融合数字表面模型的无人机遥感影像城市土地利用分类

城市土地利用是城市生态学中的关键问题,深入了解城市的土地利用对合理规划城市功能分区、提升用地效益、促进区域经济与环境发展具有重要意义。因此,城市土地利用类型分类研究一直是城市规划学和城市地理学研究的核心内容之一。快速发展的无人机技术为城市土地利用分类提供了丰富的数据支撑,基于无人机遥感影像建立的数字表面模型（DSM）和数字正射影像（DOM）可以有效提高城市土地利用分类的精度。为了充分利用无人机遥感影像的丰富信息,本文提出了一种融合高分辨率DOM和DSM的城市土地利用分类方法。本文融合了DOM和DSM作为数据源。在面向对象分类方法的基础上,DSM分别被用于多尺度分割过程中像元融合的最终阈值和地物分类过程中的地物高度特征。该方法在天津市宝坻区的京津新城进行了验证,结果表明,相对于最初的多尺度分割方法,融合DSM后的多尺度分割方法的分割质量指数（QR）、过分割指数（OR）、欠分割指数（UR）和综合指数（CR）都有所降低,分割效果明显提高。优化后的面向对象分类方法,在分类精度上有所提高,尤其是道路、建筑物和其他建设用地。总体精度由85%提高到了87.25%,Kappa系数由0.79提高到0.82。由此可看出,优化后的面向对象分类方法可以更有效地进行城市土地利用分类。     

多种下垫面作业区域的无人机倾斜摄影智能化航线规划方法

传统的无人机倾斜摄影航线规划方法涉及知识面较广、专业性较强、自动化程度较低,且较少考虑不同下垫面作业区域的航线规划。本文针对平坦区域、高层建筑物区域、平坦与高层建筑物混合区域、山地或丘陵地区,依据倾斜摄影基本原理,综合考虑成图区域、成图分辨率、图像重叠度、纹理覆盖度和地形地貌等诸多因子,分别设计了相应的航线规划方法,并依此研发了一套智能化的航线规划软件,该软件人机交互较少,大大降低了无人机倾斜摄影航线规划的门槛,使得无人机倾斜摄影技术变得触手可及。     

基于Voronoi图的正射影像镶嵌网络生成与优化方法

提出一种基于Voronoi图的正射影像镶嵌网络生成与优化方法.首先以每幅DOM影像有效区域中心点作为种子点生成Voronoi图,确定每幅影像的有效镶嵌多边形并构建全局镶嵌网络;然后结合DSM数据对镶嵌多边形顶点位置进行调整,避免最终镶嵌结果影像出现无数据区域,同时可以使顶点避开建筑、树木等存在投影差的区域,以便对初始镶嵌线进行调整优化.试验表明,本文方法切实可行并且具有较好的自适应性.     

海洋混合层深度时空分布及其与风、浪参数的相关性分析

本文应用一个经验证的全球尺度FVCOM海浪模型,模拟了2012年全球海洋海浪场的分布和演变,分析了海表面风场、海浪场与混合层深度的全球尺度分布及相关性。综合观测资料和模型结果显示,海表面10 m风速、有效波高与混合层深度的全球尺度分布随季节发生显著的变化,并且其分布态势存在明显的相似性。从相关系数的全球分布来看,海表面10 m风速在印度洋低纬度海区（纬度0°~20°）与混合层深度间有较强的相关性,相关系数大于0.5;有效波高与混合层深度间相关系数大于0.5的网格分布在北半球高纬度海区和印度洋北部。谱峰周期与混合层深度间在部分海区存在负相关关系,这些网格主要分布在低纬度海区（纬度0°~30°）。统计结果显示,有效波高、海表面10 m风速和谱峰周期与混合层深度间的平均相关系数分别为0.31、0.25和0.12。综合以上结果表明,有效波高较谱峰周期能更有效地表征波浪能对海洋上层混合的影响;相比于海表面风速,有效波高与混合层深度间存在更强的相关关系,其变化对海洋上层混合有更显著的影响。     

