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联合目标分割和关键点检测的飞机型号识别

遥感学报 2024年第4期28卷 1010-1024页

作者：刘思婷王庆栋张力韩晓霞王保前刘玉贤中国测绘科学研究院北京100830 兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 深圳市勘察研究院有限公司深圳518026

目前,受限于数据集精细度与网络结构,深度学习技术仍难以应对飞机目标型号识别这类精细化识别任务。本文针对遥感影像中飞机目标型号识别问题,提出一种融合目标分割与关键点检测的飞机型号识别方法。该方法有机地结合多任务深度神经网... 详细信息

目前,受限于数据集精细度与网络结构,深度学习技术仍难以应对飞机目标型号识别这类精细化识别任务。本文针对遥感影像中飞机目标型号识别问题,提出一种融合目标分割与关键点检测的飞机型号识别方法。该方法有机地结合多任务深度神经网络与条件随机场和模板匹配算法,利用“预训练+微调+后处理”的方式实现飞机型号的高精度识别。首先,基于多任务深度神经网络迁移学习技术实现飞机目标物位置、掩膜与关键点信息识别。其次,为了便于后期高精度模板匹配,利用本文提出的融合条件随机场的飞机目标掩膜精化算法和基于关键点的姿态调整算法,实现识别目标的边界精细化与机体姿态调整;最后,在本文构建的飞机型号模板库基础上,将经过精化后处理的飞机掩膜信息与模板库进行匹配,实现飞机目标的型号识别。为了验证所提方法的有效性,本文进行了相关实验,并与传统算法及完全端到端深度学习方法进行了对比,结果表明,本文所提方法具有更高准确率,并且在实用性方面更具优势。

关键词：目标检测分割关键点检测条件随机场飞机型号识别

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欧美月球GNSS规划现状分析综述

导航定位与授时 2024年第3期11卷 1-15页

作者：张云钱九悦洪中华杨树瑚童小华上海海洋大学信息学院上海201306 同济大学测绘与地理信息学院上海200092

月球是地球最重要的天然卫星,当前国际上正在迎来新一轮月球探索高潮,数十个机构和商业团队正在规划月球探索任务,并设想在未来实现航天员长期驻月,围绕月球的“太空竞赛”刚刚开始。月球GNSS(基于现有的地球GNSS以及新的环月卫星通信... 详细信息

月球是地球最重要的天然卫星,当前国际上正在迎来新一轮月球探索高潮,数十个机构和商业团队正在规划月球探索任务,并设想在未来实现航天员长期驻月,围绕月球的“太空竞赛”刚刚开始。月球GNSS(基于现有的地球GNSS以及新的环月卫星通信导航基础设施的月球卫星通信导航定位技术)是空间基准科研的基础,能够提供航天器着陆定位以及月面(及其覆盖空间)定位、导航与授时等服务,同时可以将月球作为试验场,将导航工具包扩展到更远的目的地(如火星)。对欧美近期发布的月球GNSS规划进行了整理归纳,其中包括美国月球GNSS接收机实验(LuGRE)计划和欧洲月光(MoonLight)计划,以及美国中远期月球通信中继和导航系统(LCRNS)计划,这些计划可以为我国开展月球GNSS规划提供参考。

关键词：欧美月球GNSS规划卫星导航增强弱信号增强GNSS接收机环月导航卫星网络深空星间链路

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月球导航星座轨道的地球GNSS可见性评估

导航定位与授时 2024年第3期11卷 25-35页

作者：张云许磊杨树瑚洪中华童小华上海海洋大学信息学院上海201306 同济大学测绘与地理信息学院上海200092

随着月球探索进入一个新的时代,为确保未来月球任务的实时高精度定位,大幅提高登月航天器的自主性,且减少对地球基站的依赖,选取合适的轨道构建月球导航星座,并且实现月球导航星座与地球GNSS的通信链路同步尤为重要。为评估月球导航星... 详细信息

