2015年 第40卷 第5期
2015, 40(5): 569-573.
doi: 10.13203/j.whugis20140981
摘要:
2000国家大地坐标系是我国新一代地心坐标系,启用至今有近7a的时间,推广使用已经全面展开。本文主要评述2000国家大地坐标系坐标框架体系建设中取得的进展,介绍了2000国家大地坐标系框架点的精化情况,并重点描述在框架维持关键技术中建立的2000国家大地坐标系板块运动模型和格网速度场模型,给出了2000国家大地坐标系坐标框架更新的建议。
2000国家大地坐标系是我国新一代地心坐标系,启用至今有近7a的时间,推广使用已经全面展开。本文主要评述2000国家大地坐标系坐标框架体系建设中取得的进展,介绍了2000国家大地坐标系框架点的精化情况,并重点描述在框架维持关键技术中建立的2000国家大地坐标系板块运动模型和格网速度场模型,给出了2000国家大地坐标系坐标框架更新的建议。
2015, 40(5): 574-577.
doi: 10.13203/j.whugis20140736
摘要:
提出了应用图像关联度的图像模糊分类新方法。该方法在求得每幅图像相对各个类别的关联度的基础上,求得每个类别图像关联度的均值和标准差σ;然后计算每幅图像的关联度与所在类别关联度均值之差Δi,差值Δi≤2σ,该图像应“留“在该类中;否则,该图像应归入与另两个类别的关联度较大的类别。每幅图像都经过这样的检验,实现图像的再划分,直到这一过程稳定为止。实验结果表明,该方法的图像分类质量有一定优势。
提出了应用图像关联度的图像模糊分类新方法。该方法在求得每幅图像相对各个类别的关联度的基础上,求得每个类别图像关联度的均值和标准差σ;然后计算每幅图像的关联度与所在类别关联度均值之差Δi,差值Δi≤2σ,该图像应“留“在该类中;否则,该图像应归入与另两个类别的关联度较大的类别。每幅图像都经过这样的检验,实现图像的再划分,直到这一过程稳定为止。实验结果表明,该方法的图像分类质量有一定优势。
2015, 40(5): 578-582.
doi: 10.13203/j.whugis20130385
摘要:
提出了一种基于稀疏表示和纹理分块的单幅遥感影像超分辨率方法,主要利用先验知识及影像自身的纹理信息重构遥感图像。首先,提取用于字典学习的图像块,从高、低分辨率遥感图像块中训练出冗余字典,采用正交匹配追踪方法更新字典,用迭代的方法直到算法收敛;然后,将训练的字典应用于遥感影像超分辨率重构。重构时将图像块分成平滑块和非平滑块两种类型,平滑块采用双三次卷积方法重构,非平滑块采用低分辨率遥感图像块的稀疏表示系数及高分辨率图像块冗余字典重构。实验结果表明,此方法重构速度较快,并在视觉及客观评价指标上有较好的超分辨率效果。
提出了一种基于稀疏表示和纹理分块的单幅遥感影像超分辨率方法,主要利用先验知识及影像自身的纹理信息重构遥感图像。首先,提取用于字典学习的图像块,从高、低分辨率遥感图像块中训练出冗余字典,采用正交匹配追踪方法更新字典,用迭代的方法直到算法收敛;然后,将训练的字典应用于遥感影像超分辨率重构。重构时将图像块分成平滑块和非平滑块两种类型,平滑块采用双三次卷积方法重构,非平滑块采用低分辨率遥感图像块的稀疏表示系数及高分辨率图像块冗余字典重构。实验结果表明,此方法重构速度较快,并在视觉及客观评价指标上有较好的超分辨率效果。
2015, 40(5): 583-587.
