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高分辨率遥感影像居民地提取方法研究

高分辨率遥感影像居民地提取方法研究

作者：陈洪中南大学

学位级别：硕士

摘要：居民地是人类居住和进行各种日常活动的中心场所。在高分辨遥感影像中,居民地通常由密集的建筑物群,内部的绿地,以及周边的道路交通网所构成。准确有效地获取居民地的实时信息,在“城镇化”建设、数字城市、城市规划、土地利用及... 详细信息

摘要：居民地是人类居住和进行各种日常活动的中心场所。在高分辨遥感影像中,居民地通常由密集的建筑物群,内部的绿地,以及周边的道路交通网所构成。准确有效地获取居民地的实时信息,在“城镇化”建设、数字城市、城市规划、土地利用及GIS系统更新等多个领域都具有重要的现实及经济意义。为此,本文充分利用高分辨率遥感影像上居民地特有的局部特征,进行了居民地提取和分类方面的探索和尝试。总体而言,本文主要包括以下三个方面的研究工作：(1)基于边缘密度特征的高分辨率遥感影像居民地提取利用影像上居民地与非居民地的边缘密度特征差异提取居民地,首先对影像进行滤波平滑预处理,其次检测影像上的边缘特征并将其拟合成直线段,然后计算影像上像素点到所有边缘直线段的空间距离,最后利用高斯函数量化边缘密度并最终阈值分割提取居民地。该方法是一种全自动的居民地提取方法,有效地避免了由于人为因素对提取结果带来的影响,提高了居民地提取的精度。(2)基于Gabor特征的高分辨率遥感影像居民地提取居民地内部除了包含丰富的边缘特征之外,同时也具有密集的角点特征,而在角点处往往会出现明显的灰度梯度和曲率变化,Gabor滤波对于这种变化具有较强的响应。据此,本文首先利用Gabor滤波对影像做多尺度多角度的变换,其次检测滤波图像上的Gabor特征并优化,最后构建特征的空间投票矩阵并结合OStu阈值分割方法提取居民地。该方法同样是一种非监督的提取方法,相对于基于边缘密度特征的提取方法,在运行效率和居民地提取精度上都有一定的提高。(3)高分辨率遥感影像城镇及乡村居民地监督分类利用以上两种方法可以有效地提取高分辨率遥感影像上的居民地,但是未能对城镇和乡村居民地进行更进一步的分类,因此不能准确地体现出城乡之间的发展变化信息。为此,本文在以上两种居民地提取方法的理论基础上,充分利用城镇和乡村居民地的边缘特征及Gabor特征的分布差异,发展了一种城镇及乡村居民地监督分类方法。首先设计了五种可以体现城乡居民地边缘特征和Gabor特征分布差异的分类规则,然后构建训练样本集对各类规则进行学习,最后通过大量的测试样本验证以上规则的分类精度。由于该方法只是作为城镇居民地与乡村居民地初级分类的一个探索,中间过程还不够完善,因此所取得的分类精度有限,但是该方法具有独创性意义。

关键词：高分辨率遥感居民地提取边缘密度特征 Gabor特征空间投票

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惠州市大气污染扩散模拟研究

惠州市大气污染扩散模拟研究

作者：李禾珍中南大学

学位级别：硕士

环境问题一直是科学家关注的重点,大气环境是其中一个重要的方面。大气环境污染带来的危害对人类生存和发展带来了极大的负面影响。因此,通过有效的途径来了解大气环境污染的程度是大气环境管理的重要工作内容。一般的方法是通过现场监... 详细信息

