测绘通报

融合作物类型的土壤盐分遥感反演方法研究

张胜男, 陆苗, 温彩运, 宋英强, 康璐, 沈军辉, 杨民志

2024, 0(2): 1-7. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0201

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在沿海平原地区,土壤盐度是制约作物生长的非生物胁迫之一,也是作物种植的重要依据,作物类型能够间接反映土壤盐渍化程度,因此本文提出了一种融合作物类型信息的土壤盐分反演方法。以黄河三角洲典型滨海盐渍土地区为例,基于Sentinel-2 MSI影像,首先采用随机森林分类提取作物类型信息,并基于OneHot方式将作物类型信息编码;然后融合作物类型信息,结合环境协变量数据、地面实测盐分数据,采用自适应增强决策树模型(AB-DT)进行盐分反演;最后与其他机器学习方法,如支持向量机、随机森林、K最邻近和决策树进行盐分反演精度的对比。结果表明:①加入作物类型信息能够提高土壤盐分反演模型精度,所有模型中,融合作物类型变量的AB-DT反演模型精度最高,建模集R²为0.86,测试集R²为0.61; ②加入作物类型信息能够修正误判的盐渍土级别,并使土壤盐分反演结果的地块边缘更加清晰。综上所述,加入作物类型信息,能够提高土壤盐分反演的准确性,为农田管理和农业决策提供更可靠的依据。

全球典型流域地表覆盖变化与净生态系统碳交换量时空相关性分析

陈磊, 马颖, 查逢丽, 蔺妍臻, 时广彬

2024, 0(2): 8-13,31. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0202

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随着社会经济的发展,流域管理目标已从早期的防洪、供水、航运等转变为注重资源利用和生态保护的综合管理,并在全球生态系统碳平衡中扮演着重要角色。作为量化生态系统固碳能力的重要指标,净生态系统碳交换量(NEE)在不同地表覆盖类型中的碳源/汇能力存在显著差异。探究全球典型流域地表覆盖类型与NEE的时空相关性对流域生态管理等具有重要意义。本文以全球30 m地表覆盖数据(GlobeLand30)和全球陆地净生态系统碳交换量数据为基础,分析2000—2020年全球8个典型流域的地表覆盖及NEE时空变化特征,研究地表覆盖类型变化与NEE的时空相关性。结果表明:①2000—2020年,流域内耕地、裸地、人造地表、湿地、水体及苔原面积增加,草地面积先增加后减少,整体为增加状态;②2000—2020年,流域整体NEE先减小后增加,整体为减小趋势,碳汇能力增强;③2000—2020年,草地与NEE呈显著负相关,耕地、裸地、人造地表、湿地及水体面积与NEE在2010—2020年呈正相关,地表覆盖类型变化对NEE有显著影响。本文可为流域碳中和管制和土地利用空间优化调控提供理论参考,推动流域协同减排和高质量发展。

亚马孙河流域地表覆盖时空变化知识建模

朱秀丽, 朱新周, 刘万增, 承达瑜, 张晓莹, 张晔

2024, 0(2): 14-18. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0203

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亚马孙河流域地表覆盖时空变化影响着全球气候和生态系统的稳定,目前亚马孙河流域地表覆盖的研究广泛,具有海量数据和信息,但缺少系统性的时空知识体系。为了更好地了解亚马孙河流域地表覆盖时空变化知识,本文首先引入本体建模理论,提出了亚马孙河流域地表覆盖时空变化知识建模方法,利用Protégé工具完成了亚马孙河流域地表覆盖模式层的设计和构建;然后利用提取的亚马孙河流域地表覆盖时空变化数据、时空变化信息和景观格局指数等,完成了亚马孙河流域的建模,从而为亚马孙河流域的分析决策提供支撑。