doi: 10.13203/j.whugis20130442
摘要:
人脸识别中,传统数据降维方法将人脸图像重排列成向量后进行处理,丢失了数据本身的结构特性,导致识别精度不高。本文发展了一种基于张量的数据降维方法———多维正交判别子空间投影。该算法直接用张量描述人脸,并通过张量到矢量投影(tensortovectorprojection,TVP)将张量数据投影到向量判别子空间。此方法寻找相互正交的投影向量集,使得判别子空间中数据类间离散度最大,同时类内离散度最小;进而利用TVP投影将高维张量数据映射成低维向量数据,在合适的约束条件下,这些降维后的向量特征数据是整个人脸数据中最具代表性的特征数据;最后,使用k最近邻(KNN)分类器将这些特征数据分类。利用经典人脸数据库ORL进行实验,验证了本文方法的有效性。
人脸识别中,传统数据降维方法将人脸图像重排列成向量后进行处理,丢失了数据本身的结构特性,导致识别精度不高。本文发展了一种基于张量的数据降维方法———多维正交判别子空间投影。该算法直接用张量描述人脸,并通过张量到矢量投影(tensortovectorprojection,TVP)将张量数据投影到向量判别子空间。此方法寻找相互正交的投影向量集,使得判别子空间中数据类间离散度最大,同时类内离散度最小;进而利用TVP投影将高维张量数据映射成低维向量数据,在合适的约束条件下,这些降维后的向量特征数据是整个人脸数据中最具代表性的特征数据;最后,使用k最近邻(KNN)分类器将这些特征数据分类。利用经典人脸数据库ORL进行实验,验证了本文方法的有效性。
2015, 40(5): 588-593.
doi: 10.13203/j.whugis20130443
摘要:
目前常用的小光斑机载LiDAR波形数据与系统点云数据的来源相关性较大,波形数据的优势难以严格定量地评价和比较。LeicaALS60机载LiDAR系统记录的全波形数据与点云数据相对独立,点云数据来自硬件系统脉冲探测方法,而波形数据是未加处理的原始回波序列。本文对原始波形数据进行分解获取发射脉冲的全部回波,与系统探测点云进行了定量对比,并选取典型林区和城区数据,得到波形在两种地物类型中垂直信息获取能力的定量表征参数。结果表明,波形数据对不同地物类型均能丰富垂直结构信息和提高点云垂直分辨率,且这种提高在林区表现优于城区人工建筑和裸地;激光对树木冠层的穿透能力更明显地表现在回波波形信息中,相较于传统点云激光雷达,全波形LiDAR在森林垂直参数获取方面潜力更大。
目前常用的小光斑机载LiDAR波形数据与系统点云数据的来源相关性较大,波形数据的优势难以严格定量地评价和比较。LeicaALS60机载LiDAR系统记录的全波形数据与点云数据相对独立,点云数据来自硬件系统脉冲探测方法,而波形数据是未加处理的原始回波序列。本文对原始波形数据进行分解获取发射脉冲的全部回波,与系统探测点云进行了定量对比,并选取典型林区和城区数据,得到波形在两种地物类型中垂直信息获取能力的定量表征参数。结果表明,波形数据对不同地物类型均能丰富垂直结构信息和提高点云垂直分辨率,且这种提高在林区表现优于城区人工建筑和裸地;激光对树木冠层的穿透能力更明显地表现在回波波形信息中,相较于传统点云激光雷达,全波形LiDAR在森林垂直参数获取方面潜力更大。
2015, 40(5): 594-598.
doi: 10.13203/j.whugis20130387
摘要:
在分析加权总体最小二乘解与经典最小二乘解的区别和联系的基础上,将加权总体最小二乘平差理论首次应用于地面摄影测量的解析相对定向算法中,并给出了基于相对定向模型的加权总体最小二乘的算法步骤。同时,将Procrustes理论引入到解析绝对定向模型中,推导了基于Procrustes理论的加权总体最小二乘解。具体算例证明了加权总体最小二乘平差理论应用于地面摄影测量处理中能够获得精确稳定的解析参数。
在分析加权总体最小二乘解与经典最小二乘解的区别和联系的基础上,将加权总体最小二乘平差理论首次应用于地面摄影测量的解析相对定向算法中,并给出了基于相对定向模型的加权总体最小二乘的算法步骤。同时,将Procrustes理论引入到解析绝对定向模型中,推导了基于Procrustes理论的加权总体最小二乘解。具体算例证明了加权总体最小二乘平差理论应用于地面摄影测量处理中能够获得精确稳定的解析参数。
2015, 40(5): 599-606.
