多尺度城市边界层数值模式系统

人为活动影响天气气候变化是当前大气科学研究的热点问题.随着城市发展,人为活动的加剧,城市非均匀下垫面大气边界层的数值研究面临更多的挑战.研究工作着眼于引入更完善的城市大气边界层物理过程,进一步发展完善南京大学的多尺度数值模式系统,以提高模式系统的模拟性能.主要研究内容包括:1)城市尺度模式中人为热及建筑物拖曳参数参数化方案的完善;2)基于参数化方案完善以及精细地理信息、地表特征参数支持下提高了城市尺度数值模式的分辨率;3)完成不同尺度边界层模式单向向下嵌套及各边界层模式与空气质量模式的单向嵌套;等等,从而建立物理机制更合理,计算过程更完善的多尺度城市边界层数值模拟系统,为天气气候研究,城市环境保护,城市发展规划以及国家安全防御等工作服务.

机载干涉SAR测绘制图应用系统研究

介绍我国机载干涉SAR系统及测绘应用概况,介绍机载干涉SAR生成DEM、SAR正射校正、地形引起的SAR后向散射畸变校正、机载SAR图像解译、雷达图像与光学影像的融合、雷达"空中三角测量"等关键技术研究进展。最后,介绍机载干涉SAR系统在泰山试验区的测绘制图实验情况。

2011～2013年中国冻雨、冻毛毛雨和冻雾的特征分析

研究冰冻天气的特征对于更好的认识冰冻天气,提高此类天气的预警预报能力,从而达到防灾减灾有重要意义。利用2011~2013年间中国民航机场的一小时或半小时一次的例行观测和特殊观测资料,分析了冻雨、冻毛毛雨和冻雾天气的时空分布、持续时间和气象条件等特征。研究结果表明:我国大部分地区均会发生冰冻天气。冻雨和冻毛毛雨的频发区与其持续时间较长区比较一致,而冻雾的少发区,其持续时间也可能较长。我国冰冻天气最容易在冬季(12~2月)发生,在1月出现的比例最高;在凌晨[00~07时(当地时间,下同)]出现频率相对较高,午后(13~14时)出现频率最低。一次冰冻天气的持续时间一般不超过2个小时。温度在-3^-1°C,露点温度在-4^-1°C,温度露点差在0~1°C时冰冻天气发生的频率最大。出现冰冻天气时的风向以东北风和北风为主,而平均风速在2~3.9 m s-1时冻雨和冻毛毛雨发生的频率最大。我国冻雨和冻毛毛雨发生时,同时常会有雾或轻雾;冻雾出现时,一般不会伴随其他天气。

ADS40机载数字传感器平差数学模型及其试验

ADS40是一种集成POS的新型高分辨率机载三线阵扫描数字传感器,飞行过程同步记录影像数据和POS数据。POS的精度不能满足高精度的制图应用,要获取更高精度、更高可靠性的定向数据,必须进行空中三角测量。从共线条件方程出发,结合线阵影像的成像特点,用两种方法推导并建立光束法平差的数学模型并给出试验结果。

一种改进的立体摄像机标定方法

克服了传统的立体摄像机标定要求在摄像机前精确地配置标定物,过程繁复,户外实现较困难的弱点,提出一种改进标定方法,通过双目匹配点,线性地求解本质矩阵,快速找出摄像机的相对位置关系。实验表明,其精度与传统的方法相当,且优于其他的快速标定方法,可广泛应用于各种户外场合。

