测绘地理信息

Journal of Geomatics

 

   

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高端论坛

  • 开发政策视角下武汉1973—2018年湖泊时空演变研究

    詹庆明;李荣;詹萌;高思航;

    选取武汉市1973—2018年的遥感影像,提取湖泊水体及土地利用信息,探讨武汉市湖泊时空演变特征及其受到城市开发建设影响的作用规律。研究结果表明:(1)45年间,武汉市湖泊面积整体呈现下降趋势,并可分为1973—1990年面积锐减阶段、1991—2005年持续减少阶段、2006—2018波动向好阶段。(2)武汉市湖泊面积变化规律呈现明显的空间异质性,都市发展区和远城区水体面积下降幅度远大于中心城区;不同圈层湖泊面积快速萎缩的发生时期差异明显,和城市发展阶段相适应。(3)典型湖泊水体面积的减少与周边建设用地的增多在时间上呈现同步性,且与所在区域城市发展定位和相应的政策支持关系紧密。(4)城市湖泊面积变化的时空异质特征和城市开发的不同阶段相适应。城市不同发展阶段对城市土地制度的要求不同,进一步影响了城市用地开发的模式,最终体现在城市湖泊水体面积时空变化上。

    2022年06期 v.47;No.222 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1702K]
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技术研究

  • 观测时长对不同长度的GNSS基线解算精度影响分析

    王阳;姚宜斌;张良;

    观测时长与基线长度是影响GNSS(global navigation satellite system)基线解算精度的重要因素。定量分析观测时长对不同长度的GNSS基线解算精度的影响,是不同应用场景下解算时长设置和基线选择的前提。选取不同基线长度的若干IGS(international GNSS service)站,根据不同观测时长利用GAMIT软件进行静态解算,分析结果表明,对于不同长度的基线,解算精度达到毫米级所需时间不同。对于1 000 km长度的基线,观测时长需要24 h;对于50 km长度的基线,观测时长需要10 h;而对于5 km的基线,4 h的观测时长即可达到优于10 mm的精度。

    2022年06期 v.47;No.222 7-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1506K]
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  • BDS/GNSS虚拟基准站的网络RTK服务系统技术研究

    邓思胜;叶远斌;邓辰龙;

    由于3个或以上物理基准站的坐标和观测数据属于控制数据,不能在公共网络上发播和使用,这很大程度上限制了网络实时动态(real-time kinematic,RTK)系统在公共服务如自动驾驶、高精度导航中的使用。而非物理观测站的虚拟观测数据是可公开使用的数据,能在公共网络中传输和使用,因此介绍了虚拟基准站观测值的生成方法,并在此基础上提出一种基于BDS/GNSS(BeiDou navigation satellite system/global navigation satellite system)虚拟基准站建立区域误差模型来实现网络RTK播发服务的方法。实验结果表明,在满足基准站数据可控的条件下,该方法可以实现平面优于3 cm,高程优于5 cm的实时定位精度,与物理基准站网络RTK系统具有同等定位性能。

    2022年06期 v.47;No.222 12-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1262K]
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  • 神经网络在甚短弧初轨确定问题中的应用

    张郑元;桑吉章;陈俊宇;

    目前应用于空间碎片仅角度观测值的甚短弧初轨确定问题的Gauss方法、Gooding方法等解析方法并不能得到很高的精度。依据神经网络算法的“万能近似性质”,将其应用于甚短弧初轨确定问题中,并利用Python的Scikit-Learn库中的主成分分析函数和Keras库中的前馈神经网络函数处理了一批仿真数据,这些数据观测弧长仅为21 s。结果表明,该算法能够提升传统的初轨确定解算精度。

    2022年06期 v.47;No.222 16-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1379K]
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  • 椭球膨胀法引起的面积变化分析

    赵辉;王夏莉;耿晓燕;孟静娟;

