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2023年 第0卷 第12期    刊出日期：2023-12-25

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道路与智能交通驾驶

改进的多任务道路特征提取网络及权重优化

朱文杰, 李宏伟, 姜懿芮, 程相龙, 赵珊

2023, 0(12):  1-7.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0350

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为应对自动驾驶在复杂道路环境下的挑战,提出了多项任务合作的需求。在自然语言处理及推荐算法领域,利用多任务学习网络已被证明可以减少多种任务耦合情况下的时间、算力及存储使用。由于多任务学习网络的这种特点,近年来也开始应用于基于视觉的道路特征提取方面。本文提出了一种结合FPN网络的解码器头结构,并将其应用于基于YOLOv4网络的多任务学习道路特征提取网络;通过研究多任务权重设置的影响对多任务网络算法进行优化,并在同类算法中验证了权重设置的有效性。在BDD-100K数据集上进行的试验结果表明,本文结构在保证实时性的同时精度也优于同类方法,本文方法为基于视觉的自动驾驶过程中车辆的自主道路感知及高精地图的生成提供了新思路与新方法。

一种车载LiDAR点云道路提取深度神经网络模型

刘晋, 杨容浩, 文文, 谭骏祥, 兰青龙, 高祥, 汤洪

2023, 0(12):  8-12,18.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0351

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PointNet++在车载LiDAR点云道路提取中表现出优于传统方法的性能,但对于道路边缘的提取仍存在过分割或欠分割的现象。针对该问题,本文提出了一种改进的邻域增强编码网络——E-PointNet++,通过在特征提取前引入一个邻域增强编码模块,建立局部邻域内点与点之间的联系,以提高网络的道路边缘分割能力。在两个数据集上进行对比试验,E-PointNet++表现出明显优于其他方法的性能,准确性、完整性和检测质量均高于97%。该方法对于不同数据集和场景表现稳健。

基于车载LiDAR的特征融合差分的车前道路提取方法

何光明, 韩士元, 陈月辉, 周劲, 杨君

2023, 0(12):  13-18.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0352

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为应对行驶中变化的道路环境,划分当前车前道路的可行驶区域,本文提出一种基于多特征融合差分的车前道路检测方法。该算法通过形态学滤波法对原始点云进行地面点云提取,统计归纳地面点云数据,进而界定运算域,在运算域内划分不同纵深的差分元尺寸和起点,在差分元内进行特征参数的融合,形成特征矩阵,求解差分矩阵后再进行阈值滤波,进而实现车前道路点云的提取。本文首先与相关道路点云的提取算法进行对比,表明其性能优良;然后针对所采数据不同纵深的道路提取效果进行对比,证明该算法的有效性。

基于图卷积神经网络的道路网匹配

齐杰, 王中辉, 李驿言

2023, 0(12):  19-24,44.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0353

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针对当前道路网匹配方法中权重关系和匹配阈值的确定主观性强、容易产生匹配误差等问题,提出了一种结合图卷积神经网络的道路网匹配方法。首先,选取长度、方向、距离、拓扑4个相似性度量因子作为道路网匹配模型的特征因子;然后,将待匹配道路转化为以道路为节点、道路的连接关系为边的对偶图的图结构,即把道路网匹配问题转化为节点分类的问题;最后,通过搭建图卷积神经网络实现道路网的匹配。试验结果表明,与传统方法相比,该方法的匹配准确率、召回率及F值均得到大幅提升,能够有效解决道路网匹配问题。

基于循环特征融合的弯道增强车道线检测算法

鲁维佳, 刘泽帅, 潘玉恒, 李国燕, 李慧洁, 丛佳

2023, 0(12):  25-30.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0354

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针对道路转弯处曲率过大导致弯道识别的精度下降的问题,本文提出了一种基于循环特征融合Resa-CC的弯道增强车道线检测算法。该算法利用车道线的形状先验性,捕获图像像素中行与列的空间关系,融合信息生成特征图;以残差网络为主体框架,加入编码器、解码器和注意力机制模块,在损失函数中引入弯道结构约束来提高车道线弯道的识别精度。加入循环特征融合模块和自注意力机制模块后准确率分别提升3.41%和1.1%,证明了两模块的有效性;Resa-CC算法准确率可达96.83%,FPS为35.68,误检率FP和漏检率FN分别为0.031 5和0.028 2,表明本文算法具有较高的检测性能,在车辆行驶弯道路段中能更准确地推断出车道线的位置。

