面向复杂山区微地貌的手持LiDAR点云滤波方法比较 被引量：4

1

作者 徐亚静 袁希平 +2 位作者 甘淑 李绕波 叶俊民 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第5期24-28,共5页

本文以手持激光点云数据是否可用于进行复杂山地土壤侵蚀和地表剥蚀测量为典型实例,试验对比分析了渐进加密三角网滤波算法、坡度滤波算法及布料模拟滤波算法在地面激光雷达点云分类中的性能。具体分别采用了3种滤波对应的参数对试验数... 本文以手持激光点云数据是否可用于进行复杂山地土壤侵蚀和地表剥蚀测量为典型实例,试验对比分析了渐进加密三角网滤波算法、坡度滤波算法及布料模拟滤波算法在地面激光雷达点云分类中的性能。具体分别采用了3种滤波对应的参数对试验数据集进行测试以获得最高性能,并对比分析而获得每种算法的最优滤波。试验结果表明:对于平缓裸露地貌的滤波处理,布料模拟滤波效果最好,渐进加密三角网滤波次之,坡度滤波算法效果最差;对于复杂山地地貌的滤波处理,渐进加密三角网滤波算法滤波效果最好,布料模拟滤波次之,坡度滤波算法效果最差。试验研究成果为优化滤波算法的参数以提高其检测微地形变化的性能提供了有价值的信息,并验证了渐进加密三角网滤波在复杂地区滤波效果的有效性。 展开更多

关键词 手持三维激光点云 渐进加密三角网滤波 坡度滤波 布料模拟滤波 平缓裸露地貌 复杂山地地貌

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基于地形复杂度的山区水土流失风险评价 被引量：1

2

作者 魏休耘 甘淑 +1 位作者 袁希平 李绕波 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2024年第4期25-33,共9页

水土流失研究中通常以大范围区域数据为主导,探究小范围山地地区精细化表达,这对评价小范围山地地区水土流失情况具有重大现实意义。利用无人机数据生成高精度的数字高程模型(DEM)与三维模型,基于DEM数据计算多个地形因子,结合相关性分... 水土流失研究中通常以大范围区域数据为主导,探究小范围山地地区精细化表达,这对评价小范围山地地区水土流失情况具有重大现实意义。利用无人机数据生成高精度的数字高程模型(DEM)与三维模型,基于DEM数据计算多个地形因子,结合相关性分析、聚类分析实现地形因子的分类,再使用变异系数法和主成分分析法实现地形因子的筛选与确权并建立地形复杂度模型;随后,在地形复杂度模型中引入常数偏移量,并进行归一化处理,得到水土流失风险评价因子模型;最后,将其与三维模型和实地踏勘数据进行验证分析。结果表明:1)水土流失风险评价因子模型中坡度、地表切割深度、剖面曲率、平面曲率的系数分别为1.933、0.338、0.206和2.633;2)对于整个试验区,中风险区面积比例为28.50%,分布较为分散。极高风险区比例为4.42%,集中分布在南侧以及西北侧。总体而言,该区域以中低风险为主;3)F1和F2区域水土流失风险较高,因为其存在陡峭地形、低植被覆盖率和土壤沙化等问题。F3区域由于平坦地形和种植大量农作物,表现出相对轻微的水土流失情况。该模型能够准确提取水土流失区域,为小范围山地地区的水土流失和土壤侵蚀等地学研究提供有益的参考。 展开更多

关键词 无人机 地形复杂度 水土流失 相关性分析 变异系数 主成分分析

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基于UAV-SfM数字模型的滇中环状构造地表与地形特征分析 被引量：1

3

作者 罗为东 甘淑 +4 位作者 袁希平 陈成 李绕波 毕瑞 朱智富 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期361-373,共13页

地表特征与自然灾害密切相关,对维护生态环境和深入了解地表演化过程及地质构造特征具有重要作用。通过无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)航测和运动恢复结构(Structure from motion,SfM)技术构建的高空间分辨率数字模型,在滇中环状... 地表特征与自然灾害密切相关,对维护生态环境和深入了解地表演化过程及地质构造特征具有重要作用。通过无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)航测和运动恢复结构(Structure from motion,SfM)技术构建的高空间分辨率数字模型,在滇中环状构造地貌开展地表覆盖信息和地形特征的分布关系分析。结果表明:在裸岩、裸土和植被混合区域,从定性和定量分析中发现DeepLabv3+算法相比于RF算法在试验区地表覆盖信息提取中有较好的提取效果。点云经滤波得到地面点,选择交叉验证中均值误差和均方根误差最小的Kriging算法构建分辨率0.1 m的数字高程模型(Digital elevation model,DEM),解译一阶坡面、二阶坡面和复合坡面的多种地形因子,根据相关性分析选取6种地形因子构建了综合地形分析模型(Comprehensive terrain analysis model,CTAM)。经过分析地表覆盖信息中覆盖面积最大裸土、植被与地形的联系,CTAM中每个等级像元数量与总像元数量百分比中,Ⅱ级占比最高,为28.87%,Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ占比分别为18.39%、13.82%和17.29%。UAV-SfM技术能有效捕捉环状构造表面特征,可为该地区地质研究与资源管理提供技术手段和科学依据。 展开更多