    通过椭球膨胀法设计独立坐标系虽然可以减小长度变形的影响,但会引起面积发生变化。本文分别从地面观测值归算至椭球面和高斯投影面两个过程,分析椭球膨胀法引起的面积变化。结果表明:椭球膨胀法引起的椭球面积变化较大,主要受投影面高程影响,平面面积变化与椭球面积变化基本一致。

    2022年06期 v.47;No.222 20-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1262K]
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  • 基于改进的CLAMBDA算法的低成本车载定姿研究

    李启智;姚宜斌;王鑫哲;

    在消费级低成本车载姿态解算中,由于接收机性能较差,采用最小二乘模糊度降相关平差(least square ambiguity decorrelation adjustment,LAMBDA)方法进行整周模糊度搜索时成功率较低。针对这一问题,提出了利用基线长度已知的条件,使用CLAMBDA(constrained LAMBDA)算法进行解算,并添加了检核条件改进算法提高性能。实测数据处理结果表明,该方法能提高整周模糊度固定成功率和正确率,当动态实验和观测条件不好时效果尤为突出。

    2022年06期 v.47;No.222 23-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K]
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  • 基于Arcpy和NumPy的DEM的投影形变分析方法

    谢正明;王友昆;张君华;余章蓉;

    城市独立坐标系建立时必须考虑投影带和投影面的设置,传统的方法一般基于高等级控制点的坐标成果进行计算,但不够准确和全面。近年来,高精度数字高程模型(digital elevation model,DEM)成果逐渐应用于投影形变计算。根据DEM易于读取和计算的特点,基于Arcpy和Numpy实现其投影形变计算和分析,以及投影结果制图与输出的标准化和自动化。该方法计算效率高,结果准确可靠且可视统一,可用于大型建设工程独立坐标系的建立。

    2022年06期 v.47;No.222 27-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1386K]
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  • 一种基于SIFT-NMI的多源影像配准方法

    徐绍哲;詹总谦;

    针对不同尺度的无人机多源遥感影像,在使用尺度不变特征变换(scale invariant feature transform,SIFT)粗配准的基础上,加入归一化互信息(normalized mutual information,NMI)进行精配准,有效克服了多源影像的尺度和光谱差异性问题,实现了无人机多源影像的自动配准。实验结果表明,所提方法鲁棒性强,是一种有效的多源影像配准方法。

    2022年06期 v.47;No.222 32-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1411K]
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  • 具有视差的无人机航拍图像拼接算法研究

    黄石明;何小军;廖凯涛;陈德根;

    针对无人机航拍相邻图像会具有视差以及现有拼接算法易出现重影等问题,提出了一种基于APAP(as-projective-as-possible image stitching)算法航拍图像拼接方法。首先利用AKAZE(accelerated KAZE)算法对相邻图像进行特征匹配,然后借助APAP配准算法对相邻航拍图像进行配准,最后对重叠部分借助拉普拉斯金字塔融合算法进行融合得到拼接图像。实验证明:所提算法对航拍图像的拼接效果较好,无明显拼接痕迹,且拼接速度较快。

    2022年06期 v.47;No.222 36-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1414K]
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  • 增强虚拟环境中基于虚拟影像的视频注册方法

    佟家兴;靳明;张盛源;付仲良;

    视频三维叠加显示技术的增强虚拟环境技术(augmented virtual environment,AVE)近年来广受关注,相机标定技术的视频注册方法成为实现增强虚拟环境的研究热点。针对虚拟三维环境的特点所提出的方法中,首先借助虚拟相机生成包含深度信息的虚拟影像来进行控制点对提取配准;进而通过直接线性变换和非线性优化方法从关于控制点对建立的方程中求解相机矩阵;随后通过相机矩阵建立标定参数与三维渲染引擎之间的联系,并用阴影贴图技术进行视频映射;最后使用该方法在武汉大学校园内和某厂区内进行了视频注册实验,实验结果证明了所提出的方法的有效性和适用性。

