无人机视频流倾斜影像快速拼接方法

为了解决无人机视频流倾斜拍摄快速拼接误差较大的问题,提出一种局部最优的视频流拼接方法。该方法首先利用透视投影的方法将倾斜影像纠正为近似正射影像,消除大倾角影像的几何变形问题;然后利用CUDA技术加速ORB算法,快速得到帧间变换模型;在拼接时动态选取基准面,利用Levenberg-Marquardt算法优化各影像变换到基准面的绝对单应性矩阵完成视频流的序列拼接。实验结果表明:利用该方法获得的拼接影像减小了倾斜拍摄带来的误差,提高了拼接影像的质量。     

消费型无人机航测免像控多时序正射图精度分析

现场试验设置3种仿地飞行航高,使用消费型无人机DJIPhantom 4RTK依次完成每种航高下的6期现场航摄,采用PhotoScan软件生成了18期免像控正射影像图;利用检查点对所有正射图进行精度评估,主要分析了3种航摄高度、测区高程变化对免像控正射图精度的影响。结果表明:使用DJI Phantom 4 RTK消费型无人机摄影测量得到的免像控正射图精度为厘米级。无人机相同航高下免像控多时序正射图最佳精度为0.76 cm,波动较小;不同仿地航高下精度均优于2 cm,无明显差异;测区不同高程部分的正射图精度并不一致,测区高程突变处正射图精度会降低。     

基于Sentinel-1和Sentinel-2影像的洪泽湖国家湿地公园水生植被信息提取

【目的】探索利用光学遥感和雷达遥感数据进行湖泊湿地水生植被信息提取方法。【方法】以洪泽湖国家湿地公园为研究区,基于Sentinel-1的SAR影像和Sentinel-2的MSI影像,利用面向对象影像分析技术,结合EVSI、NDVI、SR特征指数和对象之间的上下文特征,以及挺水植被高度的差异所对应SAR影像上的后向散射系数,在对象级的基础上建立决策树模型对湿地水生植被进行分类,分析洪泽湖国家湿地公园水生植被以及挺水植被的分布状况。【结果】研究区水生植被类群分类精度为89%,Kappa系数为0.85;挺水植被种群分类精度为85.2%,Kappa系数为0.76。与基于像元分析方法的结果相比,面向对象的影像分析方法具有更高的精度;湿地水生植被以沉水植被和挺水植被为主,其中挺水植被中以荷叶和芦苇为主。【结论】本研究提出的湖泊湿地水生植被信息提取方法具可行性,可为湿地管理与决策提供科学依据。     

森林资源资产地域审计重点筛选模型构建及应用

【目的】筛选区域森林资源资产审计重点地块,既可以提高中国森林资源资产审计效率,又可以完善国土审计的地理信息应用技术。【方法】基于林地景观格局视域,运用ENVI和ArcGIS将浙江省各市域2000、2005、2010、2015年4期遥感影像数据转换为网格分辨率为30 m ArcGrid数据格式,并运用Fragstats 3.3进行林地破碎度指标计算,构建基于林地破碎度综合指数和集中度指数的森林资源资产地域审计重点筛选模型,用此模型筛选浙江省森林资源资产重点审计城市。【结果】所构建的模型有望提高政府国土自然资源资产审计重点甄别效率; 利用所构建的模型对浙江省11个地级市森林资源资产进行评估,筛选出舟山、金华、湖州、嘉兴和绍兴5个重点审计城市为全省森林资源资产地域审计的重点区域,佐证了模型科学性; 模型在浙江省的案例应用表明,在森林资源资产审计中将森林资源清查和现代地理信息技术有机结合,可提升国土审计的地域主体识别效率与审计结果的可视化解读。【结论】基于林地景观格局的视角构建森林资源资产审计重点区域识别模型,可将提高审计效率的基点落在林地景观变动幅度较大行政区层面。     

