无人机影像特征联合提取与双向匹配研究

针对无人机影像数据量大、存在旋转和尺度变化的问题,提出了基于特征联合提取与双向匹配的影像配准方法。分析了SURF算法和BRISK算法的特点,研究了融合SURF特征点检测和BRISK特征点描述的影像特征联合提取和PROSAC双向匹配的算法和步骤,并结合试验分析验证了该方法的有效性。     

一种新型的城市道路地图匹配方法

提出了一种充分利用道路交叉口约束的地图匹配方法,并采用低成本的IMU/里程计组合导航系统采集无人驾驶汽车的定位数据,利用开源的OpenStreetMap地图对其进行地图匹配.试验表明,本文算法适用于城市交通环境,并能满足实时解算要求,单点平均耗时0.11 ms,在查全率89%的情况下,匹配准确率可达100%.     

一种结合已有DOM和DEM的高精度自动刺像控点方法

针对基础地理数据更新需求,为了免去外业布设控制点,减少内业刺点工作量,提高控制点精度、密度,提出了一种基于已有DOM和DEM数据,利用IPS软件和辅助软件,实现高精度自动刺像控点的方法。将已有DOM根据具体匹配需求裁切,裁切后的DOM和像片同时加载到IPS中进行同名像点匹配,根据DOM的地理参考、匹配点像平面坐标、TFW头文件及DEM共同解算出匹配点的物方坐标。通过平差探测和目视检查剔除错误点,改变匹配点属性为控制点,即完成了控制点刺入工作。之后可在IPS中继续完成空三处理、地理信息产品制作等,也可导出、转换为其他软件的文件格式,供后续处理使用。     

基于FAST和BRIEF的密度聚类图像匹配算法改进

FAST(Features From Accelerated Segment Test)特征检测算法是通过邻域像素比较来确定特征点,运算简单,同时采用BRIEF(Binary Robust Independent Elementary Features)算子进行二值化特征描述,可有效降低数据复杂度,提高匹配速度。因此,结合FAST和BRIEF算法,对截取的图像感兴趣区域(ROI)进行特征点提取,在减少数据量的基础上保证了图像特征点的快速获取与匹配;同时,利用机器学习中的密度聚类(DBSCAN),将暴力匹配特征点对的角度和距离作为二维数据样本集进行簇分类,优化改进匹配结果,有效提高匹配精度。通过实验比对改进结果与RANSAC(Random Sample Consensus)错误剔除算法,表明该方法提取速度快、匹配精度高。     

基于最大稳定极值区域仿射不变特征的无人机影像匹配算法研究

无人机影像匹配是无人机影像技术应用中的一个重要研究领域,对其展开探讨具有十分重要的意义。本文围绕最大稳定极值区域的仿射不变特征,研究一种新式的无人机影像匹配计算方法,经实验验证,应用该算法能够取得良好的影像匹配效果。     

陆架海岸台风沉积记录及信息提取

长时间尺度风暴强度–频率关系与气候变化相关联,而器测记录和历史记载难以提供充分的信息,因此从沉积记录中提取风暴信息成为一个前沿科学问题。在应用上,这项研究可为海岸带城市群应对未来气候和海面变化提供决策依据。本文回顾了台风沉积记录研究进展,显示陆架泥质沉积、海滩及海岸沙丘、潮滩、潟湖、巨砾是台风事件记录的良好载体,可通过层序形态和物质特性分析而识别。同时,还需进一步完善分析方法,以区分台风、冬季风暴、河流洪水和海啸等不同类型的极端事件沉积。在台风强度信息提取方面,陆架泥质沉积所含贝壳–粗颗粒沉积物可作为海底再悬浮强度的指标,但需更多实测数据的率定;海滩及海岸沙丘顶部的台风沉积分布高程指示了台风激浪流的上冲高度,而台风巨砾的重量可以与近岸波浪的波高建立联系。以上数据经过换算后可以得出台风强度的信息,虽然这些间接的沉积学信息还不足以建立风暴强度–频率关系,但有助于台风强度大数据的建立。潮滩、潟湖沉积连续性好,可构成台风事件的时间序列,然而关于台风强度却是多解的,台风最大风力、持续时间、移动路径、登陆地点的不同组合可能产生同样的事件沉积。我们建议,应发展台风信息提取的新方法,来解决这个问题。进行现代过程模拟,根据已知的台风事件资料构建沉积物输运堆积模型,使之能够复演事件沉积的特征;进行多个地点事件沉积的反演模拟,在此情形下,即便每个站位的结果是多解的,但针对多个站位上求取其解的交集之后,多解性将下降,这种模拟方法可称之为“解空间收缩法”;采用大数据融合方式,将其他来源的台风强度数据纳入模拟体系,可进一步降低风暴信息提取的不确定性。动力过程模拟与大数据融合方法的建立,有助于获得与沉积记录同样时间尺度的台风强度–频率关系曲线,进而分析台风动态与气候变化的关系。     

