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正射影像下乡村传统风貌评价的量化方法研究 ——以鄂东北地区为例

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正射影像下乡村传统风貌评价的量化方法研究 ——以鄂东北地区为例

作者：陈占祥华中科技大学

学位级别：硕士

风貌是传统村落建成环境的整体体现,同时也是传统文化的重要物质载体。随着城市化进程加快,不同地区间传统村落的风貌差异正被快速抹消。传统村落风貌保护过程中调查耗时久、体系不适应、评价主观性强等问题,导致相应工作开展困难、效... 详细信息

风貌是传统村落建成环境的整体体现,同时也是传统文化的重要物质载体。随着城市化进程加快,不同地区间传统村落的风貌差异正被快速抹消。传统村落风貌保护过程中调查耗时久、体系不适应、评价主观性强等问题,导致相应工作开展困难、效率低下。为此,研究提出一种基于正射影像提取、由数据驱动的村落传统风貌量化评价方法,并以鄂东北传统村落为例进一步分析指标数据特征。以期能够客观有效地评价村落风貌,推动传统村落保护发展。论文通过分析既有评价体系的特点与不足,提出优化思路。引入建筑模式语言理论,架构鄂东北传统村落风貌特征网络,梳理其特点。选取并优化适宜的评价指标,形成“目标层-准则层-因素层-转化层”的体系层级。运用AHP法和Delphi法确定指标权重,生成评价体系的整体框架。以鄂东北麻城地区52个传统村落为数据库样本,通过Rhino/Grasshopper和Python等编程工具提取特征数据,分析数据规律形成以函数公式为评价标准的量化评价体系。选取鄂东北传统村落三例,对比本评价体系和现行评价体系所得结果,证明本体系于鄂东北村落传统风貌评价的适用性。比较所选个案和鄂东北麻城地区的整体评价及指标数据,得到以下结果:(1)个案村落评分差距明显;(2)麻城地区大部分传统村落仍有风貌受损的风险;(3)麻城地区部分已挂牌国家传统村落评价表现较差;(4)麻城山地区和部分丘陵区传统村落风貌保存程度较好,平原区村落较差;(5)麻城山地区传统风貌保存完整;平原区传统风貌受周边现代房屋影响明显;丘陵区传统风貌保存情况较为复杂。结果表明,正射影像下村落传统风貌评价的量化方法科学有效,能显著提高评价的效率和准确性。其优势在于评价标准与结果和现行评价体系趋同,但评价分数的区分度更明显,针对评价对象的微差识别和反应更灵敏。最后依据鄂东北传统村落的风貌特点及问题,提出针对性保护建议:(1)建立分级保护制度;(2)开展挂牌村落巡检;(3)采取分区保护模式;(4)结合区域优势,制定发展策略。

关键词：传统村落风貌评价量化方法正射影像鄂东北地区

棉花全生长周期机载高光谱正射影像数据集构建

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石河子大学学报（自然科学版） 2023年第3期41卷 372-380页

作者：程俊涛赵庆展刘汉青田文忠王学文胡斌隆学丰石河子大学信息科学与技术学院新疆石河子832003 兵团空间信息工程技术研究中心新疆石河子832003 兵团工业技术研究院新疆石河子832003 石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003

棉花作为我国的主要经济作物,对其开展低空遥感精细监测的研究目前尚缺乏高质量的监测样本数据集。高光谱影像具有丰富的光谱特征和空间特征,被广泛用于生化参量反演、病虫害监测、长势评估与产量预测。为此,本文构建了面向棉花全生长... 详细信息