学术研究

多尺度融合卷积神经网络支持下的SAR影像变化检测

段玉, 刘善伟, 万剑华, MUHAMMAD Yasir, 郑爽

2023, 0(12):  31-37.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0355

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相干斑噪声的存在影响着合成孔径雷达(SAR)影像识别变化信息的能力。为了提高变化检测的准确性,必须充分考虑相干斑噪声的影响。本文提出了一种新的变化检测方法,利用联系上下文显著性提取方法,从差异图中提取潜在变化区域和背景信息,在保留图像主要纹理细节的同时去除背景噪声。针对当前变化检测方法特征表达不足的问题,设计了一种多尺度通道注意力模块squeeze,expand and excitation(SEE),在获取多感受野信息的同时强调重要信息,不至于产生信息冗余。在此基础上,提出了一种多尺度融合卷积神经网络——SEENet。SEENet将3个SEE模块残差连接,以实现信息的多级利用。通过在4个SAR真实数据集上的试验,验证了该方法的有效性。

基于夜间灯光数据的东部七省市碳排放时空演变和监测评估

刘耀辉, 刘文毅, 仇培元, 邢华桥, 刘雨敏, 王琪, 邢笑天

2023, 0(12):  38-44.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0356

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东部七省市作为我国碳排放的主要来源地区,分析其碳排放的时空演变可为制定和实施碳减排策略提供重要的科学依据。本文分析了2012—2021年东部七省市碳排放的时空演变,并计算人均碳排放强度和单位GDP碳排放强度;在此基础上,构建了基于“类NPP-VIIRS”夜间灯光数据的碳排放与夜间灯光拟合模型,用于东部七省市碳排放的监测和评估。研究结果表明:①东部七省市的碳排放总体呈上升趋势,各省市碳排放总量占比基本保持稳定,其中江西省的碳排放增速最快。②碳排放总量呈现“北部>南部”的格局,山东省和江苏省的碳排放总量占比超过50%。③人均碳排放强度在南部地区呈上升趋势,在中部地区呈下降趋势,而北部地区基本保持稳定。单位GDP碳排放强度呈稳步下降趋势,尤其在上海市和浙江省降幅显著。④所构建的拟合模型的平均相关系数为0.841 2,且平均相对误差呈递减趋势,表明基于夜间灯光数据可以有效实现碳排放监测和评估。本文对东部七省市实现产业转型升级与可持续发展具有重要意义。

面向异源影像的FCM-SBN-CVAPS多尺度变化检测方法

武锦沙, 杨树文, 李轶鲲, 赵志威, 郑耀, 付昱凯

2023, 0(12):  45-50.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0357

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在遥感影像变化检测中,FCM-SBN-CVAPS方法可以有效处理混合像元问题,但由于异源影像之间存在较大差异,因此对于异源影像变化检测具有局限性。为了提高变化检测的精度,本文在模糊C均值聚类(FCM)、简单贝叶斯网络(SBN)和后验概率空间变化向量分析(CVAPS)方法基础上,提出了一种面向异源影像的FCM-SBN-CVAPS多尺度变化检测方法。首先,通过图像增强改善图像质量;其次,为提高FCM-SBN后验概率向量计算的准确度,对同物异谱、异物同谱的区域进行有效判断,将子类地物样本进行组合构成复合类型地物样本,实现FCM-SBN-CVAPS大目标变化检测;然后,使用子类样本对漏检的区域进行重新检测,实现小目标变化检测,并叠加不同尺度变化信息,以获得最终的变化检测结果;最后,利用两组异源影像数据对提出的方法进行对比验证。结果表明,该方法可以降低错检率、漏检率,总体精度和Kappa系数均高于对比方法。

融合InSAR与信息量-层次分析耦合模型的西宁市地质灾害易发性评价

胡祥祥, 明璐璐, 吴涛, 刘宝康, 庞栋栋, 尹继鑫, 宋宝, 柯福阳

2023, 0(12):  51-56,75.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0358

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为准确高效地评估西宁市的滑坡易发区,为西宁市滑坡灾害预警及防治提供参考,本文首先采用SBAS-InSAR技术获取2018—2022年5年间西宁市地表形变信息;然后将获取的形变信息划分量级,作为易发性评价模型的一个评价因子,结合高程、坡度、地层岩性等7个评价因子,基于信息量-层次分析法耦合模型对研究区滑坡易发性进行了定量评价;最后利用已有地质灾害点数据集对评价结果进行验证。结果表明,本文所得的地质灾害易发性评价结果与已有地质灾害点的分布较为吻合,已有记录的地质灾害点聚集的区域绝大多数位于本文所划分区的中高易发区内。根据ROC曲线精度结果,耦合模型AUC值为0.91。可见,利用本文提出的方法进行灾害易发性评价是可行的,研究结果可为西宁市滑坡综合防治措施提供依据。

