当期目录

2025年 第0卷 第4期    刊出日期：2025-04-25

上一期   

人工智能与视觉系统

基于NCC动态调整协方差的视觉惯性里程计定位方法

隋心, 白建洲, 王长强, 史政旭, 高嵩, 赵宏超

2025, 0(4):  1-8.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0401

摘要 ( )   PDF (2384KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

视觉惯性里程计(VIO)在无人机和机器人导航中具有广泛的应用。然而,现有VIO系统在应对特征点匹配质量不一致的情况时稳健性较差。大多数VIO算法通常假设观测模型的噪声项协方差矩阵为常量,忽略了不同特征点匹配质量的差异。针对此问题,本文基于多状态约束卡尔曼滤波(MSCKF)提出了一种利用归一化互相关(NCC)动态调整协方差的VIO定位方法。该方法通过构建一种新的观测模型,在像素值上引入特征点的跟踪误差,将NCC作为量化特征点之间匹配质量的指标,通过计算特征点匹配的NCC反映特征点的跟踪误差,从而动态调整观测噪声项的协方差矩阵,以适应特征点匹配质量的变化。该方法能够在特征点匹配质量差异显著的复杂环境中,获得更准确、稳健的匹配结果。在EuRoC开源数据集和地下停车场实测数据集上进行对比试验,试验结果表明,与传统MSCKF算法相比,本文方法在平面均方根误差上分别降低了41.8%和33.8%;与VINS-MONO算法相比,本文方法在平面均方根误差上分别降低了26.3%和24.7%,显著提高了VIO系统在特征点匹配质量不佳情况下的稳健性和定位精度。

室内动态场景下融合语义信息的视觉SLAM方法

王一哲, 张瑞菊, 王坚, 谢欣睿, 黄启承

2025, 0(4):  9-13.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0402

摘要 ( )   PDF (2993KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

视觉SLAM作为实现智能设备自主感知与导航的核心技术,在人工智能和机器人领域扮演着关键角色。然而,当场景包含移动物体时,传统视觉SLAM算法的稳定性和定位精度显著下降。为解决上述问题,本文提出了一种室内动态场景下融合语义信息的SLAM方案。该方法基于ORB-SLAM2框架,通过引入GCNv2网络进行深度特征提取,并利用YOLOv5进行语义分割,以识别动态物体。结合运动一致性分析,有效剔除了动态干扰,增强了算法的稳健性。通过对TUM标准数据集的测试,与原ORB-SLAM2相比,改进后的算法在室内动态环境下实现了显著提升,平均定位精度提高达55.75%。这一成果证明了所提方法的有效性,显著提升了SLAM系统在复杂动态环境下的性能。

基于多特征信息定位的机器人视觉SLAM算法

范启亮, 丁度坤

2025, 0(4):  14-19,26.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0403

摘要 ( )   PDF (3357KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

视觉即时定位与地图构建(SLAM)算法在室内服务机器人中被广泛应用,但基于点云、平面和语义的视觉SLAM算法存在地图构建单一、定位不准等问题。本文基于经典ORB-SLAM2算法,引入平面和语义信息,提出基于多特征信息定位的视觉SLAM算法(MFIL-SLAM)。该算法通过从视觉和深度图像中提取特征点、平面和语义信息,与地图中的相应路标关联,更新相机位姿,并通过因子图优化多层级地图。试验结果表明,本文算法在建图效果、定位精度和稳健性方面均优于现有算法。

复杂场景下基于关键帧选取与回环约束的视觉/惯性导航算法

郝春霆, 刘飞, 王坚, 韩厚增, 李艳东

2025, 0(4):  20-26.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0404

摘要 ( )   PDF (2273KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对无人车在复杂场景下长时间运动时,前一帧图像误差会传播到下一帧中,导致视觉/惯性里程计算法出现误差累积的问题,本文提出一种基于关键帧回环约束的多状态约束卡尔曼滤波视觉/惯性里程计算法。首先,保留固定时间间隔关键帧的位姿,充分利用图像信息,有效地限制状态增长;然后,利用词袋模型进行回环检测,确定发生回环的关键帧,并将回环约束的观测量添加至特征追踪中进行测量更新;最后,在公开数据集和真实环境下进行验证分析。试验结果表明,本文算法相比于MSCKF算法,有效减少了定位误差且更加接近真实的运动轨迹,具有更高的定位精度和更好的稳健性。

