监控视频与地理信息融合技术发展综述

监控视频在智慧城市、平安城市的安防、管理中发挥着重要作用。虽然视频数据具有实时、直观、丰富的特点,但与地理信息的耦合分析程度不高,无法有效利用视频本身的空间信息。同时,地理信息实时性差、更新慢,无法反映动态变化的场景。为了达到更好的效果,国内外很多学者、行业人员综合两者的优势,对监控视频与地理信息的融合开展研究。本文介绍了监控视频与地理信息融合的关键技术,分析了两者融合的研究现状及应用领域,最后结合遇到的瓶颈和困难,指出了今后可能的发展趋势。     

海陆岸线多尺度矢量数据获取方法及其尺度效应评估

地理空间数据的多尺度表征是制图学的基石,是支撑地理数据多尺度建模分析的前提。通过对从遥感影像获取的一定尺度的地理要素矢量数据进行选择、化简、聚合或其他处理,以获取多尺度矢量数据,但多种综合处理模型和方法会导致多尺度矢量数据存在着不同程度的信息损失。本文基于地理信息系统（ArcGIS 10.6）的矢量数据制图综合功能模块,通过整合多种内嵌的自动算法和模型,结合人机协同的辅助处理方法,构建了一套系统的海陆岸线空间尺度上推方法体系,并将其应用于南美洲大陆海陆岸线矢量数据从m级空间尺度上推到30 m、250 m和1 km。基于分形理论,首次提出线矢量数据复杂度指数概念,用以表征海陆岸线地理要素特征和对比其信息精细化程度。在此基础上,对获取的30 m、250 m和1 km海陆岸线矢量数据进行信息损失评估,结果显示制图综合引起陆地和水域空间属性的改变,不同尺度表征的地理要素信息精细度存在显著差异：相比m级基础数据,30 m、250 m和1 km海陆岸线矢量数据陆地图斑数量损失分别为32.07%、90.46%和98.61%,岛屿线矢量长度信息损失分别为6.32%、49.26%和75.47%;南美洲大陆海岸线矢量数据信息精细度分别降低1.97%、25.33%和45.39%。本文构建的计算机自动综合模型和人工处理相结合的海陆岸线矢量数据空间尺度上推方法,可以实现海陆岸线矢量数据空间尺度上推获取不同尺度的线矢量数据,并描述了不同空间尺度矢量数据的信息损失状况。     

改进Mask R-CNN公路病害检测算法

针对公路路面病害与背景像素对比度低导致检测困难的问题,本文提出了改进Mask R-CNN公路病害检测算法(FAC-Mask R-CNN)。首先在ResNet101基础上增加强位置信息浅层特征表达,并融合相邻特征图作为主干网络最终特征输出,同时引入CBAM模块,以减弱目标与背景像素间低对比度的影响;然后采用深度可分离卷积和空洞卷积分别代替主干网络及有效特征层输出过程应用的普通卷积,提升模型计算效率及掩码预测精度。FAC-Mask R-CNN在公路路面病害数据集(RDD)上平均精确率为89.86%,召回率为88.54%,调和均值为90%,相较于Mask R-CNN算法平均精确率提升3.09%。结果表明,FAC-Mask R-CNN能有效完成公路路面病害精细化检测与分割任务。     

联合Sentinel-1与Landsat8影像的希夏邦马峰冰川三维运动反演

SAR偏移量技术和光学偏移量技术是冰川运动监测重要的技术手段,但目前对于融合不同平台的影像进行三维形变的研究较少。文章选取2019年11月至2021年1月西藏聂拉木县希夏邦马峰地区的大型冰川作为研究对象,基于方差分量估计融合该研究区的Sentinel-1与Landsat8两种数据进行冰川的三维位移解算,选取了同一时期的光学影像对偏移量估计结果进行对比分析,同时选取稳定区域进行精度评估,分析该方法在冰川运动监测中的适用性和精确性。结果表明,该冰川在2019年11月至2021年1月,联合解算的东西向最大流速为21 cm/d,南北向最大流速为68 cm/d,垂直向最大流速为17 cm/d。对比单一影像获取的冰川位移结果,多影像联合解算方法,能够弥补SAR数据的失相干和光学数据的低质量像元值的不足,获得更加完整和详细的冰川信息,监测结果精度更高。可为利用不同平台的数据联合监测山地冰川的多维度和高精度变化提供参考和技术支持。     

