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2023年 第0卷 第4期    刊出日期：2023-04-25

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生态环境动态监测

高分数据连续多时相南湾湖藻类污染监测

文晔, 王松妍, 张欢

2023, 0(4):  1-5,15.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0095

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水藻污染影响水质,对生态环境造成显著破坏。在湖泊绿藻污染研究中,国产高分宽幅数据应用较少。本文综合利用高分一号、高分六号高光谱、宽幅数据,使用归一化植被指数和引入红边波段的归一化植被指数对南湾湖进行绿藻污染短时序监测,确定污染时间和范围演化。分析得到:①2020年7月20日,存在绿藻污染;②2020年8月2日和3日,无绿藻污染;③2020年8月4日、5日和9日,绿藻在下游某一弯道处有复发。南湾湖绿藻污染及复发情况与实际情况均符合,表明高分数据在短时序湖泊绿藻监测、提取准确率和效率等方面具备应用潜力。

近30年青藏高原可可西里盐湖面积动态变化及其影响因素分析

郭子瑛, 廖中平, 刘宝康, 徐正东, 刘铭

2023, 0(4):  6-9.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0096

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青藏高原湖泊是全球气候变化的敏感指标,对全球气候变化具有很强的反馈作用。由于卓乃湖的溃堤,地处于青藏高原腹地的可可西里盐湖迅速扩张,这不仅对周边草地植被及流经的冻土造成危害,对青藏铁路和青藏公路的正常运行也产生了干扰。本文利用多源遥感监测手段对可可西里盐湖近30年面积进行监测,从时空变化趋势上提取盐湖面积的动态变化并进行成因分析。结果表明:①2011年9月卓乃湖溃决,导致可可西里盐湖面积1990—2020年增大了178.535 km²;②自2020年可可西里盐湖的引流工程完工,盐湖面积得到有效遏制,并在2021年缩小至191.145 km²;③盐湖湖岸线自1990—2020年主要在东南部和西南部有显著扩张,而最大的变化是盐湖东部由以前伸入湖中央的半岛变为孤岛;④面积与降水、气温呈显著相关关系,与日照时长、冰川融水呈弱相关关系。

1975—2020年烟台芝罘湾海湾形态变化及驱动因素

王菡, 刘宁, 薛岩, 孙贵芹, 魏潇, 徐艳东

2023, 0(4):  10-15.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0097

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海湾是海岸带综合开发利用的主要场所,研究海湾形态变化及驱动因素,可为海湾的开发利用与保护修复提供科学依据。以烟台芝罘湾为研究区域,基于Landsat遥感影像提取1975—2020年10个时相的海湾空间信息,进而从海湾岸线开发利用程度、海湾面积、形状、重心分布4个方面分析海湾形态变化时空特征及驱动因素。结果表明,1975年以来,研究区海湾的形态变化显著且复杂,主要体现为:海湾岸线的开发利用程度持续增强,岸线呈背陆向海移动;海湾面积逐渐萎缩,45年来减少了25.99%,主要集中在1975—2000年;海湾形状指数由1.33增加至2.23,海湾形状总体趋向复杂;海湾重心位置背陆向海迁移,重心整体向海位移647.79 m。总体而言,填海造地建设港口码头和近岸围海养殖是导致海湾形态发生变化的主要原因。

最小累积阻力模型的闽粤联网工程(福建段)区域生态安全格局

江世雄, 李熙, 王重卿, 陈垚, 翁孙贤

2023, 0(4):  16-22.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0098

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生态安全和生态安全格局是区域生态保护研究的热点议题,输电线路工程的环境影响评估通常对生态安全考虑不足。本文以闽粤联网工程(福建段)区域为例,采用形态学空间格局分析法、最小累积阻力模型和重力模型获得区域“源地-廊道-节点”生态安全格局,得到由输变电工程建设产生的生态安全影响。研究结果表明,2020与2021年研究区生态源地面积分别占区域面积的47.29%、40.16%,生态源地集中分布于研究区的中西部。重要生态廊道有21条,整体呈现“三角形”的空间分布;研究区有4个生态安全保护区,即大帽山、峰头水库、高峰谷、白鹭森林公园生态安全保护区域。其中,大帽山与白鹭森林公园保护区中 “源地-廊道-节点”占比较大;2020和2021年闽粤联网线路2 km生态影响区内涉及生态节点3个,生态廊道总长分别为52.09、58.46 km,生态源地总面积分别为185.63、154.42 km²。研究结果明确了闽粤联网工程(福建段)的生态安全重点保护区,为制定生态保护措施提供科学依据。