全球地表覆盖数据辅助多源影像融合提取城市不透水面

霍嘉婷, 赵展, 朱秀丽

2024, 0(2): 19-25. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0204

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本文提出了一种利用GlobeLand30数据辅助多源数据融合进行城市不透水面自动提取的方法。首先基于波段映射和小波变换的影像融合方法,融合哨兵二号和高分二号影像,获得同时具有较高空间分辨率和光谱分辨率的融合影像,其具有丰富的光谱特征和空间特征, 有利于提升复杂城市区域的不透水面和非不透水面区分能力。然后利用GlobeLand30数据的类别信息自动获取初始分类样本,基于融合影像的丰富光谱信息构建多种植被指数、水体指数和建成区指数,对初始分类样本进行优化。最后利用优化后的训练样本,使用光谱、地物指数等特征训练分类器,实现城市不透水面的自动准确提取。本文以济南市2019年的高分二号和哨兵二号影像为试验数据,在时相、分辨率与影像均不同的GlobeLand30全球地表覆盖数据辅助下获得了总体精度优于92%的不透水面提取结果,验证了本文方法的有效性。

全球地表覆盖时空变化交互式知识地图集设计与表达方法

代如玉, 遆鹏, 梅宇霆, 万芳奕, 李志林, 陈军, 朱秀丽, 刘万增

2024, 0(2): 26-31. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0205

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地图集是呈现地表覆盖知识的高效表达工具。然而现有地图集仅面向预定区划的知识内容展示,难以满足用户对不同兴趣区域的个性化需求,从而导致图集实用性较差。另外,传统地图集图幅版面布局主要以不同信息的拼合模式为主,难以体现知识所包含信息的关联性,从而不利于用户较快的理解知识内容。为满足地图应用的个性化和知识服务需求,本文基于三期GlobeLand30数据,进行近20年全球地表覆盖时空变化地图集编研工作。除了制作了从宏观角度反映全球、大洲和国家尺度的地表覆盖分布和变化图幅集,还采用用户交互式选择感兴趣区域的方式实时化生成地表覆盖时空变化知识,并提供用户选择不同的知识可视化表达形式和图-文双向交互功能,从而以更为个性化和易懂的方式展示地表覆盖时空变化知识内容。

湿地数字孪生技术及其应用综述

曹许悦, 孙永华, 王衍昭, 王一涵, 成星露, 张王宽

2024, 0(2): 32-38. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0206

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湿地为自然界提供着巨大的生态服务功能,对维持区域、国家生态安全和促进可持续发展具有重要意义。数字孪生技术则为湿地的研究提供了一种新的方法和工具,既有助于理解湿地生态系统的运行机制,又可以推进湿地研究的智能化进程。本文将湿地特征与数字孪生技术相结合,研究分析了湿地数字孪生系统的构建可从湿地信息监测层、湿地信息处理层、湿地模型分析层和湿地应用交互层4个方面进行,从而实现信息化、数字化和智能化高度融合的湿地数字孪生系统。介绍了建立湿地数字孪生系统的关键技术,主要包括实时监测技术、高性能数据处理技术、复杂湿地模型和可视化交互技术等。从湿地资源动态监测、湿地分类、湿地生态系统评估、湿地旅游、湿地规划和管理5个方面探讨了数字孪生技术在湿地研究中的应用,并讨论了构建湿地数字孪生当前存在的问题,主要包括多源数据的融合、复杂湿地建模与优化、湿地多元场景可视化等,以期为数字孪生在湿地研究中进一步发展和应用提供参考。

地铁变形监测研究现状综述

黑君淼, 王力, 李昂

2024, 0(2): 39-44,79. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0207

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本文分别对地铁施工期间和运营期间的变形监测技术手段进行了总结、归纳,梳理了地铁变形监测数据处理方法的研究现状,总结了地铁变形监测目前研究存在的问题,并对地铁变形监测研究的发展方向进行展望,对研究地铁变形监测的系统化和自动化提供一些思路。