棉花作为我国的主要经济作物,对其开展低空遥感精细监测的研究目前尚缺乏高质量的监测样本数据集。高光谱影像具有丰富的光谱特征和空间特征,被广泛用于生化参量反演、病虫害监测、长势评估与产量预测。为此,本文构建了面向棉花全生长周期的机载高光谱成像数据集(Airborne hyperspectral imaging dataset for the full growth cycle of cotton,AHS-FGCC)。基于大疆M600 Pro无人机搭载Rikola高光谱成像仪,以100 m航高获取同一区域同一棉花品种苗期、苗后期、蕾期、花期、铃期、盛铃期以及吐絮期共7期无人机高光谱数据。该数据经过标准预处理,参考《地理信息元数据》规范,补充无人机载高光谱棉花数据元数据信息,从而构建全生长周期棉花高光谱正射影像数据集。通过与采样点ASD(SR-3500)地物光谱仪棉花冠层光谱曲线对比,分析棉花数据集的光谱精度以及对应的棉花生长期光谱变化规律。结果表明Rikola成像光谱仪和ASD地物光谱仪波长在503~850 nm区间,反射率曲线趋势具有良好的一致性,“绿峰特征”,“红谷特征”,“红边特征”3种典型光谱特征表现也基本吻合。本数据集可以较好地反应棉花不同生长周期的光谱特征变化规律,可为棉花的低空遥感精细监测提供样本数据,并为农作物高光谱或多光谱数据集构建的相关研究提供参考和借鉴。(数据集发布于科学数据银行,访问地址:https://***/detail?dataSetId=a07c3451e3cf4ff090b1cbb72edc08c3。)

关键词：棉花无人机遥感高光谱数据集生长周期正射影像

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露天煤矿正射影像切片技术应用研究

煤炭工程 2023年第S1期55卷 188-192页

作者：刘宇韩智慧周伟栾博钰陆翔国能准能集团有限责任公司内蒙古鄂尔多斯010300 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为了提高露天煤矿正射影像大规模栅格数据集的处理效率,优化矿区地理信息系统底图显示效果,提出运用地图切片技术处理矿区栅格数据。对无人机正射影像的栅格数据进行网格切片,根据使用需求实现局部快速加载;同时,利用基于前台的实时影... 详细信息

为了提高露天煤矿正射影像大规模栅格数据集的处理效率,优化矿区地理信息系统底图显示效果,提出运用地图切片技术处理矿区栅格数据。对无人机正射影像的栅格数据进行网格切片,根据使用需求实现局部快速加载;同时,利用基于前台的实时影像坐标转换算法,实现不同坐标系统下的数据自动叠加。并在哈尔乌素露天煤矿应用了正射影像切片技术,结果表明:全部加载矿区65 km^(2)范围的11.8 GB影像耗时约为20 min,使用地图切片技术处理,根据显示位置与缩放等级局部加载,每次仅需加载7.5 MB数据,单次地图缩放或平移操作的响应时间0.75 s。

关键词：露天煤矿正射影像地图切片栅格数据

结合边缘信息优化LSC和改进A^(*)算法的正射影像图镶嵌线提取

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南京信息工程大学学报（自然科学版） 2023年第4期15卷 403-411页

作者：刘然刘岩吴卓航李冬雪马强国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院沈阳110065

为避免正射影像图在镶嵌时镶嵌线穿过视觉显著地物,损害影像中地物的完整性,本文提出一种结合边缘信息优化LSC(线性谱聚类)和改进A^(*)算法的正射影像图镶嵌线提取方法.首先,将经典LSC的超像素分割理论引入正射影像图镶嵌线提取算法中,... 详细信息

为避免正射影像图在镶嵌时镶嵌线穿过视觉显著地物,损害影像中地物的完整性,本文提出一种结合边缘信息优化LSC(线性谱聚类)和改进A^(*)算法的正射影像图镶嵌线提取方法.首先,将经典LSC的超像素分割理论引入正射影像图镶嵌线提取算法中,并提出边缘强度因子用以优化经典线性谱聚类,有效利用正射影像图中的光谱信息和边缘信息;然后,将优化后的LSC分别应用于两幅正射影像的重叠数据集,得到各类地物的边界特征图,并通过数学形态学法去除边界特征图中的边缘不整齐现象和孤立噪点;最后,改进传统A^(*)算法,由曼哈顿距离函数替代原有基于欧式距离测度的启发函数,提升A^(*)算法进行最短路径搜索的效率,在边界特征图中快速搜索出最短路径得到最优镶嵌线.利用真实无人机航拍正射影像图将本文方法与相关方法进行对比分析,实验结果表明本文所提方法可高效、高质量地提取到影像镶嵌线,有效绕过视觉显著地物,减少镶嵌线穿过地物的像元点数,满足实际正射影像图制作的应用需求.

