To solve the incomplete point cloud model obtained by a single instrument, cross-source point clouds are widely used. When data are taken from various surveying instruments, the problems, such as density variation and viewpoint variation, are caused. A registration method based on Gaussian Mixture Model is proposed in this study. With the threedimensional information of the point clouds described by the model, the registration of two kinds of point clouds is transformed into the probability density estimation. A water tower is chosen as the example, and the difference between both the algorithm based on the Gaussian Mixture Model and the Iterative Closest Point algorithm are compared. The results show that the former method behaves better than the latter in both runtime and accuracy.
针对降雨形成原因十分复杂,准确地预报极端天气十分重要且较为困难这一问题,该文以汉中—广元地区发生的持续时间长涉及范围广的降雨为例,采用该地区2年的探空数据建立的Tm模型,利用2021年8月19日-23日汉中—广元地区降雨时的北斗卫星导航系统(BDS)观测站数据解算大气可降水量(PWV).研究表明:19日开始该地区PWV值不断增加,水汽开始聚集;一直到20日和21日在PWV达到峰值1～2 h后小时降雨量达到最大值;22日和23日降雨逐渐减弱,水汽供应减少,PWV开始缓慢下降;整个降雨过程中PWV先增大后减小.PWV峰值越大对应的降雨等级也越大;在PWV达到峰值1～2 h后小时降雨量才会达到最大值.在暴雨时该地区PWV峰值普遍超过50 mm.
针对建筑结构提取对于建筑遗产保护研究愈发重要,且传统建筑遗产测绘技术具有很大的局限性等问题,该文主要针对建筑结构壁画提取基于高光谱技术、深度学习、其他算法等方法进行综述,系统地分析了各方法的优缺点,进一步阐述了以壁画、古建筑结构为研究对象的提取结果,为建筑遗产保护提供有力的数据支持.研究得出基于高光谱的方法在壁画信息提取方面有较好的应用,但其提取对象较为单一,无法很好地提取较为复杂的结构特征等局限;深度学习的自主性可以避免人为因素的影响,大大提高工作效率;其他算法在提取方面有较为广泛的应用,需要针对具体的提取对象使用具体的提取方法,但总体上不太适用于复杂场景的提取.可以将多种方法进行融合来获取较高精度的结果,是提取建筑遗产特征信息研究方向的一个趋势.
针对现有通过检测窗户角点实现窗户检测方法中存在窗户误检的问题,该文在窗角点分组阶段,以建筑物立面窗户的分布规律及其自身的几何结构特征为依据,提出一种参数自适应的窗角点分组方法.该方法是在使用深度学习方法获取窗户4个角点坐标的基础上,结合窗户角点及其连线的空间位置关系、平行垂直关系,建立窗角点分组判别依据,实现对窗角点检测结果的准确划分,进而得到有效窗户检测结果.为验证该方法的有效性,选用4个公开数据集进行窗户检测实验,结果表明:该方法可有效支持多类图像数据、实现全自动化运行,且与现有方法相比,具有更高的检测精度.
针对多维度土地利用变化对生态系统碳储量的影响关系,该文基于1990-2020年藏东南地区土地利用数据,利用InVEST模型估算藏东南地区碳储量及其空间分布特征,并分析土地利用变化对碳储量变化的影响.结果表明,藏东南地区土地利用类型以草地(占比46％)和林地(占比37％)为主;近30年藏东南地区碳储量整体呈现波动增加趋势,共增加1.39％,林地、草地和永久冰川及积雪土地利用类型的转化是藏东南地区碳储量时空演变的主要贡献者.林地增加是碳储量增加的主要原因,藏东南地区适宜林地生长的区位为中海拔缓坡中坡且地形位指数在0.02～1.25区域.此研究可为提升区域碳汇能力,进行合理生态修复提供参考.
