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免像控无人机技术在矿山地貌形态调查中的应用

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地质通报 2023年第2期42卷 479-487页

作者：袁新悦甘淑高莎胡琳毕瑞罗为东昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650000 云南省高校高原山地空间信息测绘技术应用工程研究中心云南昆明650000

传统的无人机测量技术用于矿山测量须进行必要控制点的测设,也使无人机测设在复杂地形、难以进入等地区存在一定的应用瓶颈。免像控航测技术可以不提前布设控制点,成为矿山地貌形态调查的一种重要趋势。以昆明市某露天采矿区为研究区,利... 详细信息

传统的无人机测量技术用于矿山测量须进行必要控制点的测设,也使无人机测设在复杂地形、难以进入等地区存在一定的应用瓶颈。免像控航测技术可以不提前布设控制点,成为矿山地貌形态调查的一种重要趋势。以昆明市某露天采矿区为研究区,利用DJI PHANTOM 4 RTK无人机进行航摄,分析免像控航测技术的关键技术和作业流程,完成了DOM(数字正摄模型)、DEM(数字高程模型)、DSM(数字栅格地图)和DLG(数字线划地图)制作、三维模型构建及模型内、外精度分析,对研究区地貌形态分布情况与特征参数进行分析统计。实验结果论证了免像控航测技术在矿山地貌景观调查中的可行性,为合理化开发矿产资源、最大化恢复生态环境提供技术支撑。

关键词：免像控无人机矿山地貌形态

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复杂地貌无人机遥感3D场景构建

山地学报 2022年第1期40卷 151-164页

作者：毕瑞甘淑袁希平高莎胡琳昆明理工大学国土资源工程学院云南省高校高原山地空间信息测绘技术应用工程研究中心滇西应用技术大学

针对地形起伏变化较小、形态特征单一的地貌，无人机遥感多采用“已”字形垂直视角或模拟多镜头垂直视角航线从5个方向对目标对象进行数据采集，构建3D场景，但是对于地貌形态、空间分布急剧变化的山地环境，通过传统航线方式获取地貌... 详细信息

针对地形起伏变化较小、形态特征单一的地貌，无人机遥感多采用“已”字形垂直视角或模拟多镜头垂直视角航线从5个方向对目标对象进行数据采集，构建3D场景，但是对于地貌形态、空间分布急剧变化的山地环境，通过传统航线方式获取地貌影像时容易出现工作效率低、飞行安全性低、精度低等问题，适宜的航线规划方案是确保无人机飞行安全、提高工作效率、获取高质量影像的前提。本文基于无人机遥感技术，以云南省恐龙谷南缘的环状构造地貌入口处的典型坑唇地貌为研究区，利用RTK无人机获取坑唇地貌山脊上的大坡度地层露头影像，规划井字形格网交叉倾斜视角航线，采用SfM和MVS算法构建3D场景，基于目视解译、GIS地形特征提取和分析等方法实现多角度、多方法、精确的地貌特征识别、量测和地形特征分析。研究表明：(1)井字形交叉格网倾斜航线能构建平均精度达97.4%,具有厘米级精度的大坡度地层露头地貌3D场景。(2)目视解译得到的11条地层露头平均长度为92.62 m、平均倾角为12.40°,中部地层露头分布稀疏，两侧较为密集，山脊上部的地层露头走向为西南—东北、中部为南—北、下部为东南—西北。(3)地层露头整体近似为连续的阶梯状错断分布，大部分地层露头分布在高程为1695～1715 m、坡度为40°～60°、坡向为西南的山脊中部，且山脊中部有2个明显断层，垂直断距为5.42 m和16.18 m,山脊下侧的地层露头坡度最大，地形变化明显。本研究成果可为利用无人机遥感技术在复杂山地环境下获取高质量地貌影像和精细化地貌识别及其地形特征分析提供一种有效的参考方法。

关键词：无人机遥感 3D场景构建井字形格网航线

基于弱监督语义分割的灯盏花无人机遥感种植信息提取

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农业机械学报 2022年第4期53卷 157-163,217页