城市公园绿地游憩供需协同度评价及优化策略

【目的】以公园绿地与居民人口间的供需平衡及协同发展为目标导向,提升公园建设的时效性,为建设低碳、高效、节约、环保的城市绿地系统提供科学依据。【方法】综合选取定性与定量指标,构建游憩供需系统评价体系和协同度量化模型,以郑州市主城区为例,对供需协同度在行政区单元的空间分异进行评价分析,并结合上位规划,利用ArcGIS中的位置分配功能对公园绿地的空间格局进行优化。【结果】郑州市主城区公园绿地游憩供需系统总体呈低级协调等级和供给滞后类型,新老城区间存在供需错位现象。各行政区存在供需空间差异,金水区协同等级最高但供需差距最大,经开区协同等级最低而供需差距最小;通过对供需系统进行提质增量、跨界融合的协同优化,金水区和经开区的供需协同度增量分别为0.047 4和0.121 8。【结论】利用构建的评价体系和模型可以较准确地反映出公园绿地游憩供需协同度的空间格局,从而有效指导供给侧各项指标的协同优化,提升公园绿地的供给能力,缩小各区内部的供需差距和新老城区间的资源差距。     

数字化测绘技术在私家园林中的应用研究

【目的】总结私家园林所适用的高效数字化测量方法和结果表达方式,为私家园林的传承研究和遗产保护提供参考。【方法】分析私家园林的特点、测绘内容和任务,对私家园林可运用的主要测量技术和结果表达方式进行比较,并以苏州遂园为例,通过地面三维激光扫描和无人机近景摄影测量技术,分别对测量对象进行地面和空中的扫描及拍摄,然后利用软件Cyclone对地面三维激光扫描所获点云数据进行拼接、去噪、纹理映射和剖切等处理,利用软件Pix4DMapper对无人机近景摄影所获影像进行拼接、点云加密和建模等处理,最后利用多款绘图软件对点云切片进行测绘图的实景化绘制和处理。【结果】提出私家园林适用的测绘方法和结果表达方式的具体类型、效果、特点及其制作方法,获得苏州遂园园内要素的三维点云模型、园林和建筑的平面和剖面等二维线画图、园林上部空间及周围环境的影像图和三维实景模型。【结论】目前私家园林较适用的测量方法主要包括三维激光扫描测量和近景摄影测量,具体测绘方法和表达方式的选择需综合考虑测绘要求和效果、工作效率及成本等因素,但地面三维激光扫描和无人机近景摄影测量的配合使用是一种获得园林空间和要素以进一步研究所需信息的高效测绘方法。     

基于小型无人机摄影测量的江南景观水资源综合利用分析

【目的】分析具有自然生态系统和人文生态系统的江南内涝区乡村景观格局,挖掘研究区的整体景观结构特征及其对应的景观功能,综合、有效地利用水资源。【方法】利用无人机(UAV)遥感数据,借助GIS空间分析,以南京紫云云创特色小镇为例,采集与分析研究区的数字地形,在此基础上使用与土地分类变化关联性较强的淹没区域模拟进行水文分析,得出汇水区范围,并以此进行防涝性景观设计。【结果】所选取的数字地形指数代表的景观结构及其特征是适合的,能够保证水资源利用的科学性;在高程分析图中,地势低洼地区容易产生积水,生态系统也容易遭受破坏。【结论】无人机影像在小镇景观生态环境评价中能够得到很好的应用;无人机数字摄影测量技术可以对景观水资源综合利用进行全面分析,有利于促进云创特色小镇的规划和建设。     

长江中游流域国家级自然保护地交叉重叠特征及其优化整合研究

【目的】定量分析长江中游流域国家级自然保护地交叉重叠特征及其优化整合对策,为我国自然保护地的合理规划与布局提供科学依据。【方法】以长江中游流域6类661处国家级自然保护地为研究对象,运用ArcGIS核密度指数方法,定量分析其交叉重叠特征和优化整合对策。【结果】长江中游流域共214处国家级自然保护地存在交叉重叠,主要集聚分布于鄱阳环湖、大别山南部武陵山脉和伏牛山等区域;在省级行政区划交界、流域区划交界、生物多样性保护优先区和生态功能保护区内,优化整合应优先考虑以国家公园、自然保护区、风景名胜区和自然公园4类为主体分别进行类型整合、范围调整、吸收合并和同类合并。【结论】运用ArcGIS定量可视化叠加分析方法,可以有效识别并判断自然保护地交叉重叠现状、特征及问题,有利于科学构建我国自然保护地体系及其空间格局规划。     

