Monitoring the built-up environment of Shanghai on the street-block level using SAR and volunteered geographic information

ABSTRACT

In this geo-statistical analysis of change detection, we illustrate the evolution of the built-up environment in Shanghai at the street-block level. Based on two TerraSAR-X image stacks with 36 and 15 images, covering the city centre of Shanghai for the time period from 2008 to 2015, a set of coherence images was created using a small baseline approach. The road network from Open Street Map, a volunteered geographic information product, serves as the input dataset to create street-blocks. A street-block is surrounded by roads and resembles a ground parcel, a real estate property – a cadastral unit. The coherence information is aggregated to these street-blocks for each observation and the variation is analysed over time. An analysis of spatial autocorrelation reveals clusters of similar behaviours. The result is a detailed map of Shanghai highlighting areas of change. We argue that the aggregation and grouping of synthetic aperture radar coherence image information to real-world entities (street-blocks) is comprehensible and relevant to the urban planning process. Therefore, this research is a contribution to the community of urban planners, designers, and government agencies who want to monitor the development of the urban landscape.     

图割能量驱动的高分辨率遥感影像震害损毁建筑物检测

为充分利用高分辨率遥感影像提供的细节信息,提高震害损毁建筑物检测精度,提出了一种图割框架下融合形状、边缘、角点等多种类型特征的损毁建筑物检测方法。该方法首先利用震前建筑物线划图提取包含单个建筑物的局部影像,用于图割能量函数建模,并分别根据建筑物的位置、形状、边缘以及角点构造能量函数的各约束项。在此基础上,通过最大流/最小割算法求解能量函数最小值,依据最小割能量进行地震前后局部影像中建筑物的相似性度量。最后利用最大期望算法(expectation maximization,EM)求得最小割能量的分类阈值,并根据错分率估值执行后处理以获得最终变化检测结果。采用2011年3月11日东日本大地震前后石卷港的高分辨率遥感影像进行试验,结果表明本文提出的方法能有效检测出损毁建筑物。     

利用GRIC测度的匹配数据拟合模型检测算法

影像间的匹配点通常受基本矩阵或单应矩阵模型约束,利用不同的描述模型引导匹配会得到不同的匹配结果,并且将直接影响后续的三维重建结果。引入GRIC测度来检测匹配数据的拟合模型,推导了GRIC测度拟合单应矩阵模型和基本矩阵模型的误差方程。模拟数据和真实影像数据实验表明,GRIC测度比利用误差大小来检测拟合模型更加可靠,可以更有效地剔除误匹配点。     

道路网增量更新中拓扑冲突的检测方法

为提高空间数据增量更新中拓扑冲突的检测效率,针对道路网数据,首先分析了增量要素进行更新时可能产生的拓扑冲突的类型和特点,运用规则格网进行邻近区域的表达;然后使用5元组模型描述增量要素与邻近区域要素间的拓扑关系,与设定的拓扑冲突表达进行比较,判断是否存在拓扑冲突。实验结果表明,本方法对于道路网数据增量更新中的拓扑冲突的类型区分准确全面,检测效率较高,具有很好的实用性和可靠性。     

云环境下改进TLBO算法的图像边缘检测

针对TLBO算法在解决复杂高维问题时,表现容易陷入局部最优,多样性丢失过快等不足的问题,提出了一种基于云计算环境下改进的TLBO算法(ITLBO),并将其应用到图像边缘检测中。通过对基本TLBO算法中的‘教’与‘学’阶段进行改进,引入一种新的种群更新方法,提高算法的迭代寻优能力。利用云环境下将该方法应用到图像边缘检测中进行实际性能验证,实验仿真结果表明,该方法提取图像的边缘信息的有效性。本文研究可为智慧城市的建设提供关键技术参考。     

一种改进的SAR影像边缘检测方法

由于SAR影像具有乘性相干斑噪声,某些对光学影像有较好检测性能的边缘检测算子,对于SAR影像并不适用,因此本文提出了一种将改进后的Ratio算子与Canny算子相组合的新方法。首先采用多种客观评价指标,得出经典方法中的Lee滤波能有效去除噪声,且最大限度保留了梯度信息,适用于边缘检测;然后对边缘检测具有恒虚警特性的Ratio算子进行改进,改进后的算子更利于影像归一化处理;最后利用改进后的Ratio算子与Canny算子组合成新方法。试验结果证明,组合后的新方法显著提高了边缘检测正确率和定位精度,改善了边缘连续性,具有一定的有效性和实用性。     

丹江口水库面积季节变化遥感监测

基于2014年2月19日、2014年6月7日和2014年10月8日的三景资源三号卫星影像分别作为春季、夏季和秋季的代表,以河南省内的丹江口水库为研究区域,采用面向对象的遥感影像监督分类方法进行影像的分割和分类,提取出遥感影像中的水体,并结合南水北调中线工程对水域面积和周围地物的影响对这3个时期的影像进行比较和分析,得出这3个时期水域面积的变化数据。     

空间构件形位检测方法与技术进展

精密工程与工业测量技术应用领域拓展及其与工业计量测试技术的交叉融合,衍生出"空间构件形位检测"技术、方法与系统。本文详细论述了"空间构件"与"形位检测"的定义及范畴,依测量原理将大尺寸空间构件形位检测技术归纳为正交系测量系统、空间支导线测量系统、三角法测量系统和球坐标法测量系统等,综述了各类测量系统和软件的技术进展,分析指出了狭长或超大空间、恶劣环境、目标动态变化等条件下的形位检测难题。     

基于颜色和标志边缘特征的交通标志检测

首先利用禁令标志明显的红色边界和白色区域分别并行地提取可能的交通标志颜色,然后对其两者融合,其目的是减少漏检率;融合后的影像通过Canny算子提取其边界,再根据边界的圆形度参数判断是否为圆形区域。实验结果显示,本算法能够很好地检测和定位禁令标志。     

基于免疫多智能体的网络入侵主动防御模型

构建了一种基于免疫多智能体的网络入侵主动防御模型ADNII MA(the active defense model for net-workintrusion based oni mmune multi-agent),提出免疫智能体概念,建立免疫智能体的逻辑结构及其运行机制,实现了对网络入侵的多层次、分布式主动防御机制,为网络安全保障提供一种新的思路。