顾及轨迹密度分布异质性的道路交叉口提取方法

车辆轨迹大数据为道路网生成与更新、道路状态信息感知提供了新机遇,从轨迹数据中准确提取道路交叉口是基于车辆轨迹数据构建精细化道路网地图的关键步骤。当前已有学者根据轨迹点的转向、速度变化等特征,基于空间聚类提出了一些道路交叉口识别的经典方法,但由于轨迹数据密度分布的异质性、噪声干扰及最优聚类参数设置等问题,从不同采样频率、分布密度的轨迹数据中提取不同大小、形态的交叉口仍是一个挑战。为此,本文首先针对轨迹密度的空间分布异质性提出基于层次划分的轨迹栅格化策略,进而从视觉角度出发,提出一种基于“转换-分割-优化”全流程的道路交叉口层次提取方法。通过对不同采样频率的真实轨迹数据进行试验分析,验证了本文方法对低频轨迹数据中道路交叉口提取的准确度与有效性,识别结果优于现有代表性方法。     

结合自注意力机制的多特征融合点云语义分割网络

由于三维激光点云的无序性、稀疏性、非结构性以及光谱纹理信息缺乏,使得点云的语义信息提取十分困难,而可以直接对原始非结构化点云进行语义分割的PointNet++网络无法考虑点云的空间相关性。针对这个问题,本文提出了一种结合自注意力机制的多特征融合点云语义分割网络,使用PointNet++和非局部信息统计注意力模块分别提取点云的多尺度特征和空间相关性特征,并融合两种特征以进行最终的点云分割。通过在ISPRS 3D语义分割数据集上进行对比实验,证明本文通过自注意力机制提取的空间相关性特征优于人工设计的特征,可以明显提高点云语义分割的精度,本文方法较PointNet++总体精度提升了4.5%。     

基于深度学习与随机森林的PM2.5浓度预测模型

针对PM_2.5浓度预测中传统机器学习算法无法对数据内部隐藏特征进行深层次挖掘,而深度学习算法在数据较少情况下效果不佳的问题,综合考虑深度学习与随机森林的特点,提出一种基于深度学习与随机森林的PM_2.5浓度预测组合模型。模型以气溶胶光学厚度(AOD)遥感数据、气象再分析数据和PM_2.5地面观测数据构建训练数据集,通过深度学习方法对训练数据内部深层次隐含特征进行提取,将提取得到的隐含特征用于随机森林模型训练,并使用随机森林回归算法得到PM_2.5浓度的预测值。为验证方法的有效性,以河南省区域2018年—2019年的PM_2.5浓度估算为例,将原始特征与利用CNN、LSTM和CNN＿LSTM所提取特征共同构建的新特征分别通过随机森林回归、支持向量回归以及K近邻回归等3种传统机器学习方法进行训练和预测。实验结果表明,在较少数据情况下PMCOM模型无论是在整体预测还是在分季节预测场景下均具有较好的预测精度,其中以LSTM为特征选择器,RF为回归器的组合模型是本实验的最优模型,在即使只有35%...     

多体制遥感卫星成像数据高精度处理新方法

光学和SAR等对地观测卫星需要经过成像、辐射/几何校正等处理和不断的时序积累,才能为计算机解译提供精度高、稳定性好、时间持续的数据和特征。传统中低分辨率对地观测卫星通常基于地理网格内地物目标电磁波散射特性简化为理想点目标的假设,进行逐像素处理。然而,高分宽幅、大斜视、多通道等新体制卫星的工作模式更加复杂,其数据处理对星地全链路各环节产生的误差非常敏感,对成像参数标定或估计的精度提出了更高要求,此时基于理想点目标假设来进行参数估计、成像及校正处理的方式已难以满足处理精度要求。并且,近年来多体制卫星组网式协同和融合应用的新发展,也使得当前的理想点目标假设难以表征和建模多源多时相数据特征。为此,本文提出了多体制遥感卫星成像数据高精度处理的新方法,首先创新提出了“超像素”的概念和表征理论框架,建立了基于超像素的精确成像模型,然后通过挖掘超像素稳定特征并借鉴生成对抗学习机制,实现了星地全链路高耦合成像参数的高精度估计和持续精化,有效提升了多体制遥感卫星成像数据产品的精度,为计算机解译提供了好的数据产品输入。     