基于数据融合的边坡临滑状态确定方法

安全监测及数值模拟是评估边坡稳定性状态的两种重要手段,但是,如何根据监测信息及数值模拟成果确定边坡的临界失稳状态一直是边坡工程领域关注的重点问题。首先基于层次聚类方法计算边坡不同类型状态变量监测点的欧式距离,根据距离大小筛选出边坡的有效监测点;然后,计算同种类型状态变量有效监测点的熵权值,采用熵权融合方法对有效监测点进行数据层融合,得到不同类型状态变量对应的融合监测指标曲线;其次,采用主成分分析法对多种数据层融合监测指标曲线进行特征层融合,得到可反映全部状态变量信息特征的综合监测信息曲线,进而构建了边坡渐进失稳过程中不同监测变量的信息挖掘融合框架;最后,提出了一种缓变曲线的变点搜索方法,采用该方法对综合监测信息曲线开展变点分析,搜索边坡状态渐进演化的突变点（即边坡临滑状态点）。将所提出的方法应用到某公路边坡临界失稳状态的确定中,结果表明,单个监测点或单个融合指标的累积值、变化速率作为边坡失稳判据存在不唯一性,融合多种监测数据建立的综合监测信息序列可以较好地反映边坡状态演化特征,可避免单一状态变量的单一监测点数据对边坡状态的误判,验证了所提方法的可行性和适用性。     

多模态传感器系统在河槽边坡地貌测量中的应用

河槽边坡地形的观测是河流边坡侵蚀和稳定性研究的基础。2016年洪季,利用三维激光扫描仪、多波束测深系统、RTK、差分GPS等仪器组成的多模态传感器系统,对长江下游铜陵段窝崩边坡和马鞍山段侵蚀型河漫滩边坡进行了联合地貌测量,对边坡陆上、水下高精度三维地形点云数据进行了融合研究,成功实现了边坡陆上水下三维地形的一体化和可视化。结果表明,多模态联合测量手段及三维点云融合方法能够获取较高分辨率的河流边坡陆上与水下一体化三维地貌模型,利用该模型可对边坡整体地貌特征进行定量计算分析,实现对河流险段的监测与稳定性评估,具有一定的工程意义。     

多源异构POI融合方法及应用

针对不同来源的POI在数据格式、坐标参考、属性结构等方面存在差异的问题,提出了一种多源异构POI的融合方法。该方法首先将经过实测并质检的公开版地图数据做成一个母库;然后将其他来源的POI数据经过坐标统一后与母库进行空间位置和门址等属性信息的比对,将母库中没有的POI数据融合进去,最终形成内容规整、信息量丰富的POI融合库;最后进行基于空间约束关系的门址挂接,即使每一个POI点与对应的门牌建立关联关系,提升POI库的应用途径。试验结果表明,该方法能够实现多源POI数据的高效融合,与门址进行挂接后,可满足日益增加的LBS和基于地图的"点式"服务（即Location Point）的需求。     

过氧化钠碱熔-电感耦合等离子体发射光谱法测定钛铝合金中的铬铁钼硅

应用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定高钛含量的钛铝合金中铬铁钼硅时,单一酸不能使钛铝合金完全溶解;混合酸溶解样品后仍会出现少量杂质、溶解不完全的现象,且复溶时易出现沉淀现象,即使用浓王水也难以将沉淀再溶解。本实验在700℃温度下,采用过氧化钠进行碱熔20 min,盐酸酸化,建立了应用ICP-OES测定钛铝合金中的铬铁钼硅的方法。实验中采用钛基体匹配的方法降低了试液中钛浓度大于200μg/m L时的钛基体干扰,通过控制过氧化钠使用量来降低待测溶液中的盐分含量保证了测定的稳定性。方法检出限为0.002~0.005μg/m L,测定下限为0.007~0.017μg/m L;采用国家标准物质(GBW02501)进行验证,方法的相对标准偏差(RSD)为0.90%~4.89%,相对误差为1.2%~3.6%,回收率为91.6%~103.8%。本方法与酸溶法相比,样品溶解完全,测定准确、可靠,适用于高钛含量的钛铝合金多元素测定。     

基于多源数据融合的相山火山盆地三维地质建模

随着三维建模技术的日益发展,单一数据源建模已不能满足建模需求。文中通过对多源数据建模方法的阐述,综合地质、物探、化探、遥感、钻探等多源数据的融合方法进行详细解释。将多源数据按表现形式划分为图件类、文字信息类,并通过一系列数据处理工作将原始数据整合至三维空间数据库。以GoCAD建模软件为平台,详细阐述了地形地貌、钻孔、地层、构造、岩体、矿体等对象的建模实现方法,引入GoCAD软件的半自动化流程建模法建立构造-地层实体模型,并提出两种岩体实体建模方法,实现岩体实体模型的构建,最终构建相山火山盆地三维地质实体模型。     

多源数据多语义岩体结构面提取方法

实现岩体场景下复杂岩体结构面提取是边坡、隧道等岩体工程稳定分析的关键。本文针对岩体结构面纹理与形态等特征复杂且不规则造成提取困难的问题,首先通过构建TLS点云与数码影像的映射关系,融合二维像素特征、三维方位及形态特征建立多重语义区,提取具有相似地质属性的同质区单元,然后利用产状与粗糙度特征对其进行合并聚类,有效实现复杂多属性岩体结构面的准确提取。试验结果表明,本文方法提取的岩体结构面具有较好的完整性和较高的准确性。