DEM保真精度定量化描述模型

等高线回放法是数字高程模型(DEM)精度评估的重要方法之一,可以用于检测地形的保真程度,但是现有定量评估指标属于相对保真精度的范畴,因此基于水系和地形的固有套合特性,提出了水系和地形套合隶属度函数,从两者的套合程度实现DEM保真精度的定量化描述.首先,根据线状要素位移准则、尺度准则、平均坡度准则、最大套合偏移量准则和目视效果准则,运用模糊数学方法建立水系和地形套合隶属度函数;然后,使用4个不同地貌类型实验区域的1∶5万地形图作为基础源数据,实验分析了DEM保真精度的评估.实验结果表明水系和地形套合隶属度函数不仅可以用于DEM保真精度的定量评估,而且可以用于DEM最佳分辨率的确定以及DEM尺度转换适宜范围的确定.     

地表高程剖面特征及其在起伏度分析中的应用——以平行岭谷区华蓥市为例

针对确定高分辨率、小区域地形起伏度最佳求算区域中存在的不确定性,提出了分析地表高程典型剖面的多尺度特征,继而探索其在确定最佳求算区域中的应用适应性的方法。利用多尺度DEM分析县域地形起伏,以川东平行岭谷区华蓥市为例,基于ASTER GDEM数据,提取高程剖面线。Morlet小波多尺度分解显示,在20~27(600~810m)及42~46(1 260~1 380m)窗口区间小波方差呈现峰值特征。为验证多尺度特征及其在确定地形起伏度最佳分析窗口中的应用,基于30m及90m分辨率的DEM运用邻域统计法求算地形起伏度。均值变点法表明地形起伏度最佳分析窗口分别为27×27(810m)、17×17(1 530m),单元面积分别为0.65km2、2.34km2,接近小波峰值区间,90mDEM求算的地形起伏度更接近于实际情况。实验表明,高程剖面分析是研究岭谷区地形多尺度起伏特征有效方法之一;其指示的特征尺度,可以与变点法确定的起伏度分析窗口相互对照。     

DEM地形描述精度的幂函数定量模型

针对现有模型未考虑当DEM空间分辨率R和平均剖面曲率V各自趋向于0时,地形描述误差E_t亦趋向于0的缺陷,提出了DEM地形描述精度的幂函数定量模型。通过对地形描述误差与DEM空间分辨率和平均剖面曲率之间定量关系的研究,采用非线性最小二乘拟合方法,得到DEM地形描述精度的定量模型为:RMS E_t=0.005 713R~(1.056)V~(0.943 1)。实验和对比分析表明,所提出的定量模型具有较好的拟合精度,同时对高分辨率的DEM地形描述误差估算具有更好的泛化精度,在生产实践中具有更好的实用性。     

模糊神经网络高分辨率遥感影像监督分类

目的 针对高分辨率带来的像素类属不确定性增大及各类属间相关性增强引起的影像分类问题,提出一种模糊神经网络高分辨遥感影像监督分类方法。方法 提出的模型为包含输入层,隐含层（隶属函数层）及输出层的三层前向模糊神经网络,输入层用于接收来自训练样本的灰度值;隐含层每个神经元节点的模糊隶属函数为对各类别定义的高斯隶属函数模型,以实现对输入变量隶属程度的不确定表达;输出层的输入变量为隐含层各神经元节点输出变量的线性组合,激活函数为分段线性函数,该层实现输入变量隶属程度的相关性表达。以训练数据直方图作为期望输出,梯度下降法求解模型参数,最后按最大隶属度准则实现分类决策。结果 利用本文算法和经典算法对合成影像进行实验,本文方法总体精度达到0.931,相对于高斯隶属函数方法总体精度提高了5.3%,相对于最大似然法提高了4.2%,相对于FCM方法提高了5.9%,对真实WorldView-2全色影像的实验中文中方法分割精度也高于传统方法。结论 提出的模糊神经网络模型可以更加精确的拟合高分辨率遥感影像复杂的分布特征,有效处理高分辨率遥感影像的上述分类问题。     