基于PSR模型海湾风险源识别指标量化及评价

【目的】我国水环境污染事件频繁发生,对水环境、生态环境及社会安全产生严重影响。因此,构建直观、有效的海湾风险源识别方法以积极应对污染事件非常重要。【方法】基于PSR(Pressure-State-Response)分析的模型,利用层次分析(analytic hierarchy process,AHP)方法,从风险源特征、环境风险源受体、风险源应急响应能力等方面,构建海湾风险源识别指标体系,将矩阵的特征向量作为海湾风险源评价的权重,在此基础上,用模糊数学方法进行海湾风险源识别评价。【结果】该方法通过定性和定量方式量化各项指标,减少人为因素的影响,综合分析环境风险源各因素造成的影响,可应用在海湾地区的工业园区环境风险源评价。【结论】该方法可直观地在GIS系统标注环境风险源等级,为日常风险源管理、应急监测等提供可视化应急指挥平台。     

Double-Grid软件在制作3D产品中的应用

通过Double-Grid平民化摄影测量后处理软件,将已有的无人机航拍正射影像图进行数据处理,完成拼图制作、空三加密平差、正射拼接编辑、生成3D(DOM、DEM、DLG)产品,并对其过程进行研究分析,验证了Double-Grid软件的实际运用能力可行,精度可达分米。表明该软件操作简单,成果直观,使用过程平民化,成果线划图精度准确,完全可以满足勘察、勘线、规划等用图需求。     

江苏省景观生态风险评估及其与城镇化的动态响应

【目的】 评估景观生态风险,探明其与城镇化的动态响应,为江苏省科学调控高水平生态环境保护和高质量城镇化发展提供依据。【方法】 选用2010年Landsat TM和2018年Landsat OLI遥感影像数据,借助ENVI 5.3、ArcGIS 10.2软件,通过景观格局指数分析景观格局变化,综合评估景观生态风险并探讨其层级结构特征,定量测度景观生态风险与城镇化两者“增量”的响应类型及相关关系。【结果】 江苏省主要景观为耕地、建设用地和水域,其中耕地是基质景观。在景观格局演变中,耕地的异质性增强,建设用地以外部扩张为主,水域基本不变。景观生态风险提升显著,均值由0.123 6上升至0.149 9,现状景观生态风险TOP3城市为苏州、无锡和常州;景观生态风险自北向南逐渐升高,集聚分布态势和经济指向性趋势明显。景观生态风险与城镇化水平“增量”的耦合度大于0.8,城市建设用地快速扩张对景观生态风险快速上升的贡献度高,正向相关系数高达0.83。【结论】 江苏省景观格局变化显著,景观生态风险与城镇化水平同向提升、高度耦合。动态响应类型包括徐州、宿迁、盐城、淮安和扬州构成的低敏感区、沿江地区和连云港构成的中敏感区、苏州和无锡构成的高敏感区。苏南5市和南通“摊大饼式”土地城镇化发展迅速,经济发展水平高的苏南地区是景观生态高风险区域,土地城镇化会加速生态环境恶化,而人口城镇化会缓冲恶化速度,经济结构的转变影响式微。     

快速城镇化地区耕地景观生态安全格局演变特征及其驱动机制

【目的】探索快速城镇化地区耕地景观生态安全格局演变特征及其驱动机制新方法和新思路,为实施 “18亿亩耕地红线”保护政策提供科学依据。【方法】以江苏扬州耕地景观为对象,运用Fragstas 4.2软件和ArcGIS 10.2软件模拟计算扬州耕地景观安全格局时空演变特征;基于统计年鉴数据,运用地理探测器筛选出主导影响因素,并结合地理加权回归软件分析出影响因素之间的空间差异。【结果】扬州市耕地景观生态安全以市中心周边地区向西北方向逐年降低;社会经济影响因子解释度明显高于自然影响因子;各个主导社会经济因素对扬州市耕地景观生态安全格局的影响存在显著的空间差异。【结论】通过GIS空间模拟、地理探测器筛选和地理加权回归模型分析相结合的方法,可以科学准确地模拟分析出快速城镇化地区耕地景观生态安全格局时空演变特征及其驱动机制和空间差异。     

