基于极线及共面约束条件的Kinect点云配准方法

Kinect作为轻量级手持传感器,在室内场景恢复与模型重建中具有灵活、高效的特点。不同于大多数只基于彩色影像或只基于深度影像的重建算法,提出一种将彩色影像与深度影像相结合的点云配准算法并用于室内模型重建恢复,其过程包括相邻帧数据的配准与整体优化。在Kinect已被精确标定的基础上,将彩色影像匹配得到的同名点构成极线约束与深度图像迭代最近点配准的点到面约束相结合,以提高相邻帧数据配准算法的精度与鲁棒性。利用相邻4帧数据连续点共面约束,对相邻帧数据配准结果进行全局优化,以提高模型重建的精度。在理论分析基础上,通过实验验证了该算法在Kinect Fusion无法实现追踪、建模的场景中鲁棒性依然较好,点云配准及建模精度符合Kinect观测精度。     

植被稀疏地区沟蚀变化的地面激光扫描监测与沟蚀量估算

针对传统沟蚀监测手段劳作强度大,且数据采集的完整性、代表性受切沟复杂地形制约等问题,提出了一种针对植被稀疏地区沟蚀变化的地面激光扫描（terrestrial laser scanning,TLS）监测方法,形成了一套数据处理与侵蚀量计算技术流程。以河北省官厅水库东岸某大型切沟为例,利用高精度TLS进行两年3期野外监测与点云数据分析。通过点云配准、滤波、重采样及曲面拟合等预处理,生成不同采样分辨率下3期切沟表面模型,并提取地形信息;采用杨赤中滤波推估法计算并比较不同点云重采样分辨率下的沟蚀量。结果表明:（1）当点云重采样分辨率与切沟表面凹凸微结构暨石块粒径（2~6cm）接近时,沟蚀量估算值趋于稳定、结果可靠;（2）经侵蚀作用,切沟外壁表面高程整体降低2~20 cm;（3）切沟内壁侵蚀量不均衡,坡度较大处侵蚀最为显著。     

干旱区大尺度土壤盐度信息环境建模——以新疆天山南北中低海拔冲积平原为例

区域空间信息有助于决策者针对特定潜在和既定的土壤盐渍化区域制定改良和优化政策,以避免灌区水土资源的不合理配置和干旱区土地生态系统持续性退化。然而现存区域尺度土壤盐度数据以矢量方式留存,多边形内部土壤属性无空间变异性,缺乏实时更新,对当下实际指导作用具有一定的局限性。随着人类活动的加剧,土壤及其结构性退化正加速危害土壤质量和健康。对此,急需更新或升级,用于刻画干旱区生态系统中土壤盐度数据,以辅助制定相关政策,减缓土壤盐渍化的危害。针对此问题,本文基于代表性等级的采样设计方法（Integrative Hierarchical Sampling Strategy, IHSS）,获取少量典型样点,结合土壤—环境推理模型（soil land inference model, SoLIM）,尝试推理区域尺度土壤盐分含量信息。研究以新疆天山南北中低海拔冲积平原为案例,仅以23个代表性样本,推理陆表（0~10 cm）土壤盐分含量,源自3个典型绿洲94个野外样本的验证数据显示,依据评判标准,预测结果与实际情况较为相符,与线性回归模型相比,具备处理土壤与环境变量之间非线性关系的SoLIM,推理精度更高。所以,研究认为模糊隶属度加权平均的方法（IHSS-SoLIM）可以通过较小的建模点得到更好的预测效果,可作为区域尺度土壤盐度推理的备选方案。     

基于GIS的承德乡村地名文化景观空间分布特征

将承德地区乡村地名作为离散点,以GIS中移动搜索法的点距离空间平滑分析法为支撑,从地理区域这一角度分析地名文化景观空间分布特征。研究发现：承德地区自然类景观,以“山”、“水文”、“动植物”命名的地名分布主要位于中低海拔高度的平坦地区;承德地区乡村地名文化景观划分为军事活动类、经济活动类、房屋建筑类、美愿与纪念类、满蒙少数民族语言及方言类,其空间分布特征与当地历史时期的军事、生产生活、社会变迁的相对频繁程度以及人口稠密情况基本上相符合。     