基于熵权法和组合隶属函数的雷达质量评估方法研究

为较好地评价雷达质量状况,针对雷达系统的功能特性和评估需求,区分监测数据、履历数据和环境数据,构建了雷达质量评估的三层指标体系。为反映监测数据因素的客观性,采用熵权法确定测试数据指标权重。为避免单一隶属函数可能会出现隶属度突变的问题,运用组合隶属函数的方法进行评价。该方法首先计算各指标在不同隶属函数条件下的评价信息,而后对每种隶属函数的评判情况进行组合优化,以增加评估结果的可信度。通过定性分析和定量计算,对某型雷达的质量状态进行了模糊综合评判,验证了该评估算法的有效性,对雷达系统操作应用和维修保障具有一定的参考价值。     

应用多尺度纹理边缘的居民地轮廓提取

提出了一种多尺度纹理边缘与感知编组结合的居民地轮廓提取方法,用于在航空影像上提取居民地轮廓。该方法首先根据影像边缘点的尺度信息计算边缘隶属度,生成多尺度边缘图像;然后将边缘点属于高纹理区域的概率表示为边缘隶属度的函数,通过计算边缘点的概率确定高纹理区域边缘;最后利用曲线跟踪连接提取点形成初始零散轮廓集,并应用感知编组连接初始轮廓,获得完整闭合的居民地轮廓。实验证明,提取的居民地轮廓位置准确且完整闭合。     

BP算法改进及在控制系统中应用

研究控制问题,为了解决系统的稳定性和系统的精度,采用模糊控制方法,对模糊隶属度函数输入域上致密分布的要求,采用隶属函数约束寻优对基于BP算法的模糊神经网络进行了改进。算法首先采用-S函数对输入变量进行非线性映射,函数在把输入变量映射人确定区域的同时最大程度上保留了原样本的信息,然后根据经验知识给出隶属函数参数的优化范围,保证了模糊变量在输入域上的致密分布。经过仿真实验,仿真结果取得了与理论分析一致的实验结果,保证系统的稳定性。     

基于模糊聚类的车辆跟驰隶属度函数确定方法

当前研究确定车辆跟驰模糊推理隶属度函数时所采用的方法主要是专家法,不能精确获得车辆跟驰隶属度函数。针对于此,提出根据模糊聚类分析的方法,考虑车辆跟驰数据内部的关联性,利用基于高斯函数的隶属度函数确定方法,进行车辆跟驰模糊集的划分和隶属度函数的确定。使用真实的车辆轨迹数据,将后车速度、前后车相对速度、车间距作为输入变量,后车加速度作为输出变量建立模糊推理系统,对论文提出的基于模糊聚类的车辆跟驰隶属度函数确定方法进行评价。结果表明：本文提出的新方法能真实反映数据本身的特征和驾驶员的心理生理特性,其推理结果与真实数据误差较小,可用于分析模糊推理的车辆跟驰行为特点。     

一种构造模糊隶属度的新方法

传统的模糊支持向量机隶属度函数是基于样本点到类中心点的距离进行设计的,这对非规则形状分布数据很不合理.在基于粗糙集和支持向量机建立入侵检测模型里,使用粗糙集理论挖掘出各条件属性对决策属性的影响决策程度,提出基于样本点与类中心点属性比较加权的新隶属度函数构造方法.该方法用于此模型,可以有效降低隶属度函数对样本集几何形状的依赖,能够有效地区分样本点、噪音点以及孤立点.实验表明,与支持向量机和传统基于类中心距离的模糊支持向量机相比,新的基于属性相关的隶属度函数的模糊支持向量机达到最好的分类效果,而且新隶属度方法简单易行,运行速度快     

