基于卷积神经网络的无人机影像违章建筑检测应用

无人机航拍影像具有分辨率高、回访周期短等特点,利用无人机遥感技术手段对城市范围的建设进行动态监测,可及时、有效地发现涉嫌违法的建设活动.本文结合实际项目需求,研究通过卷积神经网络方法进行违章建筑的自动检测,替代过去靠大量人力检查的模式,目前测试区域无人机影像试验取得了较好的效果,在样本数据不足5000份的情况下,准确率...     

地基GNSS-R在复杂地形条件下的积雪探测

GNSS-R技术是一种以GNSS为信号源的全新遥感技术, 可用于监测海洋和陆地.在地基GNSS-R积雪探测研究中, 反射区域内的复杂地形不仅会引起积雪的不均匀分布, 还使得接收机能在同一时刻接收到来自多个反射界面的反射信号, 从而增加了积雪探测的难度.针对该问题, 本文利用北极圈内斯匹次卑尔根岛上布设的GNSS-R测站, 开展了复杂地形条件下的积雪探测研究.根据不同界面上的反射信号具有不同多普勒频移的特点, 本文提出了基于傅里叶变换的谱分析方法, 将不同界面的反射信号从混合信号中分离出来, 并根据特定多普勒频率段的功率来监测地表积雪变化.基于该方法, 本文分析了反射路径位于Schetelig山地区域的8颗卫星在2014年间的反射信号, 计算结果表明: 卫星PRN 2、12和28与积雪地面介电常数之间的相关系数分别为0.02、0.20和0.05, 表明这三颗卫星的反射信号与地面介电常数之间不相关; 卫星PRN 14和20与地面介电常数之间的相关系数分别为0.29和0.26, 为低度相关; PRN 17、18和25与地面介电常数之间的相关系数分别为0.43、0.54和0.44, 为中等程度相关.研究证明本文提出的方法, 可用于探测复杂地形下的地表积雪.

     

基于快速流式算法的局部余弦相似属性

相似性是一种常用的衡量不同图像之间差异程度的属性,广泛应用于地震数据处理环节.由于地震数据本质上是非平稳的,局部相似性比全局相似性更适用于刻画地震数据的时-空变化特征.现有的局部相似属性可以通过正则化最小二乘问题进行计算,但是其计算过程需要大量的计算时间和数据存储空间,难以适应当前的海量数据处理任务.本文提出了一种基于快速流式算法的局部余弦相似性计算方法,其采取局部数据递推的模式,避免迭代算法带来的计算负担,在保证计算精度的前提下能够快速地表征不同数据之间的差异.流式局部余弦相似性可以用于解决不同的地震数据处理问题,包括叠前地震数据加权叠加、多波多分量数据纵横波速度比估计以及基于构造预测的断层检测,更加适用于现阶段的宽方位角和高密度采集数据的处理流程.理论模型和实际数据测试结果可以验证流式局部余弦相似性算法的效率优势和解决不同地震数据处理问题的有效性.

     

高分影像砂质海岸线精细提取及校正方法

通过遥感影像稳定获取大范围、连续性海岸线数据,是开展海岸带研究的重要手段之一。针对传统边缘检测算法处理高分辨率遥感影像存在的噪声敏感性、阈值不稳定性等问题,引入一种强鲁棒性的结构森林边缘检测（Strected Forests Edge Detection, SE）算法,对海口市西海岸砂质岸线进行识别,并提出基于Bruun-Dean平衡剖面模式建立拟合剖面模型的潮位校正新方法,结合实测数据对提取结果进行了精度评估和误差分析,最终提取得到了精细海岸线数据。研究表明,SE算法检测所得水边线结果清晰细腻,对比Roberts算子、Canny算子、LoG算子等传统边缘检测算子法更加精准高效,适用于高分遥感影像海岸线提取研究;针对砂质岸线的潮位校正,基于RTK实测剖面数据和拟合剖面模式建立的拟合剖面模型,克服了传统线性模型误差较大的问题,提升了海岸线校正的精度和可行性;基于实测岸线,使用断面法对结果进行定量分析,验证所得提取岸线定位精度优于2.5 m。     

2020年古冶MS5.1地震序列微震检测及活动性研究

2020年7月12日河北省古冶(39.78°N, 118.44°E)发生M_S5.1地震, 震源深度10 km.本文通过对其周边500 km范围内的84个固定台站连续观测地震数据, 采用基于图形处理器的模板匹配定位识别技术(GPU-M&L)对地震前后(2020年6月1日至2020年8月31日)共三个月的连续数据进行了微震检测和地震活动性分析.我们首先从台网目录的362个古冶地震序列事件中挑选了信噪比较高的118个地震作为模板, 通过模板扫描和检测, 获得共1017个地震, 约为台网目录的2.8倍, 然后运用双差定位方法(hypoDD)对669个地震事件进行了重定位.最后我们对古冶地震的事件序列进行时空分布、震源机制解以及b值空间分布等分析.结果显示古冶M_S5.1地震前, 震中区周边地震活动性显著, 地震前后地震序列分布优势方向为NE向, 震源深度方向近直立分布; 发震断裂为唐山—古冶断裂或其延伸部分, 与1976年唐山M_S7.8地震同为唐山断裂带, 发震断层走向基本一致.据此, 我们推测古冶M_S5.1地震是1976年唐山M_S7.8地震后余震区应力调整所触发.