多源遥感影像深度识别模型对抗攻击鲁棒性评估

基于深度神经网络的多源遥感影像目标识别系统已逐步在空天遥感情报侦察、无人作战自主环境认知、多模复合末制导等多个军事场景中广泛应用。然而,由于深度学习理论上的不完备性、深度神经网络结构设计工程上的强复用性、以及多源成像识别系统在复杂电磁环境中易受到各类干扰等多因素的影响,使得现有识别系统在对抗攻击鲁棒性方面评估不足,存在极大安全隐患。本文首先从深度学习理论不完备性和识别系统攻击样式两个方面分析了潜在安全风险,并重点介绍了深度识别模型对抗样本攻击基本原理和典型方法。其次,针对光学遥感影像和SAR遥感影像两类典型数据形式,从鲁棒正确识别率和对抗攻击可解释性两个方面开展多源遥感影像深度识别模型对抗攻击鲁棒性评估,覆盖了9类常见深度识别网络架构和7类典型对抗样本攻击方法,验证了现有深度识别模型对抗攻击鲁棒性普遍不足的问题,分析了对抗样本与正常样本的多隐层特征激活差异,为下一步设计对抗样本检测算法和提升模型对抗鲁棒性提供参考。     

基于多种深度学习算法对卫星钟差预报的效果分析与对比研究

针对卫星钟差预报模型的普遍适用性低,以及预报模型中星载原子钟类型和建模特点结合不充分等问题,提出了四种适用于非线性处理的神经网络模型来预报卫星钟差.首先对钟差数据进行预处理;然后通过基于萤火虫算法(firefly algorithm, FA)优化反向传播(back propagation,BP)神经网络(FA-BP neural networks,FA-BPNN)模型、Elman循环神经网络模型、径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络模型以及基于卷积神经网络-长短期记忆(convolutional neural networks-long short term memory,CNN-LSTM)网络模型对1 d和7 d的钟差数据量建立模型;再采用武汉大学国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)数据分析中心(WHU)的GPS精密钟差数据进行钟差预报;最后从不同建模数据量及不同批次卫星的同一类型原子钟和不同批次卫星的不同类型原子钟的角度,将预报效果进行分析与对比.结果表明：1)四种模型在建模特点上,1 d的钟差数据量建...     

基于平面基准深度图像建模的研究

散乱数据的TIN模型构建,存在数据量大、构网复杂、存储不便、内存消耗大等缺点。本文提出一种快速判断点在不规则多边形区域内的方法和快速提取点云边界的方法,继而提出一种基于平面基准的深度图像建模方法。该方法能够实现有效的快速构网、减少数据存储量、几何纹理清晰、纹理贴图方便、可进行多分辨率LOD(level of detail)表达等优点。     

基于UNet模型的智能海洋遥感分类框架研究

借助遥感影像和人工智能方法自动提取空间地物是遥感领域的热点方向,本文基于PyQGIS和改进的UNet模型,设计开发了智能海洋遥感分类程序。该程序可以实现面向大尺度遥感影像的用户自定义智能分类、裁剪、拼接、分类评价、影像可视化和地图操作(包括影像放大、缩小、属性查询等)。并以三类典型海洋地物为案例,基于开发的程序测试,实现了总体精度92%、Kappa系数0.87、平均交并比82%的改善结果。文中提出的智能海洋遥感分类框架可为研究人员和工程人员提供参考,为沿海地区规划、监管和综合治理提供决策支持。     

夜光影像和高分辨率影像耦合的土耳其Mw 7.8地震建筑倒塌智能解译

建筑倒塌检测是震后损失评估、紧急救援的重要内容。面向2023年土耳其Mw 7.8地震的紧急救援,综合利用卫星遥感智能解译技术,耦合高空间分辨率卫星遥感影像和夜间灯光影像,以较低的时间和人力成本高效评估了土耳其Mw 7.8大地震中极灾区的建筑倒塌情况。设计了一种多层次的极灾区域与倒塌建筑快速定位方案,首先利用中等分辨率夜光遥感数据确定极灾区,然后利用高分辨率光学遥感影像深度学习技术提取倒塌建筑。设计了一种半监督深度学习方案,只需要初始化人工采集少量倒塌建筑样本,就可以通过在训练中增广获取当地样本,增强深度网络的表征能力,最终实现定位坍塌房屋。监测到阿德亚曼-卡赫拉曼马拉什-安塔基亚一线的阿拉伯板块-欧亚板块交界地带的6个城市受灾严重。从极灾区中共检测出2 377栋倒塌建筑,除努尔达吉和安塔基亚市的倒塌建筑比例超过2%外,伊斯拉希耶、蒂尔克奥卢、卡赫拉曼马拉什和阿德亚曼市倒塌建筑比例均接近于1%,通过人工核查,智能解译方案的查全率为74%～93%,证明所提方案可以及时为震后紧急救援决策提供参考。     

双通道卷积神经网络在影像融合中的应用

利用Landsat8遥感卫星影像数据制作影像融合数据集,提出了一种双通道融合网络,并利用结果影像的质量指数对网络融合性能进行评估,分析与双三次卷积插值和GS影像融合方法的差异。结果表明,该网络加强了对高频空间信息的提取,在更高效提取空间特征的同时,减弱了融合过程中对多光谱影像光谱特征的影响,从而提高了融合影像的综合影像质量（QNR=0.885 2）。