基于特征优选的喀斯特地区覆被信息提取及精度分析

廖超明, 云子恒, 罗恒, 韦媛媛, 凌子燕, 潘桂颖

2024, 0(2): 45-50. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0208

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喀斯特地区因地貌特征复杂且不规则,土地利用分类精度偏低。本文以广西南宁市上林县为研究区,结合多源数据,提取33个特征变量,并设计7种特征组合方案,探讨加入地形、纹理、红边指数及雷达特征后对喀斯特地区地类提取的作用。结合随机森林袋外(OOB)数据误差和递归特征消除法进行特征优选,同时引入第三次全国国土调查数据与优选后的分类结果进行对比,以评价其准确性与可靠性。研究结果表明:①7种分类方案中,传统的光谱特征加指数特征分类精度最低,在此基础上加入地形、纹理、红边指数及雷达特征均能提高分类精度,其中纹理特征带来的效果最为显著;②通过特征优选将特征维数由33个降低至23个,分类精度达到了最高,总体精度为0.909 8,Kappa系数为0.884 9,同时降低了模型复杂度,提高了运算效率;③经特征优选后的分类结果与“三调数据”进行对比,整体准确率为0.852 5,符合研究区的实际情况。本文提出的基于特征优选的分类方法可为喀斯特地区覆被信息提取提供技术支撑与理论参考。

联合深度学习与面向对象分析的卫宁北山露天矿山采场信息提取

刘丽, 李士垚, 王润, 刘少宇, 宋永飞, 牛瑞卿

2024, 0(2): 51-57. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0209

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卫宁北山地区是宁夏开展矿山生态环境恢复治理工作的关键节点区域。快速准确地获取区域内采场空间信息,监测矿山生态修复工程建设进展,已成为自治区矿政管理的重要工作之一。本文以卫宁北山地区为研究区,提出了一种联合深度学习与面向对象分析的国产高分辨率遥感卫星影像露天矿山采场信息提取方法。该方法首先采用支持小样本学习的U-Net模型进行露天采场的初步识别;然后结合面向对象分析与空间分析方法实现露天采场边界的精细化提取。经验证,该方法识别露天采场空间位置的精度为0.71,平均空间范围的提取精度为0.78。在此基础上,对卫宁北山地区露天矿山在2019—2021年的恢复治理情况开展识别与分析,识别出的125处露天矿山采场中有43.2%已开展生态修复工程,含44处采坑填埋与覆土整平、6处重新开发利用及4处人工复绿。结果表明,该方法在无须进行特征工程的前提下能够较为快速地对露天采场空间信息进行精细化提取,可为宁夏矿山遥感监测提供技术参考。

多尺度引导滤波对多光谱遥感影像分类精度的影响

吕强, 李朝奎, 谢梦愿, 李豪, 陈军

2024, 0(2): 58-62. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0210

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由于地物的复杂多样性,准确识别其分类精度对遥感数据处理具有重要意义。为提高多光谱遥感数据的分类精度,本文以Landsat 8数据为基础,提出不同尺度引导滤波特征融合NDVI与NDBI的方法,进行多光谱遥感图像的分类。首先,提取多光谱数据第一主成分作为引导图像,原图像为输入图像,依次提取滤波半径为2、4、6、8的引导滤波特征集;然后,将不同滤波半径的引导滤波特征集与图像NDVI与NDBI特征进行融合,采用支持向量机的方法进行监督分类,以此探究不同尺度的引导滤波对多光谱遥感影像分类精度的影响。试验结果表明:①引导滤波在去除噪声的同时能够较好地保留图像的边缘特征;②引导滤波可以提高多光谱遥感影像的分类精度,不同大小引导滤波半径图像在分类方面与原图像相比,较其分类精度均有不同程度的提升,最高总体精度达99.776 3%,Kappa系数为0.997 1;③不同尺度的引导滤波会得到不同的分类结果,当滤波半径R=2时,图像的分类精度最高。

基于SBAS-InSAR技术的西南山区滑坡稳定性监测

邢明泽, 左小清, 张荐铭, 黄成, 李勇发, 布金伟, 石超

2024, 0(2): 63-68. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0211

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本文首先利用小基线集时序InSAR(SBAS-InSAR)技术对云南省宣威东北部地表进行形变监测,获取2021年1月至2023年6月的形变结果;然后分析选取的典型滑坡的形变特征,采集了GNSS监测数据与InSAR形变监测进行对比验证;最后分析InSAR形变对降雨的响应。研究结果表明,SBAS-InSAR技术能有效监测西南山区的典型滑坡,该结果可为滑坡灾害的早期识别提供支撑,对于同类型滑坡灾害的稳定性监测具有较高的参考价值。