关键词：线性谱聚类边界特征图 A^(*)算法正射影像镶嵌线提取

基于全卷积神经网络的灌区无人机正射影像渠系提取

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农业机械学报 2019年第6期50卷 241-248页

作者：张宏鸣王斌韩文霆杨江涛蒲攀蔚继承西北农林科技大学信息工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

为快速准确获取灌区渠系分布信息,科学调配区域农业水资源、提高水资源利用率,通过基于全卷积神经网络(Fully convolutional networks,FCN)的语义分割模型进行渠系轮廓提取。利用无人机采集正射影像并进行标注,以VGG 19网络为基础,通过... 详细信息

为快速准确获取灌区渠系分布信息,科学调配区域农业水资源、提高水资源利用率,通过基于全卷积神经网络(Fully convolutional networks,FCN)的语义分割模型进行渠系轮廓提取。利用无人机采集正射影像并进行标注,以VGG 19网络为基础,通过多尺度特征融合的方式实现FCN-8s结构,使用Tensorflow深度学习框架构建FCN渠系提取模型;对数据集进行数据增强,分割后放入FCN模型中训练、测试。实验结果显示,针对不同复杂程度的测试区域,FCN模型的提取准确度、完整度、精度均高于支持向量机方法和改进霍夫变换方法,均值分别为95.78%、92.29%、89.45%。结果表明,该方法能够实现灌区渠系轮廓的高精度提取,具有较好的泛化性和鲁棒性。

关键词：渠系提取全卷积神经网络无人机正射影像语义分割

联合无人机激光雷达和正射影像的矿区地表变形监测研究

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联合无人机激光雷达和正射影像的矿区地表变形监测研究

作者：童朋飞中南大学

学位级别：硕士

我国作为矿业大国,长久以来矿业资源的开采利用为我国经济发展带来了不可忽略的作用。但矿业资源开采导致的地表变形、房屋开裂等问题严重影响了人民群众的生命财产安全。发展和优化矿区地表变形监测手段,对建立地表变形预警体系、评估... 详细信息

我国作为矿业大国,长久以来矿业资源的开采利用为我国经济发展带来了不可忽略的作用。但矿业资源开采导致的地表变形、房屋开裂等问题严重影响了人民群众的生命财产安全。发展和优化矿区地表变形监测手段,对建立地表变形预警体系、评估地表变形导致的财产损失具有重要意义。基于无人机平台监测技术具有成本低、速度快等优点。此外,激光雷达获取地表高精度几何信息,正射影像可以获取地表纹理信息,联合激光雷达和正射影像监测地表变形可以整合两者的优势,以优化矿区地表变形监测效果。但是,当前研究中还存在以下问题:(1)地表垂直变形计算中的点云面域化网格步长难以确定;(2)基于单方法的点云特征提取不充分,难以表征矿区水平变形特征。围绕上述两个问题,本文的主要研究内容和创新点如下:(1)提出了顾及最优网格步长的矿区地表垂直变形点云监测方法。针对地表垂直变形计算中的点云面域化网格步长难以确定的问题,本文探讨了不同网格步长影响下Mesh to Mesh(M2M),Point to Point(P2P),Cloud to Mesh(C2M)三种方法在不同网格步长下的垂直变形计算性能差异,并分析了点云密度和地面点滤波对垂直变形监测性能的影响,进而提出了顾及最优网格步长的矿区地表垂直变形点云监测方法。结果表明顾及最优网格步长的矿区地表垂直变形点云监测方法整体平均偏差约为6.2cm,相比于非最优网格监测结果偏差减少约1.9cm;顾及最优网格步长的矿区地表垂直变形点云监测方法表明工作区产生了80-120cm的垂直变形。(2)提出了多源特征融合的矿区地表水平变形监测方法。针对单方法的点云特征提取不充分,难以表征矿区水平变形特征的问题,通过分析对比不同特征算法的适用性,提出了多源特征融合的矿区地表水平变形监测方法,并基于该方法对南苗矿区开采面进行了水平位移监测。结果表明,多源特征融合方法相较于单特征方法,有效监测特征点个数由3443提高到5259,多特征融合方法可以在不损失监测的同时,提高覆盖范围;基于多源特征融合方法计算表明,矿区南北向变形中主要为北向位移,北向平均位移为21.1cm,偏差约为1.1cm;东西向变形为面向工作面中心,其中东向平均位移为19.4cm,西向平均位移为10.1cm,东西向整体偏差为3.5cm。图32幅,表7个,参考文献87篇

