机载LiDAR技术支持下的荒漠地区1:10 000地形图测绘与研究——以内蒙古阿拉善地区为例

尝试应用机载LiDAR技术测绘1：10 000比例尺地形图3D（DLG、DEM、DOM）产品,给出了机载LiDAR测绘3D产品的技术流程,并选择荒漠地区作为试验区,验证了此种技术方法在荒漠地区测绘3D产品的可行性,分析了成果精度。试验证明,该方法可以满足荒漠区域的1：10 000比例尺3D基础数据生产要求,且具有外业工作量小、自动化程度高、成图快、高程精度高、受外界环境影响小等优点,同时也总结了该方法中有待完善之处。该方法为荒漠地区3D基础测绘数据获取提供了有益借鉴。     

一种改进的航空重力测量数据处理方法

目前的航空标量重力测量系统主要是在当地坐标系下求解重力垂向分量,该方法涉及厄特弗斯改正,却没有考虑垂线偏差的影响。改进方法在准惯性坐标系下求解重力观测量,给出了一个计算重力值的改进公式,避免了经典方法中的近似处理,从理论上完善了航空重力测量数据处理方法。实例验证了改进方法的正确性,并显示经典方法中的近似处理在实验区域内产生了亚mGal级的误差,这个误差在利用1/60 s以下的截断频率进行低通滤波后基本可以忽略。除了理论上对经典方法的改进,改进方法还提供了确定扰动重力水平分量的公式,经过细致的数据处理后其精度可达mGal级。     

机载激光测深系统强度数据AGC补偿异常区域识别及改正

机载激光测深系统（Airborne Laser Bathymetry,ALB）因集成了具有独特水体穿透能力的绿波段（532 nm）而被广泛用于水深测量。除地形数据外,ALB还记录了地物目标的辐射特性（后向散射强度）,可用于条带配准、海底底质分类和几何建模。然而,由于自动增益控制（Automatic Gain Control,AGC）设计局限,增益值调整存在延缓,对于裸露岩石、水域等高返回、低返回目标较多的海岛海岸带区域,强度补偿异常问题格外突出。针对该问题本文设计了一种基于双向移动的局部加权强度改正方法,提出索引共享机制辅以地形信息实现有效强度数据精确提取;以扫描周期为依据进行扫描线分割,通过柯尔莫可洛夫−斯米洛夫检验进行强度补偿异常区识别;通过对邻近扫描线和邻域强度联合加权进行强度改正,保证强度细节的同时较好地消除与邻域强度偏差,独特的双向移动策略能有效削弱改正不足积累造成的强度改正精度下降问题。实验证明该方法能有效解决AGC补偿异常问题,相较于改正前,改正后的强度数据平均绝对百分比误差降低了约0.27,均方根误差下降了约693,异常区强度与邻域强度偏差控制在26 DN（Digital Number）以内,得到高质量强度图像。     

航空重力仪减振系统振动研究

航空重力减振系统是有效减弱机载环境下高频振动的主要途径,从而提高航空重力的测量精度。因此,设计减振系统的首要问题是设定其合理的刚度、阻尼和质量等重要的特性参数。笔者通过建立航空重力仪两种减振系统类型运动微分方程,经过理论和实例探讨了减振系统模型,旨在深入了解航空重力减振系统的减振规律,为其特性参数设计提供理论依据。     

利用重力异常的小波模方法识别断层

利用小波特性可以提取航空重力异常的重要信息,笔者采用小波分析方法建立三维地质体模型,讨论了小波模与地质体边界的对应关系。以我国某海域航空重力资料为例,利用小波模极大值识别了断裂信息,并与航空布格重力异常及其方向导数识别的断裂进行对比分析。结果表明,利用小波模不仅可以识别断裂构造,在航空布格异常和方向导数识别模糊的地区效果更为明显。     

