SWDC数字航空摄影仪在特大地震灾害中的应用

我国是一个自然灾害频发的国家,汶川大地震产生的巨大破坏将国家减灾救灾的战略需求提到了更高的地位。利用国产SWDC数字航空摄影仪等航空遥感平台,在灾前预警、灾中应急和灾后重建等不同阶段获取及时、准确、有效的灾害数据,是减灾救灾的重要组成内容。阐述了SWDC在灾中应急与灾后详评估中采用的技术方案,并于2008年5月16日、18日、21日三次获取了北川、平武、安县和青川等县市的航空遥感影像,制作了北川县地质灾害分布图、灾区公路损毁分布图等图件。在此基础上,对SWDC的数据快速获取能力和高精度的灾害详评估进行了着重论述。最后,分析了灾害应急航空遥感数据处理的现状,对各种处理手段进行了对比分析,并对航空遥感的未来发展进行了展望。

遥感像片中多投影变换的实现与优化

为了更好地进行遥感图像的投影变换,在对传统的投影变换方法进行比较研究的基础上,给出了优化方法,首先阐述了地图投影和投影变换的基本原理。其后分析了进行栅格图像的投影变换的必要性和不同于矢量变换的不同特征,并重点介绍了图像投影变换的算法以及优化方法;最后,采用VisualC++作为软件平台,开发了遥感图像投影变换的模块。

变基线数字航空摄影航线设计与飞行控制——基于DEM的设计方法

传统摄影测量都是采用等基线摄影测量的方式,等基线的航空摄影作业对于平坦地区具有较强的适应性,但是在丘陵、山区等作业区域高程起伏较大的地区,高程的起伏会影响到相邻航空影像的航向重叠度和旁向重叠度。为了解决这一问题,详细阐述了基于曝光点调整法的变基线航线设计方法,该方法是基于1:25万的DEM实现的。实现变基线航空摄影测量的基础是实现高精度定点曝光,重点介绍了智能定点曝光算法,及如何解决利用GPS动态定位时的信号不正常、卫星失锁和GPS坐标跳跃等问题。

GIS中多投影间投影变换的实现

地图投影和投影变换在地理信息系统中有十分重要的作用 ,投影变换的基本原理是通过数学的手段近似模拟地球曲面 .系统采用VisualC ++作为开发平台 ,开发了可以在十几种投影系统间进行多投影变换的变换模块 ,并且提供了四十余种投影参数作为选择 .

地质体3维模型的研究进展

地质体3维模型是地学工作者研究的重点和热点,在地质工程、地质灾害预警与防治、矿山管理等方面得到了广泛的应用。地质体3维模型研究涉及构模方法、数据模型、数据结构等多方面的内容。本文在对国内外地质体3维模型领域的研究成果进行对比研究的基础上,综合阐述了地质体3维模型相关研究领域的研究进展,对相关的构模方法、数据结构、实际应用进行了分类对比分析,提出了地质体3维模型应遵循的原则。对地质体3维模型的研究现状进行了综合分析,并就构模方法、数据结构、空间分析等方面进行了深入的阐述。在综合研究前人成果的基础上,提出了多层TIN和TEN的3维地质体模型,并对该方法的可用性做了实验。

遥感科学与技术“卓越工程师”培养质量与体系研究

《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》与《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》对我国高校人才培养提出了新的要求,带来了新的挑战。该文结合笔者学校遥感科学与技术专业在“卓越工程师”培养方面的探索与实践,系统地梳理了该专业核心能力培养的相关要求,并从培养体系、模块课程、实践教学与质量保证4个方面展开了论述,以期给我国遥感科学与技术专业人才培养一点有益的借鉴。

网络信息服务支持下的《空间信息技术基础》实践教学研究

随着信息获取和处理技术的迅速发展和社会需求的不断增大,由遥感(RS)技术、全球定位技术(GPS)和地理信息系统(GIS)组成的空间信息技术已经渗透到人民生活和经济建设的各个方面,在地理信息系统及相关专业开展空间信息技术框架结构课是基础教学的一个有益的尝试,目前我校就已向入校生开设了《空间信息技术基础》这门课。本文介绍了在网络信息服务支持下的《空间信息技术基础》课程教学和实践教学的相关方面,并给出了相关课程教学的一些建议。

县级多维贫困度量及其空间分布格局研究——以连片特困区扶贫重点县为例

贫困人口及其分布区域的有效瞄准和识别是新阶段连片特困区农村扶贫开发需要解决的首要问题。从多维角度把握贫困的实质并进行多维贫困的具体度量和分析成为近年来国内外研究的焦点。在系统设计多维贫困识别指标体系及多维贫困测算算法流程的基础上,以河南省南阳市连片特困区扶贫重点县为研究区域,构建基于"双临界值"的"维度加总/分解"算法进行了"县级-村级"的贫困人口多维贫困量算和分析;借助Kriging法对村级多维贫困测算结果进行空间插值处理,系统分析研究区多维贫困状况空间分布格局。结果显示:研究区多维贫困发生率和多维贫困指数都呈现"西高东低"趋势,其中,内乡县和淅川县的综合贫困指数MPI最大,镇平县MPI最小。其主要致贫因素为收入和健康,收入指标对贫困的贡献度在空间上呈现"西北-东南"条带状分布,健康问题集中在镇平县;次要致贫因素为教育年限、儿童入学率以及燃料类型。此外,淅川县山区地区多维贫困发生率最高,县城附近的MPI相对较低。