学术研究

顾及纹理特征差异性的遥感影像数据分区域多密级加密方法

邓敏, 王晶, 唐建波, 丁晨, 杨学习, 刘慧敏, 刘宝举

2023, 0(4):  23-28.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0099

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针对高分辨率遥感影像在网络传输、数据分享及应用过程中的安全性问题,本文从高分辨率遥感影像自身特点出发,提出了一种顾及纹理复杂度的遥感影像分区域多密级加密算法。首先,对大数据量的遥感影像进行分块处理,并将每个子图像块按照纹理特征的复杂度划分为简单、中等和复杂类型;然后,针对不同类型的子图像块采用不同维度的混沌系统分别加密得到密文块;最后,将密文块进行关联拼接,得到整体加密后的密文图像。通过采用真实遥感影像的试验分析结果表明,本文方法能够很好地实现遥感影像的信息隐藏,并且可以兼顾加密的安全性和时间复杂度,在大数据时代面向大众化应用的高分辨率遥感影像数据共享和图像处理领域具有潜在应用价值。

众源空中全景影像位姿的透视变换解算方法

蒲泓亦, 李锋, 徐铮

2023, 0(4):  29-34,40.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0100

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由于缺少位姿信息,众源空中全景影像无法在地理信息空间中精确定位定向,本文提出了基于透视变换的众源空中全景位姿解算方法。首先阐述基于透视变换的球面全景空间交会方法原理,设计了位姿解算方案;其次构建了球面全景模型,使用透视变换实现了“平-球-平”模型变换;然后依据模型变换的变形特征,设计了迭代重加权最小二乘法解算位姿参数;最后以登封市纸坊水库空中全景影像为案例,验证了本文方法的可行性和可靠性。

融合高程信息的低空遥感影像SLIC分割和区域合并方法

赵宗泽, 方明源, 高钊, 王双亭

2023, 0(4):  35-40.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0101

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针对SLIC分割算法在进行遥感影像分割时未考虑高程信息,导致某些地物分割效果欠佳的问题,本文提出了融合高程信息的遥感影像SLIC超像素分割与基于高程分级的双阈值区域合并方法。首先,在初始聚类分割阈值中引入高程信息,以获得对光谱梯度和高程梯度都具有一定依赖性的初始分割结果;然后,在预分割的基础上采用邻域数组的数据结构,将不同区域的光谱信息加权结合高程信息建立相似性度量;最后,设置分级的高程阈值,根据不同的区域间高差设置不同的合并阈值权重进行区域合并。利用融合高程信息的低空遥感影像数据及国际摄影测量与遥感协会提供的数据集进行所提方法验证,结果表明,在基于光谱信息的超像素分割与区域合并方法中引入高程信息,取得了良好的分割结果。

顾及多分辨率特征的复合字典城中村识别方法

邢若芸, 冉树浩, 高贤君, 杨元维, 方军

2023, 0(4):  41-48,48.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0102

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城中村作为一种特殊的城市聚落类型,对其进行精确有效的监控识别有助于实现城乡协调发展、优化城乡生态环境。现有面向对象的城中村识别方法通常需要大量样本数据,导致训练成本较高,数据更新效率偏低。针对以上问题,本文提出了顾及多分辨率特征的复合字典城中村识别方法。首先通过密集格网采样提取尺度不变特征转换(SIFT)全局特征,并与多分辨率颜色矢量角直方图特征融合,形成视觉词典;然后将影像表示为视觉词频率直方图;最后使用随机森林分类器进行分类,以实现场景尺度的城中村识别。以高分二号影像为测试数据对该方法进行验证,结果表明,其总体精度达90.08%,Kappa系数达80.16%,相较于加速稳健特征(SURF)、SIFT、VGG16、ResNet50,总体精度分别高出8.99%、3.51%、4.78%、2.28%。