作者：黄亮吴春燕李小祥杨威姚皖路昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南省高校高原山区空间信息测绘技术应用工程研究中心昆明650093

为及时掌握种植空间信息,保护和利用灯盏花,针对灯盏花垄间边界模糊,精细标记训练数据集获取困难问题,提出一种基于结合RGB波段最大差异法和弱监督语义分割的无人机遥感灯盏花种植信息提取方法。首先,对灯盏花进行边框级标记,制作弱标... 详细信息

为及时掌握种植空间信息,保护和利用灯盏花,针对灯盏花垄间边界模糊,精细标记训练数据集获取困难问题,提出一种基于结合RGB波段最大差异法和弱监督语义分割的无人机遥感灯盏花种植信息提取方法。首先,对灯盏花进行边框级标记,制作弱标记数据集,减少标记时间成本;然后采用轻量级U-Net网络对弱标记数据集进行弱监督语义分割,实现灯盏花粗提取;最后,采用RGB波段最大差异法去除粗提取结果中的非灯盏花,实现灯盏花种植区精细提取。实验结果表明,提出方法在选取的3个灯盏花场景中交并比(Intersection-over-union,IoU)分别为90.55%、90.74%、86.63%,精度均高于面向对象分类法和最大似然法,并通过消融实验验证了方法的有效性。

关键词：灯盏花无人机遥感种植信息提取弱监督语义分割轻量级UNet网络

基于弱监督语义分割的无人机遥感灯盏花种植信息提取

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农业机械学报 2022年

作者：黄亮吴春燕李小祥杨威姚皖路昆明理工大学国土资源工程学院云南省高校高原山区空间信息测绘技术应用工程研究中心

为及时掌握种植空间信息，保护和利用灯盏花，针对灯盏花垄间边界模糊，精细标记训练数据集获取困难。提出一种基于结合RGB波段最大差异法和弱监督语义分割的无人机遥感灯盏花种植信息提取方法。首先，对灯盏花进行边框级标记，制作弱... 详细信息

为及时掌握种植空间信息，保护和利用灯盏花，针对灯盏花垄间边界模糊，精细标记训练数据集获取困难。提出一种基于结合RGB波段最大差异法和弱监督语义分割的无人机遥感灯盏花种植信息提取方法。首先，对灯盏花进行边框级标记，制作弱标记数据集，减少标记时间成本；然后采用轻量级U-Net网络对弱标记数据集进行弱监督语义分割，实现灯盏花粗提取；最后，采用RGB波段最大差异法去除粗提取结果中的非灯盏花，实现灯盏花种植区精细提取。实验结果表明，提出方法在选取的3个灯盏花场景中交并比（Intersection-over-Union， IoU）精度分别为90.55%、90.74%、86.63%，精度均高于面向对象分类法和最大似然法，并通过消融实验验证了方法的有效性。该研究对利用无人机遥感影像进行灯盏花种植区精确提取具有一定的适用性。

关键词：灯盏花无人机遥感弱监督语义分割轻量级U-Net网络 RGB波段最大差异法

基于Segnet网络和迁移学习的全景街区影像变化检测

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重庆大学学报 2022年第11期45卷 100-107页

作者：余晓娜黄亮陈朋弟昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南省高校高原山区空间信息测绘技术应用工程研究中心昆明650093

针对采用传统方法难以提高全景街区影像变化检测精度的问题,提出一种基于Segnet网络和迁移学习的全景街区影像变化检测方法。首先对数据集“TSUNAMI”进行预训练并对训练集进行分类归并;然后采用Segnet网络对全景街区影像进行语义分割,... 详细信息

针对采用传统方法难以提高全景街区影像变化检测精度的问题,提出一种基于Segnet网络和迁移学习的全景街区影像变化检测方法。首先对数据集“TSUNAMI”进行预训练并对训练集进行分类归并;然后采用Segnet网络对全景街区影像进行语义分割,最后对语义分割结果进行差值运算,得到变化差异图并进行精度评价。实验选取两组全景街区影像,采用最大似然法、支持向量机方法(SVM,support vector machine)以及提出方法对这2组数据进行对比实验,第一组得到的精度分别为65.1%、72.1%和81.4%;第二组得到的精度分别为66.5%、70.6%、82.2%。实验结果表明提出的方法具有更高的变化检测精度,可为城市违章排查、灾后重建等提供技术支撑。