    2022年06期 v.47;No.222 41-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K]
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  • 基于全卷积编解码网络的视觉定位方法

    李晨旻;姚剑;龚烨;刘欣怡;

    针对目前视觉定位方法中使用人工特征的限制,提出了一种基于全卷积编解码网络的视觉定位方法。该方法将场景点3D坐标映射到图像的BGR(blue-green-red)通道,建立了图像到场景的直接联系,并通过全卷积编解码网络学习图像与场景结构的关系。给出一张图像,网络可以预测其每个像素点对应的3D点在当前场景世界坐标系的坐标;然后结合RANSAC(random sample consensus)和PnP(perspective-n-point)算法求解位姿并优化,得到最终的相对位姿。在7-Scenes数据集上的实验结果表明本文方法可实现厘米级的高精度定位,并且相比其他基于深度学习的方法,该方法在保证精度的同时,模型尺寸更小。

    2022年06期 v.47;No.222 46-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1443K]
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  • 一种探讨点云深度学习决策的PointNet++解析网络

    龚国栋;李耀斌;花向红;赵不钒;卢荣;

    针对三维点云数据分类深度学习可解释性研究,提出一种探讨点云深度学习决策的PointNet++解析网络,探索隐藏在PointNet++网络中的特征信息。根据二维图像解译工作中的类激活映射图,提出了三维点云的类激活映射图,并将点云类激活映射图作为探索PointNet++网络分类决策的依据,采用多层感知机取代全连接层,并使用均值池化层来聚合卷积特征。实验数据为ModelNet40数据集,验证了所提出的PointNet++解析网络的可行性。研究结果表明,所提算法达到了较高的分类精度并且能够对PointNet++分类决策进行探讨,提取直接有助于决策制定的特征区域。

    2022年06期 v.47;No.222 50-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1492K]
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  • 一种结合数字地形特征的航空影像滑坡检测方法

    柯鸿飞;占昭;

    提出了一种结合数字地形特征的高分辨率航空正射影像的滑坡提取方法,并通过基于偏微分方程的演化算法优化滑坡边界,得到最终的滑坡提取结果。实验表明,该方法流程能有效提取滑坡轮廓,同时能有效排除裸地、道路等与滑坡在影像表现上难以区分的地物,有较高的提取精度。

    2022年06期 v.47;No.222 55-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1390K]
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  • 一种基于决策树的行人运动模态识别方法

    计洁;黄劲松;

    微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)技术的快速发展及其在移动智能终端中的日益普及,促进了人们对移动智能终端高精度定位算法的研究,尤其是利用智能手机进行无缝定位。然而,目前多数行人导航系统都以单一姿态为前提进行定位推算,并未考虑行人在使用手机过程中的多模态问题。因此,利用手机内置MEMS传感器的原始数据,基于决策树模型对行人运动模态进行了识别,判别模态包括绝对静止、通话步行、摆臂步行以及裤兜步行4种。首先,采用巴特沃斯低通滤波器对原始数据进行了数据预处理,并计算其模值;其次,提取特征值,包括信号能量、方差、均值、最大值和最小值,结合k折交叉验证(kfold cross-validation)法,采用决策树进行了模态识别,并进行验证。实验结果表明,本文模型的整体分类准确率可达97.23%,可为行人导航系统提供较为准确、可靠的模态信息以辅助定位。

    2022年06期 v.47;No.222 60-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1471K]
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  • 基于智能手机的行人路网坡度属性检测

    雷霞;周宝定;

    由于现有行人路网的基础数据中缺失属性信息,造成行人导航无法满足个性化需求,影响了行人出行的舒适度与安全性。将路网分为平路与坡路两类,提出了一种基于智能手机的行人路网坡度属性检测方法。首先,基于智能手机传感器数据,采用机器学习算法实现对坡度属性的检测。其次,通过数据融合与地图匹配,得到带有属性信息的行人路网数据。最后,对该数据投票与修正并进行可视化。方法最终达到了97.3%的属性检测精度,表明了本文方法的有效性。所得路网数据可为个性化导航提供数据基础。