混合U-Net模型下南方丘陵地区耕地识别

吴瑞姣

2023, 0(12):  57-62,111.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0359

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针对南方丘陵地区耕地零散、破碎、不规则导致的山垅田识别难度大、准确率低等问题,本文在U-Net网络基础上,引入高效通道注意力(ECA)和注意力门(AG)双注意力机制,提出了混合U-Net模型,并应用于福建省南安市2021年WorldView-2卫星影像的耕地提取。试验表明:混合U-Net模型识别的耕地取得了较好精度,总体精度达到93.42%,优于单一注意力机制模型ECA U-Net和U-Net模型,分别提升了9.75%和19%;混合U-Net模型在山区、半丘陵、平原3个不同地形的测试区域,耕地F1分数平均值分别为0.921 2、0.902 5、0.932 2,特别是在山区、半丘陵地区较ECA U-Net和 U-Net模型结果提升明显。在此基础上,对南安市耕地空间分布进行了分析,为山垅田撂荒复耕种粮、合理调整25°以上坡耕地、耕地数量管控提供了有效技术支持。

复杂场景下多类型路面病害分割方法

张在岩, 宋伟东, 陈兆雪

2023, 0(12):  63-69.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0360

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多类型路面病害的自动分割对于提升公路养护管理水平具有重要意义。大规模、多场景、多类型路面病害训练数据的缺乏,降低了深度学习模型在复杂场景下的泛化能力,限制了路面病害提取算法工程化应用的发展。为此,本文收集并建立了一个用于多类型路面病害分割的数据集CPCD,旨在从CCD图像中分割出高精度的路面病害。新数据集涵盖了7种常见路面病害类型,以及带有纹理相似噪声的负样本,合计6967张。在此基础上,提出了一种基于注意力机制与高分辨率网络相融合的病害分割卷积神经网络CBAM-HRNet,用于提升细小病害分割的精度。试验结果表明,本文模型在CPCD测试集上的F1、mIoU分别为91.30%、84.64%,其表现明显优于其他串联结构的主流卷积神经网络模型。研究成果将为我国公路自动化检测研究和可持续发展提供一定的支撑。

基于改进YOLOX算法的给水管道内缺陷智能识别与定位

苏常旺, 胡少伟, 张海丰, 潘福渠, 单常喜

2023, 0(12):  70-75.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0361

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针对给水管道内缺陷难以快速实时自动化检测的问题,本文基于实际工程项目中采集到的管道缺陷数据集,通过增加注意力模块,得到改进后的新型YOLOX算法模型,从而提出了一种给水管道智能识别与定位方法。利用视频抽帧的方式制作数据集并进行算法模型的训练与预测。测试结果表明:①基于注意力机制的YOLOX算法模型可以达到平均94%的测试精度,均值平均精度达到84%,平均识别速度为16 m/s;②新模型与其他2种常用算法模型(YOLOV3和Fast R-CNN)的训练结果进行对比,其综合性能最好。本文所提出的算法模型同样可以应用于视频实时检测,为给水管道内缺陷智能识别定位提供了一种高效精确的检测技术和方法。

利用空间层次叠置方法分析江油市地下水潜力

张镇平, 李英冰, 张沛

2023, 0(12):  76-80,177.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0362

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地下水潜力分析可用于识别和保护地下水资源,降低水源开采的成本。传统的地下水潜力分析方法技术成熟、算法简单,但存在开采周期较长、预测准确率不高等问题。本文提出了一种地下水潜力空间层次叠置分析法(SHOM)。该方法首先利用空间分析法提取水文地质数据,并基于地下水汇流机理选取多种评价因子;然后利用层次分析法确定各因子的权重,以代替传统平均赋权或主观定权过程;最后建立地理单元进行空间叠置分析,完成地下水潜力评价。以四川省江油市作为研究区域,基于提出的SHOM分析方法,利用高程、坡度、离河距离、TWI、地形耐用指数(TRI)等12个水文地质特征,构建地下水潜力模型并进行区域地下水潜力评估;结果表明,江油市具有低、中、高地下水潜力的区域占比分别为12.97%、61.38%、25.65%,并与72个地下水井位进行验证,准确率为91.67%。

