融合LiDAR点云与无人机影像的滑坡动态监测技术

滑坡是一种危害性较大的自然灾害,如何对其进行高效准确的监测具有重要研究价值和实际意义。利用LiDAR、无人机航空摄影等技术进行滑坡监测,可以快速、安全、精确地获取滑坡区域地面信息。本文提出了融合LiDAR点云的无人机影像滑坡动态监测方法。首先,利用点云和影像获取高质量DSM;然后,设计一种基于不规则三角网和坡度融合的滤波算法,滤除DSM中低矮植被,生产高精度DEM;最后,通过对两期DEM进行差分,实现对滑坡区域的动态监测。以黄登水电站附近边坡区域的LiDAR数据与无人机影像数据开展试验,结果表明,采用本文方法进行滑坡动态监测可以直观地判断滑坡地形变化和位移趋势,具有一定的应用前景。

渐进性优化的尺度自适应Cauchy稳健估计模型及其应用

稳健估计技术在几何建模与平差处理中至关重要。传统加权迭代法无法处理高粗差比率(≥50%)问题;随机采样一致性方法(RANSAC)仅能获得近似解且时间复杂度高。本文提出一种渐进优化的尺度自适应Cauchy稳健估计模型。首先,通过在Cauchy核函数中引入控制参数(尺度因子)来调节其稳健性;其次,利用控制参数过滤掉一部分大残差观测值,降低真实粗差比率。所提模型采用由粗到精的迭代加权最小二乘法(IRLS)进行渐进优化,在迭代过程中不断减小控制参数来提升模型对高粗差比率的稳健性。同时,本文给出了其在经典摄影测量任务中的应用,包括误匹配剔除、后方交会及点云配准。试验结果表明,对非对抗性粗差(non-adversarial outliers),该模型能有效处理高达80%的粗差点并且其运行效率比RANSAC快2~3个数量级。

卓越工程师能力考核探讨与分析——以“GIS原理课程设计”为例

实践教学是理工科学生实践能力培养的关键一环。本文探讨了"GIS原理课程设计"实践课程的考核方式,对武汉大学遥感科学与技术专业的特色进行了分析,设计了一套面向卓越GIS工程师能力培养的考核模式,并对考核方式进行了分析。本文提出的考核模式改进了课程设计的考核形式,对相关专业的培养模式革新有一定的参考意义。

遥感科学与技术专业无人机数字测图实践教学设计

根据武汉大学建设世界一流的遥感科学与技术专业的需求,结合当前成熟稳定的无人机设备,对遥感科学与技术专业的无人机遥感数字测图实践课程进行了设计,探讨了应用无人机的实践教学形式,创新了数字测图实验课程体系。该课程体系内容丰富,主要包括无人机拆装、手控飞行、像控点设测、无人机航飞、无人机图像几何处理与测图,实验中学生参与度和体验感均有较大提高。该实践教学设计有利于培养具有创新实践思维的人才,可促进高校遥感相关专业本科实践课程教学的适用性、科学性和规范化。

卓越GIS工程师能力培养体系探索

目前,本科工程教育的内容主要包括理论教学和工程实践两大部分。本文以武汉大学遥感信息工程学院GIS人才培养体系为例,介绍了理论教学与实践教学并重的"知识—思维—能力"三位一体的培养模式,以及校内培养和企业培训相结合的培养方式,以期对高等学校GIS教育和卓越GIS人才培养产生一定的借鉴作用。

轻小型地面雷达近实时冰凌监测技术

加强对黄河凌汛的监测与预报,对于防凌工作的安排与决策有着至关重要的作用。针对现场观察或者采用卫星遥感技术开展冰凌监测的缺陷,提出了一种基于轻小型地面雷达进行冰凌监测的方法,利用地形数据对雷达视频数据的帧图像进行地理校正,通过图像分割算法实现冰凌信息的自动提取。以黄河包头段为例,采用该方法提取冰凌信息并计算其密度,结果表明该方法合理有效、成本低,可快速完成冰凌监测任务。