随着月球探索进入一个新的时代,为确保未来月球任务的实时高精度定位,大幅提高登月航天器的自主性,且减少对地球基站的依赖,选取合适的轨道构建月球导航星座,并且实现月球导航星座与地球GNSS的通信链路同步尤为重要。为评估月球导航星座轨道中卫星接收GNSS信号的性能,首先对椭圆形月球冻结轨道(ELFO)、近直线晕轨道(NRHO)、顺行圆形轨道(PCO)和低月球轨道(LLO)4种轨道进行仿真。然后基于天线方向图等指标仿真了GNSS卫星信号,并依据主旁瓣波束宽度和载噪比等仿真结果评估了4种不同轨道卫星对GNSS的可见性。结果表明,NRHO和ELFO对GNSS星座有较好的可视效果,最高可见时间占比达99.57%,保障了绝大部分时间内能够稳定接收GNSS信号,有助于实现月球导航星座轨道卫星的轨道和时钟校正,并保证轨道的定位性能。

关键词：月球导航全球导航卫星系统可见性载噪比

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优化谱对齐的三维模型簇一致性对应关系计算

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 84-92页

作者：吴衍杨军张思洋兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070 福建技术师范学院大数据与人工智能学院福建福清350300 兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070

为了解决非刚性三维模型簇对应关系计算准确率低、一致性差,且难以实现双射的问题,提出了一种采用优化谱对齐算法和规范一致潜在基的非刚性三维模型簇对应关系计算新方法。首先,利用函数映射的伴随算子实现模型间谱域信息的对齐,计算模... 详细信息

为了解决非刚性三维模型簇对应关系计算准确率低、一致性差,且难以实现双射的问题,提出了一种采用优化谱对齐算法和规范一致潜在基的非刚性三维模型簇对应关系计算新方法。首先,利用函数映射的伴随算子实现模型间谱域信息的对齐,计算模型簇中每个模型对的函数映射矩阵,解决函数映射与逐点映射方向不一致的问题;其次,使用改进的模型映射集合算法为每个模型对的函数映射矩阵赋予相应权重,降低初始化参数的噪声对模型簇对应关系计算结果的影响;最后,在模型簇的对应关系计算过程中加入极限模型的规范一致潜在基,极限模型可以看成模型簇中所有模型的类型结构,是一个具有几何可变性的中间模型,提高算法的一致性和双射性。实验结果表明:与已有算法相比,本算法在FAUST、SCAPE、TOSCA和SHERC’16 Topology数据集上构建的对应关系测地误差最小,能够减少初始化参数的噪声,解决模型自身对称性影响对应关系计算的问题,更加精确地构建出具有一致性和双射性的非刚性三维模型簇对应关系。

关键词：对应关系非刚性三维模型簇优化谱对齐规范一致潜在基函数映射

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平滑注意力与谱上采样细化的非等距三维点云模型对应关系计算

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3285-3294页

作者：杨军张思洋吴衍兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070 兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 福建技术师范学院大数据与人工智能学院福清350300

为了解决非等距3维点云模型对应关系计算易受模型大尺度形变影响而导致对应失真、准确率低且平滑性差的问题,该文提出一种结合平滑注意力与谱上采样细化的非等距3维点云模型对应关系计算新方法。首先,利用点所在表面的几何特征信息设计... 详细信息

为了解决非等距3维点云模型对应关系计算易受模型大尺度形变影响而导致对应失真、准确率低且平滑性差的问题,该文提出一种结合平滑注意力与谱上采样细化的非等距3维点云模型对应关系计算新方法。首先,利用点所在表面的几何特征信息设计平滑注意力机制与平滑感知模块,提高特征对大尺度形变区域非刚性变换的感知能力;其次,将深度函数映射模块与平滑正则化约束相结合,提升函数映射计算结果的平滑性;最后,在谱上采样细化模块中,以多分辨率重建的方式得到最终的逐点映射结果。实验结果表明,与已有算法相比,本算法在FAUST、SCAPE和SMAL数据集上构建的对应关系测地误差最小,处理大尺度形变模型时,能够提升逐点映射的平滑性和全局准确率。