传统村落航拍图像中民族建筑识别的DeepLabV3+改进算法

蔡军, 温日强, 江伟, 严娇, 卢丽娟

2023, 0(4):  49-53.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0103

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针对传统村落航拍图像难以准确识别民族建筑目标的问题,本文分析了3种深度学习像素分类算法的识别结果,DeepLabV3+、U-Net、PSP-Net等算法的民族建筑识别准确率分别为0.957、0.929、0.943,利用DeepLabV3+算法对传统村落6个典型区域进行测试,测试结果存在的主要问题包括:传统村落部分道路和场地区域被标记为民族建筑,标记的民族建筑区域边缘呈锯齿状。为能够准确地识别传统村落的民族建筑,依托于ArcGIS软件平台对DeepLabV3+算法的民族建筑识别结果进行改进处理,改进处理的内容包括标记区域过滤和标记区域边界清理等。改进处理的结果能在确保民族建筑识别准确率的基础上,优化传统村落航拍图像的民族建筑标记区域边缘的平滑程度。

基于主体功能区划的内蒙古自治区近30年国土空间演化遥感监测与分析

王俊枝, 窦银银, 薛志忠, 郭长庆, 迟文峰

2023, 0(4):  54-58.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0104

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本文基于高精度地理国情信息和30 m分辨率土地利用数据,利用数据融合方法系统开展近30年(1990—2020年)国土空间开发强度和格局的变化分析,对比分析了主体功能区实施前后的变化轨迹,并评价了主体功能区实施对其主体功能的影响。研究表明,内蒙古国土空间格局开发强度呈现由1990—2010年的加速增强到2010—2020年增速放缓的趋势。近30年人工建设用地面积增加了42%,人工建设用地和农业用地增加导致自然生态用地大面积减少。自主体功能区规划实施以来,重点开发区内的人工建设用地仍持续增长,农产品主产区内的农业用地面积由增长转向小幅减少,重点生态功能区内的自然生态用地减少幅度显著下降。研究结果对于地区生态文明建设和“美丽内蒙古”目标愿景的实现提供了重要参考。

基于车载遥感影像的高速公路广告牌破损检测方法及应用

朱建伟, 李朝奎, 周新邵, 赵丁莹, 傅开鸿

2023, 0(4):  59-63,98.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0105

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现行高速公路广告牌通过人工巡检的管理方式存在低效与交通安全问题,本文提出了一种以车载遥感广告牌影像破损识别为技术支撑的高速公路广告牌巡检新方法。该方法基于改进的SIFT算法和RANSAC算法,在SIFT高斯差分空间极值点选取之前,通过离散余弦变换将描述图像的光强信号转换为频谱信号,同时进行门限操作筛除高频系数,以此提高初始内点集的质量。采用单适应矩阵与RANSAC算法构建透视变换测试模型,计算最佳匹配点后进行精匹配,求取两张互相作差的影像之和,标记并提取迥异的连通域。试验结果表明,本文算法在广告牌破损检测中表现稳健,在多种干扰条件下,检测精度均超过80%,满足高速路广告牌破损监测的应用需求。研究成果为我国高速公路管理及相关部门及时有效地识别、更新、维护高速公路广告牌提供了一种新的技术支撑。