    2022年06期 v.47;No.222 65-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1283K]
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  • 基于多因子加权的遥感制图最佳波段组合分析

    毛玉君;李志伟;沈焕锋;苗静;

    遥感影像最佳波段组合的研究对遥感信息提取与专题制图具有重要意义。以Landsat-8影像为例,提出了多因子加权的遥感制图最佳波段组合评价方法,分别从全局加权与场景加权的角度,对长江经济带全域及城市、水体、植被典型场景进行最佳波段组合分析,并通过评估不同波段组合影像的土地覆盖分类精度进行结果验证。结果表明B6-B5-B4进行RGB彩色合成是适宜长江经济带区域Landsat-8影像遥感制图的最佳波段组合,在城市、水体、植被分场景下保证了较高的土地覆盖分类精度,同NASA(national aeronautics and space administration)的Landsat ARD(analysis ready data)产品展示采用的波段组合方案一致,验证了实验结论的可靠性,为大区域遥感制图中影像波段组合的优选提供决策依据。

    2022年06期 v.47;No.222 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K]
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  • 基于光谱与光合参量的油菜叶片总初级生产力反演

    林志恒;邵佩佩;龚龑;

    以“华油杂9号”油菜光谱反射率和光合参量数据为数据源,使用8种植被指数,分别建立VI、PAR_(in)×VI及PAR_(in)×VI×Cond 3类总初级生产力(gross primary productivity,GPP)反演模型,并验证精度,结果表明:(1)光合有效辐射和叶片气孔导度是影响油菜光合作用的重要因素,不考虑其影响仅使用植被指数反演油菜GPP效果不佳,模型R~2均低于0.5。(2)结合入射光合有效辐射和叶片气孔导度两个光合参量构建的反演模型PAR_(in)×VI×Cond效果良好,模型平均R~2高于0.89,平均RMSE(root mean squares error)不超过2.17 g·m~(-2),效果最佳的MTCI模型,其平均拟合优度R~2可达0.91,RMSE为1.90 g·m~(-2),满足反演油菜叶片GPP精度要求。因此,基于光谱和光合参量的模型可以用于油菜叶片总初级生产力反演。

    2022年06期 v.47;No.222 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1236K]
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  • 基于高分辨率遥感的水源地风险源提取技术研究

    曹琪;郑雅兰;沈谦;汪闽;

    风险源提取是实现饮用水源地遥感监测的重要技术环节。基于高分遥感的风险源提取的技术方法体系,研发了结合面向对象和深度学习技术的风险源提取方法并进行了软件实现。以图像分割为基础通过面向对象深度学习分类提取大尺度自然分险源,再利用语义分割提取各类人工分险源,实现了不同分险源的分级提取。依托相应软件系统,以高分二号影像为主要数据源,以南京市夹江水源地为示范区开展了风险源提取试验。结果表明系统实现了包括水源地水体分布,以及水体周边建筑物、道路、农、林等多类人工、自然风险源目标的准确提取。

    2022年06期 v.47;No.222 81-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1437K]
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  • 基于无人机影像的输电线杆塔空气间隙量测方法

    赵珩;王峰;郭宁;苗堃;刘亚文;

    高精度的输电线杆塔空气间隙量测为风偏预警提供重要的决策数据。采用无人机获取输电线杆塔序列影像,经空中三角测量、密集匹配等步骤,重建杆塔精细点云,通过在点云上量测的方式实现了输电线杆塔空气间隙的量测。实验证明,采用的贴近摄影方式获取钢标点云精度要高于目前常规无人机用于三维建模的飞行方式,可以避免传统方法由风偏角间接推算产生的误差,极大提高杆塔空气间隙量测的精度。