关键词：对应关系非等距3维模型平滑注意力函数映射谱上采样细化

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自监督非等距三维模型簇对应关系计算方法

模式识别与人工智能 2024年第3期37卷 253-266页

作者：吴衍杨军张思洋兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070 福建技术师范学院大数据与人工智能学院福清350300 兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070

针对现有非等距三维模型簇对应关系计算方法准确率较低且泛化能力较差的问题,文中提出采用深度内外特征对齐算法的自监督非等距三维模型簇对应关系计算方法.首先,利用DiffusionNet直接学习原始的三维模型特征,获取具有鉴别力的特征描述... 详细信息

针对现有非等距三维模型簇对应关系计算方法准确率较低且泛化能力较差的问题,文中提出采用深度内外特征对齐算法的自监督非等距三维模型簇对应关系计算方法.首先,利用DiffusionNet直接学习原始的三维模型特征,获取具有鉴别力的特征描述符.然后,使用深度内外特征对齐算法计算非等距模型对之间的对应关系,采用局部流形调和基作为模型本征信息,并结合笛卡尔坐标等外部信息,实现内外部信息对齐一致,以无监督的方式自动生成对应结果.最后,构建非等距模型簇的加权无向图,根据相似几何模型存在内在相关性的原则,设计自监督多模型匹配算法,不断增强模型图最短路径的循环一致性,获得最优的非等距三维模型簇对应关系.实验表明,文中方法对应关系测地误差较小,结果较准确,能处理模型自身对称性影响对应关系计算的问题,具有良好的泛化能力.

关键词：对应关系非等距模型簇自监督深度学习内外特征对齐

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顾及时空特征的参考作物蒸散量集成学习估算

排灌机械工程学报 2024年第2期42卷 179-186,193页

作者：刘傲赵东保魏义长肖炼华北水利水电大学测绘与地理信息学院河南郑州450046 自然资源部四川基础地理信息中心四川成都610041

为提升参考作物蒸散量(ET_(0))的估算精度,以四川省为研究区域,发现全省ET_(0)的数据变化具有明显的时间和空间自相关性,继而在气象特征基础上引入时空特征构建以XGBoost, LightGBM,GBDT、随机森林和极限树为基模型的Stacking模型.将顾... 详细信息

为提升参考作物蒸散量(ET_(0))的估算精度,以四川省为研究区域,发现全省ET_(0)的数据变化具有明显的时间和空间自相关性,继而在气象特征基础上引入时空特征构建以XGBoost, LightGBM,GBDT、随机森林和极限树为基模型的Stacking模型.将顾及时空特征的Stacking模型与其各个基模型以及经验模型彭曼公式(FAO 56 Penman-Monteith)的决定系数、平均绝对值误差和均方误差等多项指标进行了全面的精度对比验证.试验结果表明:在顾及空间特征的情况下,Stacking模型在测试集上决定系数精度提升了3%,平均绝对值误差和均方误差分别降低了51%和76%;在顾及时序特征的情况下,Stacking模型在测试集上的决定系数精度提升了4%,均方误差和平均绝对值误差分别降低了92%和72%.这表明时空特征的引入可有效提升模型估算ET_(0)性能.在同时顾及时空特征的情况下,Stacking模型相较于彭曼公式,决定系数提升了39%,均方误差、平均绝对值误差分别降低了95%和77%,并且,在2006—2010年逐年精度验证中,Stacking模型精度始终优于其每年最优基模型精度.因此,顾及时空特征的Stacking模型可有效提升四川省ET_(0)估算精度.

关键词：参考作物蒸散量 Stacking模型时空特征集成学习

基于EBK-GWR方法的区域PM2.5浓度估算

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桂林理工大学学报 2024年第3期 489-494页

作者：唐友兵谢劭峰潘梦清魏朋志张亚博张继洪桂林理工大学测绘地理信息学院桂林市测绘研究院

针对我国现有的空气监测站点数量有限且分布不均、获取连续的区域PM2.5数据困难的问题，依据由两广地区气象站获取的气压（PRS）、温度（TEM）、相对湿度（RHU）以及所属和相邻探空站获取的大气可降水量（PWV）数据，通过反距离加权插... 详细信息

