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[硕士论文] 汪天伟
摄影测量与遥感 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着经济和科学技术的快速发展,城市化建设不断加快,许多重大市政工程项目如雨后春笋般出现,在追求快的同时质量就不一定能达到要求,从而工程安全问题就一直层出不穷。这个时候变形监测的重要性就不言而喻,但传统的变形监测手段有一定的局限性。现如今,近景摄影测量作为摄影测量与遥感学科的一个分支,因其高效、高精度的测量手段,开始广泛应用于变形监测中。并且随着科学技术的飞速发展和计算机的广泛应用,测量人员可以不再受专用设备的制约,同时可以通过更精密的数学模型来对近景摄影测量中的系统误差进行处理。而且随着数码相机的普及以及技术的不断成熟,非量测数码相机也越来越广泛运用到近景摄影测量中。
  直接线性变换解法(DLT)是建立像点坐标仪坐标和相应物点物方空间坐标之间直接的线性关系的算法,因无需内外方位元素的初始近似值,特别适用于非量测相机。本文基于以上问题,对非量测相机进行了室内三维场的检校,并且对经典的DLT算法进行了制约,从而提高后续数据的精度。然后在合肥地铁四号线上进行实验,通过带有制约条件的DLT算法所解算的三维空间坐标与光束法平差解算结果以及和通过全站仪进行传统测量所得结果进行比较,来验证此方法的可行性。
[硕士论文] 徐二丽
地理学;国土资源与3S技术 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:随着遥感技术的飞速发展,遥感影像为相关领域的研究提供了大量的研究数据,作为遥感影像最典型特征的尺度问题,成为了遥感领域重点研究内容里不可或缺的一部分。尺度是展现图像基本信息详细程度的衡量指标,由于遥感影像和自然实体对尺度均存在依赖性,在不同尺度,同一地物的信息特征并不完全相同,所以在某一尺度上研究分析的地物信息特征和规律,在其它尺度时,并不一定完全适用。如何运用地物信息和遥感尺度之间的依赖关系,使用合适的研究方法,选出适宜表达特定地物信息特征的尺度,在遥感领域显得尤为重要。
  本文将河北省承德县作为研究区域,选取高分一号16m、TM30m和高分四号50m遥感影像作为研究数据,以0.5m的航空遥感数据作为验证参考数据,对尺度问题进行研究。具体的研究内容和研究结果如下:
  (一)对研究所用的高分一号16m影像、TM30m影像、高分四号50m影像进行预处理,再运用最近邻采样法、简单平均法、立方卷积法分别对高分一号16m影像进行尺度转换,使用平均值、峰值信噪比、标准差等三种评价指标对转换结果进行对比分析,通过分析选出扩展结果较好的扩展方法作为研究使用的尺度转换方法。通过评价分析,简单平均法的扩展结果整体优于最近邻采样法和立方卷积法,因此,本文选用简单平均法作为扩展方法,对高分一号16m影像进行尺度扩展。
  (二)在研究区域内选择水体、建设用地、耕地、林地和未利用地等五类典型地物作为研究目标,对尺度转换后不同分辨率不同地类的分类精度和适宜尺度进行研究。结果表明,对于不同地类,适宜的表达尺度也各不相同,并不是分辨率越高,研究过程中地理实体的识别精度就越高。由于不同研究者选定的研究区域和研究尺度不同,研究区域内影像包含的地类信息也不相同,因此在众多的研究成果中并没有一个固定的尺度是适合所有研究区域和不同或相同地类的,但是对于相同区域,相同的地物类型和地物特征,合适的尺度范围是存在的。
  (三)运用三种不同遥感平台获取的多源遥感影像进行研究,将尺度转换得到的同一遥感平台具有连续性分辨率的影像和不同遥感平台的遥感影像进行对比分析,相比较于以往的单一尺度单一数据源的研究更全面更精准,以期为后续该研究区域的相关研究提供一定的参考。
[硕士论文] 史飞飞
地图学与地理信息系统 青海师范大学 2017(学位年度)
摘要:本文以青海省湟水流域为研究区,以HJ-1 A星HSI高光谱遥感影像,野外实测植被冠层光谱和其它辅助分类数据为数据源,借助新兴的高光谱遥感技术对研究区内典型植被类型进行高光谱遥感识别和分类研究。上述数据经预处理、光谱数据形式变换、高光谱数据降维和影像分类特征选取后,分别采用支持向量机(SVM)、BP神经网络(BPNN)、最大似然分类(MLC)、CART决策树(CART-DT)和波谱角填图(SAM)共5种分类方法进行典型植被遥感分类。考虑到研究区地形的复杂性、地物类型斑块破碎和植被类型多样性的特点,在分类特征数据中融入了地形辅助分类数据(包括数字高程模型、坡度和坡向)和光谱特征参量数据(绿峰幅值、红谷幅值和红边归一化植被指数)。本文的目标就是对上述5种分类方法的分类结果进行对比分析和精度评价,获取不同分类方法间的优劣性,同时寻求较优的光谱数据变换形式和高光谱影像降维方法,以探索适用于复杂地形区的植被高光谱遥感分类方法。主要研究结论如下:
  (1)本文采用的5种分类方法中,SVM的分类效果最优,其最高总体分类精度达89.21%,Kappa系数为0.88。BPNN的分类精度次于SVM分类精度,其最优总体分类精度达88.7%,Kappa系数为0.87。CART-DT的分类效果略低于上述两种分类器,其最优总体分类精度为87.69%,Kappa系数为0.85,但采用CART-DT方法的分类效率要显著高于SVM和BPNN分类器,且也能获得较优的分类精度。利用SAM方法分类精度低于上述3种,其最高总体分类精度达到了85.5%,Kappa系数为0.83,SAM分类器是目前广泛应用的高光谱遥感分类方法,对于高光谱影像分类较为适用,但该算法前期的端元光谱选取较为耗时,同时端元光谱的准确选择对于波谱角分类的精度也有较大影响。MLC分类效果最差,其最优总体分类精度为77.91%,Kappa系数为0.74。