顾及系统偏差的BDS铁路边坡监测方法

何义磊, 张云龙, 张冠军, 胡锦民, 陈旭升

2023, 0(4):  64-70.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0106

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当前北斗三号卫星导航系统(BDS)已全面建成,并播发了新信号向用户提供服务,且新信号性能更佳。铁路遮挡环境下的自动化监测应用PPP技术时,需顾及系统偏差(ISB)的影响。本文以某铁路隧道山体边坡工程监测为例,详细介绍了附加ISB的BDS-2+BDS-3组合PPP模型,提出了八次多项式+自回归移动平均模型的ISB建模方法,并验证了模型精度,分析了边坡监测点的稳定性。研究表明,采用BDS-2(B1I,B3I)和BDS-3(B1C,B2a)组合PPP时,ISB可达数百纳秒,不能忽视其影响,但其具有短期稳定性;以为期14 d的ISB序列进行建模,在预报时长为1 d时,模型具有较高的拟合精度和较好的一致性;铁路遮挡环境下顾及BDS-2、BDS-3间ISB可有效提升定位精度和解算效率,实现对铁路边坡长期静态变形监测,监测精度可达毫米级。

顾及电离层延迟的BDS-3四频长基线定位算法

吕震, 王振杰, 刘金萍, 翟建朋, 周浩

2023, 0(4):  71-78.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0107

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针对长基线定位中电离层延迟对定位精度造成的影响,本文提出了一种基于BDS-3四频信号(B1C/B1I/B2a/B3I)的四频消电离层(IF)组合方法,采用消电离层组合观测值消除电离层延迟误差,联合模糊度改正后的超宽巷或宽巷组合观测值构建定位方程,从而实现原始窄巷模糊度和基线位置坐标的解算。试验采用BDS-3四频数据对四频IF组合方法和基于GB-FCAR模型的电离层延迟参数估计方法的定位精度进行对比分析。结果表明,在对长度超过500 km的长基线进行定位解算时,四频IF组合方法可以实现电离层延迟误差消除。与电离层延迟参数估计方法相比,四频IF组合方法水平和垂直方向的定位精度均达分米级,提升幅度分别达35%和40%以上,定位精度显著提高,其相对定位精度可达1×10^-9 m,满足长基线相对定位的要求。

弹性PNT概念内涵、特征及其辨析

明锋, 杨元喜, 曾安敏, 任夏

2023, 0(4):  79-86,176.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0108

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定位、导航与授时(PNT)已成为与人们日常生活和经济社会运行最紧密、最相关的信息技术。弹性PNT描述了PNT系统抵御危害、适应风险和及时从干扰中恢复的能力。由于天基PNT系统的天然脆弱性和人为干扰的威胁显著增加,弹性PNT已成为欧美等国研究的热点。本文首先对可靠性、弹性相关概念进行辨析,分析了复杂系统的性能指标从传统可靠性到弹性发展的缘由和趋势;然后讨论了PNT系统的弹性概念,重点探讨了PNT系统的弹性特征和指标,并给出了弹性与精确性、完好性、连续性、可用性等指标的关系;最后给出了相关结论。

顾及视线效应的城市户外传感网络空间布局优化

张笑雨, 马潇雅

2023, 0(4):  87-92,127.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0109

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在选址问题中,部分传感器(如摄像头等)的服务易受建筑物等障碍物的遮挡而无法传播,这种现象通常被定义为视线效应。以最少布设数量和成本实现有效服务覆盖范围最大化,是城市户外传感网络空间布局优化的难点。针对顾及视线效应的空间优化布局问题,本文利用GIS可视分析技术改进经典最大覆盖选址模型,模拟服务覆盖的视线效应,并耦合遗传优化算法实现布局优化,以某城市街区的摄像头空间布局优化问题为例进行验证。结果表明,相较传统未考虑视线效应的选址模型,在试验区内本文模型能够将摄像头传感器的真实有效覆盖范围扩大约52.31%,并有效降低摄像头传感网络的成本。

