面向塔式建筑物的无人机环拍三维建模方法研究

塔式建筑物具有结构高大细长、形状不规则及纹理信息丰富等特征,对其三维建模的难度较大。该文提出一种无人机环拍摄影的三维建模方法,即选用小型旋翼无人机搭载单相机,以环拍摄影的方式获取影像并构建实景三维模型。以云南大学塔式建筑为研究对象,采用环拍摄影和倾斜摄影两种方式获取影像,分别构建塔式建筑物的三维模型,并从控制点精度、纹理细节信息及模型复杂度三方面对比两类影像的建模效果。结果表明:基于环拍摄影的塔式建筑物三维建模效果优于基于倾斜摄影的三维建模效果,其模型纹理细节缺失少、控制点精度较好、完整度高。     

地理多要素Voronoi图相邻关系下的地图放大裁剪方法

针对以欧氏距离作为放大因子对电子地图进行放大裁剪引起的信息失衡问题,提出了采用地理多要素Voronoi图相邻关系的地图放大裁剪方法,可有效避免以欧氏距离作为地图放大因子的地图信息失衡问题。将电子地图中的地理要素分为点、线、面,对于点要素,构建它的Voronoi图;对于非点要素,即线和面要素,构建它们的近似Voronoi图,当用户对电子地图中感兴趣地理要素目标放大时,只需要提取该目标的多要素Voronoi图相邻要素的近似Voronoi图,并计算它们的最小外包矩形,将最小外包矩形区域用于最终的地图放大裁剪区域,则可较好地顾及用户感兴趣地理要素目标周围的地理要素信息,可提高地图的易读性。采用本文方法对某区域电子地图进行了试验,结果表明,地理多要素Voronoi图相邻关系的地图放大裁剪方法能够较好地顾及目标周边地理要素信息,避免了以欧氏距离为放大因子的地图信息失衡。     

顾及各向异性的CSRBF空间插值及其在气温场重建中的应用

在地理空间中各种地理现象实际上是一种连续变化的空间场。由于受到观测手段、工具的限制,只能从有限的地点获得有限的观测数据。为了获得连续的空间场,通常采用克吕格插值、反距离权重插值等方法进行重建。但这些方法都是各向同性的,与具有各向异性的真实地理现象分布并不相符。该文以各向同性的紧支撑径向基函数插值模型为基础,对其进行改进,使其能够顾及空间场的各向异性。其方法是利用加权主成分分析对原始数据进行方向性特征分析并进行旋转,再利用半变异函数拟合变换后坐标系下各轴向的变程值,以此为基础构建紧支撑径向基函数插值模型并进行插值,最后将插值结果逆旋转到真实地理空间。以国家气象中心提供的黄淮海平原气温数据与香港天文台提供的香港地区气温数据为例,对该文提出的顾及各向异性紧支撑径向基函数空间插值方法进行验证,并与反距离权重插值、全局径向基函数插值及顾及各向异性的普通克里格插值进行对比,实验表明该方法具有较高的精度且能够对气温场的细节进行准确的重建。     

地形因子对反距离加权插值方法(IDW)最优距离指数的影响分析

反距离加权插值方法（Inverse Distance Weighted, IDW）是生成数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）的常用内插手段之一,不同的地形应使用合适的IDW距离指数进行插值。本文选取了平原、丘陵、小起伏山地、中起伏山地和大起伏山地5种地形,设计了2组试验,从地形宏观形态和地形微观形态2个方面研究了地形对IDW插值中最优距离指数（Optimal order of distances,OOD）的影响。首先使用狼群算法（Wolf pack algorithm,WPA）计算不同地形区下IDW插值的OOD,分析不同地形之间OOD的分布差异;其次选取坡度、坡向、曲率3个地形因子,计算各采样点的OOD,分析不同地形因子对采样点OOD的影响。结果表明,从平原地区到大起伏山地地区,随着区域内地形起伏度的增加,OOD减小。采样点的OOD在高值区的占比随坡度增大而减小;OOD随坡向变化差异不大;随着地形曲率的增大,OOD在高值区的占比增加,在低值区的占比减小。在较为平坦的地区,例如平原地区,丘陵地区建议使用OOD在3≤a≤4范围内取值进行IDW插值,而在小起...     