  (2)针对研究区内8种典型植被类型,寒温性常绿针叶林的制图精度最高达86.05%,且5种分类器对于该种植被类型均有较高分类精度。温性落叶阔叶林的最优制图精度达88.00%,SVM和BPNN分类器的对该类型的识别精度要高于CART-DT和SAM,而MLC的识别精度最低,其制图精度仅为72.00%。对于灌丛植被最优制图精度达87.00%,CART-DT对于灌丛类型的识别精度要低于其它4种分类器,且4种分类器对于该种类型的识别精度均保持在86%左右。草原类型的最优制图精度达到88.15%,总体而言5种分类器对于草原类型的识别精度SVM较高,而SAM识别精度略低,其它3种分类器保持在85.00%左右。栽培植被最高制图精度为91.67%,5种分类器对栽培植被的识别效果依次为SVM>BPNN>CART-DT>SAM>MLC。高山流石坡植被的最高制图精度达到94.00%,SVM、BPNN和CART-DT对该种类型识别精度均最优,SAM次之,而MLC分类方法效果最差。无植被覆盖区的最优制图精度达93.85%,5种分类器对于该种类型的识别均能获得较高的精度,MLC和SAM分类法的识别精度要略低于其它分类方法,水体的最优制图精度达到93.33%,SAM对于该类识别效果要略低于其它4种分类器。
  (3)本文采用了MNF降维结果+辅助分类数据、PCA降维结果+辅助分类数据、ICA降维结果+辅助分类数据共3种分类数据形式,通过对该3种数据类型的12种分类结果分析发现,采用MNF降维结果+辅助分类数据的分类精度要优于其它两种,其平均总体分类精度达86%,采用PCA降维结果+辅助分类数据的分类效果次之,其平均总体分类精度达84%,而采用ICA降维结果+辅助分类数据的平均总体分类精度达81%。因采用的辅助分类数据均相同,所以可以得出文中对HSI高光谱数据采用最小噪声分离(MNF)、主成分分析(PCA)和独立主成分分析(ICA)共3种高光谱降维方法,其降维效果依次为MNF>PCA>ICA。
  (4)本文经数据形式变换获得原始(R)、倒数(1/R)、对数(log(R))和连续统去除(CR)4种高光谱影像数据,并利用该4种数据类型,采用波谱角填图进行典型植被类型分类,通过精度评价表明,采用CR数据分类精度最优,其总体分类精度达85.5%,Kappa系数为0.83。采用 log(R)数据其总体分类精度达84.82%,Kappa系数为0.82。采用R数据其总体分类精度达82.29%,Kappa系数为0.79。而采用1/R数据分类精度较低,其总体分类精度为80.61%,Kappa系数为0.77。结果表明针对原始光谱数据选取较为适用的数据变换形式能够提高分类器的识别精度,4种数据形式进行典型植被分类其效果依次为 CR>log(R)>R>1/R。
[硕士论文] 王仑
地图学与地理信息系统 青海师范大学 2017(学位年度)
摘要:土壤水分是生态水文研究的要素之一,是分析土壤退化的重要指标。传统的土壤湿度监测主要通过称重法、烘干法等方法进行。传统方法取得的土壤湿度信息比较准确,但是在实施的过程中需要大量的人力与物力资源。随着遥感科学技术的不断发展,利用定量遥感技术进行土壤水分的监测得到广泛应用,已经成为土壤水分监测的主要发展趋势之一。
  本文在对国内外的相关研究文献与资料进行整理与分析的基础上,科学了解和掌握一些常用的土壤水分反演方法。通过对比分析,选择植被供水指数法、作物缺水指数法与温度植被干旱指数法等3种可能满足祁连山南坡地形、气候特点等因素的遥感反演模型,基于2015年的MODIS地表温度产品和植被指数产品,结合0-10cm土壤水分实测数据,分别对祁连山南坡土壤含水量进行反演并对比反演精度,寻找一种适合研究区土壤水分的遥感反演方法反演2000-2015年祁连山南坡土壤水分状况及空间分布。
  主要结论如下:
  (1)植被缺水指数法适用于平原地区或地形差异较小地区及气象站点分布密集的研究地区,在气象站点分布稀疏、地形海拔相差较大的地区会导致空间插值不准确,降低模型的精度。
  (2)适合研究区祁连山南坡的模型为供水指数法和温度植被干旱指数法,精度最好的为温度植被干旱指数法。
  (3)通过利用MODIS数据构建TS/NDVI特征空间并对特征空间进行取值优化的基础上,选择2015年的数据来完成对模型的构建。在模型中可以实现对祁连山南坡的土壤水分的遥感分析,并利用2013、2014年的实测值与同年土壤水分估算值进行对比,平均误差在33%左右,精度可以满足遥感反演土壤水分的基本要求。在此基础上,反演祁连山南坡2000-2015年土壤水分。分析结果可以发现,温度植被干旱指数可以比较准确地反演土壤水分。
[硕士论文] 鲁晨曦
测绘科学与技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:三维重建一直都是计算机、医学、科学计算、虚拟现实等领域的科学问题,也是近年来的研究热点。三维建模的方式可划分为三种:基于几何信息的三维软件建模、基于距离的测量建模和基于图像的建模。三种数据来源对应着三种建模方法。其中,基于图像的模型重建方法具有数据获取便捷、设备价格低廉等优点,迅速的成为了当前三维建模的重要方法之一。使用二维图像经由运动恢复结构(SFM)生成三维模型是基于图像重建的关键步骤。因为全局SFM算法相比于一般SFM算法具有误差均匀分布等优点,使其成为近年来基于图像三维建模的热门研究方向。
