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。     

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。     

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。     

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。     

基于无人机影像的泥石流流域精细化地形建模方法

针对高原山区地形复杂、精细化地形建模效率低等问题,引入无人机低空遥感技术,通过分析无人机摄影测量基本原理,建立了一套适用于高原山区泥石流流域精细化地形建模的方法与技术体系,包括高分辨率影像获取、影像质量控制、影像增强与掩膜处理、空中三角测量、高精度数字高程模型(DEM)和数字正射影像(DOM)的构建等。应用该方法对云南省小江流域蒋家沟泥石流流域进行地形建模与验证分析,结果表明,获取的0.14 m空间分辨率无人机影像,经过数字摄影测量处理,可以生成0.547 m精度的DOM,0.684 m精度的点云数据以及数字三维模型,可为泥石流灾害的定量评估与风险防控提供精细化地形数据支持和技术保障。     

0.2 m分辨率航空数字正射影像制作技术

针对高分辨率数字正射影像制作中的数字高程模型编辑环节自动化程度低、编辑效果差引起的地物变形、移位及匀光匀色环节中影像整体匀色不一致、接边痕迹明显、去雾气效果差的问题,从实际应用角度,分析了高分辨率数字正射影像图制作的关键技术。利用滨州市域9600 km² 0.2 m分辨率DMCIII航空影像数据,基于测区地理地貌特征,探讨了利用Inpho、GEOWAY CIPS、Pixel Factory等集群式影像处理系统制作1:2000数字正射影像图的技术难点及解决方法。对高分辨率航空影像的处理提出建设性意见,有助于提高今后类似项目的质量与效率,为基础测绘助力国家建设奠定基础。     

内置RTK无人机航拍技术在土地整治项目 测绘与辅助规划设计中的应用

为了更好地实施土地整治项目,为土地整治项目规划、设计、施工等环节高效成图、高精度制图提供新思路,客观探讨无人机内置RTK(Real Time Kinematic, RTK)航拍技术在土地整治项目区测绘成图及辅助规划设计中的应用价值,以江西省某县土地整治项目片区为研究区,通过作业过程中机身RTK实时接收基站的差分GPS修正数据实现定位坐标优化,选取航片上20个点平面坐标及其高程，与RTK地面实测检查点的平面坐标和高程进行中误差分析完成精度验证.研究结果发现:内置RTK无人机航拍的正射影像分辨率为0.033 m,其平面坐标中误差为0.051 m，数字高程模型高程中误差为0.070 m,精度结果满足土地整治项目测量成图相关精度要求.此外,文章进一步探讨该技术及相关数字产品在土方量计算、辅助规划设计等领域的应用情况.研究表明:该技术在土地整治项目应用中精度优势明显、可视化效果好,尤其对土方计算、规划设计、核查验收等环节具有较高的应用价值.     

无人机航摄大比例尺测图的关键技术分析

为满足大比例尺测图对无人机航空摄影测量的要求,采用理论分析和实例研究相结合的方法生成正射影像图(digital orthoimage map,DOM),探讨了DOM生成过程中的影像畸变纠正、控制点布控、影像镶嵌以及海量数据处理等关键技术.以天津师范大学主校区为试验样区,对技术路线进行验证,结果表明:提出的方法具有可行性,可以满足1∶2 000比例尺测图精度的需要.     

无人机影像处理软件Pix4Dmapper与hotoscan在资源普查中的成像性能分析

在相同实验平台上,使用Pix4D和Photoscan对瑞士Bahnhof Fo Bitsch镇附近工地的13张示例航拍照片进行了图像拼接、正射影像(digital orthophoto map,DOM)生成等操作,并从硬件需求、版权保护、软件功能和成果质量几个方面对这两款软件进行了比较分析。结果表明:两款软件都有完备的无人机影像处理能力;Pix4D对硬件配置的要求较低,在相同的平台上可以获得更加精确的结果和质量报告,同时具备更好的版权保护措施和更人性化的试用模式,其独有指数计算功能,更适宜在农林和建筑业方面应用;Photoscan兼容平台较多,具有批量处理、Python脚本和联机并行计算等高效、大数据处理功能,在数据可视化上效果较好。     

基于Landsat 8数据反演地表发射率的几种不同算法对比分析

为了分析研究不同地表发射率反演算法的精度和适用性,文中选取西安市的遥感影像Landsat 8为基础数据,运用ENVI,ArcGIS等软件,首先对Landsat 8数据进行预处理,提取西安市的NDVI影像;然后,建立决策树模型得到西安市地表分类影像,并基于像元二分模型反演得到植被覆盖度,基于NDVI得到4种不同算法的地表发射率;最后,以精度0. 01的MODIS LSE产品为标准数据,从像元尺度上对比分析了4种算法的精度,并依据回归决策树方法的分类结果,对比分析了不同算法在各类地表覆盖类型上的发射率反演差异。结果表明:在像元尺度上,植被指数混合模型法与NDVI~(TEM)改进算法精度较高且较为接近;从不同下垫面的反演差异来看,在植被区域4种算法之间的差异较小,而对于水体区域,4种算法之间的差异较大;从反演方法的适用性而言,植被指数混合模型法与NDVI~(TEM)改进算法较为适合本研究区。     

