建筑物侧面轮廓线约束的高分辨率遥感影像建筑物高度估算方法

针对现有利用阴影长度法提取建筑物高度时存在的阴影间相互遮挡问题,提出了一种基于建筑物侧面轮廓线进行建筑物高度估算的新方法。首先,利用RPC模型计算建筑物像点位移的方向与卫星成像角度,再将遥感影像进行旋转,使建筑物像点位移沿水平方向;然后,利用Canny算法进行轮廓检测,并构建一定长度的矩形形态学结构元素,对轮廓图像进行形态学开运算,以提取侧面轮廓线,再利用Hough变换与建筑物角点约束,对所提取的轮廓线进一步筛选;最后,根据卫星侧视成像时建筑物高度与像点位移的几何关系进行建筑物的高度估算。利用实际的高分辨率卫星影像对本文方法进行了验证,并与阴影法估算建筑物高度进行了对比。试验结果证明,利用建筑物侧面轮廓线进行建筑物高度估算平均误差可以达到0.7 m,且实际精度优于使用阴影法进行建筑物高度估算。     

一种基于点云法向量的基准特征提取与倾斜分析方法

针对目前将三维激光扫描技术应用于变形监测领域存在基准特征难以提取、点云数据分析缺乏适用的方法等问题,本文提出了一种基于点云法向量的基准特征提取与形变分析方法。首先利用局部平面拟合方法获得点云的法向量,并沿点云法矢方向探测基准点;然后利用三次B样条曲线对探测的正确基准点进行拟合;最后根据拟合曲线计算基准高程和对径点倾斜角分析基准特征形变信息。对某化工厂的罐体点云数据进行基准特征提取结果表明,该方法可以快速、全面地获取监测对象的整体信息,且能够正确分析监测对象的基准形变。     

大跨径斜拉桥主梁线形测控新方法研究及应用

大跨径斜拉桥结构刚度小、变形大,为保证主梁顺利合龙,施工过程必须快速精确定位主梁上各个节段的平面和竖向线形。区别于传统的极坐标主梁平面线形测控方法,本文提出采用全站仪自由设站法测控主梁平面线形;同时区别于传统的水准测量方法,提出采用全站仪间接高差传递的方法测控主梁竖向线形。介绍了两种新方法的测量原理,通过工程实例论证了新方法的可行性和实用性,且能够大幅度提高测控效率,可为其他大跨径桥梁主梁线形的测控提供一定的参考。     

大气折光系数测定及在悬索桥基准索股线形测量中的应用

大跨度悬索桥基准索股跨中位置处于百米高空,如何测得精确的垂度值,对主缆线形进行控制至关重要。本文分析了影响悬索桥基准索股垂度测量精度的主要因素,提出了基于实时大气折光系数改正的单向三角高程的跨中垂度测量新方法。在桥址区建立高精度的高差基准,通过对桥址区的大气折光系数的测定及改正试验,证明该测量方法切实可行。基准索股跨中垂度采用双测站进行测量,当双测站所测同一点绝对垂度互差小于10 mm时,取双测站所测垂度均值作为该点的垂度值。该方法的测量结果达到设计精度要求,对同类工程测量项目有借鉴意义。     

Stochastic bivariate time series models of waves in the North Sea and their application in simulation-based design

In this paper, we present and evaluate three long-term wave models for application in simulation-based design of ships and marine structures. Designers and researchers often rely on historical weather data as a source for ocean area characteristics based on hindcast datasets or in-situ measurements. The limited access and size of historical datasets reduces repeatability of simulations and analyses, making it difficult to assess the sampling variability of performance and loads on marine vessels and structures. Markov, VAR and VARMA wave models, producing independent long-term time series of significant wave height (H_s) and spectral peak period (T_p), is presented as possible solutions to this problem. The models are tested and compared by addressing how the models affect interpretation of design concepts and the ability to replicate statistical and physical characteristics of the wave process. Our results show that the VAR and VARMA models perform sufficiently in describing design performance, but does not capture the physical process fully. The Markov model is found to perform worst of the tested models in the applied tests, especially for measures covering several consecutive sea states.     