面向对象和SVM结合的无人机数据建筑物提取

建筑物提取时结合归一化数字表面模型(nDSM)的高度信息可以提高其提取精度。通常高度信息由LiDAR数据生成高精度3D点云获得。但由于获取成本较高,寻找替代LiDAR点云生成高度信息的数据至关重要,为此该文探讨摄影测量点云生成nDSM用于建筑物提取的可适用性。采用无人机影像作为单一数据源,选取汉旺镇和林扒镇2个研究区进行实验,利用面向对象技术与支持向量机(SVM)相结合的方法进行建筑物提取。首先,采用Pix4D Mapper生成摄影测量点云,通过基于不规则三角网加密滤波方法和反距离加权法插值生成nDSM影像;其次,对无人机RGB影像进行分割,选取9种属性特征(2种高度属性和7种光谱属性)作为建筑物的识别属性;最后,利用SVM分类器进行建筑物提取,采用形态学滤波方法进行后处理。研究结果表明,汉旺研究区提取的完整率为85.5%,正确率为83.9%;林扒研究区提取的完整率为92.5%,正确率为78.6%。摄影测量点云生成的nDSM在建筑物提取应用中适用性较好,可以有效提高建筑物的提取精度,并且大大降低了成本。

村级贫困人口多维测算及其贫困特征分析——以河南省内乡县为例

村级贫困人口的有效瞄准是新阶段农村扶贫开发需要解决的首要问题。文章以连片特困区扶贫重点县内乡县为研究区域,运用"双临界值"法进行村级多维贫困测算和分析;并基于村级居民点数据,运用人口密度空间化模型,对其多维贫困测算结果进行空间化处理,系统分析村级贫困人口的贫困特征及空间分布格局。结果显示:内乡县致贫因素主要是收入、健康以及教育;贫困人口主要集中在县城以南,内乡县中北部的贫困程度较深。

苏锡常地区地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统研究

从苏锡常地区地面沉降研究实际需要出发,介绍了利用虚拟现实技术构建地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统的设计思路、开发模式、实现方法和功能特点。该系统真实表达了研究区三维地层结构特征,逼真再现了地面沉降模型所预测的地下水流场、地面沉降发展变化过程,并虚拟表现出地面沉降可能造成的后果,为苏锡常地区地面沉降机理及预测研究提供了一个全新的三维可视化平台。

基于最佳波段判别的湿地植物叶片全氮反演研究

利用高光谱遥感技术定量估测湿地植被叶片全氮含量,对于监测和诊断湿地植被的生理状况及生长趋势具有重要意义。但叶片氮素遥感诊断研究多存在反演模型过拟合、入选波段与生化参量间因果关系不明确和入选变量间"多重共线性"等局限。以芦苇(Phragmites australis)和香蒲(Typha angustifolia)叶片全氮含量作为研究对象,通过谱带分区,分区最佳波段选取和偏最小二乘回归相结合的方法构建芦苇和香蒲叶片全氮含量反演模型,并利用交叉验证决定系数(R2cv)和均方根误差(RMSEcv)对模型精度进行检验,尝试克服传统反演方法中的不足。结果表明,不同湿地植物类型相比,利用芦苇反射光谱建立的预测模型精度都高于香蒲。不同回归模型相比,一阶导数光谱-偏最小二乘回归模型(FDS-PLSR)精度远高于原始光谱-偏最小二乘回归模型(OS-PLSR)。芦苇最佳模型交叉验证决定系数(R2cv)达到了0.84,方根误差(RMSEcv)为0.10,香蒲最佳模型交叉验证的决定系数(R2cv)达到了0.66,方根误差(RMSEcv)为0.13,是构建湿地植物芦苇和香蒲光谱与叶片全氮含量关系的最佳模型。在不降低湿地植物叶片氮含量反演精度的基础上,有效地避免了传统地物高光谱模型反演中的局限性,是无损害遥感探测方面的有益尝试。

单一景观空间分布指数及其适用性评价

为描述单一景观的空间分布离散性和广度特征,引入基于香农熵的空间分布指数(MSHDI,Modified Shannon's Distribution Index),利用河南省中南部地区1990、2001和2007年3期TM/ETM+遥感影像,进行了MSHDI与经典景观指数的比较,并分析了MSHDI与面积指数(PLAND,Percentage of Landscape)在多网格尺度下的相关关系。结果表明:(1)MSHDI在描述单一景观的空间分布广度和离散程度特征方面具有较好的适用性。MSHDI能适应不同制图综合程度的影响,并能反映出景观斑块边缘的细微差别。(2)通过分析MSHDI与PLAND之间相关系数的大小和变化程度可以分别验证MSHDI的表征性和稳定性。(3)MSHDI适用于基底和散布状景观,两种指数之间有显著的正相关性(农用地=0.939,=0.000;城市建设=0.877,=0.004;工矿仓储=0.870,=0.002;自然绿地=0.966,=0.001),且随网格粒度变化不大(农用地r=0.921±0.054;城市建设r=0.867±0.107;工矿仓储r=0.883±0.052;自然绿地r=0.964±0.024);而对网状景观则缺乏稳定性。