结合树冠体积的油茶树高与产量估测研究

【目的】以长沙县明月村油茶林基地为研究区,探讨利用无人机倾斜摄影提取树冠体积进行油茶树高和产量估测的可行性。【方法】基于无人机正射影像和密集匹配点云,提取波段反射率、植被指数、纹理因子、高度特征等遥感变量和冠幅等冠层参数,同时利用克里金法、反距离权重法、自然邻近点法和过滤三角网法分别获取油茶树冠体积,建立多元线性回归、随机森林、K最邻近模型估测油茶树高和产量,并以地面三维激光点云获取的树冠体积、样地实测树高和产量作为实测值分别对估测结果进行精度评价。【结果】过滤三角网是获取油茶树冠体积最有效的方法,其平均相对误差(31.54%)优于反距离权重法(36.73%)、克里金法(37.04%)和自然邻近点法(38.54%)。将树冠体积作为特征变量参与建模后,树高和产量的多元线性回归、随机森林、K最邻近模型的精度均有所提升(树高相对均方根误差分别减小了3.77%、0.78%、0.64%,产量相对均方根误差分别减小了1.32%、0.34%、0.16%)。对比3种估测模型,随机森林模型的决定系数均优于多元线性回归和K最邻近(树高决定系数分别为0.78、0.51和0.19,产量决定系数分别为0.61、0.48和0.24)。研究发现,分别使用估测树高和实测树高参与产量建模的精度无明显差异。【结论】结合树冠体积和树高参与建模可有效提高油茶产量估测精度,研究结果可为区域范围内利用无人机遥感技术开展油茶树高和产量调查提供参考。     

影像采集参数对无人机遥感估测树高精度的影响

以福州大学旗山校区为研究区,采集不同地面分辨率/航向/旁向重叠率无人机影像（5 cm/90%/80%、10 cm/90%/80%、5 cm/65%/60%）,并实测树高及冠幅. 无人机影像经处理生成正射影像和三维点云;然后评价数字高程模型(DEM）的精度,并采用基于点云的局部最大值法提取树高;最后比较不同影像重叠率及地面分辨率下的树高估测精度. 实验结果表明： 较小的地面分辨率及较大的重叠率下的采集参数不仅生成的点云密度较高,重建更为完整,单木检测的F测度及树高估测精度更高,尤其是对于高度和冠幅较小的梧桐,而当林下无灌木丛时有助于减小DEM误差.     

海绵城市建设中建成区雨洪格局的量化研究

【目的】探索海绵城市背景下的城市雨洪安全格局研究新方法,结合实例确定研究区的易涝区域和径流量。【方法】将SCS-CN水文模型的定量分析与GIS空间模拟工具相结合,以扬州江都区为例,建立了"从数据到空间"的建成区雨洪格局研究与表达方法。【结果】通过SCS-CN水文模型较为准确地计算了扬州市江都建成区在单场雨量为40 mm的降雨过后,城市各类用地的雨水径流分布数据;通过GIS空间模拟技术与SCS-CN模型相结合,将雨水直接径流量的分布在城市空间中量化表现;根据计算出的各类用地的径流总量,对雨水径流总量最多的3类用地进行GIS空间模拟,直观地反映出建成区内易涝的地块。【结论】SCS-CN水文模型与GIS空间模拟工具相结合可以直观有效地反映暴雨过后的城市内涝状况,便于采取针对性措施建设海绵城市。     

影像重叠率和地面分辨率对基于无人机影像的树高估测精度的影响

植被冠层高度是一个重要的生态度量指标;无人机遥感技术为森林和城市景观中的树高快速估测提供了更经济、高效的途径,但目前基于无人机影像的采集条件对精确获取森林结构参数的影响还存在许多不确定的因素。本文以福州大学旗山校区为研究区,采集不同地面分辨率/航向/旁向重叠率无人机影像（5cm/90%/80%、10cm/90%/80%、5cm/65%/60%）,并实测了树高及冠幅。在软件中对无人机影像进行处理,生成研究区正射影像和三维点云;然后评价生成的地面数字高程模型的精度以及基于点云的局部最大值法提取树高;最后比较不同影像重叠率及地面分辨率下的树高估测精度。实验结果表明：较小的地面分辨率及较大的重叠率下的采集参数不仅生成的点云密度较高,重建更为完整,单木检测的F测度及树高估测精度更高,尤其是对于高度和冠幅较小的梧桐,而且当林下无灌木丛时有助于减小DEM误差。