多光谱影像的陕西大西沟矿区土壤重金属含量反演

传统的以“点采样+实验室分析”为主的土壤重金属含量分析技术成本高、效率低下,而基于多光谱遥感的土壤重金属高精度定量反演中存在重金属含量影响因子的优化这一难题,以陕西大西沟矿区这类山区地形条件下的金属矿区为例,利用Landsat8/OLI多光谱卫星影像、DEM数据以及外业土壤采样分析数据,开展了矿区土壤重金属含量指示因子分析及定量反演研究。首先,考虑研究区地形地貌特点,设计了沿研究区地形特征线及其两侧坡面均匀分布的样点分布方案,采集了45个样本。并对45个样本的混合样中的8种重金属含量进行了兴趣度分析,根据含量超标程度及矿的类型选取了铜、铅、砷3种元素作为分析对象。其次,根据研究区土地利用现状及地形特点,提出了以Landsat8/OLI影像B2至B7波段光谱反射率、粘土矿物比(CMR)、改进归一化水体指数(MNDWI)、差异植被指数(DVI)等八种光谱指数、以及反映研究区地形坡度和坡向三类因子作为反映土壤重金属含量空间分布特征的侯选因子。进而,对上述三类侯选因子与样本中3种金属含量进行了最小二乘相关性分析。根据分析结果,引入了基于估算误差最小准则的金属含量估算模型——基于规则的M5模型树的分段线性估算模型。以上述三大类共17个指示因子作为模型的输入,利用80%的土壤样本分析数据作为模型的训练数据,经过M5模型树的构建、平滑和树枝修剪过程,建立了3种金属的反演模型实现了研究区中土壤中3种金属含量的估算。同时,基于均方根误差(RMSE)最小准则确定了以光谱因子为主的最利于反演的最佳指示因子集。最后,用随机选取的20%的检验样本对模型进行了反演精度分析,验证了该模型对铜、铅、砷3种金属含量的反演精度比普通的线性模型分别提高了27.3%,24.6%,20.9%,同时,铜、铅元素的可信度也有所提高。利用上述模型的反演结果实现了3种金属含量的空间分布制图,并将反演结果与1990年公布的国家土壤元素背景值进行了对比。此外,分析了研究区铜、铅、砷3种金属的空间分布规律,并利用野外调查结果进行了验证。

基于GM(1,1)数据融合算法的滑坡预测研究

滑坡会对人类生命和财产造成巨大损失,预测预报是预知滑坡灾害发生并减少其影响的重要手段。GM(1,1)算法在滑坡预测中得到普遍应用,该算法具有较少数据量建模的优点。对于滑坡不需要了解各种影响因子的具体状态,但存在建模数据量选取不确定性和长时距预测精度降低的问题,以GM(1,1)模型为基础,引用数据融合技术,对滑坡变形量进行预测,并用实测数据进行验算,结果表明该方法能提高滑坡的预测精度。

随机森林回归模型用于土壤重金属含量多光谱遥感反演

本文以陕西省柞水县大西沟矿区为研究区域,通过实地采集土壤样本,结合在Landsat 8多光谱遥感影像上提取的辐射亮度值和光谱衍生指数,以及从ASTER GDEM提取的3种地形因素,通过相关性分析确定了建模因子,并以K折交叉验证法建立了砷、铜、铅3种重金属元素的随机森林回归模型。试验结果表明,所建立模型的预测精度优于多元线性回归模型和CART模型,可见随机森林回归模型适用于在小样本情况下的矿区重金属含量反演。经现场调查,空间反演结果与实际情况较符合,证明了基于多光谱遥感的随机森林回归模型在矿区土壤重金属反演中的准确性。

基于云模型的大坝变形监测数据分析研究

利用云模型实现定性分析与定量分析之间的转换,并对小浪底大坝沉降监测数据进行分析,验证基于云模型的变形监测数据分析结论的可靠性。

数字测图原理与方法课程建设探讨

本文结合测绘工程专业教学内容和课程体系改革计划,对数字测图原理与方法课程建设进行了探讨,内容涉及教学体系与教学内容、教材建设、教学基地建设、师资队伍建设、教学效果评估建设等方面。