    2022年06期 v.47;No.222 86-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1314K]
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  • 基于深度学习的海洋承灾体评价方法研究

    邬满;刘金;文莉莉;严小敏;许贵林;

    针对北部湾区域海洋灾害频发、承灾体灾变响应机理不明、缺乏智能预警监测技术手段等问题,提出一种基于深度学习与地理网格评价的海洋承灾体脆弱性评价方法。该方法基于海洋大数据分析与全球网格剖分技术,构建海洋数据集装箱,在影像特征基础上,将海洋环境数据,海洋承载体脆弱性数据,强台风作用的预报数据(如风力强度、风向、风量、降水量),海岛树木、房屋、海堤、人口等数据的变化以及历年灾害、经济损失等数据,采用深度学习方法进行训练,得到最终的海洋承灾体智能评价模型,可以实现对海洋承灾体的动态评估。该方法用于承灾体响应机理研究、承灾体评价以及灾变预警,为强台风来临时防灾减灾精细化管理提供依据。

    2022年06期 v.47;No.222 91-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1478K]
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  • 基于通道域注意力卷积神经网络的遥感影像高尔夫球场提取

    林超;

    针对高尔夫球场目标大、场景复杂等引起的难以完整准确提取问题,构建了EfficientNetB3+UNet网络,引入通道域注意力模块,设计了大尺寸样本训练策略,并对模型进行了对比实验分析和应用。实验结果表明,所提方法的mIoU精度为0.948 7,明显高于非通道域注意力模型(mIoU为0.884 8)和小尺寸模型(mIoU为0.601 4),有效提升了高尔夫球场提取的完整性和准确性,显著降低了自然植被、水域等复杂内部场景和球场边缘混合场景等导致的漏提和误提现象。同时,在北京、上海、广州和深圳四地的高尔夫球场提取应用中,模型召回率均优于90%,具有良好的应用价值。

    2022年06期 v.47;No.222 96-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1358K]
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  • 云GIS架构下的电网数据并行计算及编辑技术研究

    夏伟;李志坚;蔡文婷;邓兵;高永铭;陈姣;蔡喜荣;

    随着电网GIS业务应用的拓展,海量空间数据量呈几何级数增长,如何系统地存储和管理地理空间数据、提高软硬件的利用率和高效地服务更多用户,成为了电网GIS实际应用的新的研究热点。以南方电网GIS平台为例,主要研究云GIS架构下的数据并行计算及编辑的关键技术,结合云计算在大数据处理方面的优势,来解决电网GIS所面临的困境。首先概述了云GIS的架构;然后重点介绍云计算与GIS结合的关键技术;最后通过在南方电网的应用实践证明相关技术的可行性及先进性。

    2022年06期 v.47;No.222 101-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1354K]
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  • 基于多源SAR影像的江苏北部地面沉降监测分析

    范雪婷;潘九宝;

    针对江苏北部地面沉降问题,基于多主影像相干目标小基线技术利用Radarsat-2和Sentinel-1A影像监测该地区地面沉降状况并交叉验证分析。监测结果表明:研究区存在明显地表沉降,特别是连云港市徐圩港区沉降最为严重,沉降高达252 mm/a;基于两种数据源的监测结果总体差异较小,均方差为6.2 mm/a;但高分辨率的Radarsat-2监测结果的沉降细节信息更加丰富,在完整性和可靠性上表现更好。

    2022年06期 v.47;No.222 106-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1527K]
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  • 基于QPS-InSAR珠江口西岸地面沉降监测

    张永利;曾宪明;王长委;杜志彪;石晓春;