云分辨尺度下一种综合调整水物质含量的闪电资料同化方法

在直接调整水汽含量(称为F12)和直接调整冰相粒子浓度(称为Q14)两种闪电资料同化方法的基础上,提出了一种综合调整冰相粒子浓度和水汽含量(称为C17)的闪电资料同化方法,选取一次具有完整闪电观测资料(云闪加地闪)的飑线过程,利用WRF在云分辨尺度进行数值模拟,详细比较了3种闪电资料同化方法的模拟结果。与不进行闪电资料同化的控制试验相比,闪电资料同化试验明显改进了模式对流活动的模拟能力,但是不同同化方法有所差异。在同化时段内,F12方法中回波强度较小,形成大范围层云区,回波中心比实测偏向下游;Q14方法回波强度和落区同实测最为接近,但是对层云区的模拟无明显改进;C17方法综合了F12和Q14方法的优势,与F12方法相比,回波强度增大,落区更加接近实测,层云区面积扩大。同化结束后,F12方法冷池有所增强,雨区向东北方向延伸,但是强度较弱,形成大范围的弱降水区,同化正面效果保持最久;Q14方法低层大气偏干,地表冷池偏强,对流系统迅速移动并衰减,降水区域比实测偏南,同化正面效果消失较快;C17方法冷池范围和强度与实际观测最为接近,降水较F12方法增强,模拟出的飑线形态得到调整,模拟出了实测中的另一降水中心,同化正面效果保持时间延长。

基于虚拟点模型的机载LiDAR系统自动检校方法

提出一种全自动的LiDAR系统误差检校方法。针对传统检校方法大多依赖手工提取几何特征,自动化程度低且对于实际数据的适应性差等不足,尝试建立一种基于特征点对应的新型检校方法,以发挥点特征数量丰富易于提取的优势,提高检校算法的自动性和实用性。首先提出虚拟连接点模型,解决了离散点云间的同名点对应问题;其次利用LiDAR数据的强度信息,设计了同名点自动提取流程;最后采用真实数据,并与基于共面约束的检校方法进行对比试验,证明了本文方法的可行性和有效性。

基于虚拟连接点模型的机载LiDAR系统安置误差自检校

利用激光扫描直接定位的严格模型,分析LiDAR系统安置误差对定位精度的影响,并设计一种安置参数自检校方法。由于离散采样的激光点之间不存在真实的同名连接点,提出虚拟连接点模型,将虚拟连接点与真实激光点联系起来,并定义两组规则从激光点坐标计算出连接点坐标。采用安阳市内真实LiDAR数据进行试验,证明本文方法的可行性和有效性,自检校获得的安置参数稳定有效,可直接对原始LiDAR条带进行纠正,补偿系统安置误差。

基于机器视觉的线阵CCD相机成像几何模型

以研究机器视觉技术在运动的流线体类型的工业品在线质量检测领域的应用为基础,重点地研究线阵CCD相机结构、成像原理、成像方式及外部条件,分析了CCD相机成像误差来源及相关解决方法,探讨了线阵CCD相机在质量检测领域的成像模型的具体应用模式,并结合具体的实例内容进行了验证,证明了线阵CCD相机的成像几何模型在这一领域的应用性和适用性,为线阵CCD相机在机器视觉系统中大规模的应用提供了可靠的借鉴意义。

传感器建模语言(Sensor ML)在南极中山气象站的应用

SensorML是由OGC所制定的基于XML编码的传感器建模标准,该语言对于实现异构传感器数据网上共享和互操作具有很重要的作用。首先介绍SensorML的背景以及传感器模型概念,对其基础模型展开解析,最后,基于SensorML对南极中山站气象站模型建模,系统地描述了SensorML建模过程。

工业摄影测量中基准尺长度标定方法研究与试验

总结了我国工业摄影测量用基准尺长度标定的3种方法,对基准尺长度的标定方案和标定过程进行了研究。以国产某型号基准尺为例,对3种方法的特点进行了详细论述。通过实验研究,发现摄影测量法的实验重复性比较好,其次是灰度中心法,最差的是几何中心法;基准尺上标志点的外形质量对标定结果有较大影响。通过对3种方法的研究,以期为我国工业摄影测量中基准尺长度标定规范的制定提供借鉴和参考。

一种稳健估计的无人机机载相机标定法

针对无人机机载相机参数需频繁地高精度标定问题,为满足不同条件下以及航测的需要,提出利用稳健估计平差法参与相机标定的方法。该方法根据相机针孔成像原理,利用线性和非线性的Tsai两步标定法,以及从Robust原理导出的选择权迭代法,逐步消弱特征点定位粗差对内参数估计的影响,以实现高精度相机标定。以无人机机载相机Cannon EOS 5D MarkⅡ进行标定试验,并采用9×9棋盘格LCD(纯平液晶显示器)作为标定模板。结果表明,该方法可获取较高的标定精度,且比等权最小二乘法参数估计更优,对于无人机机载相机标定具有一定的实用性。

