基于航迹规划的无人机地形辅助导航

为改善无人机基于地形轮廓匹配的地形辅助导航地形适应性差、实时性差的问题,本文提出一种基于航迹规划的地形辅助导航方法。针对地形匹配对地形依赖性强的问题,将无人机需要途经的区域进行分块并计算各块地形标准差,根据地形标准差选出地形平坦区域和地形起伏区域,用航迹规划算法为无人机规划出在地形起伏较大区域的航线。针对传统遍历搜索高程匹配算法耗时长的问题,在粒子群算法基础上引入分布估计的思想,形成优化粒子群算法进行地形轮廓匹配,加强全局寻优能力。仿真实验结果表明:优化粒子群算法降低匹配时长2/3,基于航迹规划的地形辅助导航降低位置误差6/7。

基于改进地形分布指数的耕地土壤属性空间变异特性研究

为解决现有地形位指数和地形位置指数因忽视地物在空间上的规律变化而造成的误差累积、异常值等问题,本研究基于地理学第一定律对地形分布指数模型进行加权修正,并利用改进后的地形位置指数进行半自动地形分类,从定性、定量角度分析地形因子对耕地土壤属性空间变异的影响特性。结果表明,改进后的地形分布指数可显著改善现有地形指数的多峰与偏态问题;在与土壤有机质、速效钾含量的相关性分析中,改进地形分布指数普遍优于传统地形指数,其中与土壤有机质、速效钾含量相关性最高的指数分别是TPI_IDW(0.367)、TPI_RBF(0.277);与地形位置指数相比,基于改进地形位置指数的地形分类对细部信息的刻画更符合实际。研究区土壤有机质含量表现为中坡>下坡>山谷>山脊>平坡,速效钾含量表现为山脊>山谷>平坡>下坡>中坡。综上,改进地形分布指数具有一定的科学合理性。本研究结果为地形分类等其他相关领域研究提供了新思路。

不同地形梯度下秦巴山区乡村振兴潜力及发展路径

我国山地丘陵地区在空间上相对孤立,乡村发展受到阻碍。开展不同地形梯度下乡村振兴潜力及发展路径研究,旨在为山区因地制宜推进乡村振兴提供理论与科学依据。基于陕南秦巴山区地形差异开展典型村域调研,构建评价指标体系测度乡村振兴潜力,结合相关性与障碍度模型,辨识不同地形梯度下乡村振兴的障碍因素,提出差异化发展建议。结果表明:①各地形梯度下乡村振兴综合潜力由大到小依次为低地形梯度、中低地形梯度、高地形梯度、中高地形梯度,地形梯度与秦巴山区乡村振兴综合潜力及区位条件、基础设施潜力成显著负相关关系;②随着地形梯度的上升,秦巴山区乡村主体、产业发展、人居环境、区位条件、基础设施潜力整体上呈减小趋势,资源禀赋潜力先减小后增大;③不同地形梯度下秦巴山区乡村振兴各维度潜力大小及其障碍因子皆存在明显差异。为优化山区乡村发展模式、全面推进乡村振兴,建议低地形梯度村庄重点防止人口、耕地等农业生产要素流失,中低地形梯度村庄优化基层组织、提升引领能力,中高梯度村庄加强基础设施建设、改善人居环境,高地形梯度村庄充分保护并合理利用林地资源,发展特色产业。

