一种基于超曲面样条函数的三维空间插值方法

将二维曲面样条函数插值法进一步引申,提出一种基于超曲面样条函数进行三维空间插值的新方法,介绍超曲面样条函数的构造方法,给出利用该方法进行三维空间插值的数值实现过程。最后以插值形成三维空间规则数据场为例,证明利用超曲面样条函数法进行三维空间插值的可行性和准确性。

曲面样条函数在GPS高程拟合中的应用

GPS高程拟合利用了在一定的范围内高程异常具有一定的几何相关性,求解高程异常。文中论述了曲面样条函数插值的原理与优越性,并利用其进行了高程异常的拟合,并对已知点进行了检验,结果表明,其结果是可靠的,方法是可行并且是有效的,具有一定的科学性和实用性。

曲面样条函数在DTM中的分析应用研究

本文介绍了曲面样条函数的数学原理 ,分析了其在DTM中的应用方法 ,即可用于空间内插和坡度。

基于泰勒多项式及曲面样条函数的地电场变化分析

选取江苏及邻区地电台网13个台站地电场观测分钟值,采用泰勒多项式和曲面样条函数模型建立地电日变化模型,使用模型曲线描述不同年份、同农历日期、同等磁情天气的实测地电日变化,结果表明:使用分钟值曲线建立的地电日变化模型,更能清晰反映日变化特点,并可反映一天当中台站观测环境、测量系统等变化引起的地电变化;使用同一区域地电台网中若干台站同方向测道的样本曲线,建立各测道电场变化模型,可反映其自身特征及共性特征。

曲面样条函数在矿体零边界自动圈定中的应用

针对手工圈定矿体边界受人为不确定性因素的影响,效率低下,结果误差大的现状。引入了利用曲面样条函数的原理,采用计算机技术自动圈定矿体零边界。实例研究表明,采用此种新技术不仅能有效地减少人为误差,还可大大提高储量计算的工作效率。

曲面样条函数在水下测量数据空白填补中的应用

简要介绍曲面样条函数的原理,利用回归分析法计算其参考插值半径,以数学统计方法证明其合理性。将顾及插值半径的曲面样条函数法应用于填补水下声纳测量的数据空白,并与影响特征点的双三次B样条曲面、普通克里金插值法比较,证明使用该方法的合理性。

基于静力测试的三维曲面结构测点优化配置

传感器测点优化配置在结构健康监测系统中具有重要作用。针对结构健康监测中静力作用下三维曲面结构变形状况进行了研究,提出了三维曲面结构的测点优化配置方法。首先,对三维曲面结构进行测点组合选取,根据已知测点的响应值采用三维超曲面样条函数插值估计未布置测点的响应值,然后建立适应度函数,对未布置测点的估计值与实际值的误差进行判定,最后通过二重结构编码遗传算法对测点组合进行优化,选取适应度函数值最小的测点配置方案,从而实现了传感器测点优化配置的目的。应用该方法对简支的圆柱壳弯曲变形进行了测点优化配置,得到的适应度函数值最小的测点配置方案中,未布置测点的估计值与实际值的误差为1.10%,从而验证了该方法的可行性和有效性。

轻小型无人机高光谱影像拼接研究

轻小型、低成本无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)机载光谱成像仪的快速发展为水质监测、精准农业提供了新的手段。ZK-VNIR-FPG480机载高光谱成像仪是国产仪器,拥有自主产权,影像共有270个波段,光谱范围为400~1 000 nm,光谱分辨率为3 nm,空间分辨率为0.9 m@1 km,成像方式为运动推扫成像,该成像仪的特点是影像之间不存在航向重叠,只存在旁向重叠。它在提供高光谱、高空间分辨率影像的同时也存在着一系列问题:①无人机的狭窄视场限制了每条航带的地面覆盖范围,需要进行航带拼接;②其自带的POS系统定位精度低;③为提高作业效率,航带间的重叠率较低,一般设置在30%左右,为影像拼接增加了困难;④因飞行时受风力、光照以及仪器自身等影响使得每条航带间存在亮度差异,拼接时会出现拼接缝现象。针对上述问题提出一种基于曲面样条函数和相位相关的无人机高光谱影像拼接方法,旨在将无人机拍摄的单条高光谱航带拼接成一幅完整的带有地理坐标的全景图,并实现影像几何和光谱上的匹配。该方法包括以下几个步骤:首先,以正射影像为基准采用曲面样条函数法对高光谱航带进行地理配准,赋予每条航带真实的地理坐标;然后采用局部方差法计算各波段信噪比,取分值最高的波段作为最优波段;再利用该最优波段采用基于2幂子图像的相位相关算法来纠正航带间已经存在的地理空间映射关系,消除航带间存在的错位;最后选用加权平均融合法对相邻航带进行融合,消除航带拼接时因光照、仪器自身等影响所产生的拼接线问题,最终得到带有绝对地理坐标的高光谱全景图。实验使用ZK-VNIR-FPG480机载高光谱成像仪获取大理某地区的高光谱数据进行拼接,结果表明,该拼接方法得到的全景图拼接处没有错位现象,几何位置准确。选取4种典型地物拼接前后的光谱曲线,其曲线走向基本一致,计算拼接影像与拼接前左右影像的光谱角余弦均值为0.9652,光谱相关系数均值为0.8632,光谱信息散度均值为0.4240,欧式距离均值为0.4941,四种光谱曲线相似性测度指标客观上显示了曲线的高度相似性,表明拼接前后同名点的光谱匹配度高,适用于无人机高光谱数据的拼接。该方法不仅提高了拼接影像的地理坐标精度,还在消除拼接缝的基础上最大限度的保证了光谱的保真性,并通过引入2幂子图像解决了影像在重叠度低的情况下配准算法失效的问题。但拼接前相邻航带同名点间存在光谱差异,且高光谱数据量大,拼接耗时多,如何利用重叠区域的像素修正系统误差,统一拼接图像的度量空间以提升光谱精度和稳定性并提高拼接速度仍是今后需要解决的问题。