  本文研究了全局SFM方法以及三维重建的相关方法,基于开源代码实现了一个基于图像的三维模型重建流程。这个重建流程使用全局SFM方法代替迭代SFM。使用地基激光扫描数据作为参考数据,使用全局方法和迭代方法完成重建,并对比重建结果。文中介绍了三维重建的相关知识,包括齐次坐标系和相机成像模型。然后介绍了三维重建的相关算法。特征点提取和匹配分别使用SIFT算子和最近邻方法。通过匹配的特征点求得相机之间的对极几何关系,进而求得全局旋转矩阵和全局平移向量。在这个过程中,使用最小二乘法完成相应的计算。最后使用光束法平差方法完成结果的统一优化,得到稀疏三维点云。但是,该点云数据无法清晰地反映出目标结构,因此需要进一步进行稠密重建。稠密重建首先选取种子面片并重建三维信息之后重复进行邻域扩展—信息重建的过程,直至所有面片重建完毕。最后使用一致性约束对所有的面片进行过滤,一致性约束使用几何和光学约束。通过对开源算法、软件和相关库的研究、整合以及相关功能的改写,实现了一个流程清晰的三维模型重建流程。基于实现的重建流程,采用校内采集的数据进行重建。重建的目标有三个,分别是创新中心、经管学院和一座假山。同时,使用VisualSFM完成迭代重建,评估两种结果的重建精度。对比结果显示全局方法的重建结果相比于迭代方法更均匀、精度更高,并且在某些条件下,全局方法重建的点云结构更加完整。
[硕士论文] 车文越
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:我国黄土分布面积广阔,由于其自身脆弱的地质条件,所以一直是地质灾害频发的重灾区。随着西部大开发以及国家“一带一路”的发展,黄土地区的工程活动越来越频繁,而随之引发的滑坡灾害也屡见不鲜,对人民生命财产构成了重大的威胁,同时严重制约着区域经济的增长。本文主要研究方向为工程开挖诱发黄土滑坡的机理,以延安刘万家沟滑坡和灞桥9.17滑坡为出发点,根据黄土滑坡的地质背景,阐述了工程性黄土滑坡的破坏特征以及成因分析;并在此基础上开展了离心模型试验,说明了开挖诱发黄土边坡失稳的变形破坏过程,并对黄土边坡进行了分区;利用数值模拟技术,通过对黄土边坡不同开挖工况下的模拟,阐述了不同开挖条件下黄土边坡稳定性分析;最后,总结了开挖诱发黄土边坡失稳的形成机理,得到了以下的结论:
  (1)通过延安刘万家沟滑坡和西安9.17灞桥滑坡两个典型案例来分析,阐明开挖诱发黄土滑坡的破坏特征,先期的工程开挖是滑坡发生的原因。
  (2)通过对黄土边坡开挖的离心物理模型实验,根据实验结果可以得知:
  ①整理坡体的位移场变化,分析坡体的变形场特征,并据此将坡体的变形进行了分区,总体分为滑动区、变形影响区和非影响区;
  ②分析黄土边坡模型中产生的裂缝的成因,反映了牵引式的破坏特征以及滑动带形成的过程;并且根据裂缝的发育的过程,解释了黄土滑坡发展过程。
  (3)通过数值模拟技术,对不同地层的边坡开挖、不同高度的边坡开挖以及不同进尺深度的开挖进行模拟,主要结论如下:
  ①纯黄土边坡在开挖后,受到工程开挖的影响最大,而存在古土壤层的边坡,受到的影响比较小,说明在黄土边坡中,存在古土壤层数越多的边坡,受到开挖卸荷作用后的自稳能力越强;
  ②在相同的开挖体情况下,越高的坡体在开挖后失稳破坏的范围越大,因此造成滑坡的灾害也越严重,即使在小开挖的条件下,黄土边坡也会发育较大的滑坡;
  ③从不同开挖深度的角度来说,黄土边坡内部的应力状态和位移的改变的程度超过黄土边坡自稳能力范畴,黄土边坡发生整体滑动破坏。
  (4)开挖诱发黄土滑坡主要有三个过程,分别是初始蠕变阶段、加速蠕变阶段和破坏阶段。
[硕士论文] 曹磊
测绘科学与技术;摄影测量与遥感 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:随着高分辨遥感卫星的日益发展,越来越多的高分辨率遥感影像走进入们的生活。越来越多的高分辨率卫星带来了分辨率越来越高的遥感影像,这些影像被广泛应用于国民建设、国土资源、林业、环境等诸多行业。目前,随着地理国情普查和监测项目的日益推进,相关遥感影像中地理国情典型要素的特征分析与提取工作发挥出越来越重要的作用。地理国情典型要素提取是地理国情信息提取的重要内容之一,具有重要的现实意义和理论价值。基于这一背景,本文首先结合地理国情普查和监测相关项目的要求,归纳地理国情典型要素(水系要素和道路要素)的特征体系,同时使用易康eCognition软件对典型要素进行全面的特征分析,建立优化的特征规则集,然后开展分层策略对比实验研究,最后基于IDL进行地理国情典型要素的提取研究。本文研究的分层策略提取研究和IDL自动化提取地理国情典型要素研究一方面为地理国情项目工作提供了一种较为优化的分析提取体系,另一方面为高分辨率遥感影像解译分析提供依据和技术指导。
  本研究主要内容包括:⑴地理国情典型要素特征体系的归纳。本文基于地理国情项目要求,综合归纳了高分辨率遥感影像中的特征体系和易康软件涵盖的特征体系,为之后的地理国情典型要素分析奠定了基础,同时具有一定的理论参考意义。⑵水系和道路典型要素的特征分析。水系要素和道路要素作为地理国情四大要素的重要组成成分,有关它们的分析尤为重要。本文建立了借助样本统计分析量化的模式,重点分析其典型特征,得出了较为理想的优化特征集,将在面向对象的遥感影像解译分类发挥一定的作用。⑶面向对象的分层策略研究。本文基于典型要素的特征分析结果,首先设计针对性的分层策略,然后与未分层遥感影像信息提取对比,得出其分类效果较好且效率较高的结论。其中未分层提取的总体精度是0.72,而使用分层策略提取总体精度可以达到0.81,且分层策略提取的分类结果更好。⑷基于IDL的典型要素提取研究。研究基于水体要素的NDWI指数特征和道路要素的特征规则集,设计并编程实现了水体和道路典型要素的提取。同时以人工采样的100个水系和道路要素样本检查点的人工解译结果为基准,解译结果一致性比率为精度评估的量化指标,结果表明:水系要素提取一致性比率为92%,道路要素提取的一致性比率为72%。基于IDL的典型要素提取方法在分类精度上较传统的分类提取方法有一定的优势,同时自动化程度也较高。