基于GIS的苏南乡村自然景观的生态敏感性分析

【目的】科学评估苏南水网地区乡村自然景观生态敏感性,以保护性地开发乡村自然景观,维护水网地区乡村景观生态的相对稳定。【方法】借助ArcGIS 10.0平台,以地形地貌、土地利用类型、交通通达度、坡度、坡向、地质灾害和水域距离7个指标作为评价要素,通过查阅文献法和专家咨询法,分析并评估苏南水网地区典型乡村——太湖东村自然景观的生态敏感性。【结果】影响东村生态环境最重要的指标因子为土地利用类型,其次为地质灾害和水域距离; 坡度和坡向的影响度一般,交通通达度和地形的影响度较弱,这和当地地势起伏变化不大、交通密度较小有关。【结论】通过加权叠加方式模拟出生态敏感性分布图,可知东村内部临近水域地区、山体地质灾害易发地区以及坡度较陡地区的景观生态敏感性最强,其他靠近村落的地区以及地势平坦的山脚地区景观生态敏感性较弱。     

基于城市化进程的宜兴市景观演变与预测

【目的】在城市化进程不断加速的背景下进行区域景观变化预测,对宜兴市近年来景观格局分布演变情况进行分析,探索城市化水平与景观格局变化之间的联系,为当地以及周边地区的景观规划研究提供借鉴。【方法】选用1996—2016年宜兴市的遥感影像数据,通过利用景观指数、转移矩阵分析在此期间景观分布的演变过程,并采用灰色预测模型估算其未来主要景观类型的变化趋势。【结果】在景观的演变过程中,建设用地、林草地持续扩张,面积分别增加了168.13、375.76 km²,且分布逐渐复杂,耕地、未利用地不断缩减,耕地与林草地在前期变动较大,动态度分别为-4.72%、10.18%,但耕地在后期面积几乎不再减少,分布也趋于规整;在城市化水平不断提升的过程中,耕地、林草地、建设用地的变化与城市化水平之间的联系十分紧密,相关性均高于0.8;在未来景观的发展过程中,耕地面积将处于动态稳定的状态,随着时间的推移,建设用地与林草地不断扩张,预测2016—2024年的涨幅分别为15.1%、35.4%。【结论】宜兴市1996—2016年景观格局变化明显,且城市化进程对建设用地、林草地、耕地的范围和分布产生了较大影响。     

挠力河流域景观生态健康时空演变

【目的】揭示流域景观生态健康时空演变特征并明确其空间分异性与集聚性,为流域景观生态资源管护及可持续发展提供参考。【方法】以景观生态结构、景观生态过程和景观生态功能为基础构建景观生态健康评价指标体系;采用层次分析法(AHP)与熵权法(EWM)集成模型明确指标权重;利用ArcGIS 10.7及GeoDa 1.14平台加权叠加分析、健康等级转移矩阵、探索性空间数据分析(ESDA)等对2010年和2018年挠力河流域景观生态健康时空演变及空间关联性进行深入研究。【结果】相较于2010年,2018年挠力河流域景观生态健康综合指数均值由0.67下降为0.59,由亚健康Ⅳ降低到中等Ⅲ水平;景观生态健康等级转化以相邻等级转化为主,转化类型中稳定型占比最大而改善型占比最小,退化型较改善型在占比和面积方面分别高出9.69%、2 184.67 km²,其中仅在宝清县北部和集贤县大部、友谊县东北部存在较小程度的改善;2010年流域景观生态健康具有较强的空间集聚性,2018年空间集聚性减弱,并通过空间自相关分析明确了2010—2018年流域景观健康空间分异与聚集特征的空间位置和范围。【结论】挠力河流域景观生态健康指数两时期空间分布大致都为东高西低,研究区整体呈现西部改善,东部和西南部退化的演变格局。根据研究区2010—2018年景观生态健康不同空间自相关转移类型,从生态用地保护、水土保持治理、土地开发与建筑用地管制、生态修复工程、绿色空间与景观格局优化建设等方面提出针对性景观生态规划建议。     

