基于优化合并的高分辨率遥感影像分割算法

高分辨率遥感影像的分割算法研究对遥感数据处理与应用具有重要意义。本文提出了一种优化合并的分割算法以提高运算效率,该算法包含局部最优合并和全局最优合并2个阶段。第1阶段采用凝聚层次聚类（Hierarchical Agglomerative Clustering,HAC）方法实现局部最优合并,并对其合并规则进行了优化,使优化后的合并规则先注重光谱特征,再考虑待合并区域的几何特征。第2阶段采用区域邻接图（Region Adjacency Graph,RAG）方法实现全局最优合并,其合并规则主要考虑了区域的光谱和边界信息,减少了区域尺度对合并规则函数产生的负面影响,并且该阶段利用了红黑树来实现全局最优合并,以提高对RAG的搜索效率。最后,利用OrbView3高分辨率遥感影像开展了分割实验,结果表明本文算法可以得到令人满意的分割精度。本文的成果为遥感影像分割及其相关研究提供了新思路。     

中国东部及近海磁异常特征及大地构造意义

根据全球磁异常数据和中国近海高精度、高分辨率的海洋船磁资料,通过频率域的迭代下延方法,将两种不同分辨率的数据进行融合,得到了覆盖我国东部及近海的大面积地磁异常数据。对磁异常进行大范围变倾角化极,并进行了小波分解和频谱分析,计算、分析磁源重力异常、磁异常解析信号及倾斜角等转换场。结果显示中国东部及近海主要地质构造单元的磁异常特征,揭示了华北地块古陆块分布和扬子地块的南北边界走向,并指出浙闽火山岩带向西南可能和东沙隆起相连,都是中生代古俯冲的火山弧,南海北部NW向断裂可能是古特提斯构造域向太平洋构造域转换边界断裂,对中生代古俯冲及由主动陆缘向被动陆缘转化过程都有控制作用。     

改进的多边形合并算法及其在天气预报业务中的应用

本文根据国家气象中心分类强对流预报业务需求,基于当前比较成熟的多边形裁剪算法(Weiler-Ather-ton算法)的思路,开发了一种改进的多边形合并算法(PM算法)。该算法的优点是无需考虑输入序列的方向性、设计思路简单,运行高效,更符合天气预报业务的需求。此外,该算法也可用于多边形裁剪。2013年4—9月的业务试运行表明该算法准确、运算速度快且性能稳定。该算法在灾害性天气预报,环境气象预报、专业气象预报等天气预报业务领域具有较好的应用前景。     

Hybrid region merging method for segmentation of high-resolution remote sensing images

Image segmentation remains a challenging problem for object-based image analysis. In this paper, a hybrid region merging (HRM) method is proposed to segment high-resolution remote sensing images. HRM integrates the advantages of global-oriented and local-oriented region merging strategies into a unified framework. The globally most-similar pair of regions is used to determine the starting point of a growing region, which provides an elegant way to avoid the problem of starting point assignment and to enhance the optimization ability for local-oriented region merging. During the region growing procedure, the merging iterations are constrained within the local vicinity, so that the segmentation is accelerated and can reflect the local context, as compared with the global-oriented method. A set of high-resolution remote sensing images is used to test the effectiveness of the HRM method, and three region-based remote sensing image segmentation methods are adopted for comparison, including the hierarchical stepwise optimization (HSWO) method, the local-mutual best region merging (LMM) method, and the multiresolution segmentation (MRS) method embedded in eCognition Developer software. Both the supervised evaluation and visual assessment show that HRM performs better than HSWO and LMM by combining both their advantages. The segmentation results of HRM and MRS are visually comparable, but HRM can describe objects as single regions better than MRS, and the supervised and unsupervised evaluation results further prove the superiority of HRM.     

基于空间加权距离的自适应Fuzzy C-Means算法研究

空间聚类不仅应考虑GIS对象属性特征的相似性,还应考虑对象的空间邻近性。不同属性、位置特征在聚类中起到的作用不同。采用信息熵方法计算空间距离中各属性距离、位置距离的权重,权值大小用于度量相应特征在fuzzy c-means隶属度计算时的作用大小,并引入相似性指标,当两个聚类之间的相似度高于某个合并阈值时,则对应的一对聚类进行合并,从而克服需预先设置聚类类数的问题。通过应用实例的聚类有效性分析,与普通空间距离相比,基于空间加权距离的FCM算法具有稳定性和有效性。     

一次雷暴单体相互作用与中气旋的演变过程分析

2013年8月1日,上海位于副热带高压边缘弱垂直风切变的不稳定层结下,午后开始,不断有雷暴新生。在此次强雷暴过程中,生成了三个中气旋;特别是在第二个中气旋生成过程中,雷暴合并后呈现出钩状回波、回波悬垂、中气旋等超级单体的雷达回波特征,还具有标志大冰雹的三体散射长钉特征回波。本文通过分析常规天气观测、双多普勒天气雷达、自动气象站和风廓线雷达等资料发现,前两个中气旋的生成机制为:(1)前期雷暴出流的交汇形成了气旋性环流,加强了低层水平辐合,阵风锋类似锋面的作用促使低层的暖湿空气抬升;(2)在弱垂直风切变的天气背景下,由出流阵风锋导致环境垂直风切变有所增大,改变了雷暴发展的环境,形成了经典中气旋生成的有利环境。此外,超级单体中气旋(第二个)形成过程中,雷暴的合并使得上升运动加强,对流不断发展,增强了雷暴内的旋转程度,从而有利于中气旋的形成。在第三个中气旋形成过程中,由于雷暴中的弱出流被相邻雷暴爆发的下沉气流抬升,在中低层形成出流和人流间的旋转,因而被雷达探测为中气旋。     

三维点云室内平面要素提取与优化

室内平面要素的准确提取与关系恢复是室内模型自动化语义重建的重要基础,本文提出了一种面向复杂三维点云的室内平面要素提取与优化方法。该方法首先利用区域增长和RANSAC平面混合分割方法分割室内点云数据;其次利用室内语义部件的空间位置信息及包围盒和法向量信息,对分割后的平面进行平面要素的精确提取;然后对提取的墙面进行优化,实现共享墙面的合并,解决室内墙面冗余的问题;最后利用门与墙的空间位置信息,恢复门墙关联关系。试验部分采用了两组试验数据：一组是深圳大学某层教学楼的激光点云数据,另一组是国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）的标准数据,通过对试验结果进行评估,验证了本文方法的有效性和可靠性。