基于天地图的县级城市地面沉降信息管理技术研究

沿海地区由地面沉降问题引起的地质灾害严重影响着城市可持续发展。本文提出了基于天地图面向县级城市地面沉降信息管理方法。首先提出并设计了基于天地图的城市地面沉降信息管理框架;其次,设计了城市地面沉降历史观测数据入库和管理模型,最后,以长江三角洲某县级城市为例,设计并开发实现了县级城市地面沉降信息管理系统,能够实现历史沉降观测信息的在线入库、可视化管理、动态预测和In Sar数据分析等,具有良好的应用前景。

大旋角无人机影像全自动拼接方法研究

低空无人机抗风能力弱、稳定性差,影像旋偏角大且存在突变,无法按照常规正射影像镶嵌方法获得全区域拼接影像。为此,提出一种基于尺度不变特征变换(SIFT)特征匹配与多分辨率样条融合的低空无人机影像全自动拼接方法。对非量测影像进行畸变校正,利用查找表设计多幅影像快速畸变校正算法。采用SIFT特征的单应约束影像匹配算法,计算相邻影像的最优变换矩阵。给出最优变换矩阵的多分辨率样条融合影像拼接算法。实验结果表明,该方法能够获得大量稳定的匹配点对,影像间几何变换关系稳定,得到的拼接影像无缝清晰,适用于大旋角、低稳定性的低空无人机影像非摄影测量快速拼接。

基于测绘遥感地理信息工程的地理国情监测专业建设研究

地理国情监测专业承担着面向测绘地理信息升级转型的创新人才培养重任,其来自于测绘工程、遥感科学与技术和地理信息系统等专业,但又需要面向新任务和新需求,高于测绘遥感信息工程系列专业,培养适应动态测绘服务的地理国情监测创新人才。本文在对地理国情监测任务、任务和人才培养要求系统分析的基础上,提出了基于测绘遥感信息工程专业的地理国情监测专业课程体系设计与课程建设的思路,为具有测绘遥感信息工程系列专业的高校开设地理国情监测专业提供了参考。

以重心坐标为基准的空间后方交会非迭代法

为解决基于迭代的空间后方交会算法在倾斜摄影中可能出现的不收敛现象,提出了一种以重心坐标为基准的非迭代解算方法。首先将控制点物方空间坐标描述成重心坐标,并基于其坐标参考无关性,采用总体最小二乘方法求出对应像方空间坐标,然后通过正交矩阵方法进行绝对定向并优化。试验结果表明,该方法几乎对任意影像姿态均能正确解算,并且精度达到甚至优于基于迭代的空间后方交会方法。

地理国情监测专业“时空数据库”课程建设探索

依据地理国情监测新型专业的特点,结合"时空数据库"的教学与实践,针对地理国情监测专业的专业规划和培养目标,对"时空数据库"课程的目标、特点、内容体系、教学方法和实践环节进行了探讨和论述,为时空数据库课程建设和内容的优化提供了建议。

基于多期离散观测数据的城市地面沉降预测模型分析与评价

沿海三角洲城市地面沉降地质灾害十分频繁,根据多期离散观测值进行城市地面沉降分析和预测对地质灾害防控非常重要。本文对基于多期离散沉降观测数据的城市地面沉降预测模型进行了系统分析与适应性评价,以温黄平原地面沉降预测为例,对双曲线法、三点法、Asaoka法和灰色理论等四种典型城市地面沉降预测模型的精度和适用性进行分析评价,为城市地面沉降预测模型选择和沉降监测防控提供依据。

多星形先验和图割的遥感影像交互式分割

针对遥感影像对多种地物进行分割时分割结果不够精确、适用性较差、效率较低的问题,提出了一种使用多星形先验与图割算法相结合的方法,实现遥感影像各类地物高效分割。算法利用均值漂移算法进行预分割,在图割算法中引入多星形先验信息,并基于前景背景交替迭代思想,实现多种地物一次分割。通过引入多星形先验,利用形状信息提高分割的准确性;利用一次交互获取多种地物的种子点,通过前景与背景种子点的交替迭代,改进图割理论的前景背景分割,提高分割效率。定量分析与实验结果表明:该算法对分割人工建筑区、植被、道路及水系更具准确性、高效性及普适性。

