A Study of the Local Geometric Accuracy of Count de Ferraris's Carte de cabinet (1770s) Using Differential Distortion Analysis

The eighteenth century Carte de cabinet of count de Ferraris is the first large-scale (1:11?520) topographic map of the entire Belgian territory, making it a valuable source of historical information. In the past, a number of studies have tried to assess the geometric accuracy of this map, but they all suffer from restricted technical capabilities for computing and visualizing the distortions, and most of them only focus on a limited number of the 275 map sheets. This paper therefore seeks to provide the first systematic and in-depth investigation of the map’s local geometric accuracy. Recently, two Belgian government agencies georeferenced the Flemish and Walloon part of the Carte de cabinet with a high level of detail, using some 30,000 ground control points to link the old map to the modern topographic map of Belgium. These data sets represent a new and unprecedented potential source of accuracy information. However, the high number of control points and our desire to compute distortions in an exact, local, quantitative and continuous way meant prominent techniques for studying the geometric accuracy of old maps, such as displacement vectors, distortion grids, triangular nets and the popular MapAnalyst software, were unsuited for this task. To meet all our requirements a new technique called Differential Distortion Analysis, which is influenced by the treatment of distortions in map projection theory, was used instead. Its advantages, structure and application to the Carte de cabinet are discussed in detail. The new technique allows calculating and displaying the map’s local angular and surface distortions with a very high spatial resolution. Consequently, it was possible to identify trends in the obtained levels of accuracy and to relate these to historical facts about the Carte de cabinet’s production process. This has resulted in important new insights into the map’s geometric accuracy.     

基于物方几何约束的多视匹配算法研究

影像匹配是航空影像数据自动空三处理的关键技术之一。为充分利用三线阵影像信息及纹理信息,文中针对ADS40影像采用一种利用像方和物方信息进行约束的多视匹配方法,此算法能同时处理3张及3张以上的影像,大大加快匹配效率,为自动空三提供有效的连接点及为提取DSM提供高精度密集匹配点。     

结合多尺度几何分析和KICA的遥感图像变化检测

为了进一步提高基于独立分量分析ICA(Independent Component Analysis)的遥感图像变化检测精确度,更好地实现地表覆盖的动态监测,将多尺度几何分析和核独立分量分析KICA(Kernel Independent Component Analysis)相结合应用于遥感图像的地表覆盖变化检测。首先利用Contourlet变换、复Contourlet变换CCT(Complex Contourlet Transform)、非下采样Contourlet变换NSCT(Nonsubsampled Contourlet Transform)等多尺度几何分析对土地遥感图像进行多尺度分解;然后对分解后的数据进行核独立分量分析,通过核函数将数据映射到高维特征空间中,再在该空间中用ICA方法分离出互相独立的分量;最后将分离后的地表变化分量转化为图像分量,再采用最大类间方差法对变化图像进行分割,实现地表覆盖的变化检测。给出了本文方法和近年来提出的基于ICA、基于KICA、基于小波变换和ICA等变化检测方法的实验结果,并进行了分析和定量比较。实验结果表明,基于多尺度几何分析和KICA的变化检测方法能更好地分离出遥感图像的变化信息,其中基于NSCT和KICA方法的错判和漏检误差最小,且在边缘细节方面处理得更好,而基于Contourlet变换和KICA方法的检测效率相对较高。     

GIS空间数据几何变换的不确定性传播

针对点位误差、线元在对称、旋转变换过程中不确定性的传播规律,该文采用误差椭圆和εm模型描述GIS空间数据对象模型中最常用的点、线元素的误差域,讨论几何变换(如对称、旋转变换)过程中不确定性的积累和传播规律,结合区间算法给出了变换后误差域模型。基于区间运算的INTLAB模拟结果验证了该模型的有效性和实用性。研究结果对进一步探讨其他几何变换过程中不确定性的积累传播规律具有一定参考。     

航空影像自动化镶嵌及几何纠正

针对传统空三与正射纠正对航空摄影要求高,侧重于精度与质量,自动化程度低、处理速度慢,无法满足(无人机)航空影像应急、救灾应用问题,该文提出了一套基于尺度不变特征转换的航空影像镶嵌和纠正的自动化解决方案。应用尺度不变特征转换算法实现航空影像的特征自动提取,并通过K-D树最近邻搜索算法进行尺度不变特征转换特征的自动匹配,根据匹配的尺度不变特征转换计算出变换矩阵,通过矩阵变换和融合算法将相邻影像进行镶嵌,再用多项式模型对得到的镶嵌影像进行整体几何纠正,最终获取摄区正射影像。在Opencv和ArcGIS平台的基础上将整个正射影像制作过程开发成了一个正射影像制作系统,并且采用实际的航拍数据对算法实现效果进行了验证。实验表明,该方法可行,可提高航空正射影像的生产效率,具有生产实际意义。     