    高速发展合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture radar,InSAR),特别是准永久散射体干涉测量技术(quasi-permanent scatterer InSAR,QPS-InSAR)克服了大气延迟效应和时间、空间去相干对干涉条纹的影响,为地面沉降监测提供了更加可靠的技术方法。采用珠江口西岸2017年6月至2018年11月的18景Sentinel-1A雷达影像,基于QPS-InSAR技术开展地面沉降速率监测研究,结果显示该地区整体平均年沉降速率在19 mm/a,和水准监测的年平均沉降速率变化趋势基本一致,并结合区域软土分布规律进一步证明沉降与软土基底特性的联系。研究表明,利用QPS-InSAR在大范围区域实现高效、经济快速、高精度密度的地面沉降进行监测是可行的。

    2022年06期 v.47;No.222 110-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1458K]
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  • 基于Landsat数据的1988—2018年东莞湿地演变的遥感分析

    陈明辉;

    以东莞市为研究区,利用多时相卫星遥感数据,采用面向对象结合目视解译的方法获取1988年以来6期湿地分布信息,并分析其时空变化特征和驱动因素。结果表明:1988—2018年东莞市湿地总面积总体呈现先增加后减少的趋势,在2000年达到最大值373.27 km~2,占东莞市总面积的15.38%,后总面积不断减少,到2018年减至227.82 km~2,占东莞市总面积的9.39%。东莞市在研究期间主要体现出的湿地转换特征是河流湿地流失并转换为非湿地地物,以及鱼塘湿地的快速变化。驱动因素分析表明人类活动是对东莞市湿地变化最重要的影响因子。分析结果可以为更好地调控和优化东莞市自然资源提供数据支持和决策辅助。

    2022年06期 v.47;No.222 115-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1335K]
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  • 济南市中心城区空间扩张特征与机理

    陈宝行;孙小涛;宋红丽;

    利用地形图及航片扫描数据、航摄影像数据,采用影像解译和GIS空间分析方法,提取不同时期城区边界范围并进行对比分析,研究1955年以来济南市中心城区空间扩张的动态变化特征、地类变化特征、重点区域特征和重心迁移特征,结合人口、经济、房地产等专题统计数据,分析城区空间扩张的机理。结果表明,济南市中心城区以东扩为主,其他方向呈外延式扩张。城区扩张受政策影响较大,与人口、经济、房地产发展相互促进。

    2022年06期 v.47;No.222 120-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1293K]
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  • 广州市体育场馆的空间格局和公平性分析

    欧思奇;唐波;

    利用兴趣点(point of interest,POI)数据,运用ArcGIS的核密度、缓冲区、15 min生活圈、局部自相关方法对广州市体育场馆进行空间分布及公平性分析,结果发现:(1)广州市体育场馆空间分布不平衡,呈现中心集聚+外围分散的结构,形成了天河体育中心、广州大学城体育中心、广东奥林匹克中心和亚运城4个高度集中的区域;(2)广州市3种类型体育场馆呈现多样化-散点状的特点,社会体育场馆核密度最高,其次是专业体育场馆,最低的是高校体育场馆;(3)天河区、越秀区、荔湾区等15 min健身圈覆盖率较高,增城区、从化区、南沙区等较低;(4)广州市体育场馆局部自相关性不够显著,只有番禺区和天河区出现了“高-低集聚”的现象,呈现单极化特征。

    2022年06期 v.47;No.222 124-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K]
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  • 机器人远程点云分割框架设计与实现

    赵锦杰;蒋佳芹;姚剑;

    针对机器人端运算能力有限、难以快速进行3D点云分割的问题,提出了一种基于远程过程调用(remote procedure call,RPC)的点云远程分割框架,实现了机器人端快速获取点云分割结果的功能。首先位于机器人端采集点云数据;然后把点云序列化为Protocol Buffers的格式;服务端对点云采样、分割并把结果返回至机器人端;最后机器人端获取服务端结果并反序列化得到点云分割结果。实验表明,该方法和常用的RESTful接口相比,在保障实时性的基础上,能大幅度减少流量消耗,从而提升了机器人点云分割的作业效率。

    2022年06期 v.47;No.222 128-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1257K]
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