面向震后快速灾害评估的遥感影像房屋数据空间化构建方法

张萍, 李必军, 李垠, 张亦梅, 特木其勒, 刘可, 李治君

2024, 0(2): 69-73. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0212

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基于卷积神经网络方法可高效提取高分辨率遥感影像上的房屋矢量数据,快速获取房屋数据的空间分布数据,提高地震应急基础数据库的更新能力。本文基于轮廓引导和结构感知的编解码器全卷积神经网络(CGSANet)模型和分区域等尺度网格抽样方法,获取了房屋建筑面积及房屋结构类型空间分布模型,具备了复杂区域背景下的多类型房屋数据空间化技术能力;以黄梅县为研究对象,构建了1 km×1 km的房屋数据空间化数据集,实现了不同结构类型的房屋数据识别与鉴定。构建的房屋数据空间化数据集可为地震应急基础数据库提供数据来源,对于提高房屋数据的精度和时效性具有重要意义。

基于InSAR技术的天津局部地表沉降特征分析

张倩, 马悦, 周洪月, 闫世勇

2024, 0(2): 74-79. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0213

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天津是我国地面沉降最严重的地区之一。本文基于融合分布式的DS-InSAR技术处理了2021年1月—2023年6月的58景Sentinel-1A数据,获取了天津南部地区最新地表形变特征;并结合土地覆盖和水文地质等信息,开展了天津市典型沉降成因分析。结果表明:①天津地面沉降分布差异性较大,不均匀沉降特征明显,西南部地区为沉降重灾区,最大沉降速率达85.2 mm/a;②天津地面沉降与地下水过度开采、地面载荷增加及地质构造密切相关。该研究可为天津市地质灾害防治提供数据支撑和决策依据。

利用全极化SAR数据的极化特征获取海冰密集度的算法

陈星哲, 谢涛, 王明华, 张雪红, 李建, 白淑英

2024, 0(2): 80-84,89. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0214

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本文提出了一种利用全极化SAR数据的极化特征获取海冰密集度算法。首先,对全极化SAR数据进行多视化及滤波等预处理,以获取相干矩阵与协方差矩阵;其次,通过相干矩阵与协方差矩阵获取若干极化特征,对这些极化特征进行相关性与冗余性分析,构建最优特征空间;然后,将最优特征空间作为输入量放入神经网络分类器中,得到海冰分类结果;最后,根据海冰分类结果提取海冰密集度。选用拉布拉多南部海域2景全极化Radarsat-2影像获取海冰密集度,与业务化海冰密集度产品ASI-3125进行对比研究。本文算法结果与ASI-3125海冰密集度分布趋势基本一致,总体上略大于ASI-3125海冰密集度,标准差值分布为3.46%和6.82%,说明利用高分辨率全极化SAR数据在监测边缘区域小尺寸破碎海冰方面具有优势。

城市竣工测绘典型要素语义分割PointNet++深度学习模型适用性分析

黄应华, 董振川, 李昊, 陈壮, 刘长睿, 张献州

2024, 0(2): 85-89. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0215

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处理三维激光扫描仪获取的城市竣工测绘点云场景数据的传统方法存在较多局限性,无法适应信息化社会对产品高效处理的需求。基于此,本文分析了城市竣工测绘点云场景分类需求,研究了利用深度学习网络模型对点云场景进行自动化处理的方法。首先,对输入的城市竣工测绘数据进行预处理,以实现点云降采样、去噪、地面点与非地面点分割;然后,人工标注5个区域场景数据毫米级标签,进行数据增强;最后,测试PointNet++网络在城市竣工测绘点云场景下的语义分割性能和效果。测试结果表明,在少量样本下,PointNet++网络可以较好地实现城市竣工测绘点云场景的激光点云语义分割,总体mIoU达73.06%,能够满足城市竣工测绘点云语义自动化分割需求,为城市竣工测绘点云数据处理提供了新思路。