基于动态场景的实时语义SLAM算法

符强, 钟振, 纪元法, 任风华

2025, 0(4):  27-33.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0405

摘要 ( )   PDF (3578KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对传统视觉SLAM(simultaneous localization and mapping)在动态环境下定位精度较低、稳健性较差、结合深度学习后实时性较差及无法构建稠密地图的问题,本文提出了一种基于ORB-SLAM3的改进算法。首先,采用轻量化SegFormer语义分割网络,对图像中存在的动态物体进行识别后,添加掩膜图像自适应膨胀方法,根据特征点数自动调整掩膜膨胀范围,更有效地保留静态特征点及去除潜在动态特征点;然后,改进词袋模型,提升算法的加载和匹配速度;最后,添加稠密建图线程,根据掩膜信息和关键帧,构建去除动态特征后的稠密点云地图。试验结果表明,该算法在动态场景下能够有效地剔除动态物体特征点,提高了系统的定位精度和稳健性,平均处理速度为20 帧/s,基本满足实时运行的要求。

学术研究

面向漂流胶囊机器人图像的管道缺陷检测

朱松, 陈安泰, 华远盛, 姜文宇, 元鹏鹏, 朱家松

2025, 0(4):  34-38.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0406

摘要 ( )   PDF (2732KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

城市地下给排水系统的安全运维对社会经济的可持续发展至关重要。管道漂流胶囊机器人作为一种新型的自动化检测工具,能够有效解决传统方法存在的成本高、效率低等问题。然而,管道内流水扰动、设备自热等因素会导致胶囊机器人采集的图像存在水雾干扰,严重影响病害识别精度。因此,本文设计了一种基于双支特征融合去水雾的轻量级缺陷检测网络,以提高低质量胶囊机器人的图像质量和缺陷识别的准确性。其中,双支去水雾模块自适应提取并融合图像空间结构和光谱特征,增强图像水雾消除性能;轻量级检测模块以YOLOv5为主干,对去水雾后的图像中管道缺陷类型及损坏区域进行识别和定位。在SFCRI 数据集上的试验结果表明,去水雾模块使图像的SSIM和PSNR分别提升了0.271和24.04,缺陷识别全类平均精度提高了近12%,识别速度达120.3帧/s。本文提出的基于双支去水雾模块的轻量级缺陷检测网络可以有效实现城市地下给排水管道高效率和低成本缺陷检测。

街景影像交通标志牌限速限高信息提取

季辰, 刘磊, 蔡栋, 程亮

2025, 0(4):  39-44.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0407

摘要 ( )   PDF (4460KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对端到端识别模型对样本稀疏交通标志牌识别效果差的问题,本文构建了一种在街景影像中先检测交通标志牌,再提取限速限高语义信息的方法,以实现对标志牌所在道路限速限高属性的更新。首先,融合公开样本数据集,训练基于4种典型网络的检测模型,对比选用效果最佳的Faster R-CNN作为标志牌检测模型;然后,分割全景街景影像,在子图像中检测限速限高标志牌;最后,引入PP-OCRv3文字识别模型提取限速限高值,并通过语义约束清洗结果。结合交通运输部门公开数据,对本文方法进行测试,并在中国台湾省台南市开展应用试验。结果表明,该方法适用于样本稀疏的限速限高标志牌,能从街景影像中准确提取限速限高信息,对交通标志牌管理和限速限高道路属性校验更新具有应用价值。

