TOPOGRAPHIC CORRECTION OF ETM IMAGES BASED ON SMOOTHED TERRAIN

A new empirical topographic correction method is proposed in this paper. The main idea of the new method is smoothing the slope angle of terrain in the first place and then performing the cosine correction based on the smoothed terrain. A comparison is conducted among the new method and several other common methods using Landsat-7 ETM+ data. Visual analysis and statistical analysis are adopted to assess the performance of these methods from two aspects: overcorrection, homogeneity within a land cover class. Comparison results indicate that the new method is superior to the cosine correction, Gamma correction, Sun-Canopy-Sensor correction, and Minnaert correction. Compared with common methods, the proposed one can eliminate overcorrection better and is an effective topographic correction method.

岛礁地形上斜坡堤前破碎波流场数值模拟研究

基于SPH方法建立波浪数值水槽,对岛礁地形上的波浪传播变形进行了数值模拟,分析了岛礁地形上波浪破碎过程的波高和水质点波动流速分布,并采用波浪水槽物理模型试验数据进行对比验证。结果表明,该模型可以较准确地模拟岛礁地形上波浪破碎引起的波高和波动流场沿程变化。在此基础上模拟了礁坪上建设斜坡堤后的波动流场,分析了斜坡堤对礁坪上流场形态、沿程波高、波动流速垂向分布及近底流速的影响。结果表明:在建设斜坡堤后,礁坪上波浪破碎更加猛烈,波浪破碎点前移;沿程波高与波动流速受反射波影响明显,沿程波高变化呈现为先增大、再减小、再增大,最后在防波堤堤脚处减小,近底流速变化趋势则与之相反;在堤前半倍波长范围内反向近底流速峰值较非岛礁地形上规范公式计算值增幅较大。

基于GPU的平滑地形可视化算法

提出了一种基于GPU的平滑地形可视化算法,侧重于解决地形可视化方法面临的时间连续性和空间连续性问题。算法采用了规则地形块的批LOD可视化方法。基于平滑过渡的思想,考虑了地形块相邻层次间的过渡和相邻的不同地形块间的边界匹配关系,以地形块的区域划分为基础,为每个顶点实时分配相应的过渡权值,在地形块的绘制过程中同时完成了不同LOD层次以及不同地形块间的平滑过渡,实现了整个地形的平滑可视化。面向GPU的算法设计与实现保证了其执行效率。针对典型数据集,该算法能够以较高的帧率完成大规模地形的实时平滑漫游,避免可视化过程中的裂缝和突跳等不连续现象。

基于DEM的地形特征提取算法

从数字化地形中自动提取地形特征是地形分析的一种重要方法。针对大规模复杂地形的特点,提出了一种有效的基于规则网格的地形主山脊线特征提取算法。该算法首先进行了洼地填平与快速有效的地形平滑处理,然后提取地形的山脊线并进行细化,最后根据地形遮挡剔除的需要,进行主山脊线的提取,其结果在对地形的遮挡剔除的应用中取得了比较满意的结果。

低空突防用数字地形的平滑处理

数字地形是自主式 GPS/ MAP地形跟随 /地形回避 (TF/ TA)低空突防系统的主要信息来源之一。考虑到飞行器机动能力的限制和飞行的安全性 ,必须对实际地形进行平滑处理。文中首先提出了一种改进型的曲率限制平滑算法。在此基础上 ,给出了一种综合的坡度曲率限制平滑算法 ,它使平滑后的地形不仅满足飞行器纵向机动能力的限制 ,而且较贴合原地形也较原地形高。从而使得在平滑后的地形上进行实时航迹优化是安全可靠的。同时 ,由于平滑后的地形有坡度的限制 ,使实时航迹优化过程中对飞行器在各个方向的离地间隙的限制转化为只要限制飞行器的纵向垂直离地间隙 ,简化了实时航迹优化算法 ,从而易于工程实现。仿真结果表明 ,该算法是有效的。

陡峭山坡风场数值模拟方法研究

地形起伏是造成山地风场复杂多变的主要原因,其风场特性与基于均匀粗糙平面的风场有很大的区别。为准确模拟山坡地形风场,以坡角45°的简化陡峭山坡为研究对象,采用CFD数值模拟方法进行了流场分析,通过与风洞试验和各国规范对比,详细分析了网格分辨率、湍流模型和坡顶局部光滑处理等因素对数值模拟风场精度的影响。结果表明,采用基本网格尺度布置以及Realizable k-ε湍流模型,在坡顶位置的风压系数值与风洞试验存在一定偏差;在坡顶分离点处采用具有二阶连续性的曲线进行局部光滑,可使得数值模拟所得风速比和风压系数与试验结果更好地吻合,且光滑曲线的过渡段水平距离越短,模拟效果相对越好,坡顶位置的地形加速效应模拟结果与文献试验、中国以及澳大利亚规范具有更好的一致性。