针对我国现有的空气监测站点数量有限且分布不均、获取连续的区域PM2.5数据困难的问题，依据由两广地区气象站获取的气压（PRS）、温度（TEM）、相对湿度（RHU）以及所属和相邻探空站获取的大气可降水量（PWV）数据，通过反距离加权插值得到2019年两广地区不同季节的TEM、 PRS、 RHU和PWV数据，综合分析其与PM2.5的相关性，进一步构建地理加权回归模型（GWR）和经验贝叶斯克里金-地理加权回归模型（EBK-GWR）,对2019年两广地区PM2.5浓度空间分布进行估算。结果表明：EBK-GWR模型在不同季节的PM2.5浓度估算效果明显优于GWR模型，其中春、秋两季均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE提升最为显著；相比于GWR模型，春季分别提升了16.67%和13.88%,秋季提升了14.13%和13.04%;夏、冬两季提升效果较春、秋两季有所降低，但较于GWR提升均保持在10%左右，且不同季节估算的RMSE和MAE均小于4μg/m3。

关键词： EBK-GWR GWR PM2.5浓度空间分布广西广东

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全国不同城市化水平与大气污染的时空关系

环境科学 2024年

作者：薛琛昊邹滨徐勇李沈鑫李莎中南大学地球科学与信息物理学院桂林理工大学测绘地理信息学院

研究全国不同城市化阶段城市化水平与大气污染的时空关系，对指导未来城市向减污和降碳的绿色方向发展具有重要的现实意义。基于2005—2020年人均GDP栅格数据、土地利用类型数据、PM2.5和O3浓度遥感反演数据、气象栅格数据，采用钱纳里... 详细信息

研究全国不同城市化阶段城市化水平与大气污染的时空关系，对指导未来城市向减污和降碳的绿色方向发展具有重要的现实意义。基于2005—2020年人均GDP栅格数据、土地利用类型数据、PM2.5和O3浓度遥感反演数据、气象栅格数据，采用钱纳里标准对2005、2010、2015和2020年全国城市划分城市化阶段；利用单因素方差分析(ANOVA)判断不同城市化阶段PM2.5和O3浓度的显著性关系，通过多尺度地理加权回归(MGWR)定量分析不同城市化阶段城市化水平与PM2.5和O3浓度协同变化的时空关联关系。结果表明，2005～2020年全国城市化阶段主要经历了6个阶段，其中，2005年处在初级产品阶段(PPS)和初级工业化阶段(PIS)的城市分别为110个和118个，2010年中国城市化阶段主要以工业化阶段为主，中期工业化阶段(MIS)和后期工业化阶段(LIS)的城市数量分别为139个和88个，而2015年和2020年中国城市化阶段主要以中后期工业化阶段和发达阶段为主，其中，初级发达阶段(PDS)和发达阶段(DS)的总体城市数量分别为80个和91个。中国PM2.5和O3浓度变化趋势的空间分布以及在不同城市化阶段的平均值均具有显著差异。从不同城市化阶段上看，PM2.5浓度平均值从PPS到DS全国整体呈现先上升后下降的变化趋势，工业化阶段平均PM2.5浓度高于初级和发达阶段。O3浓度平均值从PPS到DS全国整体呈上升趋势，发达阶段O3浓度平均值最高。MGWR分析结果表明，2005年和2010年城市建成区面积占比与PM2.5浓度回归系数高值区主要分布在云贵川城市群，而2015年和2020年回归系数高值区从云贵川向东北延伸，覆盖中国大部分地区。2005—2020年城市建成区占比与O3浓度回归系数高值区主要分布在中国西部和中部，而东部回归系数明显低于其他地区，尤其是华南地区，回归系数整体为负。协同分析结果表明，2005年和2010年PM2.5和O3浓度协同上升的城市主要集中分布在长江三角洲地区、云贵川地区、以及陕甘宁地区；2015年和2020年PM2.5和O3浓度协同上升的城市广泛分布于中国中部和东部。

关键词：城市化阶段城市化水平 PM O 协同变化多尺度地理加权回归(MGWR)