汉江生态经济带土地利用格局的地形梯度效应特征

[目的]探究汉江生态经济带土地利用的地形梯度效应,为区域土地利用格局的调整和优化提供科学借鉴。[方法]基于1990—2022年土地利用和DEM数据,选取高程、坡度、地形起伏度和地形位4个地形指标,借助分布指数、信息图谱等分析方法,探讨了汉江生态经济带土地利用格局的地形梯度效应。[结果](1)汉江生态经济带土地利用结构以林地(面积占比在54.59%以上)和耕地(35.20%以上)为主,呈现“东耕西林”空间格局。1990—2022年林地、建设用地和水域面积有所增加,耕地和草地面积减少明显。(2)随各地形梯度等级增加,耕地、水域和建设用地的面积和分布指数逐渐减少,草地均呈先增后减趋势,林地分别呈先增后减、持续增加态势。(3)研究时期内,耕地、林地的分布优势分别在各地形因子的中低(Ⅰ—Ⅲ)和中高(Ⅲ—Ⅴ)等级上有所扩大,其分布指数增幅介于0.041~0.117,0.005~0.076;除Ⅰ级梯度上的分布指数一致呈减少外,其他梯度上草地和水域的分布优势以扩大为主,其指数增加最明显的分别为地形起伏度Ⅲ级(0.317)、地形位Ⅲ级(0.299);建设用地分布优势在Ⅰ级梯度上皆呈扩大态势,其指数增加了0.056~0.689。(4)研究区土地利用信息图谱以稳定型(81.39%)为主,其他图谱类型受地形梯度影响存在显著差异。[结论]受自然、政策等因素的共同影响,汉江生态经济带土地利用格局具有显著的地形梯度效应,分布优势在地形梯度上的变化相对复杂。因此,未来国土空间开发需秉承因地制宜原则,促进土地资源的可持续发展。

“玉—马”经济带土地利用变化地形分异规律研究

运用地形分布指数、地形位指数将贵州省六盘水市“玉—马”经济带2012年、2018年的土地利用数据在不同地形位的分析研究。结果表明:耕地、公共管理与服务用地、水域设施用地、园地、工矿仓储用地、住宅用地在低地形位上优势明显,林地、草地、灌木集中分布在中、高地形位上;在研究期间内,耕地、草地在高地形位上面积减少,中高地形位上灌木的优势区增加,工矿仓储用地和其他用地集中到了低地形位和中高地形位,设施农用地由中地形位向低地形位转移,其余土地利用类型的优势区分布变化不明显;人类活动对土地利用变化的影响较大,地形位对土地利用变化的影响不明显。研究可为我国西南喀斯特山区地形地势对小型经济区的发展提供验证解读。

高程灰度图和地形影像图融合的地形模型创建方法研究

三维正向设计中,为解决项目前期无实测地形图情况下满足工程项目方案初步布置及展示需求的三维地形模型创建问题,基于Bentley Microstation三维设计平台采用二次开发方式研究了利用公开地理空间数据平台提供的高程灰度图及地形影像图创建地形和影像融合三维地形模型方法:以灰度图像素点为基准,结合基点坐标及像素精度确定三维地形模型控制点XY坐标,通过灰度图像素点灰度值及实际地形模型最大最小高程经换算确定控制点Z坐标,最终生成地形模型控制点坐标;通过将灰度图及对应影像图设置为相同像素范围,并提取影像图各像素点RGB颜色,生成与控制点对应影像颜色;通过点坐标及对应影像图颜色信息,最终生成地形和影像融合三维地形面模型。适用于工程项目前期方案布置需求;生成三维地形模型将模型和影像进行融合,相比传统贴图三维地形模型减小了模型文件体量。实际项目应用表明:三维地形模型创建效率高,生成模型体量可控,基本满足工程项目前期方案布置及展示需求,研究方法可为同类工程项目应用提供参考和借鉴。

地形级实景三维地理场景局部快速绘制方法

作为数字中国的数字底板和新型基础设施建设的重要组成部分,地形级实景三维通常以地形瓦片的形式进行应用服务和可视化展示,面对实际应用中对重点关注区域地形数据的高现势性要求,如何实现局部区域地形数据的快速更新和展示显得尤为重要。提出一种基于响应式配置组装地形瓦片的方法,从瓦片角度出发,根据用户响应在新旧地形数据中动态更新配置来装载和卸载地形瓦片,并通过双线程技术从数据调度和场景绘制两方面实现三维地形场景的局部更新和绘制。实验结果表明,通过地形瓦片间的管理可以快速有效地实现三维地形场景的局部绘制,且以图层形式实时管理历史数据。

基于单波束条带测深仪的大中型水库水下地形图测绘方法

在大中型水库的水下地形图测绘中,常规方法主要依赖数据高程特征匹配,却常因信号介质差异而引发不可忽视的误差,从而影响测绘精度。为了提升测绘的准确性,本文提出基于单波束条带测深仪的大中型水库水下地形图测绘方法。在大中型水库的水下区域进行单波束条带测深仪的点位高程布设,并基于声速数据差值的计算结果对信号数据误差进行修正。定义水下地形图的深度基准面,在此基础上,将网格化的单波束信号数据进行线性差值,完成高精度的水下地形图的测绘。实验结果表明:本文所提方法应用后得出的测绘结果,表现出的地形极点差异度较小,测绘精度较高,满足了大中型水库在建设与运维过程中的高精度测绘需求。

