面向全球DEM生产的点云智能滤波与DEM泊松编辑方法

国家全球战略急需全球地理信息资源的支撑,如何利用国产高分辨率卫星影像高效生产全球DEM已经成为我国全球地理信息资源建设工程的重大任务。由于全球地形地表结构的多样性和复杂性,现有依靠单一滤波模型或有限滤波规则的点云滤波方法的可靠性和效率难以保证。为此,本文提出一种可靠、高效、稳健的影像密集匹配点云数据智能滤波与DEM泊松编辑方法,通过顾及弯曲能量的点云自适应滤波及多边界约束的泊松地形编辑方法的设计与实现,构建了点云自适应滤波与定向智能精准编辑软件LINK。通过四川、黑龙江、陕西、海南、重庆测绘地理信息局等多家生产单位,采用覆盖国内外重点区域不同地形地表结构特征的资源三号卫星影像的DSM数据,进行DEM试生产验证。结果证明了本文方法的可靠性和有效性,在DEM生产困难的建筑区、森林和水域等区域,精度和效率优势明显,为全球大规模DEM生产提供了有力支撑。     

一弧秒分辨率DEM对侵蚀地形表达能力的分析

针对1″SRTM数据和基于1∶50000地形图生成的DEM在黄土侵蚀区对地表形态表达能力的差异性问题,提出了一套完整的评价分析指标体系。选取陕西黄土高原6大典型黄土地貌样区,从地形属性(高程、坡度、坡向、坡长)和地形特征(山顶点、流水线、流域边界)两大方面评估了两种数据对表达黄土侵蚀区的地形表达能力。结果表明:1″SRTM对地表形态的表达能力接近1∶50000地形图所生成的DEM,但总体上还是1∶50000地形图所生成的DEM对地表形态的表达比较好,尤其是在地形比较破碎的地区。本文为1″SRTM数据在部分区域替代地形图生成的Hc-DEM,并用于与地学相关领域的研究提供了重要依据。     

高精度室内地图辅助VLC与PDR融合定位

针对传统室内定位方式存在的忽略地图精度对于整体定位精度的支撑性作用、需要额外的辅助设施和附加模块以协助定位系统实现目标点定位、定位信标的保密性差、定位信号源与辅助基站等具有较强的信号辐射等问题,本研究引入高精度室内地图辅助,提出了一种VLC与PDR融合的室内定位算法。首先,本研究摒弃了传统人工勾绘方式,在室内扫描机器人turtlrbot平台上（装载有二维激光扫描雷达）,利用Gmapping二维栅格地图构建算法,生成高精度室内地图。在此基础上,采用扩展卡尔曼滤波算法结合高精度地图信息实现VLC与PDR融合定位。该融合定位算法较好地结合了VLC定位与PDR定位各自的技术优势,实现了VLC定位结合高精度地图信息对PDR定位自适应动态纠偏,对于进一步实现新型低成本、无信号辐射、保密性强、附加模块少的高精度室内定位提供了较好的理论与技术支撑。实验结果表明：在高精度室内扫描地图构建过程中,其测距分辨率<0.5 mm,VLC与PDR融合定位算法的整体定位精度为1.33 m,平均定位响应时间为0.58 s。     

主题模型与SVM组合的小尺度街区用地分类方法

城市用地分类作为城市规划重要的基础和依据,对城市资源配置、建设发展等具有重要意义。现有研究对用地分类都聚焦于“稀路网、大街区”的大尺度区域,随着城市发展,大尺度区域的规划模式造成了城市交通效率低下、土地低效率开发等问题,而小尺度的城市街区建设规划为解决上述问题提供了一种新的思路。为了充分挖掘现有交通大数据的潜在价值,更以高效地服务小尺度街区规划,本文将主题模型与支持向量机（SVM）相组合,提出一种面向小尺度街区的用地分类方法。本文以上海市黄浦区人民广场附近为研究区域,依据精细路网对研究区域划分,通过对一周（7天）出租车GPS数据处理,结合区域兴趣点（POI）数据,基于隐含狄利克雷分布（LDA）模型和SVM模型进行用地分类。在人工解译的分类图的基础上对本文方法进行精度评价,并基于百度地图地理数据进行结果验证。研究表明本文方法基于现有的交通大数据,实现了对小尺度街区用地分类,方法分类精度较高,在一定程度上可以节约人力物力,以便更好地服务于小尺度城市规划。     

基于星间链路体制的北斗卫星时间同步可行性分析

BD-3试验星上搭载了Ka频段星间链路（ISL）设备,可进行Ka波段对地观测。推导了星间链路时分观测体制双向时间同步的数学模型;以ISL星地观测数据为样本分析ISL体制时间同步的可行性,并与L波段观测结果比对。结果表明,ISL体制钟速拟合参数与L波段结果一致性较好,7 d和3 d弧段拟合精度在1 ns以内,1 d和1 h弧段拟合精度均在0.2 ns以内,较L波段拟合精度有所提高,其中1 d为最优拟合时长;利用7 d的实测星地钟差进行向后1 d的钟差预报,结果显示,ISL星地钟差1 d预报误差为2 ns,较L波段预报精度略有提高;最后采用星地星间联合钟差观测,2 d内观测残差为0.52 ns,验证了ISL钟差观测的可行性。     