doi: 10.13203/j.whugis20130444
摘要:
快速、准确的大场景影像三维重建技术可为灾害应急响应和灾情评估提供重要的决策依据。本文针对运动恢复结构(SfM)算法效率低的问题,提出了一种顾及影像拓扑关联关系的拓扑-运动恢复结构(TSfM)算法。TSfM算法利用低空无人机(UAV)自身的飞控记录构建影像拓扑关联关系,缩小了特征匹配时的影像搜索范围,与传统SfM算法相比,影像匹配的时间复杂度由O(n2)降低为O(n)。实验结果表明,TSfM算法实现了基于无人机影像序列的灾场快速三维重建,重建模型的相对精度与SfM算法的重建精度一致。将该方法用于四川芦山地震UAV影像三维重建,可检测出地震滑坡体及其形态信息。
快速、准确的大场景影像三维重建技术可为灾害应急响应和灾情评估提供重要的决策依据。本文针对运动恢复结构(SfM)算法效率低的问题,提出了一种顾及影像拓扑关联关系的拓扑-运动恢复结构(TSfM)算法。TSfM算法利用低空无人机(UAV)自身的飞控记录构建影像拓扑关联关系,缩小了特征匹配时的影像搜索范围,与传统SfM算法相比,影像匹配的时间复杂度由O(n2)降低为O(n)。实验结果表明,TSfM算法实现了基于无人机影像序列的灾场快速三维重建,重建模型的相对精度与SfM算法的重建精度一致。将该方法用于四川芦山地震UAV影像三维重建,可检测出地震滑坡体及其形态信息。
2015, 40(5): 607-611.
doi: 10.13203/j.whugis20130372
摘要:
利用Neumann分解理论中体散射模型的各向异性与方向角随机程度对植被的形态特征加以区分,建立各向异性-方向角随机程度平面进行初始分类。在此基础之上,利用Wishart距离进行迭代分类。选取德国Oberpfaffenhofen地区E-SARL波段、SIR-C/X-SARL和C波段三种极化数据进行实验,结果表明,本文方法在植被覆盖区分类效果优于Freeman-Duren和Yamaguchi模型分类结果,能较好地区分针叶林、阔叶林,且L波段分类结果优于C波段分类结果。
利用Neumann分解理论中体散射模型的各向异性与方向角随机程度对植被的形态特征加以区分,建立各向异性-方向角随机程度平面进行初始分类。在此基础之上,利用Wishart距离进行迭代分类。选取德国Oberpfaffenhofen地区E-SARL波段、SIR-C/X-SARL和C波段三种极化数据进行实验,结果表明,本文方法在植被覆盖区分类效果优于Freeman-Duren和Yamaguchi模型分类结果,能较好地区分针叶林、阔叶林,且L波段分类结果优于C波段分类结果。
2015, 40(5): 612-616.
doi: 10.13203/j.whugis20130384
摘要:
:光谱相似性测度用来衡量像元光谱的相似程度,是高光谱影像光谱匹配分类的重要工具之一,一般通过设置阈值判断像元光谱和参考光谱是否相似来进行分类。在此基础上,本文提出了一种多特征转换的高光谱影像自适应分类方法,实现了各种光谱相似性特征和分类器相结合的一种自适应分类。实验结果表明,本文提出的方法相比于传统的SVM方法,分类的总体精度更高,还可以避免部分传统光谱匹配分类方法中需要专家经验确定分类阈值的复杂过程。
:光谱相似性测度用来衡量像元光谱的相似程度,是高光谱影像光谱匹配分类的重要工具之一,一般通过设置阈值判断像元光谱和参考光谱是否相似来进行分类。在此基础上,本文提出了一种多特征转换的高光谱影像自适应分类方法,实现了各种光谱相似性特征和分类器相结合的一种自适应分类。实验结果表明,本文提出的方法相比于传统的SVM方法,分类的总体精度更高,还可以避免部分传统光谱匹配分类方法中需要专家经验确定分类阈值的复杂过程。
2015, 40(5): 617-622,627.