无人机测绘技术应用推广

图索引结构词袋模型的无人机影像匹配对检索

刘思康, 郭丙轩, 姜三, 鄢茂胜

2023, 0(4):  93-98.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0110

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无人机影像匹配对选择是提升影像匹配效率和三维重建稳健性的关键技术。针对经典树状索引结构词袋模型存在查找单词效率低、影像相似度计算精度低、时间复杂度高的问题,本文设计了导航小世界(NSW)图索引结构和TF-IDF-Match4算法,并提出了一种基于图索引结构词袋模型(GSBoW)的无人机影像匹配对检索方法。首先,利用SIFT GPU算法提取无人机影像特征,并通过分层K-means进行特征描述子集合聚类生成单词;然后,利用NSW索引结构进行单词组织,即从单词集合中随机挑选单词作为顶点插入图中,同时找到最邻近M个顶点建立顶点之间的边连接关系,直至所有单词插入结束;最后,在GPU端利用NSW索引结构进行最邻近单词检索,并使用TF-IDF-Match4算法计算查询影像与数据集影像的相似度,实现无人机影像的匹配对选择。本文利用3组大规模航空无人机影像进行试验,并与Colmap和DBoW的词袋模型算法进行对比。结果表明,与Colmap和DBoW词袋模型相比,本文的GSBoW检索算法效率分别提高了45和18倍,且显著提高了初始匹配精度。本文方法提供的影像匹配对能够保证三维重建获得更高的精度。

基于植被冠层含水量反演数据的森林易燃程度评价

陈宗杰, 杨武年, 张琬琳, 刘明鑫, 董秀军, 何先定

2023, 0(4):  99-105.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0111

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近年来凉山彝族自治州森林火灾频发,且蔓延迅速,扑救难度大。本文选择传统遥感手段,利用遥感卫星和无人机相关数据,以木里藏族自治县森林火灾为背景,明确了可燃物识别及其易燃性的意义;选择地形、地表温度、植被含水情况等因子对目标区域进行评价,并引入生态水(层)概念,将植被生态水作为一种重要的参数因子;分析研究区的自然环境特点,研究森林植被可燃物易燃程度的重要性及其空间分布,并构建一种适用于森林植被茂密地区的可燃物易燃程度评价体系,为降低研究区森林火灾风险提供防控依据。

利用高光谱数据估算城市植被碳储量

李军吉, 费佳宁, 周婷, 高广, 赵珏晶, 吴敦

2023, 0(4):  106-110.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0112

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城市植被是低碳治理的重要因素之一,其固碳能力直接影响着城市碳排放。针对现有技术耗时费力、对环境造成一定的影响,本文提出了基于高光谱数据的城市植被碳储量估算研究,以绍兴市上虞区百官街道、曹娥街道、崧厦街道的中心城区为研究区域,将城市植被分为乔木、灌木、竹林和草地4种类型。利用提出的固碳指数对植被固碳能力进行定性分析,再通过生物量经验公式对碳储量进行定量计算,将两者结合得到高光谱植被碳储量估算模型,为大尺度碳储量快速估算提供一种新思路。结果表明:4种城市植被分类精度达88.10%,固碳能力排序为竹林>乔木>灌木>草地。

无人机影像密集匹配点云在违法占地和违法建筑监测中的应用

全昌文, 李正洪, 庞百宁, 熊毅飞

2023, 0(4):  111-114,134.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0113

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当前城市违法占地和违法建筑监测大多基于遥感影像开展,无法有效发现建筑物加建、加盖等情况,利用影像密集匹配点云提取建筑物三维变化是“两违”精准监测的有效途径。本文以贵港市“两违”监测工作为例,以无人机影像密集匹配点云为基础数据,通过构建深度神经网络模型自动提取建筑物点云,并检测不同时相建筑物点云的变化,经叠加审批、规划等自然资源管理数据,快速提取出疑似“两违”图斑并开展监测。