云南红河流域土地利用变化的地形梯度效应及其功能分区

明确土地利用情况及其地形梯度分布格局,并进行功能分区,是云南红河流域土地资源可持续利用和土地利用规划优化调整的基础.基于RS和GIS技术,使用地形分布指数、地形位指数方法系统分析了2000、2010年和2020年云南红河流域土地利用变化在高程、坡度和地形位梯度上的时空分异特征,并基于分析结果开展了云南红河流域土地利用功能区划分.结果表明:(1)林地(56.46%)和耕地(29.34%)是云南红河流域主要的土地利用类型,其次是草地(6.93%)和灌木地(6.17%),而湿地、水体和人造地表所占面积比例均不到1%.2000—2020年云南红河流域耕地和人造地表面积扩张明显,而林地持续减少,存在林地被侵占的现象;(2)云南红河流域土地利用类型分布呈现明显的地形梯度特征.耕地、人造地表受到高地形位开发难度的限制,优势位处于中低地形位的河谷、山腰区域,湿地、水体高度汇集在低地形位,草地、灌木地在中低地形位较为集中,林地则广泛分布于中高地形位;(3)基于土地利用地形分异规律,将云南红河流域划分为4个土地利用功能区,即河谷集约发展区、陡坡综合治理区、高山潜在开发区和山顶生态调控区.

祁连山南坡微地形下典型生态系统土壤蓄水能力差异

[目的]探讨祁连山地区微地形形态下典型生态系统土壤蓄水能力差异性,为该区进一步提高水源涵养能力提供参考。[方法]以微地形不同坡向青海云杉和高山草地为研究对象,采取野外采样和室内试验分析相结合的方法,研究不同坡向对典型生态系统土壤蓄水能力的影响。[结果](1)微地形高山草地所在阳坡区域,土壤水分贮存量随坡位上升逐渐呈减少趋势,坡中上(PZS)为土壤水分贮存量最低的坡位;坡位对土壤饱和蓄水量影响较小。(2)坡位显著影响着阴坡青海云杉土壤水分贮存量,土壤贮水量沿坡位上升呈增加趋势,坡顶处(PSD)土壤水分贮存量最高;坡位对青海云杉土壤潜在蓄水能力影响显著,坡中和坡中上土壤潜在蓄水能力最强。(3)两类典型生态系统土壤蓄水能力存在显著差异,高山草地(阳坡)土壤实际蓄水能力在不同坡位均高于青海云杉,青海云杉(阴坡)土壤潜在蓄水能力在坡位和土层尺度均显著大于高山草地(阳坡)。[结论]研究区微地形坡中上至坡顶段是该区保水增蓄的重点区域,坡中上以下区域是两类生态系统土壤蓄水能力核心区域,应继续保护。

数字地形分析与可视化技术在地形测量中的应用研究

近年来,随着GIS、RS、GPS技术的飞速发展, 地形测量发展速度空前, 数字地形分析与可视化技术也得到了越来越广泛的应用. 本研究对数字地形分析与可视化技术在地形测量中的应用进行了深入地研究和探讨. 通过现有的地理信息系统软件,我们使用插值方法来生成地形数据,并用三维可视化方法来展示地形.实验证明,数字地形分析有助于快速准确地获得地形特性, 而地形可视化则大大增强了地形信息的理解和分析能力. 在此基础上,本文还对数字地形的分析、可视化技术、软件应用等方面进行了细致的研究,探讨了地形测量在山区土地规划、地质环境评价等领域的应用. 结果表明,数字地形分析与可视化技术在地形测量中的应用能够提高工作效率,减小测绘错误,有很高的实用价值和广阔的应用前景。这为我国的土地资源管理和规划、环境评估、自然灾害预测、决策支持等提供了重要的技术支持。