一种海底地形与底质的三维融合可视化方法

海底地形与底质是海洋环境可视化的基本内容。目前基于二维平面的海底地形与底质的可视化结果缺乏真实感,而已有的三维海底环境可视化不能有效反映各种底质的分布情况。为了能够更加真实自然地综合表现海底地形与底质,提出一种海底地形与底质的三维融合可视化方法。该方法首先根据测量数据对海底底质进行区域划分,然后利用等距线方法生成不同区域间的纹理过渡带,采用多重纹理实现不同底质纹理之间的平滑过渡,接着对生成的纹理图像进行瓦片金字塔建模,最后将底质纹理与基于海底水深数据的三维海底地形模型融合绘制。实验结果表明,该方法得到的海底地形与底质的三维可视化效果更加真实自然,可较真实反映不同海底底质的分布情况。

低空突防仿真用数字地形模型的建立

突防区域的数字地形是实现地形跟随/地形规避/威胁规避(TF/TA2)低空突防的主要信息来源。为了模拟飞行器低空突防过程中遭遇到的地形及威胁场景,建立了以规则网格高程矩阵表征的数字地形模型。通过将威胁等效为地形的方式实现了威胁信息和地形信息的融合,使低空突防时信息读取的时间和航迹优化算法的复杂性大大降低;为满足突防飞行器机动能力的限制和飞行安全性的要求,利用坡度限制方法和地形曲率限制方法对地形进行了平滑处理;采用双线性插值方法完成地形数据插值,既满足了精度要求,又保证了实时性。

基于稳定性SPH-SWE数值模型的真实感流体动画实时模拟

流体动画模拟的真实感与实时性一直是流体模拟研究中的热点.针对在复杂地形场景中不稳定的流体表面运动现象,本文提出一种基于地形差异的自适应流体速度控制力,建立了稳定性光滑粒子流体动力学方法以求解浅水方程数值模型.首先,将模拟域从三维降至二维表面来降低计算量,通过粒子的密度大小表示其水深高度值;其次,采用变长光滑搜索半径,确保搜索邻域内的粒子数目稳定在固定范围内,提高模拟精度;最后引入一种基于地形差异的自适应流体速度控制力,根据粒子密度大小的实时变化来确定计算速度控制力的地形研究范围,通过插值计算粒子运动前后时间步所处地形位置的差异来修正粒子的速度和位置.本文使用屏幕空间流体渲染方法对流体表面进行绘制,避免了表面网格的提取与重建,流体的运动数值计算和渲染均被加载到GPU上并行化执行,实验结果表明在达到实时交互级别的同时,本文方法有效地改善了在复杂地形场景中流体表面的不稳定运动现象,同时流体模拟过程中密度与压强的分布均匀.

基于数字地图的导弹可飞行面设计

数字地图预处理是导弹基于数字地图导航的关键技术,提出了一种考虑导弹最大飞行曲率限制的变步长数字地图预处理算法,该算法分区域采用曲率差控制平滑迭代步长,使平滑过程加快,提高迭代速度,平滑后的地形不仅能满足导弹的纵向机动能力的限制,而且能够较好地贴近原地形。最后对算法进行了仿真研究,仿真结果表明该算法可快速完成数字地图的平滑任务,能够为导弹提供理想的可飞行安全曲面。

面向无人机低空突防的轨迹规划技术

在满足无人机机动性和隐蔽性的基础上,对无人机的飞行轨迹进行优化,以减小撞山风险,提高生存概率,是实现无人机低空突防的重要因素。针对低空突防轨迹规划问题,首先,在满足无人机自身性能要求和环境威胁的基础上,对轨迹规划问题进行建模。其次,运用二维三次卷积插值法对数字高程地图进行处理,为低空突防的环境模型构建打下基础。然后,运用综合地形平滑技术对地形坡度和曲率进行约束,实现无人机自身性能和环境地形的贴合。最后,结合轨迹规划与综合地形平滑算法进行仿真,表明了所运用的轨迹规划算法可以在无人机飞行总体代价最优且紧贴地面安全飞行的情况下,生成安全曲面,提高无人机的生存概率,实现无人机低突防。

Monte-Carlo法模拟复杂地形对扩散的影响

不考虑边界层中层结作用，引入Kao得到的复杂地形中的平均流场分布和近十年来PBL实验和理论研究导出的新的湍流统计量参数化关系，本文用Monte－Carlo模式模拟了复杂地形对扩散的影响，结果表明：地形的影响主要是迎风坡抬升和背风坡下沉;陡峭地形和平缓地形的影响不完全相同；在陡峭地形和大的平缓地形的背风坡能够形成空腔区，空腔区内出现闭合的浓度中心，且地形越陡峭，闭合浓度中心的范围越大;大地形对扩散的影响可以掩盖其下风方小地形的影响。