基于开放遥感数据的地理环境认知实践教学方法研究

依靠实地调查和观测培养学生地理环境认知的传统教学手段存在不足。本文提出了一种基于开放遥感数据的地理环境认知实践教学模式,将多源、多时相和高分辨率的开放遥感数据引入地理环境认知实践教学中,构建开放遥感数据的地理环境认知实践教学体系,开展典型的实践教学案例设计,推动地理环境认知实践教学从课堂拓展到课外,从国内延伸到国外,从当前追溯到过去,提高学生地理认知技能学习、训练、实践和创新水平。

地理国情监测专业《地理调查与编码》教学设计研究

从地理调查、地理编码与地理国情监测的关系出发,提出并设计了《地理调查与编码》课程的层次结构和详细的教学内容,讨论了《地理调查与编码》课程的教学方式和重点内容,并应用于地理国情专业本科教学,对于培养具备地理创新思维和科学统计基础的地理国情监测专业人才十分重要。

基于离散沉降观测的城市地面沉降监测

由于离散观测点沉降数据无法全面反映城市沉降状况,探讨了利用大量离散观测点沉降观测数据进行城市地面沉降监测的方法。设计了利用大量沉降观测数据进行空间插值计算的城市地面沉降监测技术流程;提出了基于交叉验证的城市地面沉降空间内插模型的选取方法;并以某县级市为例,利用该方法对城市地面沉降进行了计算和可视化。结果表明,该方法有效可行,操作性高,具有广泛的应用前景。

基于吉林一号视频卫星影像的实时车辆跟踪方法研究

针对对比度低、目标特征信息缺乏的卫星视频车辆检测和跟踪难点,提出了基于视觉背景提取算法(ViBe)的视频卫星车辆检测与跟踪方法.利用改进的ViBe算法进行运动车辆检测,初步获取车辆位置和形状信息;利用车辆形状、运动特征进行车辆跟踪,得到每一车辆的运动轨迹,最后根据车辆运动轨迹结合视频参数估算运动车辆速度等交通参数.以“吉林一号”视频卫星数据为例,采用文中方法进行车辆跟踪,正确率达到90%以上,可用于车辆检测、跟踪和车辆速度估计.

基于机载LiDAR技术的公路三维设计与可视化系统开发

该文针对机载LiDAR技术在公路勘测设计领域的应用进行了研究,设计和开发了一套利用机载LiDAR技术获取的多源数据进行公路三维设计和三维可视化系统。系统在有效合理组织多源数据的基础上,利用机载LiDAR点云数据得到公路纵横断面,生成公路三维模型,并结合DEM和DOM搭建了公路三维可视化系统。实例证实了该文设计和实现的体系架构与关键技术的有效性。

基于KD树的LiDAR点云索引方法及其在公路勘测中的应用

针对基于LiDAR点云公路勘测设计中高密度、海量、散乱点云的索引与管理难点,提出一种基于KD树的LiDAR点云索引方法,对机载LiDAR点云进行高效管理,在此基础上快速生成纵横断面,实现基于LiDAR点云的公路勘测应用。实验结果表明,该方法能够支持高密度大数据量点云的一体化索引管理,能够很好地支持基于LiDAR的公路勘测设计。

融合LiDAR点云与高分影像的单木检测方法研究

对一种结合高分影像数据和机载LiDAR点云的单木检测方法进行研究,首先采用面向对象分类方法对高分影像上的单木区域进行分割,得到单木区域分割图;再以单木区域为约束,从机载LiDAR激光点云中分离出单木点云,构建局部冠层高度模型(CHM);最后对单木CHM采用分水岭算法探测冠层局部极值,实现对单木中心定位检测。实验结果表明该方法能够充分利用高分影像和激光雷达点云优势,提高了单木定位准确性,具有广泛的应用前景。