联合机器学习与SBAS-InSAR的青藏高原冻土形变监测

杨洋, 贾洪果, 柏铮航, 刘宇辰

2025, 0(4):  45-50.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0408

摘要 ( )   PDF (2902KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

受全球气候变暖影响,青藏高原冻土退化和地表失稳问题不断加剧,对基础设施的建设维护和区域社会经济发展造成阻碍。近年来,SBAS-InSAR技术已在冻土地表形变监测中得到广泛应用,但由于青藏高原部分地区存在较为严重的失相干现象,导致形变监测结果出现空间不连续性,进而无法获得全面且精细的监测结果。针对上述问题,本文提出了一种联合机器学习与SBAS-InSAR的冻土形变监测方法,选取西藏阿里门士乡为研究区域,使用2020年1月7日至2021年6月6日共43景Sentinel-1A降轨影像数据提取地表形变信息;综合多类环境因子数据生成训练集后,引入机器学习模型拟合SBAS-InSAR监测结果与环境因子之间的内在关系,从而获取研究区连续形变速率图。结果表明,联合随机森林模型与SBAS-InSAR的方法效果最优,通过该方法对冻土形变缺失区域进行插值能极大提高原有SBAS-InSAR方法的监测覆盖率,其插值结果平均误差和均方根误差分别为0.459和0.739 mm/a。

基于SBAS-InSAR技术的地表沉降时间序列分析与预测

邵亚璇, 马晶, 韩莉莉, 姚冠宇

2025, 0(4):  51-57,62.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0409

摘要 ( )   PDF (4045KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

万柏林区被太原市列为地质灾害高易发区之一。为探究太原市万柏林区的地表沉降情况,针对传统测量方法难以获取长时序、大范围的地表形变信息的问题,本文以太原市万柏林区为研究区,基于36景降轨Sentinel-1A影像数据,利用SBAS-InSAR技术获取了研究区2017年7月—2020年6月的累计沉降量及变化速率等形变数据,并分别采用LSTM神经网络模型和GM(1,1)模型对地表特征点的监测结果进行模拟预测。研究结果表明:①太原市万柏林地区出现自东向西沉降愈加严重的不均匀现象,最明显的区域位于西部磺厂村附近,最大沉降速率可达-60 mm/a;②GM(1,1)模型无法对沉降监测期间波动幅度大的地表特征点进行有效预测,LSTM神经网络模型能较好地实现城区沉降预测,且预测精度更高。

融合升降轨SBAS-InSAR技术的冕宁县滑坡隐患识别与分析

尚依炜, 熊俊楠, 贾倩, 罗思远, 王启盛, 曹依帆

2025, 0(4):  58-62.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0410

摘要 ( )   PDF (6695KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对单一轨道InSAR技术在滑坡隐患识别中的漏判、错判问题,本文提出了融合升降轨数据的SBAS-InSAR技术。以四川省冕宁县为例,利用2019—2021年Sentinel-1A的90景升轨和80景降轨数据反演二维形变场,结合光学遥感影像,共识别出30处滑坡隐患;在垂直形变场中,识别滑坡隐患增加至34处,其中25处为已知灾点,9处为新增隐患。试验结果表明,垂直形变监测在滑坡隐患识别中具有更强的观测能力,提升精度的同时弥补了单一轨道的局限性。选取3处典型隐患进行时空分布、光学影像和降水量分析,结果显示,坡体不稳定,受降水影响较大,尤其在6—8月集中降水期间,形变呈加速趋势。

基于粒子群优化和互信息的特征优化与油菜倒伏识别

王克晓, 李波

2025, 0(4):  63-67,74.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0411

摘要 ( )   PDF (4509KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为实现倒伏油菜可见光遥感高精度提取,本文基于试验区的可见光植被指数、可见光主成分波段纹理和数字表面模型(DSM)等特征,提出了一种基于粒子群优化和互信息(PSO-MI)的特征优化与油菜倒伏集成学习识别算法。通过提出粒子群随机循环搜索方法,引入互信息阈值自适应策略和确定适用度函数进行油菜倒伏特征筛选;随后通过逻辑回归元学习器联合K最近邻、随机森林及支持向量机3种基学习器构建了基于优化特征的油菜倒伏识别Stacking集成学习模型,实现了倒伏油菜区域的准确识别,有效提高了倒伏油菜识别精度。本文提供了一种随机智能特征优化与高性能机器集成学习相结合的目标识别方法,可为目标地物遥感提取提供技术参考。