针对如何选取合适的区域电离层模型阶数的问题,该文研究了不同活跃状态下香港区域电离层模型的精度,提供了电离层平静期、活跃期、异常期区域电离层球谐函数建模的最佳阶数.利用低纬度香港CORS网数据,建立区域电离层模型,通过对比欧洲定轨中心(CODE)电离层产品验证了区域电离层模型最佳阶数的建模精度.在约110 km区域范围内,研究结果表明:①电离层平静期,1～5阶球谐模型垂直电子总含量(VTEC)建模效果相当,相对于CODE产品VTEC偏差的均值为2.286～3.300 TECU;②电离层活跃期和异常期,2阶模型VTEC建模精度最高,相对于CODE产品VTEC偏差的均值分别为4.121、4.546 TECU;③随着球谐模型阶数增加,2阶以上球谐模型电离层拟合精度无显著提升;④随着电离层活跃更加剧烈,球谐模型拟合残差逐渐增大,拟合效果和建模精度出现下降.
针对利用遥感技术提取农作物种植范围容易混淆其他植被类型的难题,提出一种基于生长关键物候期原理的农作物种植范围提取方法.该方法利用 目标农作物在时间序列归一化植被指数(NDVI)上的数值变化确定其关键物候期,采用关键物候期植被指数的差值作为主要提取指标,统计分析各类型样本图斑指标特征值,确定用于提取目标农作物种植范围的指标阈值,采用决策树分类方法提取出种植范围.该文以我国南方甘蔗种植区为研究对象,结果表明:该方法充分利用了农作物生长规律特征,增强了 目标农作物与其他地表覆盖类型的可分性,单纯自动化提取结果精度达87.53％,能够满足总体掌握农作物种植范围的需要,可为农作物种植范围提取提供参考.
针对运营隧道检测无全球导航卫星系统(GNSS)信号,移动激光扫描难以获取绝对坐标系下三维点云数据的问题,该文提出一种顾及靶标控制的高精度隧道移动扫描方法.并将三维激光扫描仪、惯导、里程计、倾角仪集成为 自移动三维激光扫描系统,利用倾角仪静态测量姿态角约束惯导数据,结合控制点坐标纠正测量线路轨迹,生成绝对坐标系下的三维点云数据.通过与组合导航对比以及现场实验验证,该方法绝对定位点位偏差可以控制在0.06 m以内.研究方法解决了隧道场景绝对定位难题,有效避免了由于卫星信号遮挡隧道移动扫描点云明显变形和误差急剧变大等情况,为轨道交通隧道三维显示、病害检测等后续分析提供了良好的数据支撑.
针对极化合成孔径雷达(PolSAR)影像在土地覆盖分类中存在特征利用不充分导致分类精度低的问题,该文提出一种联合ReliefF和相关性的特征选择(CFS)算法的分类方法.首先利用ReliefF算法对极化特征进行特征重要性排序,淘汰无关特征,然后利用CFS算法进行特征优选,最后结合分类回归树(CART)决策树构建分类模型,完成土地覆盖分类.以高分三号(GF-3)两个场景的影像数据进行实验,结果表明,该方法能够有效剔除冗余特征,显著提高分类准确率,适用于PolSAR影像土地覆盖分类.
针对华北平原水资源分布不均的问题,该文利用2002年4月-2021年12月共237个月的重力恢复和气候实验(GRACE)卫星、GRACE-FO卫星重力数据对华北平原的水储量变化情况进行了研究,采用奇异谱插值填补GRACE与GRACE-FO间的空白期数据,并联合3家Mascon产品、全球陆面同化系统水文模型与全球降水气候中心降水数据进行综合性比较和分析,实现了对华北地区水储量时空变化情况的探究.结果表明,华北地区陆地水储量整体呈下降趋势,亏损速率为-0.927 6 cm/a,且具有明显的季节特征,与降水量的变化情况一致,经过相关性分析,GRACE、GRACE-FO与3个Mascon产品反演的水储量变化存在较高的相关性,相关系数均在0.89以上.