中国区域DMSP/OLS夜间灯光影像的校正

美国国防军事气象卫星（DMSP）搭载的线性扫描系统（OLS）获取的夜间灯光影像具有很强的光电放大能力,存储量小,可直观反映人类活动,被广泛应用于城镇化监测、社会经济因素估算等方面。但是获取这些数据集的各传感器均未经过星上定标,存在像元饱和问题,并且传感器获得的1992—2013年的各数据之间缺乏可比性、连续性,无法直接用于长时间序列的研究,因此需要对长时间序列的DMSP/OLS夜间灯光影像进行校正处理。校正内容包括中国区域各灯光影像间的相互校正、饱和校正、年内融合、年际间校正等;并对校正后的DMSP/OLS夜间灯光影像进行合理性检验,检验结果表明该校正方法是可行的。     

基于RASM的紧支撑径向基函数自适应并行地形插值方法

快速、准确地对地形进行重建以生成数字高程模型是地理信息表达的重要研究内容,径向基函数（radial basis function,RBF）作为一种插值性能较优的空间插值方法,特别适合于重建复杂的地形模型,但随着已知地形采样点数量的增加,RBF插值模型求解速度变慢,同时插值矩阵过于庞大而导致插值模型求解困难甚至求解失败。针对这个问题,本文基于区域分解和施瓦兹并行原理进行地形插值,以紧支撑径向基函数（compact support RBF,CSRBF）构建基于所有地形采样数据的全局插值矩阵,并自适应求解子区域CSRBF插值节点紧支撑半径,基于限制性加性施瓦兹方法（restricted additive Schwarz method,RASM）采用多核并行架构对各局部子区域的插值矩阵进行求解。以某地区数字高程模型（DEM）数据进行插值实验,结果表明,本文方法能够对大规模地形数据进行准确重建,并且具有较高的求解效率。     

基于夜间灯光影像的云南省建成区演变研究

夜间灯光影像可衡量城市进程.建成区与植被覆盖度具有一定的负相关性.本文用基于植被校正的城市夜间灯光指数(Vegetation Adjusted NTL Urban Index,VANUI)提取云南城市建成区.先对两种影像进行相互校正,再与归一化植被指数合成基于植被校正的城市夜间灯光指数,最后基于指数采用分水岭分割算法提...     

联合对数极坐标描述与位置尺度特征的无人机影像匹配算法

针对无人机（unmanned aerial vehicle,UAV）影像提取的同名点数量较少,从而影响影像间位姿信息的计算,导致影像拼接错位、平差解算不严密甚至失败等问题,提出了一种联合对数极坐标描述与位置尺度特征的匹配算法。首先,建立高斯多尺度影像集合进行特征点提取;其次,采用对数极坐标进行描述子构建,建立适合UAV影像特征的描述子;然后,通过位置和尺度约束的距离匹配函数进行特征匹配;最后,通过模式搜索和快速样本共识方法剔除粗差后完成同名点提取。将四旋翼UAV获取的影像作为实验数据,与SIFT(scale invariant feature transform)算法和SAR-SIFT(synthetic aperture radar-SIFT)算法进行了影像匹配的对比实验。结果表明,所提算法可以较好地提取UAV影像的同名点对。     

应用地统计学和径向基函数的DEM插值

为了解决紧支撑径向基函数(CSRBF)内插生成DEM中合理设置紧支撑半径的问题,文章提出了基于地统计学和CSRBF的DEM插值方法,采用地统计学中变程的倍数来度量空间相关性的强弱,取变程的倍数设为CSRBF紧支撑半径,使得CSRBF插值矩阵呈稀疏带状分布,保证插值矩阵稳定求解,最终生成较高精度的DEM。最后以实测高程数据为例,使用交叉验证对插值方法进行实验,根据最大误差、最小误差、平均误差和均方根误差等指标进行精度分析,结果表明该插值方法精度高,插值结果可靠,可作为一种有效的DEM插值方法。     

顾及控制点均匀性的无人机实景三维建模精度分析

无人机(UAV)倾斜摄影技术以其低成本、高效率、高精度等优点成为实景三维模型构建的主流.实景三维模型的精度受很多因素影响,研究主要从控制点分布均匀性的角度出发,探究其对实景三维模型精度的影响,提出一种较为普适的控制点均匀性衡量指标.研究中设计了两种不同数目的控制点实验,每种实验各包含3种不同均匀性分布方案.使用UAV获...