基于时间序列遥感影像的广西南流江口海岛变迁研究

广西南流江口无居民海岛生态系统较为脆弱,自海岛地名普查以来,该区域海岛形态和岛体开发利用变化显著。文章基于2012—2019年共8期遥感影像,开展南流江口海岛形态和开发利用的遥感提取和变化检测,并逐年分析海岛变化情况。遥感监测结果表明：2012—2019年,南流江口10个海岛形态变化显著,面积减少约61.8%,2个海岛岛体新增开发利用变化;重点说明花轿铺、小砖窑岛和小平墩岛3个显著变化海岛的逐年变迁情况,并分析海岛变迁的主要原因,为海岛保护和管理提出若干建议。     

按区域自动批量裁剪地理数据的建模方法

ArcGIS中文件地理数据库是常用数据格式。经常需要按其所辖单元区域批量裁剪输出地理数据。针对常规的手工操作不仅费时且易出错,本文提出基于ArcGIS ModelBuilder(模型构建器)建立模型工具的方法来实现地理数据库按区域自动批量的裁剪输出。该方法使用模型工具嵌套的方式,利用迭代要素类建立裁剪子模型工具对地理数据库中全部要素类依次进行裁剪,再将裁剪子模型工具嵌套到主模型工具中,使用迭代要素选择按区域逐个选择裁剪要素,直至完成所有区域对地理数据的裁剪输出。     

GOCE实测数据反演高阶重力场模型的Torus方法

不同于当前广泛使用的空域法、时域法、直接解法,本文尝试采用Torus方法处理GOCE实测数据,利用71 d的GOCE卫星引力梯度数据反演了200阶次GOCE地球重力场模型,实现了对参考模型的精化。首先,采用Butterworth零相移滤波方法加移去—恢复技术,处理引力梯度观测值中的有色噪声,并利用泰勒级数展开和Kriging方法对GOCE卫星引力梯度数据进行归算和格网化,计算得到了名义轨道上格网点处的引力梯度数据。然后,利用2D-FFT技术和块对角最小二乘方法处理名义轨道上数据,获得了200阶次的GOCE地球重力场模型GOCE_Torus。利用中国和美国的GPS/水准数据进行外部检核结果说明,GOCE_Torus与ESA发布的同期模型的精度相当;GOCE_Torus模型与200阶次的EGM2008模型相比,在美国区域精度相当,但在中国区域精度提高了4.6 cm,这充分体现了GOCE卫星观测数据对地面重力稀疏区的贡献。Torus方法拥有快速高精度反演卫星重力场模型的优势,可以在重力梯度卫星的设计、误差分析及在轨快速评估等方面得到充分应用。     

浅海角度-时间灵敏度核特性研究

灵敏度核是声学观测量扰动与声速扰动之间的关系量,为探究浅海声波导中声场的扰动位置对声波到达时间、到达角度等声学观测量的影响程度,用格林函数一阶玻恩近似结合双波束形成的阵处理方法,推导得到角度-时间灵敏度核。对选取的本征声线进行研究,相关结果表明角度-时间灵敏度核包含了更多的空间属性,弥补了传统灵敏度核在声场扰动位置判断上的不足,为灵敏度核在海洋观测中实验站点布设优化及海洋环境参数反演等方面的应用提供了有力支撑。     

米氏凯伦藻和东海原甲藻生长的光照强度生态幅研究

藻类生长的光照生态辐是指在一定光照强度范围内藻类能生长和繁殖的水平范围,由藻类生长的最适光照强度、光照强度适宜生长范围和光照强度耐受限度构成。为了定量获取藻类生长的光照生态幅,在室内培养条件下,分别研究了三个温度（18、22、25℃）条件下六个不同光照强度[28.32、55.15、75.06、96.59、111.66和135.75μmol/（m²·s）]对米氏凯伦藻和东海原甲藻细胞数和最大比生长率的影响,依据Shelford耐受性定律建立了米氏凯伦藻和东海原甲藻的光照耐受性模型,并得到了藻类生长的最适光强、光强适宜生长范围和光强耐受限度的定量表达。结果表明：无论是米氏凯伦藻还是东海原甲藻,在同一温度条件下,在实验设定的光照强度水平范围内,均分别存在一个适宜藻类生长的最适光强I_opt,且当光强I ≤ I_opt时,藻类细胞密度和比生长率均随着光强的升高而显著增大;而当I ≥ I_opt时,藻类细胞密度和比生长率随着光强的升高而显著减小。此外,随着培养温度的升高,藻类细胞密度和比生长率均呈现"先升后降"的变化趋势。建立的藻类生长光照耐受性模型与Shelford耐受定律较为吻合,并定量得到了米氏凯伦藻在18、22、25℃下的最适生长光强分别为81.48、80.15、79.27μmol/（m²·s）;光强适宜生长范围分别为33.11-162.96、32.57-160.3、32.03-158.54μmol/（m²·s）;东海原甲藻在18、22、25℃下的最适生长光强分别为79.39、78.19、76.69μmol/（m²·s）;光强适宜生长范围分别为31.89-158.78、31.77-156.38、31.18-153.38μmol/（m²·s）。