doi: 10.13203/j.whugis20140583
摘要:
为提高角点检测算法的定位精度和对噪声的鲁棒性,提出了基于多尺度弦角尖锐度累积的自适应角点检测算子。首先,利用Canny算法快速提取图像边缘轮廓;然后,划分轮廓支撑域并将其作为尺度,分别计算3个尺度下的弦角尖锐度均值,并将其累积作为角点响应函数;最后,根据每条轮廓各自的自适应阈值标记角点。实验结果表明,与现有的角点检测算法相比,该算法提高了噪声图像和模糊图像上角点的定位精度和抗噪声能力,并具有自适应性。
为提高角点检测算法的定位精度和对噪声的鲁棒性,提出了基于多尺度弦角尖锐度累积的自适应角点检测算子。首先,利用Canny算法快速提取图像边缘轮廓;然后,划分轮廓支撑域并将其作为尺度,分别计算3个尺度下的弦角尖锐度均值,并将其累积作为角点响应函数;最后,根据每条轮廓各自的自适应阈值标记角点。实验结果表明,与现有的角点检测算法相比,该算法提高了噪声图像和模糊图像上角点的定位精度和抗噪声能力,并具有自适应性。
2015, 40(5): 623-627.
doi: 10.13203/j.whugis20130382
摘要:
提出了一种利用多尺度几何特征向量的变化检测方法,其基本原理是基于多尺度影像分割将变化检测从传统的像素光谱空间转换到对象尺度空间,利用多尺度分割形成的几何特征向量进行变化检测。以陕西省渭南市为研究区域,使用本方法检测该区域2002～2009年的地表覆盖变化。从变化检测结果可以看出,本文方法的检测效果优于其他传统检测算法。
提出了一种利用多尺度几何特征向量的变化检测方法,其基本原理是基于多尺度影像分割将变化检测从传统的像素光谱空间转换到对象尺度空间,利用多尺度分割形成的几何特征向量进行变化检测。以陕西省渭南市为研究区域,使用本方法检测该区域2002～2009年的地表覆盖变化。从变化检测结果可以看出,本文方法的检测效果优于其他传统检测算法。
2015, 40(5): 628-631.
doi: 10.13203/j.whugis20130445
摘要:
近年来变分水平集方法在图像分割中得到了广泛应用,但此类方法的能量泛函是非凸的,易陷入局部极小值解。本文基于AA(Aubert-Aujol)去噪模型和变分水平集方法,提出一个局部统计活动轮廓模型,通过凸松弛技术将提出的分割模型转换成全局优化模型,再加入一个迫近算子项,将提出的模型转化为ROF去噪模型,最后采用快速去噪算法,得到一个全局最优的快速分割算法。此算法不涉及差分或微分方程,只需要简单的差分运算,提高了数值运算速度。对实测SAR图像进行分割实验,结果表明,本文提出的全局分割模型不但能够快速、有效地分割SAR图像,取得全局最小值,而且可以更准确地得到图像分割边缘。
近年来变分水平集方法在图像分割中得到了广泛应用,但此类方法的能量泛函是非凸的,易陷入局部极小值解。本文基于AA(Aubert-Aujol)去噪模型和变分水平集方法,提出一个局部统计活动轮廓模型,通过凸松弛技术将提出的分割模型转换成全局优化模型,再加入一个迫近算子项,将提出的模型转化为ROF去噪模型,最后采用快速去噪算法,得到一个全局最优的快速分割算法。此算法不涉及差分或微分方程,只需要简单的差分运算,提高了数值运算速度。对实测SAR图像进行分割实验,结果表明,本文提出的全局分割模型不但能够快速、有效地分割SAR图像,取得全局最小值,而且可以更准确地得到图像分割边缘。
2015, 40(5): 632-637.