国土规划中基于3D地理信息技术的地形地貌分析与模拟研究

土地利用规划是国土资源管理和城市发展的重要组成部分,而基于3D地理信息技术的地形地貌分析与模拟在土地利用规划中的应用,对于科学合理地规划土地利用和保护生态环境具有重要意义。本文以3D地理信息技术为基础,结合地形地貌分析与模拟方法,探讨了其在国土规划中的应用,介绍了3D地理信息技术的发展,详细分析了基于该技术的地形地貌分析方法,包括地形数据获取、地形特征提取和地形模拟等,最后探讨了3D地理信息技术在国土规划中的应用。

青藏高原东坡地形对影响云南降水的高原涡的作用机理

利用常规观测资料、FNL分析资料及经质控后的自动站小时降水数据,诊断分析了青藏高原东坡地形在2017年7月2-3日高原涡影响云南降水过程中的作用,并利用数值模式WRFv4.0对此次过程进行了地形敏感性试验。结果表明:高原涡是此次云南强降水的重要影响系统;低涡中心及附近区域中高层维持暖心结构,并呈现显著的上升、下沉运动交替的分布;过程累积雨量分布表现为两条明显的与山脉走向平行的西北-东南向雨带,且具有强弱交错的分布特征,强降水集中出现在午后至傍晚及前半夜两个时段内,中心均位于地形边坡,并随着低涡向下游传播;南亚高压、西北辐散气流、西太平洋副热带高压及滇缅高压为低涡的东移发展提供了有利的高空环流场,500 hPa正涡度及700 hPa水汽通量辐合中心对强降水落区具有较好指示意义;低涡降水期间存在β中尺度重力波,波动由青藏高原东坡地形激发,沿着300~200 hPa的气层传播,高空的非地转平衡运动及垂直风切变为重力波的发展及传播提供了有利条件,重力波先于低涡及降水向下游方向移动及发展,波脊处对应上升运动及辐散中心,波槽处对应下沉运动及辐合中心,强降水及波脊均位于低涡西南侧强辐合上升运动区;地形高度降低后,其机械阻挡抬升作用减弱,重力波和高原低涡消失,雨带强度及空间分布特征发生显著改变。高原东坡地形对高原涡的形成和发展,以及高原涡影响下的云南降水具有重要作用。

水下地形匹配导航研究综述

地形辅助导航系统以地形高程特征为定位信息源,可为水下航行器提供有界的定位误差,并能显著地抑制捷联惯性导航系统的误差漂移。而地形匹配算法是地形辅助导航系统的关键技术,其输出的匹配位置可作为组合导航滤波器的观测值以修正导航参数,地形匹配精度直接决定了整个导航系统性能。首先概述了现有水下导航定位技术,然后阐述了地形辅助导航基本原理与组成,最后详细总结了中外地形辅助导航系统和地形匹配算法的研究进展,为中国地形辅助导航系统的开发和研制提供有益参考和支撑。

基于多任务强化学习的地形自适应模仿学习方法

地形自适应能力是智能体在复杂地形条件下稳定运动的基础,而由于机器人动力学系统的复杂性,传统逆动力学方法通常难以使其具备这种能力。现有利用强化学习在解决序列决策问题上的优势训练智能体地形适应能力的单任务学习方法无法有效学习各类地形中的相关性。事实上,复杂地形自适应任务可以认为是一种多任务,子任务间的关系可以用不同地形影响因素来衡量,通过子任务模型的相互学习解决数据分布信息获取不全面的问题。基于此,本文提出一种多任务强化学习方法。该方法包含1个由子任务预训练模型组成的执行层和1个基于强化学习方法、采用软约束融合执行层模型的决策层。在LeggedGym地形仿真器上的实验证明,本文方法训练的智能体运动更加稳定,在复杂地形上的摔倒次数更少,并且表现出更好的泛化性能。

基于激光SLAM多地形机器人的设计

为解决传统轮式机器人在复杂地形中受限与腿式机器人控制策略复杂的问题,提出一种多地形机器人。结合激光即时定位与地图构建(SLAM)方法和自适应式轮腿机构,将树莓派作为运算单元,搭载(ROS)机器人操作系统,应用激光SLAM技术实现环境地图构建和机器人导航,同时结合深度模型和摄像头完成图像任务。自适应式轮腿机械结构使机器人能够根据环境需求自动切换为轮式或腿式行进模式。底层控制器采用STM32F407,机器人通过PID算法能实现精准的移动和机械臂作业。结果表明:该多地形机器人控制方法简单高效,在坡地、草地、坑地、台阶障碍物等复杂地形中展现了灵活移动的能力,最大翻越障碍高度可达250 mm,爬坡角度可达45°,在稳定性和适应性方面具有显著优势。