关键词： Segnet网络迁移学习全景街区影像变化检测支持向量机

近20 a云南文山州植被覆盖动态变化及其驱动因素

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中国水土保持科学 2022年第4期20卷 118-125页

作者：牛剑龙陈国坤黄义忠赵晶晶陈雪邵筱琳昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南省高校高原山区空间信息测绘技术应用工程研究中心昆明650093

地表植被覆盖对于土壤侵蚀的抑制作用广为人知。许多研究证实在降水、土壤、地形等环境因素一定的情况下,植被覆盖度与水土流失量具有显著的负相关关系。分析研究山区植被覆盖动态变化及其驱动因素对区域水土保持、水土流失治理成效评... 详细信息

地表植被覆盖对于土壤侵蚀的抑制作用广为人知。许多研究证实在降水、土壤、地形等环境因素一定的情况下,植被覆盖度与水土流失量具有显著的负相关关系。分析研究山区植被覆盖动态变化及其驱动因素对区域水土保持、水土流失治理成效评价及国土空间规划等意义重大。笔者利用MOD13Q1数据,采用像元二分、一元线性回归方程、变异系数、叠加分析等方法,系统地分析2001-2020年间云南省文山州植被覆盖时空演变特征及其驱动因素。结果表明:1)研究区近20 a年均植被覆盖度呈逐年波动上升趋势,且植被覆盖度>80%的极高植被覆盖度区域面积明显增加;2)植被覆盖度改善和显著改善区面积(84.51%)明显大于退化和显著退化区面积(6.47%);约80.98%的区域植被覆盖度变化较为稳定,仅0.50%的区域变异性较强且分布零散;文山州71.14%的区域平均Hurst指数<0.5,未来一段时间内植被覆盖会有一定程度的减少;3)通过叠加分析可知,耕地、林地和人造地表面积的转化率分别为38.14%、35.01%和27.67%,是引起植被覆盖度变化的最重要因素。总体而言,文山州植被覆盖状况较好,过去20 a生态文明建设取得了显著成效。

关键词：植被覆盖 MODIS NDVI 时空变化趋势分析 Hurst指数

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土壤氧化铁的特征波长选择和高光谱反演

中国生态农业学报（中英文） 2022年第8期30卷 1336-1345页

作者：赵海龙甘淑王俊杰胡琳昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南省高校高原山区空间信息测绘技术应用工程研究中心昆明650093

传统的氧化铁特征波长选取方法单一,多仅利用相关系数法(CC),建模输入变量较多导致预测精度不高。为提高模型预测精度,在云南禄丰恐龙谷南缘山地采集135个5~20 cm表层土壤样品,室内测定样品的光谱反射率和氧化铁含量。对土壤光谱曲线进... 详细信息

传统的氧化铁特征波长选取方法单一,多仅利用相关系数法(CC),建模输入变量较多导致预测精度不高。为提高模型预测精度,在云南禄丰恐龙谷南缘山地采集135个5~20 cm表层土壤样品,室内测定样品的光谱反射率和氧化铁含量。对土壤光谱曲线进行Savizky-Golay平滑后作为原始光谱曲线(OR),对原始光谱曲线进行一阶微分(FD)和倒数的对数(RL)变换;通过与氧化铁含量的相关性分析,利用迭代保留信息变量(IRIV)、竞争性自适应重加权算法(CARS)和连续投影法(SPA)算法提取特征波长,把提取的特征波长作为自变量,氧化铁含量作为因变量,分别用随机森林回归(RF)和偏最小二乘回归(PLSR)进行反演模型的构建。结果表明,相关性分析结合IRIV、CARS和SPA算法提取特征波长的方法可以有效降低建模波长数;通过结合不同的光谱变换方法和建模方法,发现RL-CC-CARS-PLSR模型的效果最好,其建模集R2为0.833,RMSE为4.361 g·kg^(−1),验证集R^(2)为0.826,RMSE为5.600 g·kg^(−1),RPIQ达3.618,模型具有很好的稳定性和预测能力。该研究为利用高光谱反演土壤氧化铁含量提供了参考。