罗德里格矩阵在资源三号全色影像姿态角常差检校中的应用

在资源三号测绘卫星全色影像立体定位严格几何模型的基础上,提出运用罗德里格矩阵建立姿态角常差检校模型,根据少量地面控制点求出姿态角常差构成的矩阵后,使影像定位精度得到显著提高。同时与利用线性化的姿态角常差改正模型进行了比较,并总结了各自的优缺点。     

基于图例元的统计专题地图图例符号自动生成模型的研究

通过分析统计专题地图图例符号的分类和特点,提出了图例元的概念。在对图例元分类及形式化描述的基础上,构建了基于图例元的统计专题地图图例符号自动生成模型;设计并实现了统计专题地图图例的自动生成模块,最终应用到统计专题地图的制作过程中。结果表明,该模型可以生成各类统计专题地图图例符号,具有一定的拓展性,促进了统计专题地图制图的自动化。     

城市区域几何效应的辐射校正及其温度遥感反演

开展适用于城市地区热红外遥感图像几何效应的辐射校正物理模型研究,对提升城区下垫面温度反演精度具有重要作用。本文利用天空视域系数SVF（Sky View Factor,V）量化城区下垫面几何特征,并考虑几何特征对地物目标辐射传输的影响机理。将遥感传感器入瞳处的辐射亮度分解为地物目标发射辐射、地物目标反射辐射以及大气上行路径辐射3部分,并分析了各部分辐射在“城区—大气”界面的辐射传输过程,构建适用于城市下垫面的热辐射传输UTRT（Urban Thermal Radiation Transfer）模型,可应用于城区热红外遥感图像的几何效应辐射校正。基于Landsat 8 TIRS（Thermal Infrared Sensor）数据,将UTRT模型应用于北京市典型城区地表温度的反演,并对UTRT模型和不考虑下垫面几何特征反演结果进行对比分析,结果显示：（1）研究区内UTRT模型反演结果数值上整体低于不考虑下垫面几何特征的反演结果,差值范围为0—1.57 K,均值为0.44 K;（2）通过对不同地表覆被类型的分析对比,模型结果差值较大的区域为建筑和裸地,其空间分布明显受V值的影响,在一定范围内,V值越大反演结果数值越低;（3）对UTRT模型天空视域系数和环境温度两个参数进行敏感性分析,在地表发射率较小的场景中V参数敏感性较强,由于环境温度与目标地物温度较为接近,其参数的敏感性较低。结论为：UTRT模型可为城市下垫面遥感图像几何效应的辐射校正提供解决方案,对比不考虑下垫面几何特征的模型,前者可以更好地应用于城区地表温度遥感反演。该研究对推进城市高分辨率热红外定量遥感具有发展潜力和应用前景。     

第三次国土调查的图斑自动综合方法

从第三次国土调查数据库快速缩编派生出多尺度数据库,是地图制图的重要任务。本文针对大量图斑,首先通过研究图斑栅格综合,减少碎图斑数量;然后构建图斑语义邻近度模型、空间几何拓扑模型,分析了顾及拓扑和地区地理特征约束下的地类图斑制图综合方法;最后形成了自动化图斑缩编生产工艺流程。基于上述方法,采用计算机编程技术研发国土三调缩编系统,并应用于四川省某县23万图斑量的三调数据并试验验证。试验结果表明,通过本文方法的成果符合专题制图要求,极大地提高了三调图斑的自动综合效率。     

北斗二代卫星导航系统定位精度分析方法研究

卫星导航系统的定位精度主要受观测量的精度和卫星的空间几何分布两方面的影响,GPS等相同轨道分布的卫星导航系统一般采用几何精度因子（GDOP）来分析定位精度。我国的北斗二代卫星导航系统是由三类异质卫星组成的混合星座导航系统,不同轨道卫星定轨误差不同,用户所得到的观测量精度也不相同,因此精密定位精度计算和分析时必须要考虑这种差异。引入了加权几何精度因子（WGDOP）,利用模拟观测数据对北斗二代卫星导航系统的定位精度进行了分析。外部检核计算结果表明,精密定位计算时顾及观测量精度差异可进一步提高定位精度。