塔式起重机垂直度激光雷达无损检测算法

周命端, 覃钰涵, 张文尧, 徐翔, 周庆辉

2024, 0(2): 90-94. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0216

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针对传统的经纬仪测量法存在的诸多弊端,本文提出一种新的塔式起重机垂直度激光雷达无损检测算法。利用激光雷达获取塔式起重机点云数据,经点云配准、拼接及去噪去冗等预处理,获得塔身标准节有效点云数据;设计塔身标准节点云横截面切片分割方案,利用Marching Square算法提取切片多边形轮廓线,并确定轮廓线顶点及其对应的中心点坐标;利用最小二乘参数估计法拟合中心点空间直线,确定塔身轴心线方向向量,并与站心空间坐标系的z轴和x轴分别作向量运算,求解塔身轴心线的倾斜角、倾斜方位角及垂直度参数。试验结果表明,基于本文算法设计的两种方案获得的塔式起重机垂直度参数分别为2.04‰和2.49‰,均小于传统的经纬仪测量法的3.02‰。本文算法行之有效,为塔式起重机垂直度高精度监测提供了一种无损检测算法。

基于多源数据融合的数字工厂三维模型重建与可视化

杜佳涛, 王凤艳, 王明常, 吴翔, 刘星男, 马润泽, 安志磊

2024, 0(2): 95-99. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0217

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如何为企业安全生产、应急救援指挥、事故灾害调查等提供现势、详尽、精确的空间基础地理信息数据以辅助智能决策,是政府与企业面临的重要难题。本文从虚拟构建数字工厂关键技术出发,通过融合机载倾斜摄影测量技术宏观建模与局部地面三维激光扫描技术精细建模,构建厂区模型;以前端Cesium框架和Web GL技术为依托,结合微软开发的 Web预览版Bing地图服务,实现用户浏览器端的“数字工厂”三维场景可视化浏览,提升企业安全生产信息化水平与防范并遏制重大安全事故。

基于TRIZ理论的薄板类零件三维扫描检测方案优化

王占辉, 冯超杰, 郭晓帆, 高菲, 杜晓鹏, 魏驯

2024, 0(2): 100-106. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0218

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为解决薄板类零件三维扫描检测过程中整体数据获取困难、效率低且无法模拟实际工况测量的问题,本文基于TRIZ创新理论对薄板类零件的三维扫描检测方案进行了优化。对现有问题进行分析后,利用因果链分析、九屏图法、技术矛盾等方法,结合薄板类零件的扫描实际流程,最终设计了多支点柔性夹具,并优化了三维扫描检测过程。以汽车钣金件为例,对优化方案进行了验证,为薄板类零件的质量检测提供了一种新的高效精准的检测方法。

智能网联汽车的高精地图数据交互模式

张闯, 应申, 王润泽, 王舒曼, 李霖

2024, 0(2): 107-112. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0219

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随着自动驾驶技术的发展,传统的地图服务已经不能满足以机器为主体的自动驾驶车辆的需要。具有更高精度、更多要素、更快更新频率的高精地图成为自动驾驶车辆的关键。不同来源数据之间的交互是高精地图用于自动驾驶导航决策的保证。针对智能网联汽车系统中高精地图的数据交互问题,本文首先对相关的研究进行了分析,依据高精地图的数据内容和数据来源对智能网联汽车中的高精地图数据进行再组织;然后详细阐述了基于车-路-云三方的高精地图数据交互的内容和交互机制,形成一个适用于智能网联汽车的高精地图数据交互模式;最后在仿真环境下对设计的数据交互模式进行了验证。

融合SuperGlue方法的深度单目视觉惯性导航算法

刘亦博, 吴传文, 周宗锟, 陈华

2024, 0(2): 113-117. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0220

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针对图像的深度学习方法是解决传统视觉定位算法在复杂环境下特征提取不稳定、跟踪丢失等难题的有效途径。本文在VINS-Mono的基础上引入基于深度学习的SuperPoint特征提取方法和SuperGlue特征匹配方法,建立了一种融合SuperGlue方法的单目视觉惯性导航算法,并采用开源数据集和实际试验数据进行了评估。结果表明,该方法有效提升了复杂环境下单目视觉惯性算法的稳定性和精度,精度提升幅度可达26%。

