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面向东川复杂山地泥石流沟谷三维地形建模及特征分析的无人机遥感探测应用研究

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中国地质灾害与防治学报 2021年第3期32卷 91-100页

作者：毕瑞甘淑李绕波胡琳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

以云南省东川区小江流域中游左岸大白泥河支流的泥石流沟谷为研究对象,利用无人机遥感技术采集该泥石流沟谷地表地貌数据,提出结合地面三维激光扫描建模数据进行同名地物控制点提取,实现无人机影像数据的绝对定向方法。通过Smart3D影像... 详细信息

以云南省东川区小江流域中游左岸大白泥河支流的泥石流沟谷为研究对象,利用无人机遥感技术采集该泥石流沟谷地表地貌数据,提出结合地面三维激光扫描建模数据进行同名地物控制点提取,实现无人机影像数据的绝对定向方法。通过Smart3D影像数据处理,构建研究区三维地形模型,得到数字正射影像(Digital Orthophoto Map,DOM)、数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)和高密集匹配点云。利用PhotoScan软件中的不规则三角网渐进加密技术对点云数据进行处理,得到0.5 m分辨率的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)。结合ArcGIS和Cloud Compare中的相关地形分析模块,实现对该段泥石流沟谷地区的地形特征分析。基于无人机遥感的泥石流沟谷地形建模及特征分析研究中采用的技术路线和方法,对于定性、定量探测高原复杂山区地质灾害及其监测、防治等具有重要实证案例参考价值与实践指导意义。

关键词：无人机遥感泥石流沟谷地面三维激光构建三维模型地形特征分析

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一种优化的泥石流无人机影像匹配算法

测绘科学 2022年第11期47卷 104-112页

作者：宗慧琳袁希平甘淑赵振峰张晓伦昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南省高校高原山地空间信息测绘技术应用工程研究中心昆明650093 滇西应用技术大学地球科学与工程学院云南大理671006

针对泥石流区无人机影像在采用AKAZE算法匹配时效果好但计算效率较低的问题,该文提出一种AKAZE特征与BEBLID描述符相结合并融合网格运动统计策略的特征匹配算法。先使用AKAZE算法构建非线性尺度空间来检测局部稳定特征,构建BEBLID描述... 详细信息

针对泥石流区无人机影像在采用AKAZE算法匹配时效果好但计算效率较低的问题,该文提出一种AKAZE特征与BEBLID描述符相结合并融合网格运动统计策略的特征匹配算法。先使用AKAZE算法构建非线性尺度空间来检测局部稳定特征,构建BEBLID描述符对检测到的特征点进行二值描述,接着用暴力匹配法完成初步匹配,再用网格运动统计方法进行第一次粗差剔除,最后加入核线约束,进一步提纯内点,得到可靠匹配结果。将文中算法与经典SIFT算法、ORB算法、AKAZE算法、AKAZE-LATCH算法进行实验对比分析。结果表明:所提方法匹配正确率与AKAZE算法基本接近,匹配速度却提升了40%左右,与ORB算法的速度接近,正确匹配点对数量相较几种对比方法都明显提高,且匹配点空间分布分散均匀,具有明显的优势和实用性。

关键词：无人机影像特征提取 BEBLID描述符网格运动统计影像匹配

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线性化通用EIV平差模型的岭估计解法

全球定位系统 2022年第2期47卷 82-89页

作者：翁烨邵德盛甘淑昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南省地震局昆明650041 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昆明650093

通用EIV(errors-in-variables)平差模型作为经典平差模型的一般化形式,具有同时顾及多种随机误差的优势.在通用EIV平差模型加权总体最小二乘(WTLS)的线性化估计基础上,引入正则化准则.正则化矩阵为单位矩阵时为岭估计,添加目标函数,通... 详细信息

通用EIV(errors-in-variables)平差模型作为经典平差模型的一般化形式,具有同时顾及多种随机误差的优势.在通用EIV平差模型加权总体最小二乘(WTLS)的线性化估计基础上,引入正则化准则.正则化矩阵为单位矩阵时为岭估计,添加目标函数,通过建立拉格朗日目标函数的最小化求解,导出加权通用EIV平差模型对应的岭估计解式,给出了确定岭参数的U曲线法和L曲线法.计算了通用EIV平差模型的线性化估计、两种岭估计及其对应的方差分量值;验证岭估计对通用EIV模型的线性化估计具有促进性,可减少迭代次数,使得参数方差分量更快趋于平稳,降低参数估计的计算量.