doi: 10.13203/j.whugis20130422
摘要:
针对三维局部径向基函数(radialbasisfunction,RBF)空间插值过程中合理设置待插值点的邻近搜索范围问题,提出了一种依据变异函数分析探索空间异向性的局部径向基函数插值方法。首先,构建采样点的协方差矩阵求解数据的三个轴向;然后,通过旋转变换将数据变换到新的坐标系下,根据地统计中的变异函数计算三个方向的变程,并将三个变程设置为局部搜索椭球体的三个轴;最后,对每个采样点构建节点RBF,通过对待插值点影响范围内的节点RBF进行线性加权组合,求出待插点的属性值。实验结果表明,该方法顾及了空间数据的异向性,计算精度高,插值结果可靠,是一种可行的顾及异向性的三维空间插值方法。
针对三维局部径向基函数(radialbasisfunction,RBF)空间插值过程中合理设置待插值点的邻近搜索范围问题,提出了一种依据变异函数分析探索空间异向性的局部径向基函数插值方法。首先,构建采样点的协方差矩阵求解数据的三个轴向;然后,通过旋转变换将数据变换到新的坐标系下,根据地统计中的变异函数计算三个方向的变程,并将三个变程设置为局部搜索椭球体的三个轴;最后,对每个采样点构建节点RBF,通过对待插值点影响范围内的节点RBF进行线性加权组合,求出待插点的属性值。实验结果表明,该方法顾及了空间数据的异向性,计算精度高,插值结果可靠,是一种可行的顾及异向性的三维空间插值方法。
2015, 40(5): 638-643.
doi: 10.13203/j.whugis20130357
摘要:
首先,借助传统的9交模型确定了矢栅一体化数据模型拓扑关系的定性表达;其次,利用重叠部分的栅格数目占各个目标的比率来确定交叠分量,同时根据栅格的统计量来描述两目标接近程度的邻近分量;最终,将定性的拓扑关系、用以度量化描述的交叠分量及邻近分量以三元组的形式来描述目标间的拓扑关系,从而更加有效地实现了多类型地理目标拓扑关系的度量化描述。
首先,借助传统的9交模型确定了矢栅一体化数据模型拓扑关系的定性表达;其次,利用重叠部分的栅格数目占各个目标的比率来确定交叠分量,同时根据栅格的统计量来描述两目标接近程度的邻近分量;最终,将定性的拓扑关系、用以度量化描述的交叠分量及邻近分量以三元组的形式来描述目标间的拓扑关系,从而更加有效地实现了多类型地理目标拓扑关系的度量化描述。
2015, 40(5): 644-651.
doi: 10.13203/j.whugis20130350
摘要:
道路网变化较快,对其匹配和更新受到广泛关注。目前道路网匹配算法多集中于离散弧段间的匹配,匹配整体性不强,匹配精度不高。本文在分析道路匹配关系的基础上,借鉴人类认知客观世界从整体到局部的思想,对离散道路弧段通过Stroke模型进行聚合处理,然后采用线、面相对位置关系探测候选匹配集,进行道路筛选及整体匹配。针对当前匹配方法中各相似权值确定较为随意的问题,本文在分析各相似指标关系的基础上,借鉴层次分析法中的决策思维方式,对道路网匹配中的各相似指标进行定性和定量分析,并自动分配权值,进而根据获得的整体相似度来自动匹配。实验结果表明,采用层次分析法进行道路网整体匹配,可有效提高匹配效率、正确率及自动化水平。
道路网变化较快,对其匹配和更新受到广泛关注。目前道路网匹配算法多集中于离散弧段间的匹配,匹配整体性不强,匹配精度不高。本文在分析道路匹配关系的基础上,借鉴人类认知客观世界从整体到局部的思想,对离散道路弧段通过Stroke模型进行聚合处理,然后采用线、面相对位置关系探测候选匹配集,进行道路筛选及整体匹配。针对当前匹配方法中各相似权值确定较为随意的问题,本文在分析各相似指标关系的基础上,借鉴层次分析法中的决策思维方式,对道路网匹配中的各相似指标进行定性和定量分析,并自动分配权值,进而根据获得的整体相似度来自动匹配。实验结果表明,采用层次分析法进行道路网整体匹配,可有效提高匹配效率、正确率及自动化水平。
2015, 40(5): 652-660.
