边界虚拟钻孔在复杂地质体3维建模中的引入与确定

在矿山复杂地质体3维建模中,由于数据缺乏致使模型难以控制地质体空间边界特征,直接影响到模型的准确性和实用价值。借助边界虚拟钻孔方法来增加复杂地质体边界数据点密度,从而有效控制3维形体的边界,在一定程度上能缓解这一问题。以地层受断层破坏为例,分别就地层与断层4种典型空间分布组合特征下边界虚拟钻孔的确定方法进行研究,提出相应解决方案。边界虚拟钻孔和普通钻孔在数据存储方式、数据结构和表达方式等方面具有一致性,可用类似的处理方式,因而可以加快3维地质建模,提高建模精度。     

考虑参数误差的3维空间直线不确定性模型

由于线元上任一点坐标的误差不仅受端点误差的影响,还会受到长度误差的影响,故不确定性模型要考虑各种影响位置精度的参数误差,对3维空间直线不确定性模型作了进一步研究.不但考虑了端点误差的影响,还顾及了长度误差的影响,使模型在理论上更为严密.理论和实验研究表明,长度误差影响了直线方向的精度.     

含交叉断层的复杂地质体3维建模算法研究

在矿井生产中,出现交叉断层的区域往往是地质构造非常复杂的地方,也是危险高发的区域.对含交叉断层的3维地质建模的算法进行了研究.其主要思想是分别建立岩层和断层的TIN模型,以断层交线作为约束条件,进行带约束三角剖分,从而建立起交叉断层模型.这将有利于矿山的工程管理,减少危险的发生,作为后续采矿生产的依据.     

基于2维行程的栅格数据快速动态压缩算法

分析了常规2维行程压缩算法存在的不足,在此基础上提出了一种在遍历栅格数据过程中直接快速动态生成2维行程的栅格数据压缩算法.该算法以MD码代替行列号来扫描栅格数据,对于一个2×2的窗口由MD码反解行列号只需转换左上角格网单元,同时以动态线性表代替静态线性表.在提取栅格单元的过程中,直接检测对比格网单元的属性值,动态分配内存来建立2维行程编码.最后,大量实验表明,算法在运行效率和内存占有量方面均优于常规的2维行程压缩算法.     

三维目标位姿跟踪与模型修正

本文是机器视觉参量下的三维数字摄影测量智能构像基础工作之一：成像系统位置姿态自动跟踪与精密修正,属于摄影测量与机器视觉、数字图像处理等学科交叉的摄像测量领域。针对基于目标3D模型的位姿跟踪问题开展研究,对相关研究的现状进行梳理,并提出系列位姿跟踪与模型修正方法。在完全已知目标3D精确模型的情况下,对于包含丰富直线特征的特殊目标,提出基于直线模型的目标位姿跟踪方法,实现了目标位姿参数的精确跟踪;为处理更为一般目标,利用目标的3D边缘模型,提出法向距离迭代加权最小二乘位姿估计方法及距离图迭代最小二乘位姿跟踪方法。当目标3D直线模型参数不准确时,结合光束法平差思想,提出一种针对序列图像的基于3D直线模型同时位姿跟踪与模型修正方法,联合优化求解目标位姿参数及3D直线模型参数,在模拟空间卫星目标位姿测量的仿真试验中,模型直线朝向、位置误差及目标位姿平均角度、平均位置误差分别为0.3°、3.5 mm及0.12°、20.1 mm。针对包含丰富直线特征的目标,在其3D直线模型完全未知的情况下,提出基于序列图像直线对应的目标结构重建与位姿跟踪方法,利用序列图像信息,在SFM框架下同时优化求解目标直线模型参数及位姿参数,仿真试验条件下,重建模型直线朝向、位置误差及位姿参数平均角度、平均位置误差分别约为0.4°、7.5 mm及0.16°、23.5 mm。     

基于仿生视觉的单相机光场成像及3-3维直接转换基础

本文是机器视觉参量下的三维数字摄影测量智能构象第三部分,以仿生复眼运动目标捕获的3-3-2信息处理方式为切入点,提出生物利用复眼进行三维成像的基本原理,然而由于传统仿生视觉受到硬件条件制约,所以本文在仿生复眼3-3-2信息获取理论的基础上,利用新一代微透镜阵列光场相机技术,提出了一种以单张光场影像获取目标场景深度信息的方法,并将其应用至绝对深度测量中。由于光场影像的一个重要的特性在于记录进入相机的不同光线的强度与方向信息,本文提出利用光线信息进行多深度层次重聚焦的方法,通过对物点在不同层次进行聚焦代价计算,确定出物点成像的平面,最终构建基于物点成像平面位置的深度图。与传统的光场深度估计相比,本文方法计算的深度图可以显著提升分辨率,且不依赖于光场微透镜的数目。为了验证本文方法的有效性,利用本文的算法与现有的深度信息的算法进行深度计算的比较。     