环境问题一直是科学家关注的重点,大气环境是其中一个重要的方面。大气环境污染带来的危害对人类生存和发展带来了极大的负面影响。因此,通过有效的途径来了解大气环境污染的程度是大气环境管理的重要工作内容。一般的方法是通过现场监测来获取某个点位的值,再定性的描述整个区域的空气质量状况。空气质量模型的发展使得这种定性转换为定量更为简单、便捷,它在人力、物力上都优于传统的方法。近年来,随着空气质量模型的发展出现了很多扩散模型,选择一种行之有效的模型是大气环境管理工作首要解决的问题,高斯模型的广泛使用反映了这个模型的不可替代的优越性。AERMOD是高斯模型的一种,也是我国环境保护部推荐的法规应用级模型,但是该模型的应用还有待推广。本文以工业发达的惠州市为研究区,运用AERMOD模型进行模拟,验证结果表明该模型具有可信度后,再结合GIS从不同的角度确立大气污染的空间分布特征,进行相应的污染评价与分析,结果表明：(1) AERMOD模型验证精度在春季为57.14%,冬季达64.29%,能够满足区域扩散模拟要求。(2)影响AERMOD模型精度的不确定性因素很多,其中一个重要的因素就是受点密度的大小,研究表明：不考虑地形和污染源的分布情况,从时间花销较少和精度较高的来考虑,1km*1km的格网受点比较好。(3)GIS空间分析方法能够直观的反应一个区域的污染物浓度分布状况,对AERMOD模型的输出结果进行分析时,采用不同的插值方法对于预测未知点浓度的效果不一,研究表明：在研究区域内1km*1km大小的受点密度条件下,采用克里格插值方法较好。(4)运用AERMOD模型对研究区不同季节的污染浓度结果表明：气象因素是影响污染浓度的一个重要因素,同样的污染源的区域,惠州市冬季的污染浓度要高于春季,污染物浓度受每个季节不同风速、风向的影响。(5)为了整体上把握惠州市区域污染浓度分布状况,利用AERMOD模型模拟的结果表明：研究区内中部地区的污染程度相比于其他区域要高,每个区域污染的贡献率都各不相同。

关键词：大气污染大气扩散模型高斯模型 AERMOD 空间分析

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长沙市城市总体规划修编航空摄影测量

长沙市城市总体规划修编航空摄影测量

作者：赵莹莹中南大学

学位级别：硕士

针对长沙市基础测绘资料现势性不强、覆盖范围不够、无法满足新一轮城市总体规划修编工作的现状,采用航空摄影测量的方式对长沙的规划区范围进行了一次大面积的1：10000正射影像成图与1：10000地形图更新的工作。为满足总规修编工作的进... 详细信息

针对长沙市基础测绘资料现势性不强、覆盖范围不够、无法满足新一轮城市总体规划修编工作的现状,采用航空摄影测量的方式对长沙的规划区范围进行了一次大面积的1：10000正射影像成图与1：10000地形图更新的工作。为满足总规修编工作的进程,提出了“按需测绘”的理念,只对规划工作关注的重要地物进行航测成图,其产品既具备满足规划需要的内容和精度,又大大缩短了成图周期。对于空中三角测量,利用航摄仪自带的空间定位与惯性导航系统,配合已有的航片像控资料,无需重新进行外业实测,完成了满足1：10000成图所需的定向资料;对于数字高程模型的制作,采用地形图、加密点与特征线相结合的提取方式,只需个别处进行立体观测修正;对于正射影像图,先进行单片数字微分纠正,之后利用了彩红外航空影像中植被特征增强的光谱反射特性,将其与真彩色航片通过波段替换的方式进行融合,再针对地物特征不同、亮度与饱和度不均、拍摄角度与光照等诸多原因引起的各种色差,利用Photoshop软件通过调整灰度直方图、色彩曲线等方法进行先区域匀色后精细加工,进而快速得到真实、美观的正射影像成果;对于1：10000地形图的更新,通过先在正射影像图上采集地物再修正投影差、之后利用已有资料提取其他地物及注记信息、最后根据数字高程模型自动生成等高线的方式实现,无需进行立体观测和外业实测、调绘。就城市总体规划工作的实施和飞速发展的城市规划建设而言,这种多角度实现、立体交叉作业所得的测绘成果更加简洁、清晰地反映了城市建设现状的各项指标,又能在很大程度上保证规划工作的进程;就测绘工作者而言,这种按需测绘的作业模式极大地节约了作业的时间、成本和劳动强度。

关键词：按需测绘航空摄影测量影像融合单片数字微分纠正

基于非量测数码相机的近景摄影测量数据处理方法研究

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基于非量测数码相机的近景摄影测量数据处理方法研究

作者：闾海庆中南大学

学位级别：硕士

随着近景摄影测量技术的进一步发展,以及普通数码相机的分辩率不断提高,数码相机已经成为开展近景摄影测量中重要的影像数据获取设备。本文基于传统的近景摄影测量领域的一些研究成果,对普通数码相机的检校和影像数据处理问题进行了进... 详细信息