网络RTK和PPK辅助水利工程免像控无人机倾斜摄影测量三维建模分析

张林杰, 黄筱, 饶维冬, 罗卫, 左强, 熊豪, 黎文辉

2023, 0(4):  115-120.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0114

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传统测绘产品仅能为水利工程建设提供抽象的平面几何信息,缺乏立体的纹理信息。为了对水利工程建设进行真实、立体的表达,本文以某水利工程为例,采用飞马D2000无人机和DOP3000倾斜摄影模块,基于载波相位的实时动态差分POS和后处理动态差分POS,对水利工程展开免像控倾斜摄影测量实景三维建模工作。通过模型精度对比发现,基于网络RTK与PPK POS免像控三维模型的平面精度相当;基于PPK POS模型的高程精度更优于网络RTK POS,但两者均满足1∶500成图比例尺的三维模型产品要求,且模型具有丰富的纹理信息,能够辅助水利工程地质勘查、安全监测及智慧水利建设。

无人机机载LiDAR技术在抽水蓄能电站库区岩溶识别中的应用

郑鹏, 魏星灿, 李宁, 李强, 陈江攀

2023, 0(4):  121-127.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0115

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西南岩溶山区,植被茂密,地形陡峻,传统地面岩溶调查手段效率低且危险性高。本文采用机载LiDAR技术,获取四川某抽水蓄能电站库区激光点云和光学影像数据,结合室内解译和野外复核,开展区域岩溶识别工作。查明了库区内岩溶发育分布情况,根据岩溶形态划分为岩溶漏斗、岩溶洼地及落水洞3类。基于已有资料和LiDAR数据成果提取库区高程、坡度、坡向、构造、岩性及汇水区因子,并分析了岩溶发育的分布规律。结果表明,无人机机载LiDAR技术可精准快速识别抽水蓄能电站库区岩溶分布特征,为水电站前期勘察设计提供了新的技术手段。

三维激光空地一体化在城市热岛研究中的应用——以上海延中绿地为例

孟陈, 卫炎豪, 武彩燕, 欧阳霖柯, 李俊祥, 朱义, 刘家霖, 魏本胜, 降瑞娇

2023, 0(4):  128-134.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0116

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城市热岛效应是城市化进程中最显著的生态环境问题之一,城市绿地基础设施作为城市关键的自然要素,能够有效地缓解热岛效应。延中绿地的规划建设是上海市为缓解热岛效应给出的“基于自然解决方案”的重大举措。本文以上海市延中绿地为研究对象,基于无人机及其相应传感器获取的空、地激光雷达数据和Landsat 8 Collection 2 Level 2数据集的地表温度数据,对延中绿地的降温作用及其内部三维绿量分布格局和影响因子进行了研究。结论如下:①延中绿地具有显著的降温效应且具有方向性差异。其最大降温距离在各方向的排序依次是:东南＞西南＞东北＞西北,局部冷岛强度最大为西南方向,最小为东南方向;不同植被类型的降温效应从高到低依次为:乔木>草地>灌木。②延中绿地内三维绿量高值区域基本分布在其西北部靠近公路一侧,其余各处仅有高值零星分布;三维绿量与距道路距离(D_road)呈显著负相关,与距水体距离(D_water)呈显著正相关,与距建筑(D_fw)距离呈负相关,但无显著性;影响三维绿量格局的最优模型为224.35-1.51×D_road×0.41*D_water。研究结果对上海市热岛减缓及绿地规划管理具有重要的理论和实践意义。

技术交流

利用光学跟踪与结构光扫描相结合的高精度测量方法

黄高爽, 黄桂平, 周杨

2023, 0(4):  135-139.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0117

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结构光扫描测量是广泛应用于精密生产制造的方法之一,相对于常见测量方法具有较高的点密度、点位精度,以及非接触测量的优势。针对常规的结构光扫描测量存在的测量范围小、路点示教耗时烦琐等不足,本文提出了一种光学跟踪器与结构光扫描仪相结合的测量方法。利用光学跟踪器实时测量结构光扫描仪的空间姿态,将扫描点云实时转换至同一坐标系中,实现了大尺寸、高点密度、高精度实时测量。通过反射面型面的非接触测量试验对该方法的测量精度进行评价。试验结果表明,对于直径为3.1 m的大型反射面,扫描结果与数模的最佳拟合RMSE最小为0.067 mm,优于型面制造要求的0.15 mm精度,可满足高精度的工业生产制造精度要求。