基于北斗通信的海洋多要素观测系统设计

以低功耗、多参数、安全可靠为设计目标,提出一种基于北斗卫星通信的海洋多要素观测系统设计。设计以嵌入式微控制器STM32F103RET6为核心,实现以漂流浮标为载体的海洋环境噪声测量,同时实现对海洋气温、气压、风速、风向及表层海温的多要素观测;以可充电锂电池组和太阳能电池板组合方式供电,同时进行必要的电源管理,有效提高漂流浮标的工作寿命;采用我国自主知识产权的北斗系统进行定位及双向通信,安全性高。实验表明,基于北斗通信的海洋多要素观测系统设计具有可行性,满足低功耗、多参数、安全可靠的设计要求,为以表面漂流浮标为载体的海洋多要素数据采集控制提供新的硬件设计方法。     

基于微纳阵列的光度学海水透明度测量仪设计

为了实现海水透明度的精细化测量,在研究国内外光度学海水透明度测量仪的基础上,设计了一种新型光度学海水透明度测量仪。仪器设计的关键部分是用于光电检测的微纳阵列设计,该部分采用纳米技术,在传统布拉格反射波导中引入超表面结构,利用新型布拉格反射波导构建波导阵列,实现可见光波段的分光功能,具有分辨率高、响应时间短的优势,解决了传统布拉格反射波导阵列无法实现高分辨率分光的难题;同时,将波导阵列与胶体量子点相结合,利用胶体量子点在可见光波段的光电转化功能,实现分光和光电转化的同步进行,且分光分辨率可以到达3nm。该微纳阵列在保证了高分辨率分光的前提下,无需分光扫描时间,使得仪器分光效率更高,而且纳米材料的应用有利于仪器硬件结构的优化,有助于仪器的小型化和集成化发展,对光度学海水透明度测量仪器的改进有指导意义。     

吕宋海峡附近海域海表面高度季节内变化

利用1993~2017年海表面高度异常数据集,分析研究了西北太平洋季节内变化(20~120d)的整体分布特征,结果表明空间上季节内信号在20°N附近海域(16°~24°N)最强,时间上在6~8月达到一年中的最大值。在吕宋海峡东侧(123.875°E,20.125°N)季节内信号周期(70d)和传播速度(10.7~12.7cm/s)均大于吕宋海峡西侧(119.625°E, 20.125°N)(60 d, 6.5~7.8cm/s)。在大洋内部(123°~140°E, 18°~24°N)存在准90d的周期信号,传播速度约10.3cm/s。传播路径受黑潮的影响发生改变,由沿纬度西传转向向西北方向传播。第一斜压Rossby波理论对海表面高度季节内变化的周期和传播速度具有很好的解释性。     

基于Morse理论的三角网格特征提取及简化研究

LiDAR等新技术能快速获取海量模型表面离散数据,面对这些数据,仅通过提高计算机性能已不能满足实际需求,选择合适的数据表达方式,对其进行简洁、有效描述是亟待解决的问题.传统的几何方法,如三角网格等能对空间表面模型的几何信息进行精确表达且便于计算与分析,但其数据量大、冗余多、计算复杂.基于Morse理论建立的拓扑表达,能...     

海冰热力模式的辐射参数化方案在渤海和波罗的海应用的比较

研究了海冰热力模式中的各种辐射参数化方案,对比了模式计算的太阳短波辐射、大气长波辐射以及海冰热力变化,并利用渤海和波罗的海观测资料进行比较和误差分析.冬季大部分时间太阳短波辐射对海冰热力过程的作用有限.简单计算方案一般满足海冰模式要求.误差主要受云和冰雪表面与大气之间的多重反射影响.长波辐射对表面热平衡和海冰质量变化起重要作用.长波辐射参数化方案的计算结果受环境因素影响.云量参数化有待进一步改进.海冰模式计算结果的精度与长波辐射计算精度有一致性.