区域地理加权回归分析方法

王增铮, 张福浩, 赵阳阳, 仇阿根

2023, 0(12):  81-87.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0363

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地理加权回归方法是建立在“临近相关”假设前提下的一种有效探测空间连续异质性方法,但地理空间中存在“临近异质”的空间离散情况。地理加权回归算法无法充分拟合这种非线性特征,导致其在解算离散异质性时面临区域临界处拟合不充分的问题,影响了模型的准确性和可靠性。本文提出区域地理加权回归分析方法,通过构建区域空间权重计算策略有效筛选观测点,修正空间核函数,构建区域空间权重,实现空间权重的优化。以武汉市住宅销售价格为例,从区域影响因子有效性、模型性能及模型拟合效果3个角度进行分析。结果表明,区域影响因子的引入,对固定型带宽和调整型带宽下的模型精度均有显著提升;从武汉城区住宅销售价格实例看,受教育因素影响的区域影响因子对模型精度提升最好;同时在固定型带宽下模型R²提升21.84%,MSE提升37.09%。说明在考虑区域影响因素后,模型的精度得到了提高,证明了方法的有效性。

耦合递归特征消除与二维CNN的滑坡敏感性评价

张沛, 李英冰, 张镇平, 胡露太

2023, 0(12):  88-93.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0364

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针对传统滑坡敏感性评价方法仅考虑滑坡点本身的影响因子信息,而忽略周围空间信息的问题,本文提出了一种耦合递归特征消除与二维卷积神经网络相结合的方法。首先通过递归特征消除对滑坡影响因子进行排序与筛选;其次裁取二维特征因子集输入添加了L2正则化、Dropout等优化方法的二维CNN中,顾及滑坡周围的空间信息,在保证模型精度与泛化能力的基础上预测滑坡敏感性;然后以九寨沟地区为试验区,选取高程、岩性等14个相关因子作为滑坡影响因素,预测试验区的滑坡发生概率并绘制滑坡敏感性图;最后使用Logistic模型和带有3种不同核函数(线性核函数、径向基核函数、Sigmoid核函数)的SVM模型进行对比验证。结果表明,本文方法具有最高的准确度与AUC,且具有效性与可靠性。

联合CTD、海底地形和ARGO数据构建北太平洋深海时变温度模型

张金辉, 李姗姗, 杨光, 范雕, 凌晴

2023, 0(12):  94-101,126.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0365

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面对深海温度实测数据不足的现实,本文依据CTD温度剖面随海深变化特性对北太平洋海域重新划分区域,联合海底地形和Argo数据构建了2005—2020年北太平洋深海月均格网化温度模型,并反演了其深海比容海平面变化。试验结果表明:①本文构建的深海温度剖面均值数学模型相较于其他数学模型与CTD实测数据的差异小1～2个数量级,更能准确地反映各区域深海温度剖面随海深变化特性;②本文构建的深海温度模型与CTD实测数据、EN4的差异最大不超过0.20℃和0.60℃,平均差异不超过0.03℃和0.50℃,标准差不超过0.06℃和0.002℃;③基于该温度模型和EN4计算得到的北太平洋深海比容海平面变化趋势基本一致,其中2005—2010年上升趋势分别为0.52±0.09和0.73±0.11 mm/a,2010—2020年上升趋势分别为0.02±0.03和-0.01±0.01 mm/a,与相关文献基于热含量变化研究结论一致,整个研究时间段内上升趋势分别为0.11±0.17和0.09±0.11 mm/a。这说明本文构建的深海温度模型数据具有一定的可靠性,对于细化区域海平面平衡方程成因变化具有一定的参考价值。

技术交流

基于激光雷达卫星(GEDI)的广东省森林冠层高度和生物量估算

吴贞江, 张佳华

2023, 0(12):  102-105.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0366

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森林冠层高度和生物量估算对估算森林碳收支方面起到重要作用。本文以广东省森林为研究对象,以全球生态系统动态调查(GEDI)激光雷达卫星为数据源,分别采用回归树和克里金插值算法,对广东省的森林冠层高度和生物量进行反演。研究结果表明,广东省的树木高度普遍在10～20 m,占比超过50%。树高高值出现在粤北的韶关、肇庆等市,树高普遍在15～20 m;而湛江市的平均树高最低,普遍不足10 m。广东省森林生物量最大值为335.85 t/hm²,最小值为5.25 t/hm²,平均值为98.27 t/hm²。森林生物量高值区域主要分布在粤东山区和粤西山区,而广东省平原和城市化地区森林生物量则较低。本文结果为估算广东省森林生态系统碳吸收提供科学依据。