关键词：土壤高光谱氧化铁特征波长随机森林回归偏最小二乘回归

改进AKAZE算法的泥石流区无人机影像特征匹配

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测绘通报 2023年第2期 91-96,103页

作者：宗慧琳袁希平甘淑张晓伦梁昌献赵振峰昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省高校高原山地空间信息测绘技术应用工程研究中心云南昆明650093 滇西应用技术大学云南大理671006

针对在泥石流区灾害应急中使用无人机高分辨率影像特征匹配时时效性较低的问题,本文提出了一种改进AKAZE无人机影像特征匹配的算法。该算法首先使用AKAZE特征点检测算法提取局部稳定不变特征,用二进制描述符BEBLID描述检测到的特征点,... 详细信息

针对在泥石流区灾害应急中使用无人机高分辨率影像特征匹配时时效性较低的问题,本文提出了一种改进AKAZE无人机影像特征匹配的算法。该算法首先使用AKAZE特征点检测算法提取局部稳定不变特征,用二进制描述符BEBLID描述检测到的特征点,采用最近邻次近邻距离比(NNDR)完成初步匹配;然后采用核线几何约束计算变换矩阵,达到内点提纯、提高匹配质量的目的;最后选取5组同一无人机序列影像进行特征匹配试验,分别与经典SIFT算法、AKAZE算法、ORB算法进行比较。试验结果表明,该方法的匹配准确率与SIFT算法接近,略高于AKAZE算法,明显优于ORB算法,计算速度明显优于SIFT算法和AKAZE算法,基本达到ORB算法的计算效率。本文方法能较好地应用于对匹配精度和匹配时效均要求较高的泥石流场景无人机影像数据处理中。

关键词：泥石流区无人机影像特征提取 BEBLID描述符核线约束影像匹配

结合SBAS-InSAR技术及信息熵的苍山地质滑坡隐患识别

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测绘通报 2022年第11期 13-19页

作者：朱智富甘淑张荐铭袁希平王睿博张晓伦昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省高校高原山地空间信息测绘技术应用工程研究中心云南昆明650093 滇西应用技术大学云南省高校山地实景点云数据处理及应用重点实验室云南大理671006

针对西南地区滑坡隐患高位隐蔽,传统技术难以全面识别的问题,本文以大理苍山为研究对象,首先利用SBAS-InSAR技术对苍山2019年1月—2021年4月间的滑坡隐患进行识别;然后结合随机概率信息熵模型,对不同坡度等级与边坡稳定性之间的关联性... 详细信息

针对西南地区滑坡隐患高位隐蔽,传统技术难以全面识别的问题,本文以大理苍山为研究对象,首先利用SBAS-InSAR技术对苍山2019年1月—2021年4月间的滑坡隐患进行识别;然后结合随机概率信息熵模型,对不同坡度等级与边坡稳定性之间的关联性进行定量分析;最后根据典型隐患区的遥感影像以及采样点的形变时序图,探讨了边坡形变时空演化特征及沉降诱因。试验结果表明:(1)2019年1月—2021年4月,研究区的形变速率为-155.6~92.4 mm/a,13个超过-30 mm/a的不稳定滑坡隐患被识别;(2)坡度等级为Ⅳ、Ⅴ级时,信息熵大于0.8,边坡稳定性较弱,不均匀形变严重,与已有研究保持高度一致,证实了该模型的可靠性;(3)典型隐患区形变趋势呈明显的季节性变化,降雨和冰雪消融是导致边坡失稳的主要因素。

关键词：苍山 SBAS-InSAR技术结合信息熵滑坡隐患识别