[硕士论文] 戴凯阳
测绘工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:GNSS测站周围的环境会对其观测值产生多路径效应影响,如何消除或削弱多路径效应一直受到广大学者的关注。与此相反,随着全球卫星导航系统研究与应用的不断深入,以GNSS-MR技术为代表的基于多路径效应影响的信噪比信息反演测站周围环境参数的课题成为一个新的研究热点,使得GNSS在地表遥感领域崭露头角。本文在国内外学者研究的基础上,从GNSS-MR技术基本原理出发,将其应用到雪深测量,并结合美国板块监测网络原始观测数据与SNOTEL雪深实测数据,重点对GNSS-MR用于雪深测量的可行性与精度进行研究分析。本文的主要研究内容和成果如下:
  1、对多路径效应与信噪比特征进行概述,讨论了多路径效应与信噪比之间的关系。低高度角信噪比数据受多路径效应影响较大,通过多项式拟合的方法可以实现直射信号与多路径反射信号的分离,进而利用多路径影响的信噪比信息实现地表环境参数的反演。
  2、对GNSS-MR技术的基本原理和计算流程进行阐述,对雪深探测范围与信号反射点轨迹进行讨论。GNSS-MR雪深探测范围大约是1000m2;GNSS信号反射点轨迹一方面可以实现GNSS-MR雪深监测的选星,一方面可以获取到积雪的空间分布信息。
  3、证明了信噪比残差序列的变化频率与降雪厚度成负相关关系。并从单颗卫星,多颗卫星,长时间序列3方面,层层递进,验证了GPS-MR雪深监测算法的可行性,其测量精度可以达到0.1m。
  4、对 GPS-MR雪深测量技术精度影响因素进行分析,验证了合理的设置高度角范围,采用具有较高接收功率的信噪比数据以及高采样的数据都会对反演结果做出有益的贡献,其反演精度相对较高,反演结果也更加稳定。
  5、介绍了Rinex3.X格式的新变化,利用MATLAB语言设计GNSS-MR雪深测量数据处理系统,结合实测数据验证其正确性,并根据数据处理需求,输出相应的图表文档文件。
  当前,多频多模卫星导航系统发展迅猛,世界各地的GNSS跟踪站(如IGS,PBO,陆态网络等)也如雨后春笋般建成,GNSS-MR技术的研究具备得天独厚的资源与发展空间。随着研究与技术不断进步与成熟,GNSS-MR这种全新的遥感手段在实时地表环境监测(降雪、土壤湿度、海平面等)方面的应用让人期待!
[硕士论文] 任文龙
测绘工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:近些年随着计算机科学技术的不断发展,以及“智慧城市数字化”理论知识的研究,促进了三维激光扫描技术的飞速发展。在工业设计、计算机图形学、三维测绘、影视、医学等应用领域的推动下,三维激光扫描技术的研究备受关注。然而,在实际操作的过程中,由于外界等因素的影响,使获得的点云数据被噪声点所污染;因此对获取的三维数据进行建模之前,必须对点云进行降噪处理。降噪的目标是去除点云数据中的噪声点,同时要保持模型表面光滑和点云模型的尖锐特征及其几何边缘的特征信息。
  本文的研究对象是以 Leica ScanStation2三维激光扫描仪获取的点云数据,并对其降噪过程进行了深入的研究,主要内容如下:
  (1)本文针对有序和散乱点云数据介绍了几种比较经典的滤波算法,并详细的阐述了这几种经典滤波算法的原理,采用实验数据 Bunny的点云数据并利用 Matlab对这几种经典算法进行编程实现,然后进行对比分析其优点和缺点。
  (2)对点云模型的噪声进行了深入的分析。通过建立数学模型,对其滤波过程中出现的噪声点利用去除离群点(大噪声)的方法去除,并分析了曲面变化频率较小的随机分量难以去除的过程进行了总结。
  (3)本文基于去除离群点算法和改进自适应的三边滤波算法的基础上提出一种基于法矢修正的点云去噪平滑算法,首先利用统计分析算法对古塔的点云数据进行去除大噪声(离群点)的实验,又采用改进的自适应的三边滤波算法对 Venus(维纳斯)点云数据进行降噪,并与传统比较经典的中值滤波、双边滤波、三边滤波进行实验对比,通过实验结果分析,本文去噪平滑算法优于其他滤波算法,达到了在进行模型平滑的同时保持模型尖锐特征及其边缘的特征信息。
[硕士论文] 蔡高剑
计算机技术 长安大学 2017(学位年度)
摘要:建设“智慧城市”是当前各大城市的发展方向,通过三维重建技术将城市建筑、土地及道路等重建为三维模型是建设“智慧城市”重要的一环,在此环节中涉及到信息的采集和三维重建两大方面。
  以无人机平台代替卫星遥感和大型无人机等传统方式进行城市及地理图像采集,不仅在成本、效率上有巨大优势,获得的数据精度更高、信息量更大。
  基于面片的三维重建算法自动化程度高、三维模型细节丰富,但重建时间长,本文通过聚簇分类原理将大场景分解成多个区域,各区域并行重建来降低整体的重建时间。本文提出在低分辨率下进行平面区域检测,再根据是否为平面区域进行多方式的面片扩散,提高结构复杂区域的点云数量的同时降低整体重建时间。
  本文主要对大数据集场景的三维重建技术进行研究,主要的研究工作及成果如下:
  1.对比分析常见的三维重建算法,依据重建效果及自动化的要求,采用立体视觉重建算法中基于面片的三维重建算法。
  2.根据图像数据的特点,将点云范围约束加入算法中,提升点云准确度,并减少错误数据带来的额外时间消耗。
  3.鉴于三维重建的图像集数据量大的特点,本文引入图像聚簇分类算法,将大场景的三维重建分解为若干小区域的三维重建,以并行方式来减少重建时间。
  4.在PMVS算法中依据场景表面相似性原理,在低分辨率的图像层提取场景平面区域,再通过改进的面片扩散方式提升稠密点云数量。
  通过实际采集的数据进行改进后的算法实验,分析得出改进后的算法在点云密度及重建速度上都有较大提升。
[硕士论文] 吕香伟
测绘工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:信息革命爆发以来,信息的存储、传输、表示方式发生了质的变化,直接导致地理信息在数据获取、处理与可视化显示等方面技术的飞速进步。倾斜摄影测量是航空摄影测量技术上的一大突破,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,在获取垂直影像同时能够获得包含地面物体的立面纹理信息的倾斜影像。该技术生成的高精度三维模型中,可以实现对高度、长度、面积等信息的直接量取。
  航空倾斜摄影测量技术相对于传统摄影测量技术手段优势巨大,但是其数据处理的难度相应提高了很多:倾斜影像因为大角度的倾斜角而导致影像之间存在地物的大仿射变形、严重透视畸变等问题;而分辨率变化大、影像大角度旋转、地物相互遮挡等问题也难以处理;倾斜摄影测量仪器同时搭载的多台传感器也产生了大量的数据冗余。这些客观情况的存在,给影像处理技术提出了很高要求,航空影像的处理算法需要重新设计。
  针对以上问题,本文研究了数字图像处理中的特征提取与匹配算法,尝试解决倾斜影像变形大导致的大失配问题。文章的研究工作和创新性主要体现在以下几个方面:
  一、针对倾斜影像的匹配这一主题,对倾斜摄影测量以及数字图像处理中特征提取以及匹配的基本知识进行介绍,重点分析了倾斜影像的特点以及当前流行的特征提取与匹配算法的局限性。
  二、重点研究了尺度不变特征算法(Scale-Invariant Feature Transform,SIFT)以及最大稳定极值区域算法(Maximally Stable Extremal Regions,MSER)之后,提出一种结合MSER和SIFT的SMSER算法:对MSER算法提取的仿射不变区域,经过拟合后用SIFT描述符进行描述,根据得到的SIFT描述符进行影像匹配。针对该方法,本文设置了相应的实验,验证了SMSER算法具有一定效果。
[硕士论文] 秦汉
地图学与地理信息系统 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:随着全球化浪潮以及改革开放的逐渐深入,我国的城镇化正处在快速发展的阶段。城镇化率的不断提高,势必会使城镇间的相互联系增强。研究城镇不能仅局限于单个城镇,更需要对一定区域范围内在经济社会和空间发展上具有有机联系的城镇群体即城镇体系进行研究。
  美国军事气象卫星DMSP(Defense Meteorological Satellite Program)携带的OLS(Operational Linescan System)传感器具有较高的光电放大能力,能探测灯光、火光、渔船灯光等人类活动,为城镇研究提供了一种新的数据手段,与传统统计数据相比,具有客观性、空间性优势,已广泛应用于城市发展、人类活动、生态环境影响等研究。本文以城镇发展水平较高的浙江省作为研究区域,以DMSP/OLS非辐射定标夜间灯光数据作为主要数据源,利用遥感影像的信息提取、GIS空间分析、网络分析、空间插值等方法,开展城镇空间特征指数提取与城镇体系评价研究,旨在城镇体系研究中利用夜间灯光数据的优势,进行系统的分析评价,具体研究内容如下:
  (1)利用城镇建成区统计数据,改进了城镇信息阈值提取法中的统计数据比较法,使之能获取部分未知统计数据的城镇分割阈值,通过回归方程修正提取出一种能够反映城镇化发展水平的城镇空间特征指数——修正回归城镇灯光总值CRTNLI(Correct Regressive Total Night Light Index),并使用相关性分析验证该指数应用于城镇体系研究的可靠性。
  (2)应用1993、2003和2013三年CRTNLI,按照城镇间引力关系将浙江省分为杭州、宁波、台州、温州和金义五大城镇体系,划分结果与顾朝林等(2008)对中国城市体系的实证研究相吻合。并从城镇等级规模、交通网络、集群形态和自然地理等角度剖析了五大城镇体系。结果表明:杭州和宁波两大城镇体系核心城市发展水平高,交通发达,辐射面积广,城镇间联系紧密,属于较为发达成熟的城镇体系。台州和温州两大城镇体系相对较小,主要城镇集群和交通网络集中于东部沿海部分区域,区域内存在较大发展差异。金义体系缺少区域核心城市,城镇主要集中于金衢盆地地区,城镇互相间联系较弱,属于不成熟的城镇体系。此外,城镇体系的发展状况与地形坡度和河流水系存在着极高的相关联性。
[硕士论文] 张群
摄影测量与遥感 长安大学 2017(学位年度)