平面约束条件在LIDAR点云滤波中的应用

介绍了一种利用平面约束条件对LIDAR点云数据进行滤波的方法,利用每个数据点的邻域点拟合平面,根据平面约束条件和平面点分类方法得到地面点,最后利用地面点内插该区域的DTM。

车载移动测量系统精度影响因素分析研究

以宁波市测绘设计研究院的车载激光扫描与全景成像城市测量系统为例,在速度、激光入射角和GPS信号失锁等不同外部条件影响下,获取了大量实验数据。综合分析评价了车载移动测量系统的数学精度变化情况,为移动测量系统在各种城市测量环境中的适用性提供参考依据,以期扩大该技术在测绘领域的应用。

高速摄影测量系统中双相机同步技术的实现

提出了一种基于图像采集卡的可实现高同步精度的双相机高速立体摄影测量系统的设计方法。通过采用Genlock同步锁相技术和模拟接口的XTAL工作模式,实现了在理论上快门速度高达1/200 000 s时具有纳秒级的同步工作精度,并通过实验验证了系统的同步精度达到微秒级。

基于立体标定靶的扫描仪与数码相机联合标定

地面3维激光扫描仪是一种新型测量仪器,应用领域广泛。随着3维激光扫描技术和CCD传感器技术的不断发展,越来越多的3维激光扫描仪配有内置或者外置的数码相机。在对目标的描述上,点云和影像数据各有优势,扫描仪和数码相机的联合标定可为实现两者的优势互补提供基础。目前扫描仪和数码相机的联合标定主要是基于扫描区域的几何特性或者基于2维平面标定靶,这两种联合标定方法具有一定的局限性。这里在设计3维立体标定靶的基础上,提出了一种基于3维立体标定靶的联合标定方法。经过实验验证了联合标定方法的有效性和稳健性。

基于同一场景3张影像的相机自标定算法

对普通CCD数字相机获得的同一场景的3张未标定影像依次进行Harris角点提取、RANSAC算法估计基本矩阵、RANSAC算法估计三焦点张量,以获得同一参考系统下3个投影矩阵,最后进行相机自标定处理,从而获得相机的内部参数,为下一步多张影像的自标定和3维场景的自动重建和量测奠定了基础。实验结果表明,所述的同一场景3张影像的相机自动标定综合算法是正确有效的。

ENSO对辽宁夏季降水预测指示意义的研究

根据1961～2009年辽宁省内53个气象站的夏季降水资料和同一时期的哈德莱中心的海表面温度资料,研究了辽宁省夏季降水与相对应的前一年秋季Nino3区海表面温度关系的年代际变化。结果表明,近30年来两者之间的相关性已经显著减弱。在1961～1974年这个时段,根据前一年秋季Nino3区海表面温度距平预测夏季降水,符号准确率在66.7%以上的站数达到25站之多,但在1980～2009年这个时段,达到相同准确率的站数却只有5站。在前一个研究时段,25个站点呈现块状分布的特征,主要位于辽宁的中部和东北部地区,但后一个研究时段内的5站分布呈现点状特征。在20世纪70年代中后期之前,当前一年秋季赤道中东太平洋海温偏高时,辽宁省夏季降水容易偏多;反之,当前一年秋季赤道中东太平洋海温偏低时,辽宁省夏季降水容易偏少。但自从20世纪80年代至今,上面描述的指示关系难以稳定成立。

地面三维激光扫描系统中的“五度”研究

对三维激光扫描系统中最重要的5个参数进行解析,明确其概念和内涵,并对这些参数在实际应用中的问题进行探讨,有助于对这一新技术的进一步研究和更深入的应用。

数码相机检验中出现的问题及解决方法

数码相机的检验是近景摄影测量中经常碰到的问题。最常用的主要还是基于共线方程的后方交会法。但由于普通数码相机存在较大的镜头畸变,内方位元素也未知,所以仅用单片进行后方交会求取有关参数时,法方程可能会出现病态现象,从而影响最后的检验结果。文中对此现象进行了讨论,并给出了一些实用的解决方法。