随着近景摄影测量技术的进一步发展,以及普通数码相机的分辩率不断提高,数码相机已经成为开展近景摄影测量中重要的影像数据获取设备。本文基于传统的近景摄影测量领域的一些研究成果,对普通数码相机的检校和影像数据处理问题进行了进一步研究,主要的研究成果为: 1.利用室内控制场对数码相机进行量测化改造,利用三维控制场确定相机的畸变系数和内方位元素,利用二维控制场建立对应焦距的数字畸变模型。最后,对量测化精度进行评价。实验结果表明,采用本文的量测化方法精度能够满足高等精度要求的数字摄影测量项目。 2.为了解决空间后方交会和相对定向中,由旋转矩阵中含有三角函数及角量造成迭代计算不收敛的情况,本文将Pope-Hinsken算法引入到相对定向中,用四个代数参数代替通常用的角量,从而对于任意角度拍摄的非量测数码影像在空间后方交会和相对定向中总能保证以较快的速度收敛。 3.在处理多基线非量测数码影像数据时,本文是采用相对定向—模型连接—绝对定向的思路进行的,然后将定向结果作为光束法平差的初始值,进行数据处理得到所需监测点的点位信息。本文首次尝试将航空摄影测量中空中三角测量技术引入到近景摄影测量当中,通过多次实验结果的表明,在控制点的数量和分布合理的情况下,光束法平差的精度可以达到1/5000。 4.多基线数码影像中控制点数量有限,必须通过模型连接将所有影像纳入到统一坐标系中来,才能进行绝对定向。这里模型连接是通过公共连接点在前后两个模型中的高程相等这个条件完成的,将连接后的整体模型进行绝对定向,最后将所有监测点坐标转到大地测量坐标系中。 5.由于多基线光束法平差与航空摄影测量中的光束法平差理论相似,本文通过将控制点作为真值的方法进行光束法平差,并对控制点的数量和分布对平差结果的影像进行来详细的讨论。 6.最后通过部分实例来验证多基线普通数码影像数据处理技术在实际应用中的精度。

关键词：数字近景摄影测量多基线数码影像数码相机畸变差内方位元素控制场子像素提取相对定向模型连接绝对定向光束法平差

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山蜡梅花萃取物的抗氧化和灭螺活性研究

山蜡梅花萃取物的抗氧化和灭螺活性研究

作者：李帅岚江西师范大学

学位级别：硕士

山蜡梅(Chimonanthus nitens Oliv.)是中国特有的中草药,分布广泛,资源丰富,其根、茎、叶、花蕾和果均可入药,是传统的庭院名花和民间用药,具有巨大的开发前景。福寿螺(Pomacea canaliculata Lamarck)是世界100种恶性外来入侵物种之一,... 详细信息