区域地电观测网地电场日变化模型研究

应用泰勒多项式和曲面样条函数法建立了我国地电场观测台网中华东、华北两个区域台网的地电场日变化(Kp≤5)模型,并对拟合结果进行了对比分析.结果表明:1尽管地电场变化复杂,但用这两种方法建立的日变化模型相当吻合,模型曲线随时间的变化符合样本曲线随时间的变化;2用模型曲线可以描述其它年份同农历日期、同等磁情时实测的地电场日变化;3用模型曲线描述实测地电场日变化时,低磁情时得出的结果要优于高磁情时的结果;4用多日样本曲线得到的模型曲线更能清晰地展示出地电场日变化的两次起伏波形、幅度以及极值集中在午前午后等变化特点.今后建立全国各区域台网不同磁情、不同农历日期的地电场日变化模型可定量评价区域台网的地电场观测资料的质量,同时根据该模型能够分离出地电场的非正常变化,进而研判真实的异常,以服务于地震等灾害事件的预测以及地球电磁环境变化的监测等方面.

防洪模拟中的地形自适应网格生成技术

在洪水波演进过程中,地形是主要影响因素之一,根据计算区域内地形变化自动调整网格分布,可以使计算模型和计算结果能更加细致和精确地反映客观地形地貌。本文分析了江河洪水演进模拟中网格自动生成方面的需求,探讨了洪水模拟中两类地形自适应问题:突变地形和缓变地形。对于如堤防等阻水建筑物,概括为一种地形突变,网格自动生成时此类地形的自适应可以转化为边界自适应问题,因为此类地形突变一般均能以连续折线来表示。而对于缓变地形,本文提出了通过曲面样条函数拟合,形成计算区域内连续光滑的地形曲面,从而通过各点高程梯度来控制网格尺寸,实现网格生成过程中的地形自适应,即在地势平坦区域加大网格尺寸,而在地势变化剧烈的区域,加密网格。

地学三维模型光照与动态显示

介绍了一种具有真实感的地学三维模型光照显示的新方法 ,给出了三角网构建和曲面样条函数插值方法 ,讨论了适应三维模型光照显示的可见性测试、光照模型等算法和方法 。

固定床反应器传热参数的求取

采用模拟平板弯曲变形的曲面样条函数表达温度分布函数，由此建立一种在固定床反应器内由实验数据推算传热参数的算法，并求出一个温度分布函数。线性方程组的求解采用全主元高斯消去法，目标函数的求解采用单纯形法。本方法计算结果可靠，与文献值符合良好。此法还具有算法稳定，对初值要求不高等优点。

校准数字化矿图的一种实用算法——网格限制法

满足数字化矿图的精度要求是实现数字矿山的重要保证。结合煤矿地测微机制图和相关矿图的特点 ,本文提出了利用曲面样条函数及公里网特征点数据校准数字化矿图的实用数学方法。

基于地形高程数据的复杂地形风场建模方法

提出了一种以地形高程数据为基础,进行三维复杂地形建模及其风场分布求解的数值仿真方法.该方法利用曲面样条插值技术建立复杂地形的三维数字模型,并将地形曲面离散为若干个涡环网格,结合位势流理论与地面边界条件计算得到复杂地形影响下的三维风场.数值计算结果显示,相比基于球绕流理论的工程模拟方法,该方法可对复杂地形做出更为真实的描述,并给出更为合理的风场分布形式.同时该方法建模过程简单,便于实际操作,适于飞机飞行性能评估或飞行模拟器环境建模的工程应用.

加密不规则三角网模型的关键算法研究

提出存储TIN模型数据的拓扑数据结构,自动搜索插值原始数据的"膨胀算法"以及用于插值的曲面样条函数的数学模型。利用具有优良数学特征的曲面样条函数,可以完成对TIN的加密处理。

基于GIS的空间插值法在矿井地质构造预测中的应用研究

对地理信息系统空间数据分析的空间数据插值法做了简要的叙述,详细介绍了曲面样条函数空间插值方法,并利用此方法对东滩矿六采区的地质构造做出了预测。

在AutoCAD中实现三维地层模拟的一种方法

以地层等高线和地质柱状图为建模基础信息,采用曲面样条函数进行插值计算地质曲面,并对A u toCAD进行二次开发,将二维抽象的等高线信息以三维可视化的图形效果在A u toCAD的图形窗口中直观形象地表示出来,为开采和规划决策提供依据。此方法可使煤矿主采区域、城市活断层探测以三维地层显示,对煤矿行业,地震活断层研究有一定的参考价值。

插值和拟合方法在高程异常模型建立中的应用

不同的高程异常模型求解的正常高是有差异的,为了获取临沂市最优的高程异常模型,通过临沂市均匀分布的离散高程异常点,利用插值和拟合的方式生成高程异常曲面;并以临沂市的GPS精化高程作为检测点,分析了各种模型之间的差别。