关键词 环状地貌 UAV-SfM数字模型 地表覆盖 地形特征 滇中

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级联语义分割和边缘检测的GF-2影像耕地提取 被引量：1

4

作者 尚华胜 甘淑 +2 位作者 袁希平 朱智富 李绕波 《遥感信息》 CSCD 北大核心 2024年第4期134-143,共10页

针对山地丘陵区的坡耕地和小面积耕地碎片边界模糊不清、分类提取困难的问题,以GF-2影像为数据源,提出了一种级联语义分割和边缘检测模型的遥感影像耕地信息提取方法。首先,针对不同类型耕地的特点选择级联方式;其次,将耕地边缘作为独... 针对山地丘陵区的坡耕地和小面积耕地碎片边界模糊不清、分类提取困难的问题,以GF-2影像为数据源,提出了一种级联语义分割和边缘检测模型的遥感影像耕地信息提取方法。首先,针对不同类型耕地的特点选择级联方式;其次,将耕地边缘作为独立的特征类别,结合改进U-Net、DeeplabV3+和DexiNed模型,融合面特征和线特征,使得耕地边缘特征与语义特征能够进行互补,从而提高耕地提取的准确性,实现对复杂地形背景噪声的抑制和不同类型耕地的提取。实验结果表明,对比单一模型DeeplabV3+和U-Net,级联模型的耕地信息提取的总体精度、Kappa系数和F1值均有大幅度提升,针对不同类型耕地级联模型提取的耕地结果更接近真实耕地标注,漏提、误提区域远低于单一模型。 展开更多

关键词 耕地信息 语义分割 边缘检测 GF-2影像 丘陵山区

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基于特征点和关键点提取的点云数据压缩方法 被引量：14

5

作者 李绕波 袁希平 +2 位作者 甘淑 毕瑞 胡琳 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1129-1136,共8页

针对采集到的点云数据中含有大量的冗余数据,为后期数据处理及其应用带来诸多不便,而采用现有通用压缩方法压缩后的点云容易造成细节特征丢失问题,为此,本文提出一种基于特征点和SIFT关键点提取的点云数据压缩方法。该方法的核心技术是... 针对采集到的点云数据中含有大量的冗余数据,为后期数据处理及其应用带来诸多不便,而采用现有通用压缩方法压缩后的点云容易造成细节特征丢失问题,为此,本文提出一种基于特征点和SIFT关键点提取的点云数据压缩方法。该方法的核心技术是首先根据查询点与邻域中的点所构成向量的夹角而提取边界点;然后根据点云数据的曲率和法向量夹角提取尖锐点,据此使特征点在点云压缩处理过程中得到绝对被保留;同时在平坦区域提取SIFT关键点,这样能避免在曲率变化缓慢区域所保留的并不是特征点;最后融合特征点和SIFT关键点而实现对点云数据的压缩处理。研究通过设计与现有两种基于曲率压缩方法进行对比实验分析,结果表明本文所提方法既能最大量的去除冗余数据,又能保留点云中大部分特征点,实现了点云数据的高质量压缩。 展开更多

关键词 点云压缩 特征点 边界点 尖锐点 SIFT关键点

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利用重心特征变换处理的点云配准方法研究 被引量：6

6

作者 李绕波 袁希平 +3 位作者 甘淑 毕瑞 高莎 胡琳 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期137-147,共11页

为了解决不同站点扫描或相邻3D场景点云拼接中存在的同名点特征不明显的空间目标配准问题,提出一种利用重心特征变换处理的点云配准方法。对目标点云和待配准点云分别计算两个点集的重心,然后计算点集到重心的距离并升序排序;根据最近... 为了解决不同站点扫描或相邻3D场景点云拼接中存在的同名点特征不明显的空间目标配准问题,提出一种利用重心特征变换处理的点云配准方法。对目标点云和待配准点云分别计算两个点集的重心,然后计算点集到重心的距离并升序排序;根据最近点和最远点构建两个特征向量后合成第三个特征向量,将两个场景的点集特征描述为其所对应的三个特征向量;再根据矩阵的旋转不变性求解旋转矩阵,进而解算出平移矩阵,完成初始配准;最后利用改进的最近点迭代算法完成点云的精确配准。将本文算法与多种配准算法进行实验对比分析,实验结果表明,相比经典单一的最近点迭代算法,本文算法配准速度和精度都有所提高,且有效解决了相邻3D场景点云拼接中同名点特征不明显的空间配准问题,具有较强的实用性。 展开更多

关键词 测量 点云配准 空间向量 欧式距离 最近点迭代

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集成SIFT算法与检测模型优化的UAV影像匹配方法 被引量：18