基于批量模糊学习矢量量化的模糊系统辨识

提出一种基于批量模糊学习矢量量化的模糊系统辨识方法．首先通过优化方法自动调整模糊指数，使所得到的模糊规则前件隶属度函数与聚类规则得到的隶属度函数相比具有较好的可解释性；然后针对模糊系统可解释性与精度之间的困境问题，为保证参数的可理解性．利用带约束的非线性优化方法调整后件参数．并用调整参数的界评估因优化造成参数恶化的程度．仿真实验表明，利用该方法得到的模糊系统模型具有较高的透明度，满足合理的精度．     

基于WorldView-2制备大野口流域高分辨率DEM及精度分析

在全野外GPS地面控制点基础上,对WorldView-2影像自带RPC文件进行校正,利用数字摄影测量软件系统在立体模型上通过影像自动匹配技术快速提取黑河流域上游大野口子流域1∶5 000比例尺数字高程模型(DEM)。由于区域地形复杂、交通不便,研究区南部无地面控制点覆盖。基于立体模型交互式操作,匹配60个均匀分布高精度影像连接点,提高了DEM自动提取精度。并在对阴坡森林覆盖区、大野口水库等重点区域进行DEM编辑基础上,辅助地形特征点和线数据提高了成果精度。由15个外业控制点、12个模型保密点组成的检查点进行定量DEM验证,结果表明:两组高程中误差最大为1.9 m,达到该比例尺山地一级精度2.5 m的要求。
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DEM generation using Ziyuan-3 mapping satellite imagery without ground control points

ABSTRACT

This article proposes a digital elevation model (DEM) generation approach using the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) DEM as the elevation constraint without ground control points. First, during the process of image block adjustment, we took advantage of the relatively high vertical accuracy of the SRTM-DEM in flat terrain regions and applied effective constraints on the object-space elevation-corrected value of tie points using the SRTM-DEM, achieving improved vertical accuracy for large-scale block adjustments. Subsequently, for the DEM matching process, multiple two-linear array stereo image pairs were obtained from along-track and across-track images with different look angles over the same region after the block adjustment. Then, the matching result of each stereo image pair underwent weighted fusion, before being used to generate the final DEM product. This approach can effectively enhance the matching quality and grid density of the final DEM product. The DEM generation experiment, using Ziyuan-3 images covering 186,000 km² of Hubei Province, China, showed that the matching quality of the 10 m grid DEM was excellent. The vertical root mean square errors were 1.5 m in the flat regions and 2.96 m in the mountainous regions, thus achieving China’s 1:25,000 scale specification requirement for DEM products.     

基于数字图像处理的海底三维地形重建方法

水下地形匹配辅助导航是目前导航领域研究的新方向,而分析地形匹配算法需要以水下三维数字地图为基础。为了得到满足匹配精度要求的海底三维数字地图,提出了一种利用GeoTIFF格式的海底地形图像重建数字高程模型(Digital Ele-vation Model,DEM)的方法:首先提取图像中的像素颜色信息和地理信息,然后通过数字图像处理技术得到水深数据规则网格,利用插值方法进行平滑处理,最后对海底三维地形进行重建并利用该图进行了地形匹配仿真。仿真结果证明了上述方法是有效地获取海底数字地图手段,为分析海底地形匹配算法提供了基础。     

IRS-P5立体像对提取DEM及精度评价

利用IRS-P5同轨立体像对构建DEM并讨论DEM的精度,分析了不同地面控制点组合下的影像定位精度。在至少采用4个地面控制点的情况下,平面和高程方向影像定位精度能够达到2 m的精度。用抽样检查和差值运算的方法对DEM的精度进行了评价,认为P5立体像对生成DEM基本满足国家1∶50 000大比例尺地形图制图的要求。实际选线证明IRS-P5影像生成的DEM满足电力选线的要求。     

