三维激光扫描技术在曲面模型重建中的应用

利用地面三维激光扫描仪对目标物体表面进行多方位、多角度的扫描,可以获取其表面大量且密集的高精度点的三维坐标信息以及反射率信息,将这些信息存储到电脑中,使用专业软件进行处理,再使用建模软件生成建筑物的三维模型。本文所研究的是使用地面三维激光扫描仪,通过高速激光测量方式,快速、全面、精确地获取建筑物表面的三维信息,经过一系列的点云数据处理及模型处理,最终完成曲面模型三维重建的过程。     

FY-3微波成像仪10.6 GHz通道超分辨率图像重建

为改善风云三号 (FY-3) 微波成像仪10.6 GHz通道空间分辨率,提出利用超分辨率图像重建算法进行图像重建。分析并指出FY-3微波成像仪10.6 GHz通道具有过采样特征,具备重建得到高于瞬时视场图像的潜力;基于超分辨率图像重建理论,根据FY-3气象卫星轨道、姿态,微波成像仪性能参数以及工作模式等物理约束,建立微波成像仪的超分辨率成像模型,并推导计算出超分辨率成像模型参数;采用POCS算法重建得到10.6 GHz通道的超分辨率图像,采用目视比较分析、图像统计分析对重建图像进行质量评价:重建图像像元平均梯度提高26.5%,功率谱分量和提高5.7%,重建图像具有更高的空间分辨率;台风亮温分析应用显示了从重建图像可发现更微小的景物细节目标。采用超分辨率图像重建算法对FY-3微波成像仪10.6 GHz通道进行重建处理,结果有效且正确,可为数据用户提供更多可用的遥感数据,对微波遥感数据应用具有提升作用。     

多尺度细节增强的遥感影像超分辨率重建

鉴于现有超分辨率重建方法难以突显重建影像细节信息的问题,提出多尺度细节增强的遥感影像超分辨率重建模型框架。首先,通过最小二乘滤波方法将序列影像分解成包含大尺度边缘的平滑信息和包含中小型尺度的细节信息;其次,利用插值方法得到相应的高分辨率细节信息和平滑信息,构造纹理细节增强函数,提升中小型细节的增强幅度;最终,融合细节信息和平滑信息,得到初始的超分辨率重建结果,并利用局部优化模型进一步改善重建影像质量。选取同时相和多时相遥感影像作为试验数据。试验结果表明,本文重建结果与插值方法、TV方法和MAP方法相比,在客观评价指标上均有显著提高,明显改善了重建影像的纹理细节。论文提出的多尺度细节增强的超分辨率重建方法,可以使重建影像提供更多高频细节信息,具有较好鲁棒性和普适性。     

基于面向对象的路域植被环境遥感动态分析

根据不同地物类型在遥感影像上的光谱、纹理、几何和位置响应特征的差异性,可以对地物进行分类。本文采用面向对象的方法,基于影像上地物类型的纹理和光谱等特征,利用ENVI EX面向对象特征提取模块对试验路域SPOT5影像进行地物分类,从而定量动态分析地物类型变化情况;并通过提取NDVI对植被覆盖度进行了分级统计分析。结果表明,定量分析成果与野外调研实验结果相吻合,可以用来评价实地植被覆盖度及地物分类变化情况,进而评价公路路域植被环境,为公路的可持续发展提供基础支持。     

基于倾斜摄影测量的纹理自动重建研究

倾斜摄影测量技术是近年来研究的热点,获取的影像可作为城市三维模型的纹理。本文基于倾斜影像,提出了一种航片-模型自动纹理映射的新方法,该方法利用共线关系进行空间点匹配,并对倾斜影像像素进行重采样,将像素重写在模型侧面和顶面,从而实现模型纹理重建。该方法在实现过程中有两个关键点,其一是最优影像选取,其二是无遮掩影像的获取,为了解决这些问题,本文提出了相应的算法。最后,基于VC++平台,在倾斜影像与三维模型间进行了纹理映射实验。实验证明,本文提出的新方法可以自动完成纹理映射,这种方法简单、高效,适宜于大范围内三维模型纹理重建。     

平行轮廓线自适应插值的三维表面重构算法

针对稀疏点轮廓线在三维表面重构中存在的不够光滑、匹配易出错和难以交互等问题,提出了基于轮廓线插值的三维表面重构方法,并通过实验进行验证。文章分析了三维表面重构的形式化表达方法和准则,提出了基于虚跨距解决稀疏点轮廓线三维重构的基本思想;基于同步前进算法和虚跨距,设计了自适应等比例插值的同步前进三角面镶嵌算法;针对轮廓线插值违背三角表面重构拓扑准则的规律进行了分析,提出了相应的修正算法,保证了三角网的拓扑一致性。试验结果表明:本算法所构建的三角网表面更为光滑,各个三角面的大小更为均匀,具有更好的鲁棒性和交互性,对稀疏和稠密坐标点的轮廓线均能构建出更为理想的三维表面模型。     