InSAR形变监测在开采沉陷损害鉴定及稳定性评价中的应用

陈冉丽, 王红军, 刁鑫鹏, 张宝金

2023, 0(12):  106-111.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0367

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本文通过列举3个工程案例说明InSAR技术在开采沉陷中的应用,首先将InSAR技术与三等水准测量进行对比,明确了InSAR技术在矿区形变监测领域的精度和可靠性;然后针对淮南某关停矿井,应用SBAS-InSAR技术获取了研究区的时序形变信息,并对照采空区稳定性评价指标,得出了该矿区地表已稳定的结论;最后以某村庄部分房屋建筑出现不同程度的损伤为研究背景,在常规方法获取开采影响范围的基础上,进一步利用SBAS技术和8景Sentinel-1A数据,明确了村庄地表已处于稳定状态。结果表明,InSAR形变监测技术能够为开采沉陷损害溯源及沉陷稳定性判定提供有力的科学依据。

基于三维激光扫描的植被覆盖边坡监测

王德军, 万田宝, 孙晓东, 许靖莉, 杜子涛

2023, 0(12):  112-115.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0368

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针对植被覆盖边坡难以获取高精度地面点云数据,导致精确监测边坡地表变形较为困难的问题,本文提出了一种利用布设在边坡体上的传感器获取表面点云数据以提取边坡变形的方法。布设在边坡上的GNSS天线整流罩外形是半径逐渐变化的球形设备,利用点云切片拟合出圆心坐标和半径,通过拟合残差和验后中误差评估点云精度,实现质量控制。通过两期半径的对比,实现同名点匹配,根据两期圆心坐标达到点式监测的目的;根据边坡上的台阶及雨量计的外围设备实现面式监测。实测数据表明,三维激光扫描与GNSS的监测结果一致,可以提取毫米级别的变形。

利用倾斜摄影与激光扫描技术构建城市级实景三维模型

罗振威, 李骁, 刘承承, 张勇

2023, 0(12):  116-120.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0369

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随着“实景三维中国”建设计划的推进,大规模、高精细的城市级实景三维生产需求日益增长。本文从顶层设计出发,结合倾斜摄影、激光扫描等技术,构建了面向城市级实景三维建设的全生命周期技术框架,并以成都市天府新区作为研究区域,验证了该技术架构的可行性。研究结果表明,最终的实景三维模型精度符合设计要求,表达质量符合要求,逻辑一致;在规范技术流程的同时,大幅节约了生产成本,同时也为其他城市的实景三维建设研究提供了参考。

大规模中心城区精细化建模及可视化研究

华安中, 孙灏

2023, 0(12):  121-126.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0370

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无人机倾斜实景三维模型在数据缺失时会出现扭曲、变形等现象,模型精细程度不高,同时由于建模机制等原因无法直接用于智慧城市的管理应用。本文以南京市江宁区100 km²中心城区的精细化建模为研究对象,融合应用多源异构数据构建出大场景实景三维模型,基于三维模型完成了各类城市基础设施的单体精细化建模及三维可视化研究。结果表明,构建的精细化模型数学精度高、模型表达细腻、完整性优,基于数字孪生平台搭建的三维可视化系统可承载海量三维模型数据的快速加载及运行,并可为智慧城市的管理提供服务应用。本文为大规模三维精细化城市模型的建设提供了一定的参考价值。

基于珠海一号高光谱影像的大同煤田区碳汇变化

袁媛

2023, 0(12):  127-131.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0371

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大同煤田因多年的开采历史,破坏了农林草地,成为生态环境脆弱区,导致煤田区域碳循环变化。由于近几年的绿色发展,生态环境有所改观,碳汇量随之增加。本文以大同煤田为研究区域,基于2020和2021年珠海一号高光谱遥感影像数据,从土地利用变化角度研究煤田区域两年的碳汇变化情况,结论如下:①大同煤田区域两年间土地利用结构未发生显著变化,草地、林地和耕地分别增加了2.57、0.71和0.11 km²;②2021年较2020年大同煤田碳汇量增加了3万t CO₂,煤田生态环境逐渐改善。