doi: 10.13203/j.whugis20130448
摘要:
同位模式的挖掘是空间数据挖掘领域关注的热点问题。目前,对于网络空间现象同位模式挖掘的研究较少。本文将欧氏空间已有方法扩展至网络空间,该方法由两个核心步骤组成:①通过对网络进行划分定义同位腜停范ㄍ止叵担虎诙酝止叵到型臣仆贫先范ㄆ涫欠裎荒J健6陨钲谑兄圃煲倒镜耐荒J酵诰蚪辛朔椒ㄋ得鳎谰菁劬醚е械贾虏导鄣娜只贫哉庑┩荒J浇辛硕ㄐ苑治觯ü胍延蟹椒ǖ谋冉弦约巴纾撕募煅檠橹ち吮疚姆椒ǖ挠行浴€
同位模式的挖掘是空间数据挖掘领域关注的热点问题。目前,对于网络空间现象同位模式挖掘的研究较少。本文将欧氏空间已有方法扩展至网络空间,该方法由两个核心步骤组成:①通过对网络进行划分定义同位腜停范ㄍ止叵担虎诙酝止叵到型臣仆贫先范ㄆ涫欠裎荒J健6陨钲谑兄圃煲倒镜耐荒J酵诰蚪辛朔椒ㄋ得鳎谰菁劬醚е械贾虏导鄣娜只贫哉庑┩荒J浇辛硕ㄐ苑治觯ü胍延蟹椒ǖ谋冉弦约巴纾撕募煅檠橹ち吮疚姆椒ǖ挠行浴€
2015, 40(5): 661-666.
doi: 10.13203/j.whugis20140429
摘要:
管网三维建模中的一个重要问题是如何根据管线中心线坐标计算得到管网实体表面顶点的坐标,特别是管段与管点衔接处的表面处理。利用扫描(Sweep)造型法,根据实体之间的拓扑连接关系,将一条管线看作是整张连续的曲面,自动建立管线和管点的三维模型,可不必再做拼接处理。此方法通过对管线进行倒圆角及分段处理,在管线中心线各分段点上建立连续标架,计算得到分段点对应的管网实体表面顶点的坐标,并采用布尔并集运算合成管点模型的方法来建立各管网实体的精细化模型。实验结果表明,管网实体表面顶点坐标正确、光滑连续,建模程序简化,性能提高,效果良好。
管网三维建模中的一个重要问题是如何根据管线中心线坐标计算得到管网实体表面顶点的坐标,特别是管段与管点衔接处的表面处理。利用扫描(Sweep)造型法,根据实体之间的拓扑连接关系,将一条管线看作是整张连续的曲面,自动建立管线和管点的三维模型,可不必再做拼接处理。此方法通过对管线进行倒圆角及分段处理,在管线中心线各分段点上建立连续标架,计算得到分段点对应的管网实体表面顶点的坐标,并采用布尔并集运算合成管点模型的方法来建立各管网实体的精细化模型。实验结果表明,管网实体表面顶点坐标正确、光滑连续,建模程序简化,性能提高,效果良好。
2015, 40(5): 667-672.
doi: 10.13203/j.whugis20140128
摘要:
为解决传统球面高斯投影公式在极点处的奇异问题,通过引入余纬度对原有投影公式进行改进,推导了极区高斯投影非奇异公式;基于该公式推导了极区经纬线投影方程,并结合日晷投影进行长度变形及子午线偏移角分析。结果表明,在余纬度很小时,高斯投影与日晷投影非常接近,即其经纬网与日晷投影近似;在极圈内高斯投影长度变形小于日晷投影,其经线与日晷投影经线的最大偏移角为2.4688°,而在纬度80°以上,最大偏移角为0.4386°。极区非奇异高斯投影公式满足了极区内连续投影的需求,可为极区海图绘制提供理论依据。
为解决传统球面高斯投影公式在极点处的奇异问题,通过引入余纬度对原有投影公式进行改进,推导了极区高斯投影非奇异公式;基于该公式推导了极区经纬线投影方程,并结合日晷投影进行长度变形及子午线偏移角分析。结果表明,在余纬度很小时,高斯投影与日晷投影非常接近,即其经纬网与日晷投影近似;在极圈内高斯投影长度变形小于日晷投影,其经线与日晷投影经线的最大偏移角为2.4688°,而在纬度80°以上,最大偏移角为0.4386°。极区非奇异高斯投影公式满足了极区内连续投影的需求,可为极区海图绘制提供理论依据。
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