摘要:被称为“现代滑坡天然实验室”的黑方台,自1968年起,黄土滑坡灾害不断发生,威胁着人类的生命财产安全,并对环境和资源造成巨大的破坏。滑坡识别是滑坡各项研究的基础工作,广泛应用于滑坡调查,滑坡制图,灾害评价等领域,为防灾减灾工作提供科学依据。随着科学技术的飞速发展,遥感平台及传感器的性能显著提高,获取卫星影像时间周期大幅缩短,其空间分辨率已提高至0.31m。现如今,高分辨率遥感影像广泛应用于气象、海洋、地籍调查等方面。滑坡遥感也从最初的人工目视解译发展到计算机滑坡探测,除了传统的基于像元信息提取技术,为了充分利用高分辨率遥感影像进行滑坡识别,面向对象影像分析技术应运而生。本文以甘肃省永靖县黑方台地区为研究区域,以高分辨率遥感影像GeoEye-1和WorldView-2为遥感数据源,通过面向对象影像分析方法对滑坡识别技术展开研究。
  本研究主要内容包括:⑴深入分析面向对象分割与分类方法实施滑坡信息提取的流程,详细研究了遥感影像多尺度分割的本质、对象属性特征选择得到最优特征空间、分类规则的建立以及精度评价方法。⑵以黑方台地区为研究区域,选用2013年9月11日GeoEye-1数据,结合30m分辨率的数字高程模型(DEM),以eCognition软件为主要操作平台,开展单一高分辨率遥感影像的滑坡灾害识别研究。综合利用影像对象的光谱、形状、语义、纹理以及邻域等特征信息,建立信息提取规则集,进行滑坡提取,并对结果进行精度评价。与此同时,对该影像进行基于像元最大似然监督分类滑坡识别。对比两种方法发现,面向对象影像分析方法的滑坡识别率比基于像元方法高出18%,且前者识别的滑坡内部连续,边界平滑。由此可见,面向对象方法更适合高分辨率遥感影像滑坡信息提取。⑶选择黑方台研究区,利用2013年9月GeoEye-1和2014年11月WorldView-2两个时相的遥感影像,开展面向对象变化检测研究。运用面向对象技术分别对两景影像进行滑坡识别工作,在此基础上,采用分类后比较的变化检测方法,获取黑方台在2013.09~2014.11期间新生滑坡情况。试验提取结果与人工目视解译结果对比发现,计算机正确提取滑坡面积占人工解译滑坡面积的25.0%,滑坡提取准确率为64.5%,而漏判主要原因是党川7号滑坡新老滑坡体存在部分覆盖;磨石沟滑坡与周围地物特征相近;焦家村新生滑坡体上有新的植被覆盖。该试验反映了面向对象变化检测滑坡识别方法的可靠性和局限性。⑷获取滑坡体地形参数的方法有很多,在ArcGIS平台上,将2015年1月无人机航拍获取的高精度DSM与2014年WorldView-2影像进行叠加,进行三维立体显示,针对党川3号滑坡进行坡度、坡向、坡高、坡长、面积等滑坡体地形参数计算。该方法高效便捷,满足实际应用需求,为滑坡灾情信息提取提供了便利。
[硕士论文] 刘庆奎
控制科学与工程 青岛科技大学 2017(学位年度)
摘要:广袤的海洋里蕴藏着极其丰富的海洋资源,认知、开发和利用海洋,是21世纪研究开发的重中之重,是我国由海洋大国向海洋强国目标实现的必由之路。海洋环境监测和海洋调查经常需要对深海海洋环境进行长期的实时测量,深海海洋要素垂直剖面实时测量系统就是一种针对海洋定点的垂直剖面进行现场持续测量的海洋观测装备,它可以长期、定点、实时的获取水文、水质等垂直剖面海洋环境参数。深海海洋要素垂直剖面实时监测系统是一种具备自动升降功能的剖面观测系统,剖面测量平台可沿系留钢索上下移动进行剖面数据的循环采集存储,剖面测量周期结束后可将观测数据传输到主浮体,主浮体通过控制绞车释放通讯浮标采集主浮体以上剖面数据并将整个剖面观测数据发送回陆基接收站,最后回收通讯浮标。此系统既具有潜标的优点,平时位于水下50米,又具有浮标的优势,可释放通讯浮标通过卫星发送数据,从而实现了为深海大洋的立体海洋环境监测提供一种高效、经济、安全、隐蔽的测量手段。
  本文主要研究垂直剖面实时测量系统的数据采集与控制系统相关的技术。首先讨论了深海海洋要素垂直剖面测量系统的整体方案设计,其次,针对系统的剖面测量平台子系统、主浮体子系统和通讯浮标子系统上的具体功能技术指标进行了硬件设计,然后介绍了各子系统的功能需求并进行了嵌入式软件设计,介绍了不同子系统的工作流程,最后针对各部分子系统进行了软硬件的功能测试,结合实验室调试和深海布放测试验证了深海海洋要素垂直剖面实时测量系统工作可靠,达到了预期的设计目标。在本文结尾,对深海海洋要素垂直剖面测量系统的技术设计和拓展应用进行了总结和展望。
[硕士论文] 王丽
地图学与地理信息系统 长安大学 2017(学位年度)
摘要:本文为快速、准确从影像中提取地物信息,识别不同的物质,揭示其差异,对传感器波段、遥感影像特征、地物光谱特性三个方面进行深入的了解和分析。研究区进行了刺槐和沙棘等冠层光谱实验,并获取了准同步GF-1数据,在测量地物物参数和构建波谱库的基础上,利用多时相GF-1遥感数据,探讨了实验区地物精细分类。
  (1)开展黄土高原小流域羊圈沟典型植被现场光谱测量,得到对研究区典型植被类型光谱特征代表性好的光谱数据,将光谱仪野外采集的地物灰度值数据DN转换成目标地物的反射率数据。为了减小原始数据存在一定的误差,保证光谱数据的有效性,对地物野外采集的光谱数据的进行预处理包括:光谱均值处理、光谱数据转换、Savitzky-Golay光谱平滑去噪、水汽吸收波段剔除。对处理后的刺槐、沙棘等五种典型植被的光谱分析,为了更好地定量描述各植被差异,又开展了一阶导数分析,对各植被的特征参数做个详细的计算,最后利用欧式距离对特征波段进行精度检校,通过开展典型植被的光谱特征分析,研究典型植被类型的光谱特征差异。有效的建立了地面光谱数据。
  (2)GF-1卫星遥感数据为遥感信息源,对遥感图像进行辐射定标,大气校正以及图像融合等。通过对GF-1影像数据的特征分析,计算图像各波段的最大与最小值、均值、标准差熵以及波段之间的协方差矩阵相关系数、联合熵以及最佳指数OIF指数。通过分析影像统计特征值,进而为影像的波段组合选择与各种分析处理提供相应的基础依据。