贴近摄影测量技术在物质文化遗产三维建模中的应用

罗晓丹, 赖明治, 卢燕, 吕新强, 凌聪聪, 黄宇

2023, 0(12):  132-135,152.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0372

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本文以广西崇左市宁明县花山岩画为例,将无人机贴近摄影测量技术应用到物质文化遗产的三维模型建模中,探索适合对岩画、雕刻、古建筑等文化遗产三维建模数字化档案归档的技术方法。结果表明,采用无人机贴近摄影测量技术采集初始地形影像数据建立初始地形模型,以初始地形模型为基础规划精细化航线,开展贴近、高分辨率摄影测量,建立的精细化三维模型分辨率高、纹理清晰、人物信息还原准确,可为自然文物保护等涉及地理空间信息采集的相关领域提供精细化三维建模技术参考,具有良好的应用前景。

结合珠海一号高光谱影像和XGBoost算法的珠江口滨海湿地分类

刘燕君, 刘凯, 曹晶晶

2023, 0(12):  136-141.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0373

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由于湿地类别多样且结构复杂,湿地遥感分类工作极具挑战性。本文以珠江口滨海湿地为研究区,基于珠海一号高光谱影像获取的光谱特征、形状特征、纹理特征和指数特征构建优选特征集,采用极端梯度提升(XGBoost)算法和面向对象技术提取湿地类型和空间分布,并对比分析基于支持向量机(SVM)算法和随机森林(RF)算法的湿地分类结果。结果表明:①珠海一号高光谱影像能够有效应用于湿地分类,且光谱特征在湿地分类中发挥了重要作用;②使用的机器学习算法中XGBoost算法的湿地分类效果最佳,总体精度为87.2%,Kappa系数为0.84;③优选的影像特征能够保证更高的湿地类型识别精度,验证了特征筛选有助于提高分类效果。本文发展了一种基于珠海一号高光谱影像和集成学习的大区域湿地类型识别方法,可为湿地资源调查提供有效的技术参考,服务于湿地的保护与开发利用。

无人机倾斜摄影测量技术在可建设城市屋顶光伏资源调查中的应用

刘丽, 魏海霞, 祖为国, 谭金石

2023, 0(12):  142-146.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0374

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针对目前可建设光伏屋顶面积实测工作强度大、成图效率低、要素难以测全等问题,本文提出了无人机倾斜摄影测量辅助光伏屋顶面积测算的方法。本文从倾斜摄影、三维建模、内业成图等方面进行研究,并对测量成果进行精度评定。结果表明,三维模型平面位置中误差为3.9 cm,高程中误差为4.3 cm,建筑物房角点中误差为3.1 cm,建筑物边长中误差为3.1 cm,房屋建筑物面积较差小于城市商品房二级精度面积限差,在案例中检测的各项精度均符合国家标准规范要求,因此本文方法用于可建设光伏屋顶面积测算是可行的。

新型测绘技术在城市部件普查中的应用

周长江, 张晨辉

2023, 0(12):  147-152.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0375

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针对传统城市部件普查工作存在的生产成本高、难度大、效率低等问题,本文将以移动测量技术为核心的新型测绘技术应用到城市部件普查中,采用车载移动测量系统、便携式激光扫描系统及移动端软件相结合的外业采集方式,依托高效的部件要素提取软件,实现了部件要素快速采集;普查成果融入数字孪生平台,为部件数据的进一步应用打下了基础。

实景三维模型纹理的敏感目标自动识别与脱密方法

徐海燕, 郭为人, 李德民, 郝君, 徐刚

2023, 0(12):  153-158.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0376

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实景三维是国家新型基础设施的重要组成部分,在各行业具有广泛的应用。如何在安全的前提下促进三维数据最大程度的共享已成为实景三维应用的迫切需要。针对实景三维纹理中存在涉密敏感目标问题,传统依赖人工检索敏感目标并通过图像编辑工具处理的脱密方法效率低,本文提出一种结合深度学习的纹理影像敏感目标自动识别与脱密方法。首先通过秘密点POI检索包含秘密目标的三维模型及对应的纹理影像;然后基于YOLOv5s网络模型自动识别纹理影像中的敏感目标,并利用GrabCut有效提取目标;最后基于多尺度的Patch match对纹理影像块进行修复。试验表明,本文方法目标识别准确率为95.3%,与人工处理相比全流程用时缩短40%以上,有效提取并去除纹理影像中的敏感目标,实现了快速脱密,促进了实景三维模型数据的安全共享。