关键词：矿区激光雷达正射影像变形监测无人机特征提取

融合LiDAR点云与正射影像的建筑物图割优化提取方法

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测绘学报 2018年第4期47卷 519-527页

作者：杜守基邹峥嵘张云生何雪王竞雪中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000

提出一种基于图割算法的建筑物LiDAR点云与正射影像融合提取方法。首先,利用LiDAR点云计算3个几何特征:平整度、法向量分布和高程纹理一致性。同时利用航空正射影像计算颜色特征——归一化植被指数(NDVI)。然后将两类特征联合构建能量... 详细信息

提出一种基于图割算法的建筑物LiDAR点云与正射影像融合提取方法。首先,利用LiDAR点云计算3个几何特征:平整度、法向量分布和高程纹理一致性。同时利用航空正射影像计算颜色特征——归一化植被指数(NDVI)。然后将两类特征联合构建能量函数数据项,综合数字表面模型(DSM)和NDVI构建平滑项,采用图割算法优化得到初始的建筑物区域。最后利用初始建筑物边缘一定范围内的正射影像颜色信息,采用前后景分割的思想进一步优化建筑物边缘。应用ISPRS Vaihingen测试数据进行试验,结果表明本文方法具有较高的建筑物提取精度。

关键词：建筑物提取激光点云正射影像图割算法建筑物边缘优化

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正射影像与点云数据融合在数字水利中的应用

科技创新与应用 2023年第11期13卷 164-167页

作者：姜俊狄柳寅峰河海大学地球科学与工程学院南京211106

水利数字化是数字水利的重要组成部分,尤其是水利设施的数字化在现代化水利工程建设中不可或缺。目前三维激光扫描和无人机摄影测量是新兴测绘技术,可以快速、实时获得水利设施的精准数据,三维激光扫描可以获取提供精确位置信息、地物... 详细信息

水利数字化是数字水利的重要组成部分,尤其是水利设施的数字化在现代化水利工程建设中不可或缺。目前三维激光扫描和无人机摄影测量是新兴测绘技术,可以快速、实时获得水利设施的精准数据,三维激光扫描可以获取提供精确位置信息、地物轮廓的点云数据,但缺乏纹理信息;无人机摄影测量可以获取地物纹理信息的正射影像,但缺乏高程信息。因此该文介绍一种将三维激光扫描技术与无人机摄影测量技术融合的方法,以利于数字水利应用。该文以曹娥江大闸为例,将点云数据与正射影像融合应用,并通过定性分析和定量分析融合后的模型精度,结果显示,融合后的模型坐标精度为1~2 cm,精度较高,符合大多数水利工程应用。

关键词：摄影测量三维激光扫描点云数据正射影像数字水利

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机载LiDAR正射影像镶嵌线智能优化研究

武汉大学学报（信息科学版） 2011年第3期36卷 325-328页

作者：孙杰马洪超汤璇武汉大学遥感信息工程学院武汉市珞喻路129号430079 武汉军械士官学校武汉市珞喻东路1038号430075

在机载LiDAR系统中,将点云数据进行滤波以去除高地物,确定出房屋树木等高出地面的地物的位置记为障碍区域。在配准后的正射影像上,利用改进A*算法自动避开障碍区域选择一条最优化镶嵌线。实验证明,该方法可以准确、智能地对镶嵌线进行优... 详细信息

在机载LiDAR系统中,将点云数据进行滤波以去除高地物,确定出房屋树木等高出地面的地物的位置记为障碍区域。在配准后的正射影像上,利用改进A*算法自动避开障碍区域选择一条最优化镶嵌线。实验证明,该方法可以准确、智能地对镶嵌线进行优化,改善镶嵌后的影像质量。

关键词： LiDAR 点云 A*算法正射影像镶嵌线