基于U-ConvHDNet模型的戈壁砾幕层提取

马于博, 张爱国, 王浩宇, 刘帅琪, 靳镜宇, 沈占锋, 李均力

2025, 0(4):  68-74.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0412

摘要 ( )   PDF (5112KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

砾幕层是戈壁生态系统的重要组成部分,大尺度的砾幕层遥感监测对戈壁生态系统保护具有重要意义。针对砾幕层结构松散、异质性强的特点,本文提出了一种基于U-ConvHDNet语义分割的砾幕层自动信息制图方法,利用2023年8月的哈密全区域的Sentinel-2影像提取戈壁砾幕层信息。结果表明,U-ConvHDNet模型的F1 分数为0.918,优于参与对比的7个主流语义分割模型,消融试验表明骨架网络的改进与上下采样模块的联合使用有效提升了精度。双重感受野滑窗策略优化了拼接线附近不稳定的现象,提取出哈密戈壁砾幕层总面积为1.026×10⁵ km²,其信息提取精度的F1分数为0.921。本文研究可为戈壁砾幕层的监测和戈壁生态系统治理提供技术支撑。

基于Sentinel-2的福建典型沿海养殖区化学需氧量反演

陈保锋, 陈芸芝, 陈红梅

2025, 0(4):  75-81.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0413

摘要 ( )   PDF (4633KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

化学需氧量(COD)是评价水环境生态与富营养化水平的重要指标,及时掌握沿海地区水域COD浓度,对于海洋环境保护具有重要意义。本文首先基于野外实测数据和Sentinel-2 MSI卫星遥感影像数据,筛选出用于反演COD的最佳波段组合;然后采用基于统计分析的经验模型与机器学习模型进行反演,以确定适用于福建省诏安湾与东山湾的COD最优反演模型;最后对福建省诏安湾与东山湾地区近年来水质状况进行时空特征分析。结果表明,波段倒数差BRD组合构建的COD指数回归模型是诏安湾和东山湾的最佳反演模型,决定系数 R² 达0.82,均方误差MSE为1.85%,平均绝对百分比MAPE为11.55%。根据研究反演结果,2017—2022年研究区COD浓度变化较小,高值区集中于近岸区域与河流入海口;2023年COD浓度有所下降,这与2022—2023年当地生态保护措施导致水产养殖密度发生变化有关。

基于高分影像和改进YOLOv7模型在输电线路走廊的建筑物识别

杨国柱, 孙诗睿, 田茂杰, 孙华敏, 胡伟, 李俊磊

2025, 0(4):  82-89.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0414

摘要 ( )   PDF (7348KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

输电线廊道内的灾害预警与安全评估是智能电网建设工作的重点之一,因此掌握输电线廊道区域内聚落的所在位置及其分布情况等信息对于做好山区防灾减灾工作非常重要。近年来,随着目标检测技术的不断发展,所应用到的领域也越来越广泛,而遥感目标检测作为其中的一个应用场景,因为其覆盖范围广、涵盖目标多的特点,被广泛应用于建筑物信息提取。现有的深度学习模型在建筑物识别分割上的识别精度和检测速度都存在局限。针对此类问题,本文以GF-2影像作为数据基础,首先对山区建筑物标记,建立样本数据集并按照9∶1的比例划分为训练集和验证集;然后对标准版YOLOv7网络进行改进,在颈部部分添加GAM-CBAM合成的双重注意力模块,减少建筑物的特征丢失,从而提高网络的检测能力。结果表明,改进后的YOLOv7网络对山区建筑物的分割识别平均精度达到了88.74%,在精确度和召回率上也高于其他深度学习模型。因此,该方法可以快速高效地获取山区聚落信息,并为山区防灾减灾过程中应急预案的制定提供数据支撑。

改进特征金字塔池化的遥感影像障碍物提取

孙凯, 徐青, 张瑞鑫, 苏友能

2025, 0(4):  90-95.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0415

摘要 ( )   PDF (3176KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在高分辨率遥感影像中提取出的障碍物是进行越野路径规划的重要依据之一,精确的障碍物位置能够大大降低通行成本。传统的测绘方法提取障碍物效率低,且易受到人为因素和地形的影响,不适用于复杂的环境。当前的深度学习方法在提取居民地、水系等障碍物时存在特征丢失、分辨能力不强等问题,尤其是在小尺度地物的分辨上精度较低,提取的结果无法满足需求。为了解决这些问题,本文提出了基于特征金字塔注意力网络(ResT-PNet)提取遥感影像地物的方法,采用特征金字塔池化模块获取全局语义信息。首先,构建了特征融合模块,融合不同尺度的特征信息,增强特征提取效果;然后,引入了注意力机制中的空间注意力和通道注意力,以减少细节信息的丢失,整合局部特征与全局特征;最后,设置了对比试验与模型应用性验证。结果表明,本文模型具有更高的准确率,能够更好地分辨小尺度的障碍物,提取出的结果能够为越野路径规划提供支撑。