采用北斗PPP-B2b服务的大气可降水量反演及香港暴雨过程分析

程安坤, 王敏, 孟欣, 季锐, 孙爽

2024, 0(2): 118-123. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0221

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北斗三号卫星导航系统精密单点定位服务(PPP-B2b服务)通过卫星B2b信号向用户发送改正信息,摆脱了对外部通信的依赖,为实时反演大气可降水量(PWV)提供了新的技术途径。本文利用试验分析了PPP-B2b服务反演PWV的精度。试验结果表明,利用PPP-B2b服务反演结果与采用CODE事后精密星历产品的差值RMS为3.70 mm,STD为3.61 mm,与ERA5再分析数据差值的RMS和STD分别为4.80 和4.07 mm,与探空结果差值的RMS和STD分别为3.75和7.16 mm,验证了采用PPP-B2b服务的PWV反演结果具有较好的精度。最后,通过分析香港暴雨过程的实际降水量与PWV反演结果之间的相关性,初步验证了BDS PPP-B2b服务用于暴雨灾害短时预警的可行性。

非均匀格网下的耕地集中连片等级划分方法

李博, 赵荣, 张玉

2024, 0(2): 124-128. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0222

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耕地细碎化导致农业生产成本高、效率低,为了提高耕地利用效率,需实现耕地集中式管理。针对均匀网格在对耕地面积进行表达时数据量冗余和格网尺度选择问题,本文提出了根据斑块平均面积和面积表达误差确定格网最适宜起始和终止尺度的方法,构建基于四叉树的非均匀格网,建立了耕地集中连片分析规则、评价指标体系和技术流程,实现非均匀格网下的耕地集中连片等级划分。以江苏省徐州市为试验区开展耕地集中连片分析。结果表明:①与均匀网格相比,非均匀格网减少了43.8%数据冗余,实现了耕地面积最小误差表达,适用性更强。②徐州耕地连片区域占耕地总面积88.6%,其中50%耕地集中连片等级处于中等偏上水平。③连片区域中有21.4%耕地集中连片等级处于中等以下水平,应将其作为提高区域整体连片等级优先优化的耕地。

遥感水深反演海道测量业务化应用中的评估与思考

王昭, 白亭颖

2024, 0(2): 129-133,139. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0223

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水深是海道测量最重要的地理要素,反映海底地貌形态和航区通航能力,在海道测量中占有重要的地位,遥感水深反演(SDB)对于补充传统声学测深系统效率不足具有重要意义。本文通过对现有研究总结,从实地因素、影像因素和反演方法3个维度分析了反演考量的要素,对照海道测量精度要求和业务化需求两个维度对水深反演适用性进行了评估。结果表明,精度方面,SDB水平精度已经满足要求,大部分多光谱反演相对垂直精度约达20%,但受水体浑浊程度影响较大,距海道测量业务化应用尚有不足,海底覆盖方面已经有了很好的实践。最后,从不确定性可控性、反演模型外推和多源数据同化方面分析了SDB应用所面临的问题,并给出了一些思考和建议。

基于机载激光扫描和倾斜影像匹配的点云构建及差异性分析

谭金石, 高照忠, 杨忞婧, 祖为国, 刘丽

2024, 0(2): 134-139. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0224

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点云是三维空间数据的重要组成部分,机载激光扫描和倾斜影像匹配是两种主要点云构建技术,具有共性与差异性。本文旨在分析机载激光扫描和倾斜影像匹配技术构建点云的差异性,首先阐述了机载激光扫描和倾斜影像匹配点云构建的具体方法,然后结合案例,从点云构建效果、数据完整性、密度、精度和植被穿透性等方面进行比较和分析。结果表明,两种技术构建点云都具有较好的数据完整性,均能生产高密集点云,远超规范要求,精度相当且较高,但是激光扫描在遮挡区有漏洞,影像匹配局部盲区细节失真;激光点云具有较好的穿透性,能实现不同植被覆盖区域地面点云构建,而影像匹配点穿透性差,在密集植被区域存在缺失甚至不能构建地面点。研究结果为后续点云构建方法的选用和优化提供了参考,具有一定的研究与应用价值。