国家基本比例尺地形图新旧图幅编号自动互换的实现

在采用新编号进行地图编制作业时,必然要用到大量的旧编号资料,这就需要进行新旧图幅编号的互换。本文在对我国基本比例尺地形图分幅与编号系统的演变加以综述的基础上,给出新旧图幅编号互换的数学模型,并在此基础上编制了软件,实现了新旧图幅编号自动互换。

超长隧洞洞内施工控制网设计与实施

结合超长隧洞施工测量的要求,介绍了超长隧洞洞内施工控制网的设计方法与要求,对控制网的外业观测纲要进行了分析,并讨论了数据处理与检核的方法与要求。

GPS观测数据格式转换研究

随着GPS定位技术的不断发展和应用的普及 ,愈来愈多的GPS接收机及数据处理软件进入我国市场 ,获得了巨大的社会效益和经济效益。但是由于各GPS接收机的观测数据格式不统一 ,引起GPS数据处理软件的不通用 ,为用户的使用带来了困难 ,同时也为GPS观测数据的共享和GPS、GIS的集成设置了障碍。因此 ,研究GPS观测数据的格式转换日趋必要。对GPS数据格式的转换进行了研究 ,提出了GPS数据格式的转换方法。

超长隧洞施工测量若干问题研究

超长隧洞施工测量属于超规范作业,为保证超长隧洞贯通,必须对超长隧洞施工测量进行研究。对隧洞施工测量中洞口控制网布设、数据处理及其误差对贯通的影响与洞内基本控制网的布设、平差及检核方法等若干问题进行了研究,所得成果已运用于引黄入晋工程中的南干5#和7#超长隧洞施工测量中,确保了两超长隧洞的顺利贯通。

GM(1,1)模型的改进及其在变形预测中的应用

为了提高GM(1,1)模型预测精度,采用积分优化、二次拟合优化以及残差改化方法,分步对GM(1,1)模型进行改进,建立灰色多重修正模型。具体改进步骤为:首先,利用积分优化方法对背景值进行纠正,减小模型误差并提高预测精度;接着,对模型参数(发展系数和灰作用量)进行二次拟合优化,使参数更加接近理论真值;然后,根据预测结果进行适当的残差改化,提高模型整体的预测精度;最后,建立根据GM(1,1)模型改进的灰色多重修正模型。以重庆南川地区甄子岩崩塌为例,建立灰色多重修正模型对危岩裂缝累计位移值进行模拟和预测,并与GM(1,1)模型进行对比。精度检验结果表明:灰色多重修正模型后验差比值(0.082 39)明显好于GM(1,1)模型(0.192 67),平均相对残差比(0.073 9)更远好于GM(1,1)模型(0.259 6),表明灰色多重修正模型在预测精度上有较大提高,可靠性更好。

高斯投影反算中求底点纬度值的牛顿迭代法

高斯投影反算问题是利用高斯平面直角坐标系坐标(x,y)来求其对应的大地地理坐标系坐标(B,L)的理论和方法。在高斯投影反算问题中,底点纬度Bf是一个重要的中间变量。对底点纬度Bf的计算通常采用两种方法,而这两种方法在具体应用中不够方便。本文对该问题进行了探讨,在研究牛顿迭代法应用的前提下,以高斯投影正算中求X0的数学模型为基础,构造了求底点纬度Bf的牛顿迭代模型。给出了相应的牛顿迭代法程序设计的框图,编写了C语言子程序。通过实例计算,表明相对于求底点纬度Bf值的常用算法,该方法具有方法简便、程序设计简单、计算速度快、精度高等特点,在大量数据计算中可以满足高斯投影计算对计算速度和计算精度的双重要求。该方法对实际工作中相关问题有一定的实用和参考价值。

构建实践育人新体系,培养德才兼备测绘人才

本文构建了“创新工作室、实验中心、实习基地”三级实践育人新体系,形成了思政实践育人、教学实践育人、科研实践育人与创新实践育人的“四育人”模式,将思政教育有机融入实践育人新体系中,不断提高学生的工程实践能力、科研创新能力和思想政治水平。在育人体系构建、德技双馨师资队伍、高层次人才培养和服务国家重大需求等全链条上均取得突出成效。