机器视觉下的钢轨廓形提取与磨耗测量

赵静

2023, 0(12):  159-163,177.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0377

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随着中国高速铁路的迅速发展,传统的接触式钢轨磨耗检测方法测量效率较低且易受钢轨变形与表面伤损的影响,已无法满足钢轨维修养护的需求。为了快速精确测量钢轨廓形及钢轨磨耗,本文提出了一种基于机器视觉的轮廓提取方法,搭建单目机器视觉钢轨廓形提取系统,通过自由平面靶标定位,采用基于结构光颜色和Steger算法的粗精二级钢轨廓形提取方法,提出基于粒子群优化的双圆拟合钢轨廓形匹配算法,实现测量廓形与标准廓形对齐,并得出磨耗值。试验结果表明,该系统检测精度达0.128 mm,同时具备较高的测量效率。

无频间钟偏差改正的BDS-2三频非组合PPP随机模型优化

周长江, 余海锋, 王林伟, 雷云平, 岳彩亚

2023, 0(12):  164-168.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0378

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针对北斗二号卫星导航系统(BDS-2)频间钟偏差(IFCB)导致多频精密单点定位(PPP)解算结果产生系统性偏差的问题,本文提出了一种适用于BDS-2无IFCB改正的三频非组合PPP随机模型优化方案,通过亚太地区分布的30个监测站数据客观评估和分析了最优随机模型建立方法。结果表明,当无IFCB改正时,BDS-2第三频率载波相位观测值方差应被放大为原始方差的2.0～4.0倍。为了进一步验证该随机模型的可用性,以放大3.0倍为例,实施了额外6个连续测站BDS-2三频观测数据非组合PPP静态和动态解。定位精度和收敛时间方面均表明,当将第三频频率载波相位观测值方差放大3.0倍后与采用真实IFCB改正具有同等性能改善效果,且均优于未顾及IFCB影响的BDS-2三频非组合PPP。

土壤重金属污染评价与可视化研究

于汧卉, 王洪林, 史江臣, 付和, 张璐, 翟欣雅

2023, 0(12):  169-173.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0379

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土壤重金属污染评价时,研究人员只使用一种评价模型,无法进行择优选择;在土壤数据获取受限制的情况下,数据可得性、可调整性较差;依据少量采样点数据直接开展重金属污染评价,不利于评价整体影响效应。针对上述问题,本文开展了土壤重金属污染评价与可视化研究,采用克里金法对采样点数据进行转化,结合单因子评价模型、内梅罗指数模型和加权平均指数模型,通过将公式程序化,实现重金属污染快速评价,并结合开源WebGL技术,以污染程度分级形式进行高效可视化。研究结果表明,本文方法不仅能让用户按需选择评价模型和插值精度,还具有较高的数据可得性,有利于评价研究区整体污染状况,得出面域评价结果。

测绘地理信息技术应用案例

基于三维激光扫描技术的古墓数字化保护方法

刘秀涵, 张朋东

2023, 0(12):  174-177.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0380

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古墓是人类文明发展的珍贵遗产,具有极高的历史、文化和艺术价值。受自然和人为因素影响,古墓常遭到一定程度的破坏,亟须进行数字化保护。由于古墓一般藏于地下,采用传统全站仪及RTK等测量手段进行地下数据采集通常较为困难。本文首先应用Trimble X12三维激光扫描仪,实现了古墓点云数据的精准采集;然后通过三维建模真实还原了古墓的内外部真实场景,并在此基础上进行古墓的数字化保护应用研究。研究结果表明,该技术可为古墓修复保护工程提供坚实的数据基础。

基于Leica CityMapper混合数据的地形级地理场景构建

朱磊, 赵菲, 王宏昌

2023, 0(12):  178-180.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0381

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本文提出了一种基于Leica CityMapper混合数据的地形级地理场景构建方法,并对该方法的主要步骤和关键技术进行了阐述。通过省级实景三维建设实例进行验证分析,结果表明,采用该技术进行地形级实景三维更新,具有高程精度高、纹理与模型时相一致、节省更新成本等特点。该技术在地形级地理场景更新,尤其是带状区域(新建高速铁路、公路、运河等)的更新方面具有明显优势,具有极高的推广应用价值。