基于深度残差网络的机载LiDAR点云分类

机载LiDAR点云的分类是利用其进行城市场景三维重建的关键步骤之一。为充分利用现有的图像领域性能较好的深度学习网络模型,提高点云分类精度,并降低训练时间和对训练样本数量的要求,本文提出一种基于深度残差网络的机载LiDAR点云分类方法。首先提取归一化高程、表面变化率、强度和归一化植被指数4种具有较高区分度的点云低层次特征;然后通过设置不同的邻域大小和视角,利用所提出的点云特征图生成策略,得到多尺度和多视角点云特征图;再将点云特征图输入到预训练的深度残差网络,提取多尺度和多视角深层次特征;最后构建并训练神经网络分类器,利用训练的模型对待分类点云进行预测,经后处理得到分类结果。利用ISPRS三维语义标记竞赛的公开标准数据集进行试验,结果表明,本文方法可有效区分建筑物、地面、车辆等8类地物,分类结果的总体精度为87.1%,可为城市场景三维重建提供可靠的信息。     

航空重力测量中FIR低通滤波器的比较

航空重力测量数据中含有大量的噪声,需要采用FIR低通滤波器来提取实际的重力异常信息.结合一组实测的航空重力测量数据,讨论FIR低通数字滤波器截止频率和滤波器长度的确定方法,研究了无效数据的删除方法;通过比较不同窗函数设计的滤波器的数据处理性能,得出了在航空重力测量数据处理中,汉宁窗和海明窗设计FIR低通数字滤波器可以满足重力场信息提取的要求.     

航磁全轴梯度异常特征研究

因提供多参量、压制深部异常突出浅部异常等优点,近几年航磁梯度测量在国内航空物探领域成为新的研究热点.以AGS-863航磁全轴梯度勘查系统为依托,介绍了航磁梯度理论基础和应用研究现状,为了总结归纳航磁梯度异常与地下地质体的对应关系,设计了典型理论地磁模型,进行了大量正演模拟计算工作,并结合野外应用实例,得出以下几点结论:相比于总场异常,梯度异常在圈定磁性体方面更具优势;对于独立磁性体,垂向梯度的峰值精确对应异常体的中心位置,当模型走向延伸越长,主剖面异常的零值点越靠近异常体边界,主剖面的纵向梯度的最大值和最小值可精确对应异常体的左右边界,垂直于主剖面的横向梯度的最大值和最小值精确对应异常的上下边界;对于组合磁性体,利用主剖面的纵向梯度峰值和垂直于主剖面的横向梯度峰值锁定的磁性体范围有所扩大,并且垂向梯度峰值向附近磁性体方向偏移;对比实测梯度数据与理论梯度数据,发现实测梯度数据存在明显的优势,可以在人文干扰识别、高频地质信息挖掘等方面发挥突出作用.这些工作可以为实测航磁梯度的野外数据获取者认识异常、鉴别异常和区分真假异常等提供参考,并为异常解释工作者提供一定的帮助.     

航电在高山区找矿快速突破中的应用

为了寻找一种快速、高效的地球物理找矿手段,在我国西部高山地区——青海省五龙沟开展了大比例尺航电示范测量,采用高精度测量和随地形缓起伏飞行的方式获得了区内高质量的航电数据,通过数据处理,结合物性资料分析了示范区的电磁场特征,进行了异常筛选及异常解释工作,结合快速钻探查证实现了示范区找矿工作的"当年飞行、当年查证、当年见矿"的找矿工作新模式的快速突破.从完成的航电调查工作与找矿效果来看,在高山地区开展航电测量具有速度快、精度高、费用低和找矿效果显著等特点,具有广泛的应用前景和推广价值.     

用多种策略从机载Lidar数据中提取建筑脚点

设计了一种采用多种策略的建筑脚点提取方法,针对建筑脚点提取中的两个关键步骤———数据分类和建筑脚点分割,分别提出和引入了邻近关系和r半径点密度,从仅反映单次反射的DSM数据中,直接提取出建筑表面点。