三维激光扫描技术在自然文物侵蚀剥落监测中的应用研究

张庆圆, 邹彦龙, 李金衡

2023, 0(4):  140-144.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0118

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本文以对承德市磬锤峰监测项目为依托,针对传统方法单点监测、自动化程度低,无法反映峰体的整体形态等问题,采用三维激光扫描技术对磬锤峰进行长期监测,通过控制测量、点云数据采集、拼接、建模,实现对多期峰体的三维模型数据对比,计算出峰体的体积与重心变化量,通过分段切片的形式提取体积变化量和重心位移量并预估峰体发展态势。该方法突破了传统测量方法无法整体监测峰体的局限,以非接触、高精度、高效率、整体监测峰体,运用对面、体的形变量达到监测峰体的效果,找到峰体较为严重的侵蚀剥落处或倾斜态势,为下一步的保护工作提供决策性辅助支撑。

基于改进DeepLabV3+算法的遥感影像建筑物变化检测

齐建伟, 王伟峰, 张乐, 王光彦

2023, 0(4):  145-149.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0119

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变化检测是遥感测绘领域的重要任务,作为执法依据,在耕地非农化等场景监测中发挥重大作用。近年来,使用人工智能相关技术进行变化检测,常见的技术方案为叠加两期影像,再使用语义分割算法求解变化区域。本文使用变化检测数据集LEVIR-CD作为试验数据,在DeepLabV3+算法基础上,针对变化检测场景特点,对模型结构进行改进。以DeepLabV3+的孪生网络为主干,使用多层级特征交互操作,充分融合图像特征。结果表明,改进的网络结构更加适合变化检测任务场景。

一种基于位置识别的室内场景点云配准方法

牛学超

2023, 0(4):  150-153,158.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0120

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针对现有方法在低重叠室内场景点云配准稳健性较差的问题,本文提出了一种基于位置识别的点云自配准方法。首先基于室内空间分割结果生成虚拟雷达观测位置,构建虚拟扫描;其次从虚拟扫描中提取全局特征描述符进行位置识别;然后利用位置识别结果确定重叠区域;最后计算重叠区域的转换参数,并根据刚体转换的特性获取最终的整体转换参数。试验结果表明,本文方法能够在低重叠的室内场景精确计算转换参数。

基于频谱融合的近景摄影影像灰度质量分析

张辰, 吴兆福, 黄建伟, 余敏, 王璐, 李水平

2023, 0(4):  154-158.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0121

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近景摄影测量已被广泛应用于基坑监测、工业测量、文物修复等领域。在长时序近景摄影测量监测中,图像灰度变化对监测精度的影响仍是需要解决的问题。本文以合肥轨道交通5号线2标段扬子江车站基坑监测为工程背景进行研究。首先分析影像灰度变化对监测精度的影响,确定最优灰度区间;然后采用频谱融合法对非最优灰度区间影像灰度进行改正,将影像原有相位谱与最优灰度影像的幅度谱进行融合,调节灰度至最优灰度区间,并进行精度分析。试验结果表明:精度最高时对应的影像最优灰度范围为139.0～173.8;频谱融合处理后影像精度提升了43.7%～79.5%,变异系数降低,数据稳定性提高。研究结果为长时序近景摄影测量中由灰度原因引起的影像精度不佳问题提供了一种新的解决思路。

联合北斗与地基InSAR多源数据分析四川茂县特大滑坡

何亚东, 徐许雄, 李林, 孙铭, 黄逢

2023, 0(4):  159-162.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0122

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本文以四川茂县渭门镇滑坡为典型案例,采用裂缝计、雨量计设备监测识别出该滑坡存在激烈下滑现象。结合北斗区域网获取实时监测数据,利用地基InSAR长达119.5 h的连续监测,获取滑坡体表面完整形变信息,识别出滑坡明显形变区域。北斗和地基InSAR监测结果表明,两种设备监测形变量和形变速度基本一致。联合北斗和地基InSAR进行监测,能充分发挥两者的优势,在滑坡形变的不同阶段,从不同位置分析滑坡表面形变信息,对于滑坡的早期防范和局部实时监测有重大意义。