基于ICESat-2高差数据的纳木错湖泊水位变化

刘明启, 陈国栋, 张志杰

2025, 0(4):  96-101.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0416

摘要 ( )   PDF (2158KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

湖泊水位监测是卫星测高技术重要应用场景之一。然而,大多数卫星测高技术监测湖泊水位的研究没有顾及大地水准面残差对结果的影响。针对此问题,本文选取了2018年10月—2023年8月的ICESat-2中的ATL13数据,通过高差法分析纳木错湖泊的水位变化。结果表明,利用交叉点法和重复轨道数据获得的纳木错湖泊水位变化,能够有效地减少大地水准面残差的影响,提升水位监测的精度,与实测水位的相关系数高达0.92。通过对纳木错湖泊水位变化的分析,发现其水位在每年夏季上升,冬季相对稳定,总体呈上升趋势。本文研究证明了结合卫星测高交叉点和重复轨道数据检测湖泊水位的精度,能够为内陆湖泊的水文研究提供可靠的数据支持。

基于ICESat-2的河流水位监测改正模型

王瑞琨, 何荣, 武雷岗

2025, 0(4):  102-108.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0417

摘要 ( )   PDF (2456KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对河流水面存在坡度且卫星监测数据有一定间距,导致难以构建水位时间序列以进行水文研究的问题,本文提出了一种基于ICESat-2测高数据构建河流水位改正模型的方法。利用ICESat-2卫星2018—2023年的全球测高数据,以黄河下游河南段为研究区,构建补偿ICESat-2测高卫星的地面轨迹变化的河流水位改正模型,结合2016—2024年Sentinel-3A/B的单轨数据构建研究区内4个水文站处的水位时间序列,并进行精度验证与变化分析。结果表明,改正后的ICESat-2卫星的多轨数据与Sentinel-3A/B卫星单轨数据精度相当,两者最大相关系数均为0.96,最小均方根误差分别为0.23 m、0.21 m;构建的水位时间序列平均时间分辨率可达13 d;2016—2024年黄河下游河南段的水位呈先升后降的季节性变化规律,降水量与蒸发量是引起水位变化的主要动因。

基于SBAS-InSAR技术的济南市地铁沿线地表沉降时空分析

周天翔, 董景龙, 沈强

2025, 0(4):  109-113.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0418

摘要 ( )   PDF (4815KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

济南地铁在建设及运营过程中,出现了不同程度的沉降现象,开展济南地铁及周围的沉降监测对保障城市安全具有重要意义。本文以济南地铁为研究对象,利用2022年3月—2024年4月的30景Sentinel-1A影像数据,采用SBAS-InSAR技术,得到济南地铁1、2、3号线的形变信息;结合Peck公式,对所得结果进行建模,并探究沉降槽的变化特征。结果表明:济南轨道交通沿线呈现不同程度的形变;空间上,东部、中部地区地铁较为稳定,其中3号线二区最不稳定,遥墙机场站附近的沉降最为大,最大年均形变速率为-66 mm/a;时间上,地铁建设期间沉降量大于运营期间沉降量,玉符河站、历山路站、川流站、遥墙机场站附近沉降槽在中心处的沉降呈现逐渐增大的趋势,沉降槽半径分别为174、151、171、350 m。