关键词：通用EIV(errors-in-variables)模型总体最小二乘(TLS) 线性化估计岭估计 L曲线 U曲线

面向自然保护区周边的人为扰动影响遥感探测分析——以永德大雪山国家级自然保护区为例

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林业资源管理 2018年第5期 105-112页

作者：周新瑞甘淑袁希平于辉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

以云南省临沧市永德大雪山国家级自然保护区及周边地区为试验区,以自然保护区周边人为干扰影响最具有指示作用的火烧迹地特征为研究对象,通过遥感归一化植被指数NDVI探测研究区植被覆盖度,并构建归一化燃烧比值NBR及运用相关算法,获得... 详细信息

以云南省临沧市永德大雪山国家级自然保护区及周边地区为试验区,以自然保护区周边人为干扰影响最具有指示作用的火烧迹地特征为研究对象,通过遥感归一化植被指数NDVI探测研究区植被覆盖度,并构建归一化燃烧比值NBR及运用相关算法,获得对研究区人为干扰影响的火烧迹地状况快速地识别及定量、定位分析研究。结果得出:1)在不同遥感时段,遥感植被覆盖度,保护区边界内的植被覆盖度空间分布相对稳定;而在保护区边界外,植被覆盖度则随着缓冲距离的增加而呈现减少态势。2)在保护区边界内,可监测到仍然有少量火烧迹地的存在;而在保护区边界外,火烧迹地则表现出随着缓冲距离的增加而增加的趋向。3)进一步调查分析导致研究区火烧迹地空间变化的态势原因。保护区周边客观存在的农村居民点分布是影响植被覆盖度和火烧迹地的一个重要驱动因素,居民点分布与保护区的植被覆盖度及火烧迹地分布具有密切的空间关联机制,有待深化探讨研究保护区周边农村聚落对保护区的人为扰动影响的减缓措施。

关键词：自然保护区 NDVI 植被覆盖度 NBR 火烧迹地

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中国县域地面坡谱分级及其与人口分布的关系

资源科学 2022年第9期44卷 1799-1808页

作者：彭秋志朱丹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 云南省自然资源与规划智慧创新实验室昆明650093

针对平均坡度指标难以稳健描述地面坡谱特征的问题,提出一种基于频率累加分位归并的坡谱分级方法。作为验证,运用数字高程模型数据将全国县域分为5个坡级,借助2000年和2020年人口普查数据分析了坡级与人口分布的关系。结果发现:(1)所提... 详细信息

针对平均坡度指标难以稳健描述地面坡谱特征的问题,提出一种基于频率累加分位归并的坡谱分级方法。作为验证,运用数字高程模型数据将全国县域分为5个坡级,借助2000年和2020年人口普查数据分析了坡级与人口分布的关系。结果发现:(1)所提出的分级方法包含频率累加曲线的构建、基于分位数的参考曲线生成、基于相似度的类型归并3个关键步骤,由此得到的全国县域坡级划分方案具备稳健坡度梯度性、宏观空间连片性以及清晰地学含义。(2)全国县域人口数量总体保持随坡级升高而波动式缩小的特征,且二者间呈现明显的线性负相关关系,线性拟合R2从2000年的0.761上升到了2020年的0.845,20年间人口总数变化量与坡级的线性拟合R2达0.963;人口密度的极端值对其自身的坡级分布有较大影响,当剔除人口密度小于20人/km^(2)和大于2000人/km^(2)的区域后,两个分析年份全国县域人口密度均稳健保持着随坡级升高而线性减小(R2>0.985)。本文为稳健表达如坡度等环境梯度提供了一种新的可行分级方法,并深化了对中国县域人口分布与坡度关系的认识。