海洋平台GNSS RTK监测数据的CVCEEMDAN-WT-SSA去噪算法

熊春宝, 张子健, 陈雯, 于丽娜

2023, 0(4):  163-166,171.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0123

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针对GNSS-RTK技术在海洋平台变形位移监测过程中的多路径效应误差与随机噪声,本文提出一种基于交叉证认改进的具有自适应白噪声的完整集成经验模态分解(CVCEEMDAN)、小波阈值(WT)降噪方法及奇异谱分析(SSA)相结合的联合去噪算法。首先对原始信号进行CEEMDAN分解,使用交叉证认方法识别噪声与有效信号IMF分量;然后利用WT和SSA分别对噪声和有效信号分量作去噪处理,重构处理后的信号,获得真实变形监测结果。结果表明:本文算法具有自适应性,且相比EMD、EEMD、CEEMDAN、ACCEEMDAN-WT-SSA算法具有更好的去噪效果,可有效去除海洋平台变形监测中的多路径误差及随机噪声,成功获取真实的监测信号结果。

基于SBAS-InSAR技术的广州市白云区长时序地表形变监测与成因分析

丁伟, 陈展鹏, 许兵, 冯志雄

2023, 0(4):  167-171.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0124

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随着我国城市化进程的推进,城市区域人类活动越来越密集,如地下水开采和地下工程等,导致地表发生沉降,影响人们的生活。为了确保城市健康稳定发展,开展城区大范围地面沉降监测具有重要意义。本文利用SBAS-InSAR技术对广州市白云区2016年2月—2022年3月获取的176景Sentinel-1 SAR影像进行处理,得到了该区域的平均形变速率和时序形变。同时,结合历史光学影像和现场调查对研究区域内的形变原因进行了分析。结果表明,形变主要与当地的地质条件、垃圾生化降解和人类活动(如建构筑物施工等)有关,最大形变速率超过40 mm/a,最大累计形变量超过350 mm。本文研究可为城市区域的地面沉降监测和成因分析提供参考。

DTW算法支持下的线状要素连续地图综合方法

康二梅, 毛凯楠

2023, 0(4):  172-176.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0125

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面向线状地图要素连续尺度变换问题,本文提出了一种DTW算法支持下的连续综合方法。该方法基于尺度融合的思想,将同一地理实体在大小两种比例尺下以不同的几何表达作为输入,首先基于DTW算法建立两种几何表达坐标顶点之间的对应关系;然后采用线性内插方法动态派生任意中间尺度上几何数据,从而实现连续地图综合。顶点之间对应关系的正确性,直接决定了线性内插的结果,而同一实体在不同比例尺下的几何表达往往具有不同的坐标点数,顶点之间具有一对多的对应关系。为寻求最优顶点匹配方案,以顶点距离作为匹配代价,以整体最小距离作为目标函数,采用DTW算法求解最优匹配。试验结果表明,基于DTW的顶点匹配方法可适应不同的地图综合场景,该方法支持下的地图综合效果可实现连续、光滑的渐变,符合地图表达规则和人类空间认知。

利用经典CNN网络方法构建贵阳市道路要素遥感影像自动提取模型

佘佐明, 申勇智, 宋剑虹, 向玉瑨

2023, 0(4):  177-182.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0126

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综合考虑道路提取解译过程中的准确性、运算能力及对贵阳市域环境的适应性,本文对深度学习神经网络模型中的几个环节进行了分解,通过多轮对比试验与分析,建立了适用于贵阳市道路要素遥感影像自动提取的模型,并对批量提取的数据进行分析和优化处理,完成部分道路属性的填充,较大程度地实现了道路实体的自动化智能高效提取。过程中涉及的现实问题与技术路线,可对市县级卫星遥感应用技术部门开展的自然资源类业务工作提供参考。