融合高程信息与随机森林模型的改进区域合并算法

王荣康, 熊俊楠, 唐浩然, 涂才森, 宋南霄

2025, 0(4):  114-119.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0419

摘要 ( )   PDF (6826KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

随着面向对象影像分析的广泛应用,图像分割在遥感图像处理中起着重要作用。目前很多影像分割算法都是基于区域合并方法,但此类方法普遍面临特征尺度局限、依赖单一光学影像特征及参数设置上的主观性问题,限制了分割效果。针对这一问题,本文提出了一种顾及高程特征合并策略的机器学习区域合并方法,使用基于随机森林(RF)的机器学习模型,同时辅助高程特征合并策略,通过计算邻接区域的特征矩阵作为输入特征变量,构建区域合并分类器,将区域合并问题转换成0和1的分类问题。试验结果表明,融合0.5 m空间分辨率的高程特征的区域合并算法,取得了较为优秀的分割结果,其F1、 精确率、召回率、交并比分别达到90.5%、89.98%、91.02%、82.64%;与未使用高程特征相比,本文提出算法有效提升了分割精度,分别提升约3.4%、6.8%、1.1%、6.2%;同时高程特征重要性占比达32.5%,比光学特征重要性高约7%。

顾及路网与轨迹多模特征的导航属性关联关系分析

张彩丽, 向隆刚, 李雅丽, 周雨石, 刘珍, 鲁春阳

2025, 0(4):  120-126.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0420

摘要 ( )   PDF (2293KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

道路网的几何和拓扑信息固然重要,但缺乏道路等级、车道数和限速等导航属性信息将严重制约路径规划、车辆导航、位置服务等道路网核心应用的实施。本文在道路网静态结构特征基础上,顾及轨迹数据动态连接特征,以分层、渐进的方式探索道路段等级、限速及车道数之间的关联关系,挖掘了一些潜在的道路等级、车道数和限速的分类方法。首先,对轨迹和路网进行了预处理,实现轨迹点与路段之间的连接;然后,以路段为分析单元,设计路网和轨迹的多元多阶特征;最后,分析总结可能的道路等级、车道数和限速分层递进识别方法。以武汉和西安为例的试验结果表明,本文的探索具有一定的参考价值。

双重注意力机制的电力走廊点云语义分割

李建, 王健, 王雷, 李敏, 杨立克, 赵艺龙

2025, 0(4):  127-133.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0421

摘要 ( )   PDF (4365KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

电力走廊的点云场景具有独特性,采用深度学习方法进行语义分割时面临诸多挑战,场景中存在严重的数据倾斜问题。此外,在处理架空电力线和杆塔时,由于局部半径内点数量不足,模型难以提取足够的局部特征,从而降低了对相似对象的分割精度。为此,本文设计了一种基于双重注意力机制的两阶语义输电线路语义分割方法。首先,在数据精简阶段,利用电力传输设备与背景之间的高程差异,通过非深度学习方法有效去除大量背景点,加速训练过程并显著缓解数据倾斜问题。然后,提出兼顾全局特征与局部特征的双重注意力模型,提升了相似对象的区分度,且提高了点云分割的精度。经测试,本文的数据精简方法可去除63%以上的背景点,解决部分数据倾斜问题;提出的双重注意力网络对地线、导线和绝缘子的分割效果优于其他方法。

技术交流

基于主成分分析的电网设施振动模态的运动放大提取方法

张可, 童旸, 黄文礼, 胡尚, 陶庭叶, 戴菊

2025, 0(4):  134-138,151.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0422

摘要 ( )   PDF (2366KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在电力系统的安全运检中,电力基础设施的模态健康监测至关重要,而机器视觉方法因具有高精度、高效率、灵活可靠等优势逐渐成为结构健康监测的重要手段。针对常用的机器视觉运动放大方法中所存在的频率通带经验设置问题,本文提出了一种结合主成分分析和盲源复杂度追踪算法的振动模态提取方法,实现对微小运动信号的自主提取;为解决监测视频图像中存在的偏移、模糊等问题,提出了利用图像均值减损对比度归一系数矩阵作为图像模糊评价指标,实现对模糊图像的实时、准确剔除;与电网架空电缆桥架上所布设的加速度实测数据进行对比发现,本文方法提取的桥架振动模态与加速度计保持一致,且振动频率绝对误差在0.2 Hz以内,表明本文方法能够实现电网设施微小运动信号的实时、高精度的自主提取,从而可为电网自动化安全运检提供准确的结构模态监测数据。