针对水中微气泡识别测量精度低的问题,该文提出一种基于多目高速摄影测量的水中微气泡参数测量方法,首先利用4台工业高速摄影相机搭建了多 目摄影测量气泡观测系统,对水中的微气泡进行了采集,然后通过4台相机的正交双目测量技术计算出气泡的三维位置,并基于轮廓视觉包络方法对其三维模型进行了重建.在此基础上,通过测量生成的三维模型获取了气体夹带气泡的轨迹和气体夹带气泡的体积.实验表明,该方法在测量单个气泡体积的误差仅为0.31 mm3,气泡个数的识别率高达99％,准确率为98.3％.说明该文提出的方法能有效地模拟出三维气泡的运动过程和轨迹,并精确获取气泡的体积.
针对传统单目视觉里程计缺少深度信息,导致大规模尺度漂移的问题,该文提出了一种融合无监督深度学习与几何算法的视觉里程计方法.在单目深度2(Monodepth2)网络的基础上,提出 了深度及姿态一致性损失,引入改进的通道-空间注意力模块,解决了 自监督联合深度姿态学习中尺度不一致的问题;从密集光流中提取精确的稀疏匹配,通过求解本质矩阵来恢复相对姿态,使其不依赖于姿态网络(PoseNet),具有更好的鲁棒性.在KITTI数据集上进行实验,结果表明,该文提出的方法相比传统几何方法和端到端的深度学习方法,在多项评估指标方面有明显提升,验证了该算法的有效性.
针对高铁隧道段CPⅡ交叉双导线网观测数据粗差检核问题,该文在挖掘分析控制网结构特点基础上,提出一种CPⅡ交叉双导线网最小独立闭合环集搜索算法.该算法基于分治法思想,将整个控制网的独立闭合环搜索分解到各个四边形,通过确定各四边形产生的最小独立闭合环子集,实现CPⅡ交叉双导线网最小独立闭合环集的自动搜索.基于该算法研发了相关软件系统,并以某客运专线隧道CPⅡ网实测数据为例进行实验和分析.实验结果表明,该文方法可以高效确定CPⅡ交叉双导线网的最小独立闭合环集,从而实现对外业观测数据的粗差检核;重测含有粗差的观测值,可有效提高CPⅡ交叉双导线网的精度和可靠性.
针对新型基础测绘与实景三维建设中重点关注的基础地理实体表达与应用问题,该文在分析国内外相关成果的基础上,提出基础地理实体的概念和主要特征.首先,根据基础地理实体的定位,确定地理实体分类、粒度精度和地理编码方法;其次,介绍基础地理实体的建模思路,包括概念模型和模型表达等内容,并对地名地址、道路、房屋和院落4种典型实体建模;最后,介绍地理实体建模的实现过程,包括最小图元划分和实体关系图谱构建,以及地理实体的关联应用实例.该文的研究可为基础地理实体的建设和应用提供参考.
针对眩光/阴影等复杂光照干扰场景视觉定位鲁棒性较低的问题,该文提出一种顾及图像亮度特征的 自适应视觉同时定位与地图构建(SLAM)定位方法.该方法基于ORB-SLAM2算法进行改进,通过在ORB-SLAM2前端利用图像平均亮度阈值法检测光照干扰图像,并对其进行饱和度增强,从而得到有利于ORB特征提取的图像.该文利用TUM数据集与KITTI数据集验证了所提方法的可靠性,并与原ORB-SLAM2和ORB-SLAM3算法进行了对比实验.实验结果表明,该文方法的定位精度优于其他两种算法,有效提升了复杂光照场景中视觉定位的鲁棒性.
针对单频精密单点定位(SF-PPP)电离层误差难消除,双频精密单点定位(DF-PPP)数据少,导致单一方法定位精度低、算法收敛慢的问题,该文将SF-PPP与DF-PPP相结合,提出了一种混频精密单点定位(MF-PPP)方法.该方法对所观测到的第一频段数据采用电离层产品进行电离层改正,对有第二民用信号的数据采用消电离层观测值,综合采用两类观测值进行精密单点定位.通过仿动态、动态实验对MF-PPP方法进行了验证,结果表明在仿动态实验中,MF-PPP相对于SF-PPP在水平、垂直方向上的均方根(RMS)分别提高了 33.66％、33.70％;相对于DF-PPP在水平、垂直方向上的RMS分别提高了 13.22％、21.52％;在动态实验中,MF-PPP相对于SF-PPP在水平、垂直方向上的RMS分别提升了 26.17％、39.17％,相对于DF-PPP在水平、垂直方向上的RMS分别提升了 11.50％、21.63％.所提方法能有效提高定位精度.