机载AISA Eagle Ⅱ高光谱数据处理——以额济纳旗试验区为例

机载AISA EagleⅡ传感器为"黑河综合遥感联合试验(HiWATER)"额济纳旗试验区提供航空高光谱影像。介绍了高光谱原始数据的辐射定标、几何校正、大气校正等预处理过程。根据研究区地形差异以及数据使用目的的多样性,几何校正中可选择是否加高精度DEM产品,大气校正的选择策略可分为平坦地形无DEM的大气校正和起伏地形添加DEM大气校正。本试验数据采用加载高精度DEM的几何校正和平坦地形大气校正方法,经过预处理后的高光谱数据产品,其地理坐标与高分辨率的CCD影像对比,地理位置信息较为准确;与实测地物光谱对比,影像光谱能较好地体现地物光谱的特性,数据可用作定量遥感进一步的研究。     

Chinese satellite photogrammetry without ground control points based on a public DEM using an efficient and robust DEM matching method

Photogrammetry based on high-resolution satellite image can acquire geospatial information within a large area rapidly and timely, but its geopositioning accuracy is highly dependent on ground control points. Under the background of global mapping, a public digital elevation model (DEM) assisted Chinese satellite image geopositioning scheme was proposed to realize satellite photogrammetry without ground control points. To make full use of public DEM advantages of consistent and high accuracy, public DEM was regarded as reference data and matched with the DEM extracted from image, and then the determined transformation parameters were applied to correct direct georeferencing results in object space. A fast least Z-difference method combined with least trimmed squares estimator was proposed to achieve DEM matching, which can not only automatically select corresponding point determination model, but also self-adaptively detect and eliminate difference between DEMs. Multi-groups of comparative experiments using Mapping Satellite-1 and ZiYuan-3 surveying satellite images were designed. Experimental results show that the DEM assisted geopositioning scheme exploits advantages of reference DEM, which can greatly improve the accuracy of photogrammetry without ground control points to a relatively high level. The geopositioning accuracy of image is largely determined by, but not confined to, the accuracy of reference DEM, but it is slightly affected by the resolution of reference DEM. If target DEM resolution is relatively high, the geopositioning accuracy of a single image assisted by Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) DEM can satisfy the accuracy requirements of 1:50,000 scale mapping perfectly. This scheme also has good robustness and high computational efficiency.     

基于SLIC区域分割的三维地形重建算法

为利用无人机在高空连续拍摄的两幅航拍图像准确实现三维地形重建,提出了通过将图像进行区域分割来达到不同地形区域分别生成数字高程模型DEM数据的方法。首先利用简单线性迭代聚类SLIC超像素算法将图像分割为多个包含单一地形的超像素区域,再利用各区域的颜色信息进行相邻同类地形区域的融合,最后在所得的各区域内通过SIFT特征点提取与匹配、计算三维坐标来生成DEM数据。通过将重建地形结果与卫星地图对比表明,利用该方法能够有效实现地形重建;通过对比本文算法与传统地形重建算法的重建结果表明,利用该方法能准确呈现各地形间的边界信息。     

DWG图形文件直接生成DEM的方法和实现*

以长江武汉河段2004年7月地形图为例,通过运用GIS软件(Arc/Info)及编写程序,探索一种能直接快速地从ACAD的DWG格式的图形文件中提取地形信息,并进行数据格式转换输入GIS软件内插形成DEM的方法.这种方法可以最大限度地利用地形图信息,以较低的成本快速获取具有较高精度的DEM数据,有效提高了数字化的效率和精度,使GIS技术作为工具能够更好地应用在河道演变、河型分析、泥沙淤积分析等水利领域的科学研究中.     

基于Kriging方法的动态地形反向多级细化研究

针对层次细节模型（LOD）只能实现数据精度低于原始DEM数据的动态地形建模过程,提出了基于Kriging方法的动态地形反向细化方法（Levels Of Backward Detail,LOBD）。该方法提取出需反向细化区域,判断多级细化级别,分析区域的空间属性相关性,根据最优条件拟合变异函数,根据Kriging方法对目标区域进行插值,生成精度高于原始DEM数据精度的区域数据。设计了按独立树结构的插值数据动态存储方式。建模实验表明,新的动态建模方法的细节层次可以比LOD方法至少增加两级,并且保持渲染效率基本不变。