山地城市园地时空变化及对生态服务价值的影响

【目的】厘清山区城市园地时空变化特点及对生态环境的影响,可指导山区园地管理与城市用地的科学规划。【方法】利用ArcGIS软件和生态服务价值系数法,以山地城市贵阳为例,分析了2000—2010年其园地时空变化特征及其对生态服务价值(ecosystem service value, ESV)的影响。【结果】研究期间,园地面积由2000年的14 088.78 hm²增加到2010年的15 255.72 hm²,增加区域多分布于西部和北部。10 a间,耕地转为园地是园地与其他地类之间转化的主要类型。园地面积在坡度、高程、城乡和公路各梯度带均呈增加趋势。各梯度带园地增加速度有所不同。园地ESV由2000年的26 786.15万元增加到2010年的29 004.79万元,增加区域多分布于研究区中北部。耕地和草地转为园地以及园地转为林地使ESV分别增加1 164.88万元、0.09万元和1.12万元,而林地转为园地以及园地转为草地使ESV分别下降0.86万元和0.09万元。【结论】地形、交通和城市区位是影响山区城市园地空间格局的重要因素。在经济快速发展、退耕还林政策影响下大量耕地转为园地是园地面积及其ESV增加的主要原因。     

盘锦地区景观格局动态分析

借助ENVI 4.8软件,对盘锦地区1994年和2009年LANDSAT 5的TM遥感影像进行解译并分析.参照国标《土地利用现状分类》的分类体系,参考调查区域土地利用特征,将研究区域划分为8种土地利用类型.利用ArcGIS 9.3软件和Fragstats 3.3软件,通过格式转换、空间分析等处理,进行了数据统计分析和景观格局指数计算,完成对研究区域的景观格局分析,结果表明：研究区域不同景观类型发展趋势不相同,人工景观类型破碎化程度在增加,自然景观类型总体保育较好,但滩涂区域受到滨水养殖业干扰较大,面积在减少,生态总体质量在下降;旱地和林地在减少,林地的破碎化程度依然较高.     

风景名胜区乡村文化景观管理数据库平台建构策略

【目的】为了扩大风景名胜区乡村文化景观管理范围,提高区内乡村文化景观的管理效率,并扩充乡村景观信息的共享性,提出一种结合数据库和GIS技术的风景名胜区乡村文化景观管理数据库平台。【方法】利用ArcGIS、WebGIS以及相关数据库技术,整合乡村文化景观的空间信息和各类景观专题信息资源,对乡村文化景观不同时空的图形信息、图文影音信息等多种信息源进行抽取和标准化处理,构建风景名胜区乡村文化景观管理数据库平台的功能和框架。【结果】以太湖风景名胜区西山景区为例,建立基于GIS的乡村文化景观图像子数据库和乡村文化景观图文影音数据库,并提出了数据库管理和服务平台的建构策略。【结论】此数据库平台可对乡村文化景观资源的保护、合理开发与建设提供科学依据,以及方便后续的监测评估、保护规划等工作,并能面向公众起到宣传、推介和咨询的作用。     

城市公园绿地灾时避难功能结构和空间布局转换的可行性分析

【目的】城市公园绿地作为城市绿地体系的重要组成部分,因其自身特点而成为城市防灾减灾体系中的核心要素。明确公园不同类型绿地在灾时可承担的避震减灾功能,分析城市公园绿地避震减灾的空间布局方法,以提高城市公园绿地的灾时避难有效性。【方法】以单个公园为研究对象,从绿地布局形式、公园内部功能分区、园路道路交通系统、园林景观要素等4个方面着手分析了公园绿地单体及各构成要素在灾时的功能特点,明确公园绿地在灾时可承担的避震减灾功能。【结果】城市公园绿地在设计和布局中,要依托城市绿地系统特点,基于城市公园绿地内部空间、设施等要素的平时特征,从体系层面的城市绿地系统规划布局模式入手,得出综合性公园、社区公园、带状公园、街旁绿地等几种类型公园绿地在灾害发生时的空间规模、功能特征及景观形态等方面的防灾可行性。【结论】分析并明确公园绿地在灾时可承担的避震减灾功能,可对城市公园绿地的避震减灾方法研究提供理论依据和实践支撑。