关键词：人口分布地形表达地面坡谱坡度梯度县域中国

基于NSST的国产高分多光谱与全色遥感影像融合

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激光与光电子学进展 2021年

作者：成飞飞付志涛牛宝胜黄亮季欣然孙宇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

目的：针对高分遥感影像融合存在影像间相关性差、融合亮度差异明显的问题，提出了一种基于NSST的国产高分全色与多光谱遥感影像融合方法。方法：选取高分一号、高分二号和高分七号遥感影像作为实验数据，通过IHS提取多光谱影像的亮度分... 详细信息

目的：针对高分遥感影像融合存在影像间相关性差、融合亮度差异明显的问题，提出了一种基于NSST的国产高分全色与多光谱遥感影像融合方法。方法：选取高分一号、高分二号和高分七号遥感影像作为实验数据，通过IHS提取多光谱影像的亮度分量I；利用非下采样剪切波算法对亮度分量和全色影像提取高频和低频信息，在充分考虑高频和低频之间的关系，设计有效的影像融合策略进行融合；最终采用IHS和非下采样剪切波逆变换得到融合影像。结果：采用主观评价和客观评价相结合的方式对融合影像进行综合评价，提出的方法可有效解决影像融合存在影像间相关性差、融合亮度差异明显的问题。结论：通过与Brovey、GS、HSV、COF对比验证该方法的有效性和优越性，通过实验验证，是一种可行的遥感影像融合方法。

关键词：遥感影像融合非下采样剪切波变换高分卫星影像

集成SIFT算法与检测模型优化的UAV影像匹配方法

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光谱学与光谱分析 2022年第5期42卷 1497-1503页

作者：高莎袁希平甘淑胡琳毕瑞李绕波罗为东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

低空无人机(UAV)测量凭借着低成本、高效率、高精度的数据采集模式,可快速获取高空间分辨率的影像数据,已经成为遥感领域的一种重要技术手段。其中,影像匹配技术是UAV影像数据处理的重要步骤,图像间的匹配直接影响后期三维场景的精度及... 详细信息

低空无人机(UAV)测量凭借着低成本、高效率、高精度的数据采集模式,可快速获取高空间分辨率的影像数据,已经成为遥感领域的一种重要技术手段。其中,影像匹配技术是UAV影像数据处理的重要步骤,图像间的匹配直接影响后期三维场景的精度及视觉效果。针对高原山地的高差起伏变化大地形复杂,植被覆被率高及地物分布不规则等问题存在,致使在该区域UAV地形测量处理中因局部噪声造成影像匹配较难。由于影像获取时受到该区特殊地形的限制,大场景影像需要借助多幅影像匹配拼接得到。目前,基于特征点的影像匹配是一种图像配准技术,不仅适用于低重叠度影像之间的匹配,还可以运用到运动恢复图像间的匹配。为探索特殊地形地貌条件下快速有效的UAV影像匹配技术,提出一种面向高原山地复杂地形的集成尺度不变特征变换(SIFT)算法与最近邻次近邻距离比(NNDR)、随机抽样一致算法(RANSAC)模型约束改进的UAV影像匹配方法。主要技术流程为:首先,基于SIFT算法,进行尺度空间的极值检测,构建高斯金字塔函数,通过高斯差分运算来实现特征点定位,并对所检测到的特征点的邻域位置、方向、尺度等进行统计分析,据此生成适合UAV影像特征的描述符;其次,集成“马式距离”和NNDR模型的综合运用,进行特征点对的第一次约束优化提取及相似度检测,在此基础上,利用RANSAC算法,引入匹配点对的均方根误差值(RMSE)进行第二次约束,以实现匹配错误点对的剔除,保证了影像匹配精确优化。此外,为了证实所提出优化算法的有效性,选择了1组高原山地典型地貌UAV影像数据进行匹配试验,结果表明:面向高原山地复杂地形进行无人机影像匹配中,所提出的改进算法不仅可以提取大量的特征点对,同时还可以提高同名特征点的检测正确率,并且配准正确率达到了85%,因此更加适用于高原山地复杂地形的无人机影像匹配处理技术优化。