为了分析全球定位系统/北斗三号(GPS/BDS-3)长基线解算中海潮模型的影响,该文采用常用的NAO.99b、FES2004、FES2014海潮模型,分别对BDS-3和GPS基线解算进行标准化均方根误差(NRMS)、基线重复率和均方根误差对比分析.通过中国周边17个MGEX站7d数据测试表明:加入海潮模型后GPS/BDS-3的NRMS值均有提升,GPS基线重复性略优于BDS-3,均达到10-9;NAO99.b、FES2004、FES2014海潮模型对BDS-3内符合精度在N、E方向上提升不明显,U方向上分别提升6％、8.5％、9％,外符合精度在E方向上提升19％、23.8％、28.8％,在U方向上提升6.5％、5.5％、8％;GPS内符合精度提升不明显,外符合精度在N方向上提升1％、11.9％、12.2％,在E方向上精度相当,在U 方向上提升 2.3％、4.1％、5.1％.
针对剩余地形模型的适用性问题,该文根据剩余地形模型理论选择了 2 190阶次的Earth2014参考面模型和XGM2019e、XGM2019e_2159、EGM2008共3种地球重力场模型计算出对应剩余地形模型(RTM)高程异常.研究结果表明:①与真实高程异常扣除EGM2008对比,在高海拔地区EGM2008+RTM的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)精度分别提高了 15.03％和26.09％,低海拔地区加入RTM高程异常后降低了 4.13％和6.25％,可能是由于SRTM数据高程精度(±16 m)在海拔较低的区域地形的高频信号包含的噪声较大,因此剩余地形模型对于海拔较低且高程变化不太明显的区域不适用,而对于海拔较高且高程变化较为明显区域其地形包含的高频信号大于噪声,因此剩余地形模型对于该区域适用性较强.②无论何种地形,采用XGM2019e重力场模型对高程异常求解精度要显著高于EGM2008,这是因为XGM2019e的模型阶次远大于EGM2008.
针对合成孔径雷达(SAR)舰船图像在目标长宽比失衡和小目标聚集等复杂场景中检测困难的问题,该文提出了 一种关于海洋舰船检测的目标检测算法,以YOLOv7-Tiny算法为基础采用高阶特征聚合的方法来保留更多小尺度舰船的特征信息,引入卷积调制机制加强颈部网络的特征增强能力,动态非单调聚焦机制边界框损失函数与 自适应锚框的有效结合,降低了低质量舰船的检测难度.在遥感舰船高分辨率SAR图像数据集上的实验结果表明,该算法的检测精度和模型参数量分别为90.5％和6.12 MB,在SAR舰船检测数据集上进行泛化测试,检测精度能达到97.2％.该文的算法模型提升了小尺度样本的检测能力,相比基准模型具有更高的检测精度和更好的鲁棒性,与其他目标检测算法相比拥有更好的检测效果.
针对地表覆盖产品质量抽样评估中易受空间 自相关影响导致的样本代表性不足的问题,该文提出一种基于分形的地表覆盖产品质量评估空间抽样方法,通过引入辅助变量分形维数作为分层变量,代替研究变量(质量评估值),基于地表覆盖产品中每个图斑分形维数的空间 自相关性进行第一阶段分层,在顾及空间 自相关性影响前提下,构建空间敏感区和钝感区内的分层指标进行第二阶段分层,并在二阶段各层内随机抽样.选择全球地理信息资源建设项目2021年哈萨克斯坦中部区域的10 m地表覆盖产品作为实验验证数据,分别与基于面积空间 自相关、基于景观指数空间 自相关的分层抽样方法进行对比实验,结果表明该文方法相对"真值"的均方根差较上述两种方法最大可分别减少51.14％、56.9％,能够提供更精确和更稳定的质量评估结果.