山蜡梅(Chimonanthus nitens Oliv.)是中国特有的中草药,分布广泛,资源丰富,其根、茎、叶、花蕾和果均可入药,是传统的庭院名花和民间用药,具有巨大的开发前景。福寿螺(Pomacea canaliculata Lamarck)是世界100种恶性外来入侵物种之一,对农业、经济和人身体健康都有严重的危害。如何有效防控福寿螺带来的危害,已经成为全社会关注的问题。本文以山蜡梅的花为实验材料,取干燥的山蜡梅花粉末用体积分数为70%乙醇超声波辅助冷浸提取,乙醇提取物用石油醚、乙酸乙酯和水饱和正丁醇依次萃取,得到石油醚萃取物(PEEE)、乙酸乙酯萃取物(EAEE)和水饱和正丁醇萃取物(SBEE)。对山蜡梅花不同萃取物的抗氧化活性和对福寿螺的灭螺活性进行了筛选,从中挑选灭螺活性最好的组分研究其致死率分别为25%、50%和75%时福寿螺体内的生理生化变化以及肝脏组织的受损情况及对生理生化的影响,阐明灭螺活性组分的作用机理,为山蜡梅花的进一步开发利用提供科学的理论依据。体外抗氧化活性研究结果表明:山蜡梅花的PEEE、EAEE和SBEE对DPPH自由基和ABTS自由基均具有清除作用,对α-葡萄糖苷酶和酪氨酸酶有一定的抑制作用,其中EAEE的抗氧化活性最强,通过总酚和总黄酮含量的测定,山蜡梅花PEEE、EAEE和SBEE中均含有酚类和黄酮类物质,其中EAEE中的酚类物质和黄酮含量均是最高的,总黄酮为9.33 mg/g,总酚为2.93 mg/g。灭螺活性研究结果表明:山蜡梅花的PEEE、EAEE和SBEE对福寿螺都具有一定的毒杀作用,其中PEEE的灭螺活性最强(24 h,IC=0.287 mg/mL)。将福寿螺暴露于不同浓度PEEE中24 h后,肝脏表面整体松散,内部组织出现大面积坏死,损伤严重;肝细胞内粗面内质网数量减少,出现了肿胀、断裂和脱颗粒等现象;线粒体数量减少,出现形状不规则肿胀;肝脏内可溶性糖、可溶性蛋白和白蛋白(Alb)的含量随PEEE浓度的升高而降低,而谷丙转氨酶(GPT),谷草转氨酶(GOT)和乙酰胆碱酯酶(AchE)活性随PEEE浓度的升高而升高。通过GC-MS分析,从山蜡梅花的PEEE中共鉴定出29种化合物,其中主要成分是酯类(48.13%)、醇类(18.43%)和蜡梅碱(14.70%)。

关键词：山蜡梅花福寿螺抗氧化活性灭螺活性

基于Harris角点与SIFT特征的近景影像匹配

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基于Harris角点与SIFT特征的近景影像匹配

作者：谢萍中南大学

学位级别：硕士

近年来,近景影像匹配技术在三维重建、目标识别、影像拼接等领域日渐得到广泛应用,但是目前不少匹配方法都存在着匹配基元单一或匹配策略单一等问题,从而制约了匹配精度和可靠性的提高,因此研究并改善现有近景影像匹配方法具有重要意义... 详细信息

近年来,近景影像匹配技术在三维重建、目标识别、影像拼接等领域日渐得到广泛应用,但是目前不少匹配方法都存在着匹配基元单一或匹配策略单一等问题,从而制约了匹配精度和可靠性的提高,因此研究并改善现有近景影像匹配方法具有重要意义。本文在分析比较现有影像匹配方法基本原理的基础上,针对近景影像几何变形大、纹理单一、遮挡情况严重等问题,提出了一种基于Harris角点与SIFT特征的近景影像匹配方法。本文的研究工作主要包括以下几个方面： 1、分析了现有近景影像匹配方法的研究现状,分别介绍了国内外基于特征影像匹配算法与基于灰度影像匹配算法的应用情况及优缺点,总结出了一种好的匹配方法应该结合特征与灰度匹配这一重要思想。 2、从匹配基元的选择、相似性测度的确定、约束条件的引入以及匹配策略的制定四个方面出发,分析研究了近景影像匹配方法的一般步骤及基本原理,提出了选择多种匹配基元（Harris角点与SIFT特征）与匹配策略（影像金字塔分层匹配策略与从粗到精的匹配策略）相结合的思想,以提高近景影像匹配方法的精度和可靠性。 3、介绍了近景影像自动相对定向的基本原理及其解算方法——直接算法与基于P-H算法的解算方法,并通过分析得出影像匹配质量直接影响近景影像自动相对定向精度这一结论。 4、分析了Harris角点与SIFT特征的提取及初匹配的相关原理及过程,在引入RANSAC方法、P-H算法及三角形约束的基础上,提出了一种基于Harris角点与SIFT特征的近景影像匹配方法。 5、通过实验对比分析与验证了本文提出的基于Harris角点与SIFT特征的匹配方法,该算法在增加匹配内点率的同时提高了匹配精度和可靠性,从而进一步保证近景影像匹配自动相对定向的精度。

关键词：近景影像匹配 Harris角点 SIFT特征三角形约束