关键词： UAV 影像匹配改进SIFT算法对比分析

等式约束病态最小二乘的主成分Liu估计解法

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广西师范大学学报（自然科学版） 2022年第4期40卷 115-125页

作者：翁烨邵德盛甘淑昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省地震局云南昆明650041 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

针对病态平差问题的参数估计,参数之间合理的等式先验信息有助于提高模型解的精度。本文在样本信息和等式先验信息下进行联合计算,基于病态最小二乘平差准则,通过主成分估计和Liu估计,构建一种新的有偏估计算法——主成分Liu估计;推导... 详细信息

针对病态平差问题的参数估计,参数之间合理的等式先验信息有助于提高模型解的精度。本文在样本信息和等式先验信息下进行联合计算,基于病态最小二乘平差准则,通过主成分估计和Liu估计,构建一种新的有偏估计算法——主成分Liu估计;推导出等式约束最小二乘的主成分Liu估计参数解式,并利用均方误差最小化原理,导出修正因子的计算式;通过算例验证本文方法的有效性和可靠性,可适用于等式约束病态最小二乘参数求解问题。

关键词：等式先验信息主成分估计 Liu估计主成分Liu估计修正因子

基于GF-6 WFV影像和CSLE模型的山区耕地侵蚀定量评价及特征分析

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农业工程学报 2022年第21期38卷 169-179,F0003页

作者：冯俊鑫陈国坤左丽君温庆可赵晶晶王亦文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 中国科学院空天信息创新研究院北京100101

坡耕地是高原山区水土流失最主要的策源地,其严重的土壤侵蚀已经威胁到山区粮食安全和农业可持续发展。该研究以云南省土壤侵蚀较为严重的文山州为例,在第三次全国国土调查数据、水利普查抽样单元和GF-6WFV等多源遥感数据基础上,结合随... 详细信息

坡耕地是高原山区水土流失最主要的策源地,其严重的土壤侵蚀已经威胁到山区粮食安全和农业可持续发展。该研究以云南省土壤侵蚀较为严重的文山州为例,在第三次全国国土调查数据、水利普查抽样单元和GF-6WFV等多源遥感数据基础上,结合随机森林算法快速自动提取梯田,利用CSLE模型对山区耕地土壤侵蚀进行精细定量评估,并以空间自相关分析揭示土壤侵蚀空间分布特征。结果表明:1)文山州耕地空间异质性显著,以广南、西畴、马关一线为界,呈自西向东递减格局;坡耕地占耕地总面积的79.27%,3929.57 km^(2)耕地采取水土保持工程措施,占49.79%。2)全区耕地平均侵蚀模数为5180.72 t/(km^(2)·a),其中69.99%的耕地遭受轻度及以上侵蚀;耕地总侵蚀量达4081.50万t,其中未采取保护措施耕地的侵蚀贡献率为79.40%,土壤侵蚀对坡度和高程的响应存在差异,具有明显垂直地带性特征,1000~1800m高程带侵蚀情况严峻,3073.65万t侵蚀量源于20°以上陡坡,占侵蚀总量的75.30%。3)侵蚀空间聚集特征鲜明,文山州南部和东部为侵蚀高值中心,低值中心见于中西部和北部。利用区域侵蚀因子自动提取产品和空间自相关分析能够快速完成侵蚀精细定量评估,可为区域水土保持资源精准分配和生态环境建设提供参考。

关键词：土壤侵蚀随机森林耕地 CSLE模型自动提取 GF-6 WFV