高分二号异轨立体数据的森林高度提取

森林植被碳储量的空间分布格局及其动态变化是陆地生态系统碳收支核算的基础。作为森林地上生物量的重要指示因子,森林高度的精确估算是提高森林植被碳储量估算精度的关键。现有研究已证明,由专业星载摄影测量系统获取的立体观测数据可用于森林高度提取,但光学遥感数据最大的问题是受云雨等天气因素的影响严重。区域森林地上生物量产品的生产需要充分挖掘潜在数据源。国产高分二号卫星(GF-2)虽然不是为获取立体观测数据而设计的专业星载摄影测量系统,但其获取的图像空间分辨率可达0.8 m,且具备±35°的的侧摆能力,在重复观测区域可构成异轨立体观测。本文以分别获取于2015年6月20日和2016年7月19的GF-2数据作为立体像对,其标称轨道侧摆角分别为0.00118°和20.4984°,以激光雷达数据获取的林下地形(DEM)和森林高度(CHM)为参考,对利用GF-2立体观测数据进行森林高度提取进行了研究。通过对立体处理得到的摄影测量点云的栅格化得到DSM,以激光雷达数据提供的DEM作为林下地形,得到了GF-2的CHM。结果表明GF-2提取的CHM与激光雷达CHM空间分布格局较为一致,两者之间存在明显的相关性,像素对像素的线性相关性(R2)达到0.51,均方根误差(RMSE)为3.6 m。研究结果表明,在林下地形已知的情况下,GF-2立体观测数据可用于森林高度估算。     

水面菲涅尔反射对~761 nm叶绿素荧光估算的影响

叶绿素荧光是光合作用的有效探针,可用于海洋浮游植物的监测与定量评估。太阳诱导叶绿素荧光覆盖可见光—近红外650—800 nm,在～685 nm与～740 nm表现出两个形态不同的荧光峰特征。基于～685 nm荧光峰的叶绿素浓度反演算法较为成熟,但在高悬浮物和高叶绿素浓度的水体中,算法的有效性不足。基于叶绿素荧光在氧气吸收谱段(O2-A)的填充作用,水体遥感反射率光谱～761 nm峰值中包含有太阳诱导叶绿素荧光信号,能用于水体叶绿素浓度的估算,但该反射峰形态特征还取决于传感器的光谱分辨率。本研究基于不同光谱分辨率的大气吸收谱线特征,模拟了水体遥感反射率光谱(750—775 nm)上太阳诱导叶绿素荧光的信号响应特征;分析了利用遥感反射率(～761 nm)计算叶绿素荧光的原理,阐明了不同光谱分辨率条件下水体叶绿素荧光信号在反射光谱上的形态变化规律。采用水面以上测量法获取的离水光谱辐亮度,包含了水面的菲涅尔反射信号,由于真实的菲涅尔系数难以准确测量,这给基于～761 nm处遥感反射率峰值的荧光信号估算带来不确定性影响。研究表明,假定菲涅尔系数为0时,虽然～761 nm叶绿素荧光信号与其浓度具有较好的线性统计关系,但却带来较大的不确定性;这种不确定的影响,在低浓度叶绿素水体中表现明显,在高浓度叶绿素水体中,影响相对较小;准确估算菲涅尔系数,有助于减少这种不确定性影响。对基于遥感反射率～761 nm叶绿素荧光信号的深入探讨,将能推动未来水体叶绿素荧光的识别与利用。     

激光测高数据辅助卫星成像几何模型精化处理

资源三号02星(ZY-3 02)作为资源三号系列的第2颗卫星,于2016年5月30号成功发射,其主要服务于中国空间基础建设等重大工程,星上搭载了中国首个对地观测试验性激光测高载荷。高程精度作为立体测图的重要指标,达到其精度要求的困难程度远大于平面。在借鉴目前较成熟的卫星影像区域网平差理论的基础上,结合近年来激光测高数据精度的大幅提升以及ZY-3 02星激光测高数据的特点,首次提出了激光测高数据辅助卫星立体影像进行成像几何模型精化处理的通用理论。首先,利用传统的区域网平差算法对所处理影像进行高精度连接点匹配处理,并对其进行无约束的自由网平差处理,获得高精度相对精度及不亚于原始成像几何模型的绝对精度;其次,根据激光测高数据3维坐标和精化后参考影像成像几何模型获取激光数据参考影像坐标;然后,将参考影像坐标通过几何模型映射获取目标影像上待匹配影像坐标,通过连接点匹配算法,对待匹配目标影像坐标进行精化获取高精度像方同名点;最后,以同名点作为高程控制进行区域网平差计算,对影像成像几何模型进一步处理,获取高精度补偿参数。通过湖北、青海两测区的试验,以激光测高数据辅助卫星影像几何模型精化精度可分别达到1.97 m、3.23 m,结果表明本文提出的方法可有效提高卫星立体数据测图精度。     

GPS周解坐标时间序列粗差剔除的策略分析

针对地震、地质构造活动或测站更换接收机或天线等原因导致时间序列中存在粗差的问题,该文通过对站点位置的时间序列的研究分析,可以获取板块运动规律、地球震荡周期变化等信息,这对维护和更新地球参考框架,探究和揭示大地构造变形运动过程、动力学机制及地震活动等相关科学问题具有十分重要的意义。对全球分布的34个IGS站周解坐标时间序列,分别采用3RMS准则和IQR准则进行粗差的剔除,得出低高纬度更适合3RMS准则,中纬度比较适合同时应用两准则结论,为后续研究提供了良好的数据基础。