一种ITRF框架坐标的间接测量方法

在大范围的精密工程与大地形变测量问题中,选择ITRF参考框架是一种具有现实意义的方法。在具体问题中有时不能直接利用GPS测量相关点位的坐标,或者由于各种原因导致直接利用GPS测量的ITRF坐标误差不能满足具体需要。针对这种问题进行分析,提出一种GPS测量与常规大地测量相结合进行测量大地坐标的方法计算ITRF框架坐标,并对相关重要问题进行分析与研究。

非均匀B样条函数的最小二乘法在GPS水准拟合中的应用

最小二乘数据拟合方法的全局性较好,而非均匀B样条函数又具有良好的局部性,因此非均匀B样条最小二乘的稳定性及数值精度都能够得到有效的保证。本文根据已知点的GPS大地高和正常高,用非均匀B样条最小二乘法对GPS高程异常曲面进行拟合。实例计算结果表明,其高程转换精度达到四等结合水准精度,能够满足大比例尺测图的要求。

小波神经网络在拦渣坝变形预测中的应用研究

针对单一模型很难准确预测拦渣坝变形大小的问题,介绍小波分析与神经网络有机结合的小波神经网络的基本原理,将其应用于某大型拦渣坝变形监测实例中,建立了拦渣坝变形预测的小波神经网络模型。通过将该模型与常规BP神经网络训练和预测结果的比较,可以看出小波神经网络在拦渣坝的变形预测中具有收敛速度快、预测精度高的特点。

专业认证体系下“数字地形测量学实习”模式探索

工程教育专业认证的核心理念是以学生为中心、以成果产出为导向,提倡围绕课程目标和毕业要求达成对学生知识、能力与素质的培养。结合专业认证体系下测绘类专业“数字地形测量学实习”教学实施过程,设计从课程目标、实习基地建设、实习组织安排、实习内容等整链条式实习模式,基于问卷调查法、成绩分析法实例评价实习的课程目标及毕业要求指标点达成情况,并依托教研活动持续改进教学质量。结果表明,通过该实习不但使学生掌握了“数字地形测量学”理论知识,而且培养了学生解决大比例尺数字地形图测绘工程问题的能力和专业素质。

测量坐标转换系统设计与实现

本文介绍了坐标转换的方法及流程,详述了利用C#语言构建测量坐标转换系统的设计过程,并以CGCS 2000大地坐标到西安80平面坐标的转换为例,介绍了其具体实现过程。通过对转换结果进行精度分析,能够满足一定的要求。

GIS空间分析中两种改进的路径规划算法

通过对经典Dijkstra算法和启发式搜索的分枝算法各自的不足之处进行分析,并分别对它们进行了改进。利用VC编程进行实验,实验表明:改进的Dijkstra算法可以减少大量的无关节点的计算,使其时间复杂性得到降低,同时运算空间开销也减少;改进的分枝算法则可以提高搜索到最优路径的成功率。

小范围测量中对水准面差异的一种简单处理方法

在小范围的精密工程与形变测量问题中,对测量精度的要求越来越高。随着GPS技术的日益完善,选择GPS进行工程控制测量、施工放样与变形监测已成为越来越普遍的选择。然而选择GPS进行测量必须面对大地水准面差异的问题。本文提出一种基于高差的处理方法,对该问题进行了研究。并对工程测量中相关问题进行模拟计算,得到满意的结果。

基于改进FCOS网络的光学遥感影像目标检测算法

针对当前遥感影像背景复杂、目标尺度小等情况导致的检测精度偏低的问题,基于FCOS网络提出了一种结合位置注意力和感受野增强的遥感影像目标检测算法PARF-FCOS;该算法构造了一种位置注意力模块,并利用该模块对特征提取网络进行改进,增强网络对目标信息的提取能力;在特征融合阶段使用感受野模块(RFB,receptive field block)增强浅层特征图,利用目标上下文信息进行辅助判断,提升网络对小尺度目标的检测能力;在训练过程中,引入距离交并比损失(DIoU loss,distance intersection over union loss)进行边界框回归,通过优化目标框与预测框中心点之间的距离,使回归过程更加平稳和准确;在公开数据集DIOR上评估了PARF-FCOS目标检测算法,实验结果表明,相较于原始FCOS,算法的平均精确度均值提高了4.3%,达到70.4%,检测速度达到23.2 FPS。