致,仅表现出微弱的差异。在一个60年的崩解周期内,三次崩解引发冰流加速70 m/a,前端减薄2 m,接地线退缩60 km2,共约造成40亿吨额外的物质损耗。然而上述变化仍然处于最新卫星估算误差内部,所以我们认为这些崩解事件并不会显著削弱埃默里冰架整体的稳定结构。考虑到这还是首次明确观测到该冰架进入新一轮崩解周期,未来仍必要收集更长时间序列的遥感资料用以验证模式结果。     

北极冰下水声通信中改进的最小均方/四次方直接自适应均衡器

本文提出了一种适用于北极冰下水声通信的最小均方/四次方直接自适应均衡器（LMS/F-DAE）。它能处理基带复信号,与LMS相比,具有更好的均衡效果。考虑到均衡器的稀疏特性,在其代价函数中加入自适应范数（AN）作为约束。它能根据均衡器系数的大小自适应变化：对于小系数,此约束项存在以加快收敛速度;对于大系数,此约束项不存在以减小均衡误差。利用第九次中国北极科学考察得到的实验数据验证AN-LMS/F-DAE的性能。结果表明,与传统的LMS/F-DAE相比,AN-LMS/F-DAE能提升均衡器的稀疏性且均衡性能更优。     

前墙结构对OWC气室捕能效果影响的数值研究

基于不可压缩黏性流体理论和VOF(Volume of Fluid)方法建立了二维数值波浪水槽模型,将模拟波形与波浪理论值进行对比,分析了模型可靠性,并利用该模型研究了5种不同前墙结构OWC气室在不同波高、周期时的出气口速度和气室内空气压强。基于模拟结果,从波能-动能转换效率和气室内空气压强角度分析了前墙结构对OWC气室的捕能效果的影响。结果表明:对于传统的直立型OWC气室,采用合适的前墙结构可有效提高OWC气室的捕能效果;相比三角截面(20D型,30D型)和矩形(Y型)截面前墙,采用椭圆截面(20TY型,30TY型)的前墙结构的捕能效果更优,且在周期较大(1.6和1.8 s)时其作用更显著,其波能-动能转换率相对Y型前墙结构气室平均提升37%;5种前墙结构不同的气室中,20TY型和30TY型前墙结构气室的捕能效果最优。