     

钻孔瞬变电磁法扫描探测RCQPSO-LMO组合算法2.5D反演

利用钻孔进行超前探测地质构造及含水体是地下开挖工程中的常规手段,如何利用这些钻孔进行钻孔瞬变电磁法扫描探测,从而实现钻孔孔壁外围地质异常体的精细探测,对实现地下工程地质透明化具有重要的指导意义.本文提出钻孔瞬变电磁法扫描探测2.5D反演的数据解译方法,首先针对随机性反演算法时效性低,易陷入局部最优解,而确定性反演算法依赖初始模型的问题,提出了组合策略的量子粒子群优化算法用来随机搜索最优初始模型.在此基础上,利用Levenberg-Marquarat方法求解Occam反演的目标函数,形成了RCQPSO-LMO组合算法进行2.5D反演,通过对比组合算法和单一算法,验证了组合算法具有更精确的反演结果.其次结合屏蔽条件下扫描探测,对比分析了有无屏蔽的2.5D反演结果,通过设定屏蔽系数对非探测方向信号进行部分压制,可以较好地解决钻孔径向扫描探测中对非探测方向信号部分屏蔽下的反演及成像.最后建立三组理论模型进行组合算法2.5D反演,结果表明：组合算法反演结果与理论模型的一致性较好,对低阻异常体的反演精度较高,验证了组合算法对钻孔孔壁外围低阻异常体具有较高的反演精度和分辨能力.

     

利用分形和多尺度分析的中低分辨率SAR图像变化检测

对于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像像素级变化检测,常见的对数比、交叉熵差异图在提取建筑物等人造目标的变化时不能保持其结构特征。本文将分形维数引入到差异图构造中,定义了分形-对数比(fractal dimension-log ratio, FD-LR)融合差异图,在有效提取不同地物类型变化的同时,能够保持其轮廓结构。为克服斑噪干扰,对FD-LR进行多尺度分析,通过贝叶斯分割和决策级融合提取变化信息。实验结果表明,该方法模型简单,能够有效检测不同地物类型的变化,在中低分辨率复杂场景的SAR图像变化检测中具有优势。     

论地理国情监测的技术支撑

针对地理国情监测中大幅面多时相遥感影像变化检测的需求,提出了一种基于卡方变换和样本选择的面向对象遥感影像变化检测方法。首先对多时相遥感影像进行多尺度分割获取像斑;然后,提取像斑的多维特征,采用基于卡方变换的特征融合方法计算像斑的加权差异度;最后,自适应选择训练样本,通过基于最大期望算法的贝叶斯阈值确定方法获取变化阈值,并对加权差异影像进行二值分割获取变化检测结果。以武汉市东湖高新技术开发区为例,利用多时相高分辨率遥感影像进行土地覆盖变化检测。试验结果表明,该方法可以克服全样本变化向量分析法及全样本卡方变换检测法难以满足阈值确定条件的不足,获得更准确的变化阈值,保证变化检测正确率高而又有效地降低漏检率,从而获得更好的变化检测结果,在地理国情监测中具有一定的应用价值。     

实现遥感相机自主辨云的小波SCM算法

云噪声是光学卫星影像的常见问题,为了衡量云噪声对影像融合带来的影响,本文以高通滤波融合算法为例进行分析,指出云与地物的均值相差越大,云对影像融合的影响越大,并提出了一种针对含云影像的融合方法,即联合云检测与高通滤波的含云影像融合方法。该方法首先利用NIR/R-OTSU云检测算法实时进行云检测,判别出影像中的云覆盖区域;其次采用局部优化策略利用高通滤波融合方法分块对非云区域进行处理,得到融合影像。利用资源三号多光谱和正视全色影像进行融合实验,结果表明,本文算法比高通滤波融合方法、亮度色度饱和度（intensity hue saturation,IHS）变换融合方法、Pansharp融合方法更适用于含云影像的融合处理。     

基于北斗卫星的水汽探测性能分析

本文利用北斗试验网的数据,结合探空观测,对北斗系统与GPS系统,北斗、GPS与探空系统之间进行详细的比较分析,对北斗水汽探测性能及精度给出初步分析结果。北斗系统与GPS系统及探空系统大气可降水量的探测结果较一致,很好地反映了大气可降水量的变化情况;北斗系统解算出的大气可降水量大于GPS系统,两个系统间存在2~3.3 mm的系统误差,水汽含量较低时,一致性更好;北斗系统与探空的系统误差和标准偏差较大,定位定轨模型有待优化,系统稳定性有待提高。