一种基于影像直方图匹配的Brovey融合方法

刘超群, 余顺超, 顾祝军, 何颖清, 赵敏, 何秋银

2025, 0(4):  139-144.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0423

摘要 ( )   PDF (3901KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

本文探讨了一种基于影像直方图匹配的Brovey融合法(IHM Brovey)。该方法解决了Brovey融合法限制多光谱波段数量,以及融合影像色彩亮度和地物光谱特性变异大的缺陷。试验表明,相比Brovey融合影像,IHM Brovey融合影像的各波段平均相关系数降低了2.60%,平均信息熵提高了0.25%,平均梯度提高了6.02%,更好地保留了原多光谱影像的丰富光谱信息和全色影像的精细地物空间纹理信息;IHM Brovey融合影像中水体、林地、建筑物等地物的光谱偏移量大幅降低,尤其是针对试验区整景遥感影像的光谱偏移量低至0.46%,影像融合前后的地物光谱变异更小,稳定性更好。

黄石市生态环境质量时空变化及驱动因子分析

陈子谋, 王新驰, 郭靖

2025, 0(4):  145-151.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0424

摘要 ( )   PDF (12030KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

对黄石市生态环境质量进行准确评价对其城市转型具有重要意义。选取间隔为5年的多期Landsat 5 TM、Landsat 8 OLI影像和其他遥感数据产品,通过实现耦合湿度、绿度、干度和热度的遥感生态指数(RSEI),对黄石市进行生态环境质量监测。并采用莫兰指数探究生态环境质量的空间自相关,利用地理探测器探索影响生态环境质量的驱动因子。结果表明,RSEI均值呈现先下降后上升的趋势,2004年为最高,达到0.563,2009年最低,值为0.518;黄石市中部和南部生态环境质量较为优秀,铁山区和大冶市生态环境质量较差;黄石市生态环境质量的空间集聚程度先上升后下降,2009年最高,2019年最低;坡度和土地利用在黄石市生态环境质量影响因子中占主导地位,多因子交互作用解释力高于单因子。黄石市的生态环境保护政策总体而言是有效的,生态环境质量在逐渐变好,但仍需做好全域土地整治,从整体上优化国土空间结构和布局。

基于Landsat 8 OLI的2013—2020年祁连山区草地退化时空分布特征

田丹, 白晓, 秦坤

2025, 0(4):  152-157.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0425

摘要 ( )   PDF (3854KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为阐明祁连山区草地退化的时空分布特征,并评估其退化趋势,本文采用Landsat 8 OLI影像数据,结合地理国情监测成果,通过计算2013—2020年的归一化植被指数(NDVI)和草地退化指数(GDI),量化分析了该地区草地覆盖度和退化的时空变化格局。结果显示:①祁连山地区草地覆盖面积为121 039.75 km²,约占总面积的79.15%,其中高覆盖度草地占28.25%;②祁连山区草地退化指数从2014年的1.59降至2020年的1.27,表明草地退化情况整体呈现改善趋势;③退化草地的空间分布表现出显著的异质性,西部地区退化较为集中,而中部和东部地区退化状况不明显。不同流域的草地退化指数变化趋势差异显著,湟水/大通河外流区和河西走廊内流区草地退化指数呈波动下降,而柴达木盆地内流区则在2018年后有所上升。研究结果为评估祁连山地区草地退化和植被恢复提供了科学依据,对区域生态保护和可持续发展具有重要意义。

无人机航测遥感技术在既有铁路提质改造中的应用——以陇海铁路宝天段为例

陈富强, 魏域君, 马邦闯, 李丹, 刘雨鑫, 张占忠

2025, 0(4):  158-163.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0426

摘要 ( )   PDF (7732KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

本文在分析当前无人机航测遥感技术应用现状的基础上,对该技术进行了分类总结,并以陇海铁路宝天段提质改造为研究对象,从无人机航测制图、无人机LiDAR既有铁路复测、无人机三维建模与LiDAR点云辅助地质灾害分析及无人机航拍辅助调查等4个方面详细地梳理了无人机航测遥感技术的应用情况和技术优势。总结了该技术目前在作业效率、智能化水平、绝对精度等方面存在的缺陷,同时认为硬件发展、数据处理、扩展应用是其未来的主要发展方向。本文采用的无人机遥感技术体系可为同类山区铁路勘察设计提供技术借鉴及参考。