观测信息不足条件下TanDEM-X InSAR的大范围林下地形反演

TerraSAR/TanDEM-X InSAR双站卫星系统是目前最主要的全球测图卫星系统之一,但该系统主要获取单基线、单极化InSAR数据。受观测信息不足的限制,无法直接分离植被体散射与地表散射信息,难以获取高精度的森林高度和林下地形。鉴于此,本文提出了联合单/双基线的大范围林下地形反演方法,其核心思想为:在InSAR干涉对重叠区,每个干涉对有不同的基线,两个干涉对重叠相当于双基线观测,可以采用RVoG模型估计森林高度。然后,利用简化的RVoG模型(C-SINC模型),以重叠区反演的树高结果为已知值,通过假定不同树高的散射过程具有相似性,对C-SINC模型进行求解进而获取林下地形。最后,以西班牙Teruel试验区对本文方法进行验证,与LiDAR DEM进行精度对比,InSAR DEM的RMSE为7.43 m,本文方法获取的林下地形RMSE为5.98 m,精度提高了20%。本文方法为利用TanDEM-X实现大范围林下地形测绘提供了参考。

激光测量技术在油气开采地形测量中的运用——评《地球化学在油气系统中的应用》

随着科技的进步,激光测量技术不仅在油气勘探领域得到广泛应用,还在环境监测、地形测绘等多个领域显示出其独特价值。在油气行业中,激光测量技术不仅提高了资源勘探的效率和准确性,而且有助于更好地规划开采作业,最小化对环境的影响。由(美)M.劳森等著作的《地球化学在油气系统中的应用》一书以Muglad盆地和Bighorm盆地作为案例,展示如何将地球化学测试技术与油气系统研究结合起来,为油气系统分析提供新的视角和方法。

顾及地形特征的复杂度通用模型定量研究

地形复杂度是数字地形分析的重要参数,目前缺少统一的标准,故提出一种通用地形数字化描述模型。选取15个典型地貌试验区,利用DEM计算坡面地形因子的亲疏程度,筛选出最佳模型参数;通过因子分析确定权重,进而构建地形复杂度模型;结合不同地形的模型对比及综合地貌可视化,说明地形复杂度模型的准确性及普适性。实验结果显示地形复杂度与地形特征存在较强的关系:TCI<0.1呈平原或盆地地形,0.1≤TCI<0.8呈丘陵地形,0.8≤TCI<1.8呈高原地形,TCI≥1.8呈山地地形。通过实验验证,表明了地形复杂程度与海拔高度和山地尺度之间存在一定程度的正相关关系。此外,本研究为地形地貌研究、生态环境影响和区域发展评价提供了实用指导。

六盘山地形及相对湿度对微波辐射计反演气温的影响

利用2018年4月至2019年11月的六盘山隆德站微波辐射计探测资料与平凉站探空资料,研究了微波辐射计反演温度(TM)对空气相对湿度的敏感性。首次提出湿度敏感性系数(HSR)和零度漂移度(ZDD)概念,利用这两个参量在不同高度层的分布特征,研究了六盘山地形对空气相对湿度和温度的影响,主要结论如下:(1)非降水天气条件下,空气相对湿度越大,HSR与1.0的差别越大,ZDD也越大。(2)六盘山地形对大气层的湿度垂直分布影响较大。爬坡气流或抬升气流明显增加了3 km以下气层湿度水平,晴天和阴天条件下空气相对湿度分别在山顶以上0.5 km气层和1.0~2.0 km气层达到最大,TM比实际温度最大能偏低2.7℃。(3)地形对气层湿度的影响进一步影响了空气温度的垂直分布,阴天条件下的大气逆辐射加热使得3 km以下气层平均升温2.3℃,因湿度敏感性产生的温度影响平均达到0.9℃,最高能达到1.7℃。