The Conceptual Model and Its Empirical Studies of Sustainable Carrying Capacity of Water Resources:A Case Study of China Mainland

Based on the interactive development of new industrialization, rapid urbanization and agricultural modernization (IUAM), and from the viewpoint of interactive responses and supply-demand relationships between regional water resources carrying capacity and economic-social development, this paper puts forward the concepts and characterization methods of water resources relative intensity (WRI), water resources carrying rate (WCR) and sustainable index of water resources system (WSI). Considering the catastrophic trait of water resources carrying capacity and its contradictory relationship with WRI, a modified Catastrophe Model, which combines Catastrophe Theory and Fuzzy Mathematic Theory, was introduced to perform a multi-objective and multi-criterion comprehensive assessment of the sustainability of water resources carrying capacity (WSCC) based on benchmarking. According to these concepts and models, land WSCC for the China mainland was set as an example for empirical analysis. The results showed that at the scale of first-grade water regions, Liaohe River, Yangtze River and Pearl River regions had high WRI of domestic water, while Northwestern Rivers, Southeastern Rivers regions and Yangtze River region in some years had high WRI of eco-environment water. However, they were all in a downtrend, while the other four northern regions had low WRI in an uptrend. The agricultural WRI in Songhua River, Yellow River and Northwestern Rivers regions were relatively high and industrial WRI in Songhua River, Yangtze River and Pearl River regions were also relatively high. At the provincial scale, WSCC of urban domestic water was relatively stable, WSCC of eco-environment was obviously fluctuating, and WSCC of agriculture and industry were constantly rising. Overall, WRI in the China mainland generally decreased. The convergence of provinces with high consumption intensity of water resources and spatial spillover of WUE in high WCR provinces promotes water resources development and utilization, progressing toward doubly sustainable development. In the future, China should try to find new ideas and methods of dynamic management of regional water resources and unified management of basin water resources, building on the foundation of traditional water resources planning. Meanwhile, water resources should be considered in regional PRED (population, resources, ecology and development) systems for integrated dispatching and optimizing configuration so that the improvements of WSCC and harmonious development of water resources and regional populations, eco-environment, economy and society can be achieved.     

基于单水声信标距离量测的匹配定位方法

水声通信和测距能力是实现水下航行器准确定位的重要技术手段。当前基于水声定位的方法主要有利用测距和测向功能的水声定位技术以及水声测距辅助导航技术,二者的系统物理复杂度都比较高。本文提出了一种基于单水声信标距离量测的匹配定位方法,航行器在水声信标测距覆盖范围内,利用航行过程中多次测距信息构建测距圆序列形成位置约束,基于航位推算导航信息,将航行器在连续测距时间段内的相对航迹在圆序列上进行最优匹配,从而获得位置估计,通过对测距误差进行补偿可进一步提升定位精度。本方法所需物理系统结构复杂度低、可操作性强,仿真实验表明,该方法可以独立实现较高精度的定位。     

中尺度涡业务化检验方法探讨

结合业务化海洋预报的实际需求,探讨了一种新的中尺度涡检验方法——匹配检验方法,并以此为基础提出了中尺度涡的检验评分方案。业务化预报检验,是开展中尺度涡业务化预报必要组成部分,本文提出的技巧评分方案,能够更客观地表述模式模拟或预报的中尺度涡的准确预报、空报和漏报,更好地掌握预报的质量和表现,为中尺度涡业务化预报提供更符合业务化实际的检验方案和方法指导。