基于语义分割网络和特征匹配的复杂山区高速公路路面线性要素智能提取方法

张开洲, 马瑞峰, 贾鑫

2025, 0(4):  164-169.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0427

摘要 ( )   PDF (2383KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

道路边界和标线作为关键路面线性要素,其准确位置和语义信息为高速公路改扩建和智能化资产管理提供了重要支撑。移动激光扫描(MLS)点云已成为道路场景要素识别及更新的重要数据源。本文针对现有方法在复杂山区高速公路场景中的不足,提出了一种车载激光点云高速公路路面线性要素智能提取由粗到精的方法:基于三维点云的深度学习网络对路面和标线点云进行语义分割,获取粗结果;进一步对路面边界和标线进行精提取与优化处理,包括路面轮廓点提取、线结构聚类、路面边界点补全及矢量化,并利用特征属性判断和基于边缘的特征匹配实现标线精细提取与语义化。试验结果表明,本文方法能够有效克服复杂山区高速公路场景中的遮挡和噪声问题,准确提取路面线性要素。

基于LiDAR点云的天际线提取及其与建筑物的统计分析——以武汉市为例

刘艳霞, 刘涛, 郑凤姣, 刘莹, 杨霞, 周月, 李显巨

2025, 0(4):  170-175.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0428

摘要 ( )   PDF (3417KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

天际线是城市景观风貌的象征和集中反映,随着城市化进程的加快,其研究对于城市规划、建设等具有重要的理论意义和实际价值。本文基于武汉市点云数据,提取9个重点发展区域的天际线,选取轮廓形态、建筑物高度变化程度、轮廓线平均转折点数3个指标进行定量评价分析,与相关研究中城市天际线美学愉悦度相关阈值进行比较,综合评价城市天际线。部分天际线形态令人非常愉悦,部分天际线引发的美学感受则不那么强烈。最后结合天际线区域内建筑物数据,统计分析定量指标与不同用途建筑物分布之间的关系。结果表明,转折点数与公用设施建筑和居住建筑占比均有较强的相关性,相关系数绝对值为0.39～0.83,容积率与商业服务业建筑占比有较强的相关性,相关系数为0.38～0.43。本文研究结果为武汉市提供现势性强的天际线数据,为城市规划设计提供了量化依据,也可为其他城市的天际线提取和分析提供参考。

面向无人平台的机器地图设计初探

马超, 王强, 蒋丹妮

2025, 0(4):  176-178,183.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0429

摘要 ( )   PDF (1058KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

自主化是无人平台未来的发展趋势,机器地图则是无人平台实现自主空间认知的重要工具。本文首先分析、总结了机器地图的特点;然后从地图及其对人的地理空间认识作用角度出发,分析了机器地图在无人平台空间认知中的作用模式;最后根据机器地图的应用模式,梳理了机器地图的设计原则,可为机器地图的深入研究提供参考借鉴。

测绘地理信息技术应用案例

地铁单洞双线隧道中隔墙倾斜快速检测方法与精度评定

唐继民

2025, 0(4):  179-183.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0430

摘要 ( )   PDF (1658KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

上海市轨道交通16号线地下段工程采用大直径盾构施工,其内径达10.4 m,隧道内部采用钢筋混凝土中隔墙板进行上、下行分隔,为确保中隔墙的安全,需要定期、快速、全覆盖检测其状态。本文针对16号线大盾构中隔墙结构的特点,创新研究了一种通过相对倾角检测中隔墙墙体状态的技术方法,并采用移动扫描的方式进行中隔墙快速、全覆盖检测;介绍了新型中隔墙监测技术的原理、方法和相关理论模型,结合项目实践通过重复扫描数据和全站仪方式检测验证并估算了该方法的精度。结果表明,该方法对于快速筛查和定位中隔墙有问题区域有良好的效果,具有检测效率高、自动化程度高等特点,对各类交通市政工程中隔墙检测具有参考意义。