遥感影像超分辨率处理方法与研究进展

随着人们对影像高分辨率需求的不断增加,图像超分辨率技术已成为相关研究领域的热点之一。针对在遥感领域并非所有的超分辨率方法都可用的现状,该文按照遥感影像超分辨率处理的流程,将超分辨率问题分为退化模型、配准、重建和精度评定4大模块。对于其中每一模块的理论、常用方法与研究进展进行了较全面的综述及比较分析。最后对这一领域的未来发展进行思考和展望。     

全球早古生代造山带(Ⅳ):板块重建与Carolina超大陆

古元古代与显生宙的板块构造特征和旋回演化过程具有明显区别,反映出地质记录为两种不同的板块构造体制。早古生代为这两个时期的过渡阶段,其构造过程研究与板块重建是地球板块构造旋回机制和周期分析的关键。本文采用综合集成的方法,在总结对比罗迪尼亚超大陆裂解以来全球早古生代主要碰撞造山带的地质事件基础上,分析早古生代碰撞造山带的演化特征,总结出与冈瓦纳大陆拼合、劳俄大陆拼合、古中华陆块群增生相关的7期碰撞-增生造山事件群:Brasiliano、东非、Kuunga、东亚与原特提斯洋和古亚洲洋演化相关的的加里东期造山事件、经典加里东造山、中欧加里东造山、Appalachian造山。再在这7期造山事件群基础上,结合古地磁、古生物、古地理等资料,重建了新元古代-早古生代末全球板块的拼合过程:罗迪尼亚超大陆从新元古代的~950 Ma开始经历了3个阶段裂解,此时存在泛大洋、莫桑比克洋和古太平洋3个大洋,随后615~560 Ma Iapetus洋打开,~560 Ma波罗的陆块与西冈瓦纳裂离导致狭窄的Ran洋打开;~540 Ma南半球Brasiliano、东非和Kuunga造山运动导致冈瓦纳大陆分阶段最终完成拼贴;~500 Ma冈瓦纳大陆北缘西段的微陆块群局部向北裂离,导致Rheic洋和Tornquist洋打开,并于~420 Ma随经典加里东造山带和中欧缝合带形成导致Iapetus洋闭合,此时斯瓦尔巴特和英国可能位于格陵兰地盾东南缘,同时冈瓦纳大陆北缘东段华北为代表的微陆块基本拼合在冈瓦纳大陆北缘;此外,虽然425 Ma西伯利亚板块有远离聚合了的劳俄大陆的趋势,但晚奥陶世-早泥盆世南美和北美板块靠近,北美板块与环冈瓦纳北缘西段的地体拼合碰撞。在大约400 Ma时,南、北美洲的混合生物群和古地理重建显示两者非常接近,因此,推测此时存在一个初始的逐步稳定的超大陆的可能,本文称为Carolina超大陆,因为Carolina造山带是这个超大陆最终拼合的地带。并据此判断超大陆旋回为7亿年。     

古土壤:沉积环境和古气候变化的灵敏指针

古土壤是古代沉积环境和气候变化的灵敏记录者,可以为深刻认识地球演化历史中的重要地质事件提供有效信息,并成为当前沉积学领域的研究热点之一。国外古土壤研究已经涉及到太古代以来的几乎所有沉积地层,而国内古土壤的研究仍以第四纪地层为主,对前第四纪漫长地质时期地层记录中的古土壤研究较少。基于古土壤的识别特征及其埋藏后发生的可能变化,分析了古土壤在沉积环境解释和地层划分对比中的作用。其中,古土壤钙积层发育深度、元素地球化学、成土碳酸盐岩稳定同位素等对于合理评价成土作用过程、划分成土相及定量恢复古气候（年均降水量、年均气温和pCO₂）等方面的研究发展迅速,不同估算古气候参数的经验公式都有明显的适用性特点。近年来,国内学者对松辽、四川、胶莱盆地等的白垩系古土壤进行了很多调查研究,并取得了较好的研究成果。而包括江西、广东、浙江等在内的中国东南地区白垩系陆相红层研究结果显示,这些地层含有丰富的古土壤,总体为地表干旱氧化条件下形成的红色古土壤序列。通过对国际古土壤研究动态的综述,以期引起国内更多沉积学工作者关注前第四纪地层记录中的古土壤,为更好地认识古代地球环境变化做出更大贡献。     

基于变交摄影的隧道3D重建方法

针对传统的正直摄影整体精度低和交向摄影效率差的缺点,该文提出了一种新的摄影方式——变交摄影。采用变交摄影方式对隧道表面信息进行图像采集,利用三维场景结构恢复(SFM)技术理论进行隧道的3D重建。结果表明变交摄影具有高效率、高精度的优点。将变交摄影3D重建结果与Leica激光扫描仪测量结果进行了对比分析,数据表明变交摄影三维重建模型具有较高精度。