含水层结构和地下水面形态的虚拟模拟——以苏锡常地区为例

利用Visual C++作为虚拟苏锡常地区第四系含水层结构和地下水面形态的开发工具,采用OpenGL对它们进行三维可视化表达,研究者可采用不同的显示方式对含水层和地下水面进行观察,了解各地层间的空间分布特征、含水层间的补给关系、地下水面的形态和水平方向上地下水补给区和排泄区的分布情况,以及地下水面的动态演示过程。

基于GPU的地下管线三维可视化建模研究

地下管线的三维建模与可视化是构建"数字城市"的重要内容,总结现有地下管线实时建模算法的不足,提出一种利用GPU编程实现的地下管线实时三维可视化建模算法。利用现代GPU的可编程特性将管线建模的计算任务全部移植到GPU端完成,CPU端只需传入管径和管线节点坐标,利用GPU提供的几何着色器完成管线模型的顶点坐标计算、管线顶点数据自动生成及管线三角网构建等工作,并通过光照和纹理映射实现管线材质的真实感效果。实验结果表明,该算法克服了现有建模算法的缺陷,能够在保证管线拟合逼真度的基础上完成大规模管网系统三维实时可视化建模的任务。

利用可编程GPU实现大规模地形场景的高性能漫游

对已有算法进行了综述,并针对数据动态调度、自适应网格模型的生成以及数据的组织与数据裁剪等方面进行了研究并提出改进方法,设计了一种基于GPU编程实现的大规模地形场景的实时绘制与漫游算法。利用GPU端完成地形网格更新、地形块的自动选取、高度图和纹理图采样等大部分计算工作,大大减轻了CPU端的计算负载。实验表明,该算法实现简单,内存开销较少,有效提高了地形绘制的效率,适于大规模地形场景的实时高效漫游。

虚拟仿真实验教学模式探索--以无人机航测综合实习为例

实验教学正面临着一场深刻的变革。依托虚拟仿真技术开展实验教学已成为高校推进实验教学改革、优化实验教学资源结构、提升实验教学资源使用效益的必然要求。采用虚拟仿真实验教学模式可在很大程度上解决传统实验教学成本高、风险大、时间固定、内容单一、运行呆板等问题。本文从实验教学的客观需求入手,以无人机航空摄影测量实习为例,总结了当前实验教学模式中存在的问题,分析了虚拟仿真技术在实验教学的特点和优势,以及虚拟仿真实验课程构建中应注意的问题。最后指出必须不断实践、完善和探索,才能持续提升虚拟仿真实验教学水平。

《遥感原理与方法》实验教学改革探索与思考

《遥感原理与方法》是一门理论性和实践性都很强的课程,实践教学在遥感教学中起着非常重要的作用。首先对该课程实验教学中存在的问题以及教学改革的必要性进行了分析,然后结合学校特点,从教学内容、教学方法和手段、实验教材、试题库建设与课程考核等方面提出了遥感实践教学的改进措施,为遥感实践教学改革提供了一些借鉴。

基于多角度高光谱遥感的植被红边波段角度效应分析——以大豆和玉米为例

为了解成像几何关系对叶绿素含量与红边光谱响应之间关系的影响,利用无人机搭载高光谱成像仪对大豆和玉米进行多角度观测并构建二向反射分布函数(BRDF)模型,分析红边波段反射率与叶绿素相对含量(SPAD)的相关性在观测主平面中随观测角度变化的规律。研究发现:1)两种作物红边波段反射率与SPAD值均为负相关,在714nm处具有最大相关系数(约-0.5);2)BRDF特性的差异导致观测角度对大豆的影响超过玉米,即:后向40°~45°观测可显著提升大豆SPAD值的相关性,而玉米在-30°~30°内不敏感;3)BRDF校正可显著提升无人机航测结果与冠层SPAD值的相关性。结果表明,遥感观测的角度效应严重影响红边波段对冠层叶绿素含量的光谱响应,且不同作物类型间差异巨大;研究结果可为高精度的农作物冠层叶绿素含量反演提供依据。

地理信息科学一流人才培养的探索与实践

人才是地理信息及相关行业发展最关键的要素。本文分析了新时代背景下我国地理信息科学专业人才培养的现状和问题,结合首都师范大学地理信息科学一流专业人才培养在科教协同和国际化方面的具体实践,系统探讨了如何充分发挥专业特色,培养掌握地学高新技术应用、具有国际视野的新一代创新型高素质人才的举措和进展,以期为其他相关高校专业建设和人才培养提供思路与借鉴。