基于MICAPS4的智能网格预报平台设计与实现

随着我国智能网格预报业务的开展,海量高分辨率客观数据需要便捷的分析显示及产品制作平台高效处理。该文基于MICAPS4（Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 4.0,人机交互气象信息处理和天气预报制作系统）设计并实现智能网格预报平台,采用MVVM（模型-视图-视图模型,model-view-viewmodel）设计模式,实现业务逻辑与视图的分离,通过对各子功能模块的划分,降低模块之间的耦合度,具有良好的可扩展性。平台实现了高分辨率网格预报数据的显示分析和产品输出,开发了基于等值线、网格、关键点等智能化预报制作工具,集成了降水时间拆分、温度极值订正等客观预报方法,开发了降水、温度、相对湿度等要素一致性处理方法,可有效帮助预报员提高工作效率,同时能够确保产品之间的一致性。平台继承MICAPS4的微内核组件服务、高性能渲染引擎和开放式插件扩展管理等优良特性,实现面向智能网格预报的业务编排、智能编辑和算法集成。目前,该平台已经实现业务应用,为全国智能网格预报业务提供重要支撑。     

基于点云拟合的桥梁变形监测新方法研究

利用地面三维激光扫描实时、高速度、高精度、高密度、无接触的测量特点,对桥梁在不同工况下的状态进行扫描测量;利用点云数据特征提取和直线拟合等处理方法,进行了桥梁底面的变形提取和分析工作.实验结果表明,该方法能够有效获取桥底面连续变形信息,为桥梁的变形监测提供了一个新手段.     

浅析一点一方向法在建立隧道独立坐标系中的应用

近年来,伴随着越来越多的高速公路、高速铁路和地铁工程项目的实施,隧道在交通线路越来越多,隧道能否顺利贯通,控制测量在隧道贯通中至关重要.采用合理的仪器设备以及合理的测量方法、运用科学合理的数据处理方法提高控制网的整体精度可以为隧道贯通奠定良好的基础[1].现以甘肃定西到临洮高速公路华家岭隧道为例,介绍了GPS测量法建立特长隧道测量控制网的数据采集过程、数据处理方法,阐述了利用一点一方向法建立特长隧道独立坐标系的过程,并进行了精度分析、验证,为项目的顺利实施提供了保证,并为同行工作者起到一定的借鉴作用.     

适用于GRAPES模式C-P边界层方案的设计和实现

基于K廓线闭合方案,通过考虑不稳定边界层和稳定边界层中热量交换系数在半层上求取及下边界条件的设置,将温湿倾向在整层上直接计算,设计了Charney-Phillips跳点（简称C-P跳点）的边界层方案,使之与GRAPES全球模式的C-P跳点相协调,解决了Lorenz跳点物理过程与C-P跳点动力框架耦合时插值造成的不协调问题,同时避免了耦合时反复插值造成的误差,提高了边界层物理过程参数化方案及其反馈的准确性和合理性。试验表明:C-P跳点边界层方案因为避免了温度和湿度在垂直方向上的插值,消除了温湿变量在垂直方向上的锯齿状抖动,使温湿廓线分布更合理,减小了模式预报误差,形势场的预报效果也得到一定改善。C-P边界层方案的应用提升了GRAPES全球模式的总体预报性能。     

基于百度地图的精细化格点预报显示

精细化格点要素预报是目前中国气象局的主推业务和未来天气预报的发展方向,如何有效地将预报产品提供给用户使用,是精细化格点预报的最终环节。本文介绍了基于百度地图API的陕西精细化格点预报显示系统,系统主要实现了:(1)降水预报,以CMORPH(NOAA Climate Prediction Center Morphing Method)卫星与全国3万个自动观测站的逐时降水量融合资料为基础,通过动态偏差订正的方法来提高格点降水的预报能力;温度预报,采用滑动线性回归的方法来改善温度预报效果。(2)任意位置的地理信息获取及对应格点240h预报时效的气象要素实时展示。(3)格点气象要素向站点转换,通过格点值提取全省98个观测站逐3h站点预报值,实时分析过去24h降水、温度预报与观测值的误差,供用户预判未来预报值的可能误差趋势;并提供未来168h逐日要素预报。(4)与以往的数据库后台支撑不同,本系统直接将3.5GB格点预报数据一次性读入内存,进行侦听,解决了数据库检索、调用效率低下的问题。     

基于Ripley’s K函数的南京市ATM网点空间分布模式研究

运用Ripley’s K函数的相关理论,以南京市ATM网点为研究对象,分别从平面与网络空间两种视角,在中心城区范围与主城区范围两种空间尺度上,通过单变量\begin{array}{c}K\end{array}函数法分析ATM网点的分布模式,通过双变量\begin{array}{c}K\end{array}函数法分析ATM网点与地铁站点的空间关联情况,最后对计算结果进行评价与分析。研究表明,ATM网点在南京主城区与中心城区均呈现出较强的集聚状态;在一定的距离范围内,ATM网点与地铁站点之间也有较强的依赖关系。同时,对于沿着路网分布的地理空间点状对象而言,利用网络\begin{array}{c}K\end{array}函数法进行空间点模式分析比用平面\begin{array}{c}K\end{array}函数法更加符合实际情况。