  (3)通过实地记录的样本并结合假彩色遥感图像上各地物表现出的不同特征,目视解译判读,在遥感影像上建立训练区,通过反复调整,对研究区进行监督分类;并将监督分类的结果作为决策树分类中的一个图层进行分类;利用面向对象分类;光谱结合纹理SVM分类方法、多分类器集合方法对研究区地物进行精细分类。
  (4)应用混淆矩阵,计算分类精度方法对图像分类效果进行评价。
[硕士论文] 杨振胤
测绘工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:图像超分辨率重建技术的出现为提升遥感影像空间分辨率提供了一种新的方式,现已成为遥感影像处理领域的研究热点。基于字典学习的超分辨率重建技术借助机器学习及神经网络的知识,充分利用样本的先验信息重建高分辨率影像,更加适用于放大倍数较大的超分辨率重建。本文以单幅光学遥感影像的超分辨率重建算法为研究方向,主要以稀疏表示及不同字典更新方法为理论基础,对基于字典学习的超分辨率重建技术进行了阐述和研究,主要的研究内容和结论包括:
  1)阐述了遥感影像的退化模型及稀疏表示理论,对重建中的稀疏表示问题给予介绍。分析了基于字典学习的超分辨率重建模型中过完备字典的构建问题,简要介绍了几种经典的稀疏系数矩阵和字典更新的算法。
  2)将基于联合字典学习的自然图像超分辨率重建模型应用于遥感影像重建中,分别研究分析了最优方向、K-SVD和在线字典学习的三种经典字典更新算法。在联合字典超分辨率重建的字典学习阶段,分别采用上述字典更新算法进行字典训练。实验分析表明,对于数据信息量较大的遥感影像,且放大倍数较高时,基于在线字典学习的超分辨率重建方法的字典学习效率最优。
  3)进一步研究了基于在线字典学习的超分辨率重建算法。针对此方法在重构遥感影像时的普适性问题,提出了一种基于在线字典优化的超分辨率重建算法,并分析了该算法的关键参数,确定最优值。分别选用资源3号和高分4号数据作为测试影像进行实验,结果表明,对于不同尺寸大小的不同影像,基于在线字典优化的算法均表现出更好的重建质量。
  4)提出一种基于最优方向耦合字典学习的遥感影像超分辨率重建算法,并针对遥感影像信息量大的问题,采用IDL语言编程,实现训练样本块自动选取,提高了数据预处理的效率。与基于稀疏表示的超分辨率重建方法(ScSR)对比实验表明,本文算法有更高的空间分辨率提升能力。
  通过上述理论研究、相关算法改进及实验分析,本文成果对基于学习的遥感影像超分辨率重建的进一步研究具有一定的指导意义及参考价值。
[硕士论文] 张谷生
摄影测量与遥感 长安大学 2017(学位年度)
摘要:伴随着微电子技术的迅速发展和测绘科学技术的进步,大面阵CCD数字航测相机替代传统胶片航测相机已经成为历史发展的必然趋势,但是由于受到 CCD制造工艺的限制,由单个CCD所产生的单张数字航测影像,其像幅的尺寸始终无法达到原先胶片相机的像面尺寸,这样很大程度上降低了数字航空摄影效率。针对这个问题,国内外的学者提出了复合型大面阵航测相机的概念。复合型大面阵航测相机按照镜头个数和影像的最终合成原理可以分为外视场复合型和内视场复合型两大类。外视场复合型相机是利用多台的中小型相机捆绑而成的。此类相机的优点是系统实现较为简单,缺点是在形成等效中心投影虚拟影像的时候,存在理论近似,然而对高程精度有影像。内视场复合型相机是严格的按照传统单镜头成像原理进行设计,原理上为严格中心投影关系,主要的差别在于内视场复合型相机的等效焦平面与光学视场分光器相对应,它是由空间上分离排列的多个面阵器件构成。本文针对新型的内视场复合型大面阵CCD航测相机(DMZ II)系统几何校正方法进行研究。利用实验室对DMZ II航测相机进行几何标定的高精度测角数据,根据其自身的几何成像特点,计算系统几何校正参数,并通过机载试验场数据进一步验证该方法的有效性和可行性。
  本研究主要内容包括:⑴介绍了几种典型数字航测相机影像系统几何校正的研究现状。介绍了本文的主要研究对象DMZ II相机系统,分析了系统几何校正在其数据预处理环节的重要性。⑵阐述了DMZ II航测相机几何成像原理,虽然其设计是完全符合中心投影关系,但是由于其引入了光学视场分光器,必须对光学分光器的误差进行系统几何校正才能满足后续高精度的测图需求。为了消除其误差,介绍了几种比较成熟的几何校正方法:平移变换、二维等形变换、仿射变换、投影变换和多项式变换,并分析了不同变换方法的特点。⑶介绍了DMZ II航测相机几何标定过程,通过实验室标定所获取的高精度测角数据,解算航测相机系统的几何校正参数,其中包含:光学视场分光器的校正参数和镜头畸变参数。根据本文算法,开发了系统几何校正应用程序。⑷利用实验室解算出的系统几何校正参数,对机载试验数据进行处理,通过自检校光束法平差来检验航测影像量测性。
[硕士论文] 贾源旭
自然地理学 延边大学 2017(学位年度)
摘要:图们江口地处中国、朝鲜、俄罗斯三国交界,该区域河湖众多,湿地动植物种类极为丰富,湿地研究和保护价值巨大。区位特点使对朝鲜和俄罗斯境内的湿地调查困难,因此,遥感是进行该地区湿地分类的最佳途径。高光谱遥感数据的光谱分辨率高,具有对地物类型进行精细研究的潜力,但其也有空间分辨率较低、数据冗余、数据质量等问题。针对上述问题,本文利用重访周期长,较易获取的国产HJ-1A卫星高光谱数据开展影像融合、包络线去除、特征光谱提取等研究。针对图们江口地区湿地分类需求,利用发展成熟,应用广泛的支持向量机方法开展湿地分类研究,主要研究成果如下:
  (1)针对国产HJ-1A卫星高光谱遥感影像空间分辨率较低的不足,应用Landsat-8全色影像开展了主成分(PC)变换、Gram-Schmidt Pan Sharping两种融合方法的光谱保真性分析。结果表明:Gram-Schmidt Pan Sharping融合方法对水田、水体、林地和草地的光谱保真更好,主成分(PC)变换融合方法对裸地的光谱保真更好,两种融合方法对沼泽的光谱保真相近。在460~516nm波段Gram-Schmidt Pan Sharpening融合影像的光谱保真性更优,516~952nm波段主成分(PC)变换融合影像的光谱保真性表现较好。
  (2)采用基于光谱标准差阈值的特征光谱提取方法提取了融合前、后HJ-1A高光谱影像中湿地的特征光谱。融合前影像中,包络线去除前水体的特征光谱较多,在可见光和近红外范围都有分布,水田的特征光谱较少,只在可见光范围分布,沼泽没有特征光谱;包络线去除后,只有水体仍存在特征光谱,全部分布在近红外范围,并且数量也减少。融合后影像中,包络线去除前水体的特征光谱较多,沼泽和水田的特征光谱较少,全部分布在可见光范围;包络线去除后水田、水体和沼泽都不再有特征光谱。
  (3)采用支持向量机方法进行分类实验,对比分析HJ-1A高光谱影像在经过融合前、后;包络线去除前、后;应用全部波段或特征波段分类8种处理情况下的分类结果后发现:影像在经过包络线去除处理后总体分类精度和kappa系数均明显下降,原因是包络线去除扩大了条带噪声,降低了信噪比,水田和沼泽的分类效果有提高有降低;影像在经过与Landsat-8全色影像融合处理后,以及应用影像的特征光谱波段分类时总体分类精度和kappa系数,水田和沼泽的分类效果有提高有下降。水体的分类效果在各情况下变化不明显。基于融合前包络线去除前的HJ-1A高光谱影像,应用湿地的特征光谱波段分类得到的总体分类精度及水田、水体和沼泽的分类精度最高。
  上述研究成果可成为今后进一步研究国产高光谱影像质量提升方法,提高国产高光谱影像的湿地自动分类精度,图们江口地区湿地遥感监测和国产高光谱影像的应用提供基础研究支撑。
[硕士论文] 郭跃强
摄影测量与遥感 长安大学 2017(学位年度)
摘要:机载LiDAR测量作为一种新型的测量技术,能够快速获取大面积的地球空间信息,其独特的优势和广泛的应用前景已成为现在测绘重要的测量手段。目前,国际市场上已出现不少先进的机载LiDAR系统,但是相对于硬件技术而言,机载LiDAR数据的后处理技术则发展较为缓慢。系统误差是机载LiDAR后处理技术的关键,消除或减弱系统误差的影响对机载LiDAR的商业化发展具有重要的理论价值和现实意义。
  本研究主要内容包括:⑴对机载LiDAR系统的误差源的理论分析与估计。通过几何定位原理对机载LiDAR的系统误差进行分析,研究系统误差的影响规律,进而总结系统误差的消除方法。⑵对机载LiDAR数据进行航迹线内插、建立不规则三角网;依据重叠航带同名点坐标值相等和匹配点面对组成的四面体体积最小的原则,提出了基于最小法向量和最小体积约束平差模型。⑶利用最小法向量和最小体积平差模型进行实验,建立误差方程,求解系统误差改正参数,并对改正结果进行精度分析与评定。⑷如何高精度、自动化地处理机载LiDAR系统误差是现阶段的难点,探讨了使用最小法向量和最小体积约束模型处理机载LiDAR系统误差的可能性,为今后的机载LiDAR系统误差的处理研究提供思路。
[硕士论文] 武晴晴
大地测量学与测量工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:随着国家经济的高速发展,地理信息产业更新的步伐也在不断加快,对于航空摄影测量而言,传统的作业模式已经不能满足生产的需要。近年来,机载定位定向系统成为摄影测量领域中的研究热点,其原因在于全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)的迅猛发展,由它们组合的POS系统简化了摄影测量传统作业流程:无需布设外业像控点,根据GPS系统获得的位置信息和INS系统测得的姿态信息可以直接获取像片的外方位元素,从而显著提高生产效率,缩短作业周期。因此利用POS系统辅助低空摄影测量进行大比例尺测图,能够有效减少外业和内业的工作量。本文以改善POS辅助低空摄影测量的效能为出发点,基于POS系统的原理和摄影测量的基本理论,着重比对分析了不同成图比例尺中的外业像控点布设方案,提出了优化方法,研究了利用影像外方位元素生成核线影像的技术方法,探索引入 POS系统后提升航测数据处理过程效能的可行性,最后以某地区的项目和影像进行了验证。
  本研究主要内容包括:⑴阐述了数字摄影测量中数据处理的重要环节,包括摄影测量相关坐标系的转换、空中三角测量模块、数字影像匹配技术,并系统地分析了各项环节的基本原理和数学模型。⑵论述了GPS系统、INS系统的基本原理,分析了GPS/INS组合系统的组合模式以及应用于大比例尺低空摄影测量测图中的优势。⑶概述了POS系统辅助低空摄影测量的作业模式:集成传感器定向法和直接定向法,并结合实验项目设计了不同的像控点布设方案,将常规空中三角测量、POS辅助空中三角测量(集成传感器定向法)和直接定向法三种方法的精度作了对比分析,并给出了适合POS辅助低空摄影测量的外业像控点布设方案。⑷基于Visual Studio2010平台,编程实现了基于影像外方位元素生成核线的方法,并分别利用 POS系统的原始数据和通过空三加密解算的精确外方位元素进行了核线影像生成实验,得出结论:若POS系统获取的外方位元素精度足够高则可以直接生成核线影像,提高生产效率,否则仍需空中三角测量获取精确的影像外方位元素。
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