利用形态学算法进行面向对象的建筑垃圾多特征遥感识别

张梦媛, 赵军华, 孙玉梅, 郝宗朋

2024, 0(2): 140-143. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0225

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建筑垃圾的长期堆积和不科学管理,将引发各种生态和社会问题,进而严重影响城市的绿色可持续发展。在固体废弃物信息识别研究中,因未顾及建筑物与建筑垃圾之间纹理特征的差异,在分类过程中会出现两者混淆现象。针对此问题,数学形态学算法能够突出建筑垃圾灰度强度特征,进而结合各类地物在形态、光谱、几何和纹理等特征差异,实现面向对象多特征的建筑垃圾信息提取。以北京房山区保合庄为例,采用WorldView-2遥感影像开展研究,通过建立混淆矩阵和可分离性评价指标,对建筑垃圾识别结果进行精度评估,总体精度OA达到96.6%,可准确分离建筑垃圾与建筑物,两者分离性为1.000,结果表明该方法能够有效解决建筑垃圾与建筑物混淆问题,在建筑垃圾信息提取方面具有可靠的适用性。

基于倾斜影像和机载LiDAR点云的城市级实景三维模型生产技术

朱绪鹤, 罗宁馨, 王君毅

2024, 0(2): 144-147. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0226

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随着实景三维中国建设的推进,目前城市级的实景三维模型重建已成为研究重点。城市级的倾斜摄影测量建模,存在数据处理量大、涉及地形复杂多样和由于视线遮挡导致模型变形等问题。针对这些问题,本文总结了融合倾斜影像和机载LiDAR点云数据进行城市级实景三维模型重建的全技术流程,并以中山市为例进行了验证。结果表明,本文提出的全技术流程可以有效提高城市级实景三维模型的重建效率和质量。

三维探地雷达在道路检测中的研究与应用

赵镇, 黄勇, 冯昆

2024, 0(2): 148-152. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0227

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近年来,城市建设的发展及地下空间的开发利用在为群众生活带来便利的同时,一定程度上也导致了城市道路病害的发生,道路塌陷事故频发促使需要对城市道路进行一次全面的体检。本文基于三维时域有限差分方法原理的GprMax,对地质雷达在充气型管道、方涵、空洞等的传播特性进行了数值模拟,初步建立了雷达图像的正演特征模型,并以三维探地雷达在天津地区的道路检测工作为例,对雷达数据体的图像特征进行分析,同时介绍了城市道路地下病害体检测中的相关经验和应用,为道路检测提供了技术方法和指导。

基于点云空间扩展的盾构隧道整体去噪方法

沈长表, 夏永华, 刘勇, 王丹丹

2024, 0(2): 153-156. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0228

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盾构隧道点云数据的去噪工作是后续隧道结构分析的前提。本文结合点云空间扩展理论与盾构隧道呈圆柱形的特点,提出了一种盾构隧道的整体去噪方法。首先将盾构隧道空间扩展后得到新的拓扑结构,使盾构隧道的去噪工作能够使用现有成熟的地面滤波算法。经过直通滤波、坡度滤波后的隧道点云保留完整的衬砌结构,隧道的附属设施被滤除。使用直线段与曲线段隧道进行试验,试验结果表明,该方法能够实现隧道的整体去噪,去噪效果显著。

多源激光点云建模在桥梁养护中的探索

刘霜辰, 李升甫, 贾洋

2024, 0(2): 157-160,177. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0229