A 10-year wave energy resource assessment and trends of Indonesia based on satellite observations

Wave energy resource assessment and trends around Indonesian's ocean has been carried out by means of analyzing satellite observations. Wave energy flux or wave power can be approximated using parameterized sea states derived from satellite data. Unfortunately, only some surface parameters can be measured from remote sensing satellites, for example for ocean surface waves: significant wave height. Others, like peak wave period and energy period are not available, but can instead be estimated using empirical models. The results have been assessed by meteorological season. The assessment shows clearly where and when the wave power resource is promising around Indonesian's ocean. The most striking result was found from June to August, in which about 30–40 kW/m(the 90 th percentile: 40–60 kW/m, the 99th percentile: 50–70 kW/m) wave power energy on average has been found around south of the Java Island. The significant trends of wave energy at the 95% level have also been studied and it is found that the trends only occurred for the extreme cases, which is the 99th percentile(i.e.,highest 1%). Wave power energy could increase up to 150 W/m per year. The significant wave heights and wave power have been compared with the results obtained from global wave model hindcast carried out by wave model WAVEWATCH III. The comparisons indicated excellent agreements.     

利用卫星遥感海面温度、高度联合反演南海北部三维温度场

利用历史观测得到的温度剖面数据,通过严格筛选和插值,建立了南海北部的气候态垂向温度剖面。随后,利用回归统计分析的方法构建了海面温度异常(SSTA)、海面高度异常(SSHA)联合扩展温度剖面的经验回归模型,并采用卫星遥感得到的SST和SSH数据扩展了南海北部的三维海洋温度场,其时间分辨率为天,空间分辨率为0.25°×0.25°。通过与观测数据的对比研究,扩展得到的温度场可以较为准确地反映南海北部温度剖面的结构特征,并且能有效地体现出一些中尺度变化过程。结果表明,本研究反演得到的三维温度扩展场是较为可靠的,它可以作为海洋数值模型的初始场,实现现场观测数据和卫星遥感数据的互补,有助于更好地分析南海北部温度场的三维结构及变化特征。     

上层海洋对台风"凯萨娜"(2009)的响应特征

本文利用多源卫星遥感数据和Argo浮标数据对2009年台风"凯萨娜"过后,南海上层海洋的物理和生态响应特征进行了分析。结果表明,"凯萨娜"引起的上升流流速最大可以达到1.6×10~(–3)m/s,台风过后,海表面温度(SST)下降显著,最大降温幅度可以达到6℃,海表面高度降低,先前存在的中尺度冷涡进一步加强。台风过后,沿着台风路径,叶绿素浓度升高,最大值可以达到2 mg/m~3以上,初级生产力升高到台风过境前的5倍。SST的最大降温中心与海面高度下降区域以及叶绿素浓度升高的区域一致。Argo数据表明台风诱发了强烈的垂向混合和艾克曼泵吸,不同位置处,垂向混合和艾克曼泵吸的强度不一样。通过混合和泵吸过程,台风可以把海洋内部的营养盐输送到海洋表层,对整个南海的物理和生态过程有重要影响。     

基于浮标资料的中国东部海域最大波高特征分析

利用原国家海洋局2010—2015年的浮标资料,计算渤、黄、东海有效波高和最大波高的线性关系,并通过1992—2011年共20 a的数值模拟有效波高资料计算中国东部海域各月的2.5 m、4 m、6 m以上最大波高频率和最大波高月极值分布。结果发现:中国东部海域由北至南,最大波高与有效波高的比值逐渐增大;最大波高频率和最大波高月极值空间分布均由渤海、黄海至东海逐渐增大,最大波高频率的极值12月最大,4或5月最小,最大波高月极值9月最大,4月最小。其时空分布表明:受不同天气系统影响,夏秋季台风较多,容易出现极值较大的最大波高;秋冬季冷空气较强,虽然最大波高极值相对较小,但大浪持续时间长、频率大、影响范围广。     

大地水准面高的计算及其在海底地形反演中的应用

为充分挖掘海洋重力数据在反演海底地形中的应用潜力,尝试探索利用大地水准面高反演海底地形的技术途径,并以夏威夷—皇帝海山链拐点所在海区作为反演试验区进行验证。首先采用Belikov列推法计算伴随(缔和)勒让德函数,利用EIGEN-6C4地球重力场模型解算获取了分辨率为1'的大地水准面高格网数值模型;然后通过综合分析反演比例函数和转换函数特点、研究海区大地水准面高与海底地形的相干特性以及大地水准面高本身尺度特征,获得了利用大地水准面高反演海底地形的频段范围;最终以试验海区大地水准面高为数据输入,构建了相应的海底地形模型(BNT模型),并与ETOPO1等海深模型进行比对分析。试验结果表明:BNT模型检核差值在一倍均方差范围检核点数量占比70.60%,相比正态分布更加集中;BNT模型检核精度低于ETOPO1等海深模型;海深模型检核精度随着水深增加不断提升,水深小于1 000 m时,海深模型相对误差出现较大发散现象;计算海域ETOPO1模型精度最高,GEBCO模型和DTU10模型检核精度相当。