全路面起重机平顺性仿真分析及其优化

基于多领域统一建模仿真分析平台MWorks,建立了QAY220型全路面起重机包括驾驶室、轮胎、路面仿真模型,应用该模型进行了起重机脉冲路面激励平顺性仿真。最后基于仿真模型以对起重机平顺性影响最大的驾驶室质心加速度为优化目标进行了多学科综合优化,优化后加速度均方根值减少47.71%,即平顺性提高47.71%。

WRF模式不同地形平滑方案对降水预报的影响

基于重庆市气象局中尺度数值预报业务系统,开展不同地形平滑方案对模式降水预报的影响研究,详细对比WRF模式中不使用地形平滑方案以及使用s-d-s和1-2-1两种平滑方案生成的静态地形高度场的差异,开展不同地形平滑方案批量平行试验并选取典型强降水个例进行对比分析,结果表明:不同地形平滑方案生成的静态地形高度场之间有明显的差异,特别是在地形较为陡峭的高原和山脉等地区,最大绝对偏差可达462.56m;s-d-s和1-2-1两种地形平滑方案主要平滑掉了模式地形中较小尺度的地形特征,且总体而言1-2-1方案的平滑效果比s-d-s方案明显。连续一个月批量平行试验降水预报检验结果表明,进行模式地形平滑对大雨及以上量级降水预报有正面影响,且使用1-2-1平滑方案的预报结果优于使用s-d-s平滑方案的预报结果;降水个例对比分析结果表明:采用不同的地形平滑方案会造成垂直速度和水汽通量散度预报的明显差异,这样的明显差异会进而影响强降水预报的落区和强度。

低空突防中地形跟随算法研究

在现代战争中,为实现飞机或巡航导弹的低空高速突防,出现了地形跟随技术。在地形跟随过程中,考虑到飞行器的机动能力限制及隐蔽性和安全性,需要对地形进行平滑处理,给出最优参考轨迹。本文将地形熵应用到地形平滑算法中,通过突防区域的地形熵值,实现对地形区域的分类,并采用改进的快速迭代法,实现了一种实用的地形平滑算法。算法有效的减少飞行过程中的姿态调整,实验结果表明了算法的有效性与实用性。

基于被动变形车轮的铰接型移动机器人设计与分析

针对非结构环境下传统移动机器人越障性能不足和运动柔性欠佳等突出问题,引入被动变形车轮与柔性铰接装置,研制出了一款能够被动适应复杂多变障碍地形的多驱动模块铰接型移动机器人。通过构建单驱动模块运动学模型,综合各模块间运动约束关系,建立了机器人整体位姿方程,提出了机器人柔顺运动控制方法。基于外力作用下车轮被动变形机理研究,结合多驱动模块耦合状态下机器人整体受力分析,系统建立了机器人越障力学模型,提出了机器人关键结构参数优化设计方法。理论分析和仿真结果表明:机器人具有良好的越障性能与运动柔性,可被动适应复杂多变障碍地形。

多边界地形条件下预留光爆层峒室爆破技术

结合新疆塔里木盆地天山南部边缘山区西气东输迪那2气田产能建设道路工程,介绍泥岩地质路基的具体爆破施工情况,总结了多边界地形条件下预留光爆层峒室爆破施工技术。

地形平滑中瓦片高程数据的快速调度方法

随着"数字地球"概念的出现,大规模地形可视化在战场仿真、战场态势推演、虚拟现实等诸多领域得到了广泛的应用。为了加快地形平滑过程中高程数据的调度速度,提出一种地形平滑中瓦片高程数据的快速调度方法。该方法通过对地形数据高程值预处理,减少了大量不必要的数据调度,从而加速地形平滑。通过实验对比地形的渲染效果和调度地形瓦片的耗时,表明该方法能够有效地提高地形高程数据的调度效率。

地形跟随航迹规划

运用综合航迹平滑算法对地形跟随航迹进行规划,规划的航迹满足飞机机动能力和安全高度限制要求,并分析了飞行速度、飞机机动能力及飞行姿态对规划航迹的影响。

基于无人机影像和高程数据的地形构造线确定方法

目前传统的地形数据定量分析在图层提取应用中,存在误差较大的问题,为此提出一种基于无人机影像和高程数据的地形构造线确定方法。通过无人机遥感系统对高程数据进行获取,利用图像灰度化、平滑处理、山轮廓提取以及转化为坡度数据,实现对地形高程数据的预处理。基于坡度数据提取山脊线,借助反地形思想提取山谷线,由此确定地形构造线。实验结果证明,设计方法在坡度为35.47°~51.47°时,图层提取误差低于现有方法,具有较优越的图层提取性能。