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运营已久的复杂山区高速公路桥梁在路面负荷严重、次生地质灾害的影响下,对道路日常的养护运维工作带来了很大挑战。利用桥梁三维建模技术进行在线可视化,同时在重点桥梁路段安装监测设备,在线进行桥梁健康监测成为目前新的技术手段。针对运营较长时间的道路桥梁设计竣工图纸缺失,无法通过图纸复现真实的桥梁模型,采用地面站式激光与车载激光相结合的方法,对长时间运营桥梁进行扫描,对两种方法得到的点云数据进行配准及滤波处理,然后进行单体化建模,真实还原运营桥梁的结构形态。同时,利用公路行业BIM模型标准,对单体化的桥梁进行构件拆分编码,形成规范的桥梁单元模块。在此基础上,利用GIS技术开发高速公路基础设施平台,关联桥梁养护相关作业模块,实现既有高速公路桥梁线上巡检养护。

长距离跨海高程基准传递方法研究及广西北部湾工程验证

钟昌海, 林自乐, 黄昕, 孔建

2024, 0(2): 161-164,182. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0230

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针对陆海基准高程传递过程中传统方法的测量精度受海岛与陆地距离、陆海环境等因素的影响,对海域内的多个不连续岛屿进行测量时过程较为复杂的问题,本文提出了利用高精度似大地水准面进行高程传递的方法,研究了误差积累因素,给出了高程传递的理论模型及具体的技术流程。在北部湾海域,利用该方法将1985国家高程基准由陆地传递到距离北海市40 km的涠洲岛和斜阳岛上,传递后GNSS水准点间的高程差与涠洲岛二等水准测量成果的独立高程差均优于±4.1 cm,为全国范围离岛高程传递工程提供了实践参考。

自然资源三维立体一张图建设技术探究

钟勇, 谢刚生, 段文周, 邹斌文

2024, 0(2): 165-169. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0231

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传统的二维图形技术已无法满足当前自然资源管理的高质量发展需求,实景三维技术成为解决这一问题的关键。为了实现对各类自然资源的立体集中管理,为自然资源统一调查监测评价提供基础支撑,本文基于大数据、云计算、知识图谱等技术,以娄底市娄星区为例,设计了自然资源三维立体一张图管理平台,实现了对自然资源的管理与利用,探索了其在自然资源数据管理、数据共享、多维度挖掘分析、全方位分析决策方面的应用,为各地相关工作开展提供了参考。

改进Mask RCNN的盾构隧道渗漏水检测方法

王健, 郑理科, 吴斌杰, 齐智宇

2024, 0(2): 170-177. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0232

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渗漏水是盾构隧道结构存在潜在损伤或缺陷的重要表征,快速、准确检测出渗漏水位置,对隧道安全运营和维护具有重要意义。现有的方法大多采用光学影像对隧道渗漏水进行检测,受隧道内空间和光线条件限制,难以获得高质量病害图片。因此,本文提出了一种基于激光点云数据与改进Mask RCNN相结合的渗漏水检测方法。首先对激光点云反射强度进行修正;然后生成灰度图像并建立渗漏水病害数据集;最后在Mask RCNN算法中引入空洞卷积和变形卷积,实现了隧道渗漏水病害的快速检测。利用某地铁采集的数据进行验证,结果表明,本文提出的改进Mask RCNN算法相较于原始算法和FCN算法检测精度均有明显提升,在盾构隧道渗漏水识别方面性能表现较好。

智航无人机载LiDAR系统在轨道交通建设中的应用分析

徐花芝, 蒋文婷, 陈春雷, 张允涛, 王萧

2024, 0(2): 178-182. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0233

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为了减少轨道交通建设外业勘测的工作量,提高制图的效率和精度,本文首先基于实际项目,选用智航SF1650六旋翼无人机载LiDAR系统对济南新东站片区进行航摄,利用获取的LiDAR点云和影像数据制作DEM、DOM,然后再进行大比例尺地形图和片区断面图的制作。通过外业勘测核实,DEM和DOM精度完全满足轨道交通建设工程制作大比例尺地形图的要求,且相较于传统立体航测,精度和数据利用率得到很大的提升,极大减少了外业勘测工作量,验证了智航SF1650无人机载LiDAR系统的可行性,为今后的工程应用提供了参考方案。

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