大坡度地质露头高分辨率无人机影像采集方法与建模实践*

野外地质露头的观察、研究能够最直接、最有效地获取地下地层信息,为地质科学研究提供最直观、最真实的一手地质资料。然而传统的露头研究,尤其针对大坡度、人员无法到达区域的露头研究,主要依赖坡底部考察、测量和拍照等方式记录露头信息,难以精细、准确地表征整个地质体。消费级无人机具有机动性好、适应性强和成本低等优势,且能够近距离、多视角、变高度地获取露头影像。本研究对无控制点情况下的大坡度地质露头影像采集方法与模型构建精度进行探讨,利用消费级无人机垂向航线采集影像,然后构建模型。结果证明倾斜摄影测量技术结合消费级无人机能够有效地构建具有毫米分辨率精度的大坡度地质露头模型。构建的模型具有分辨率高、分辨率均一、量测精度可达毫米等特点,可有效降低野外考察的工作难度,降低人员安全风险,真实准确地复现野外大坡度露头情况,为大坡度露头剖面解译、分析和量测提供真实可靠的数据基础。     

倾斜摄影实景模型悬空地物处理方法

为更好解决传统倾斜摄影实景模型悬空地物处理过程中对三维采编环境的过度依赖,本文提出了一种基于倾斜摄影三角网络分析的实景模型悬空地物处理技术方法。该技术方法将三维三角网进行降维处理,通过分析降维后二维三角网节点上边线的辐射特性,快速定位地物边缘点,同时结合聚类分析算法、最小凸边提取等技术方式,实现对悬空地物边界的快速定位、消除。试验选取植被这类悬空地物作为研究对象,验证了文中的技术方法对倾斜摄影实景模型悬空地物处理具有较好的适用性,能极大降低倾斜摄影实景模型数据处理中对三维环境的要求,降低数据处理的难度。     

地表反射率地形校正物理模型与效果评价方法研究进展

地形校正是准确获取地形复杂区遥感反射率的重要步骤,对提高山区地表遥感参数定量化反演精度,扩大遥感产品应用广度具有重要意义。从20世纪80年代开始,国内外学者开始对准确获取山区地表遥感反射率进行研究,建立了多种地形校正模型来减少或消除遥感图像中地形效应影响,减少同种地表类型的反射率差异,并将地形校正模型分为经验模型和物理模型。根据构建物理模型时是否考虑地表非朗伯体特性,将物理模型分为朗伯体假设模型和非朗伯体假设模型,本文分别从朗伯体假设模型和非朗伯体假设校正模型展开叙述。从两类模型构建的理论基础,模型特点,局限性等几方面进行分析和讨论,描述了两类模型的发展历程,系统阐述了朗伯体假设模型和非朗伯体假设模型的适用性和不足,剖析了目前地形校正模型存在的问题与挑战。同时,本文也比较了应用于地形校正的效果评价方法,并展望了地形校正方法和地形校正评价方法的未来主要发展方向。     

自旋前伸空化回转体高速斜入水稳定性仿真研究

利用 Lagrange 结构网格和 Euler 流场网格(L/E)耦合的建模方法,建立了尖头回转体和前伸空化回转体高速自旋 45°角斜 400 m/s 速度入水仿真模型。通过对比 2 种回转体入水后质心弹道轨迹和攻角变化可以发现,高速自旋的尖头回转体入水后弹道发散明显,且发生姿态失稳;前伸空化回转体可以有效减少入水后的弹道发散,入水 4 m 后仍能保持较好的斜射姿态。研究结果表明：对于高速自旋入水工况,前伸空化回转体具有较高的入水弹道稳定性。     

天宫二号三维成像微波高度计大气斜距时延校正

2016-09-15随天宫二号空间实验室发射升空的三维成像微波高度计（简称天宫二号成像高度计）是国际上第一个采用小入射角、短干涉基线实现宽刈幅海面高度测量的高度计。由于天宫二号没有为成像高度计配备用于大气校正的微波辐射计,因此需要采用模型方法对大气时延进行精确估计。传统高度计采用星下点观测,通常只考虑大气折射率的改变引起传播速度变化的时延。天宫二号成像高度计采用偏离星下点1°—8°的小角度观测,因此在进行大气传输时延校正时不仅要考虑雷达信号传播速度的改变,还应考虑由于传播方向改变带来的路径弯曲效应。本文针对天宫二号成像高度计的观测几何特性,提出基于数值天气模型校正大气斜距时延的算法：采用欧洲中期天气预报中心的天气数据和大气分层模型,通过气象参数计算大气折射率;根据高度计参数和各层大气折射率,依赖折射定律和信号传播的几何关系在路径上逐层积分,计算大气斜距时延的估值。通过对天宫二号成像高度计的陆地角反射器定标实测数据进行处理,经大气斜距时延校正后,角反射器的剩余距离误差的标准差约为6.2 cm,达到厘米量级的斜距测量精度,验证了在不同入射角情况下,所提出的大气斜距时延校正算法的有效性和可靠性。     

局部表面参数化的实景三角网模型语义增强方法

倾斜摄影测量方法已可自动获取城市规模的实景三角网模型,然而散乱的三角网缺乏精细的几何结构和功能语义信息。为克服上述问题,提出一种局部表面参数化的实景三角网模型语义增强方法:将具有语义信息的独立三维部件与实景三角网模型的无缝融合问题,通过定义三维表面结构树,转换为局部区域的三角网替换操作;在待融合区域附近,将原实景三角网模型和替换的三维语义部件,通过局部参数化表达,UV展开为二维平面三角网;在二维平面上构建约束Delaunay三角网(CDT),实现两模型的无缝拼接,逆映射至三维空间并自动重建语义部件。通过深圳某区域的倾斜影像进行的试验证明,本文方法能有效实现具有开放边界和语义信息的部件模型与表面模型的无缝融合。与商业软件Maya对比,这种基于插入、融合的手段对提高建模效率具有实用价值。     

基于Cesium的三维智慧社区开发

国内Cesium地图引擎研究处于起步阶段,针对当前基于Cesium智慧社区开发贫乏问题,本文基于Cesium和WebGL技术进行开发试探,建立了基于倾斜摄影模型的三维智慧社区系统。通过导出Cesium 3D Tiles、搭建开发平台和相关类库函数调用,实现了三维智慧社区可视化控制、空间测量、可视性分析和空间查询功能。实验结果表明,Cesium和WebGL类库函数功能强大,开发方法简单,构建的三维智慧社区系统兼容性、开放性与可移植性强,支持倾斜三维模型海量数据加载与并发访问,有效降低系统建设成本,不失为一种轻量级智慧社区Web开发方法。     

海洋磁力梯度测量中船磁影响的精确校正方法

地磁日变和船磁是影响海洋磁力梯度测量的两个主要误差源,通过分析地磁日变和船磁的影响规律,研究了船磁影响的精确校正方法。仿真试验表明,提出的方法可以有效地消除船磁的影响,进而重构得到地磁总场和地磁日变值。