7

作者 高莎 袁希平 +4 位作者 甘淑 胡琳 毕瑞 李绕波 罗为东 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1497-1503,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 UAV 影像匹配 改进SIFT算法 对比分析

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典型高原坡耕地的UAV重复观测3D检测精度实证分析 被引量：3

8

作者 高莎 甘淑 +4 位作者 袁希平 胡琳 毕瑞 李绕波 罗为东 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2188-2194,共7页

随着低空无人机(unmaned aerial vehicle,UAV)技术的快速发展,搭载光学传感器的小型消费级无人机可快速、灵活地获取目标对象的高分辨率影像数据,在地学各领域中呈现出广阔的应用前景。UAV-SfM(structure from motion)作为成像3D立体构... 随着低空无人机(unmaned aerial vehicle,UAV)技术的快速发展,搭载光学传感器的小型消费级无人机可快速、灵活地获取目标对象的高分辨率影像数据,在地学各领域中呈现出广阔的应用前景。UAV-SfM(structure from motion)作为成像3D立体构建的最新技术方法,是深化低空无人机技术地学领域研究的核心技术,但目前对于运用UAV-SfM方法获取数据综合精度的研究不足,影响了该技术进一步的推广应用。针对DJI Phantom 4 RTK消费级无人机是否具有应用于滇中高原山地浅层地表变化检测的可能性问题,选择了东川红土地典型坡耕地为试验区,采用相同航高重复飞行规划方案,并运用SfM-MVS关键技术处理获取同一测区重复的DSM与DOM数据。为了评价分析针对典型坡耕地的UAV重复观测的测量精度,特别对实验区中的裸露坡耕地Ⅰ和有作物生长的坡耕地Ⅱ,分别采用基于剖面线的3D离散点抽样和基于窗口面的3D点集抽样方法,开展了对UAV重复观测坡耕地的3D点位精度评价。点位精度分析表明:①基于剖面线的3D离散点抽样及精度分析,坡耕地Ⅰ平面点位精度误差均值为±0.029 m,3D点位误差精度为±0.072 m;坡耕地Ⅱ平面点位精度误差均值为±0.032 m,3D点位误差精度为±0.075 m。②基于窗口面的3D点集抽样及精度分析,坡耕地Ⅰ平面点位精度误差均值为±0.013 m,3D点位误差精度为±0.066 m;坡耕地Ⅱ平面点位精度误差均值为±0.038 m,3D点位误差精度为±0.076 m。综合分析得出,基于剖面线单点抽样评价精度结果整体好于基于窗口的3D点集抽样评价精度,但总体上平面精度与垂直精度均能够达到厘米级。实验对比分析研究得出,不同地表粗糙度对UAV重复观测精度存在影响,地表粗糙度大的3D点位误差比粗糙度小的点位误差大。该研究成果可以为基于无人机与SfM方法的地貌数据采集与三维重建的精度控制和采集方案设置提供定量参考。 展开更多

关键词 UAV SfM-MVS DSM 点位误差 精度分析

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不同地形环境下无人机航线规划及三维建模分析 被引量：12

9

作者 毕瑞 甘淑 +2 位作者 袁希平 李绕波 高莎 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2022年第4期83-89,129,共8页

针对不同地形环境下存在的飞行安全性低、数据冗余、构建三维模型质量和精度差等问题,本文以单镜头四旋翼小型无人机为试验设备,对平坦地形环境下的复杂单体建筑使用井字形交叉航线和环视航线;对复杂山地地形环境下的泥石流沟谷使用水... 针对不同地形环境下存在的飞行安全性低、数据冗余、构建三维模型质量和精度差等问题,本文以单镜头四旋翼小型无人机为试验设备,对平坦地形环境下的复杂单体建筑使用井字形交叉航线和环视航线;对复杂山地地形环境下的泥石流沟谷使用水平航线、井字形交叉航线及视频航线构建三维模型,并结合航线参数、三维模型质量和精度,探讨了不同地形环境下无人机航线规划方案对三维模型构建的影响。经评价分析可知:①使用环视航线能安全、快速地获取平坦地形下的复杂单体建筑影像,构建完整、质量好、精度高的三维模型;②使用井字形交叉航线能构建山地地形下泥石流沟谷的完整、质量好、精度高的三维模型,但飞行安全性、时效性较低;③使用视频航线,影像重叠度高,能构建完整、质量好的三维模型,模型精度并无明显差异。 展开更多

关键词 无人机 不同地形 航线规划 环视航线 视频航线 三维模型 评价分析

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基于GF-5的滇池蓝藻水华空间分布特征研究 被引量：12

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作者 胡琳 甘淑 +2 位作者 袁希平 李绕波 毕瑞 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期237-243,共7页

滇池水体富营养化严重导致蓝藻水华爆发,因此文章基于GF-5高光谱数据,运用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)识别滇池的蓝藻水华发生状况,并通过对NDVI值域进行分类,进一步对比分析草海、外海蓝藻水华的空... 滇池水体富营养化严重导致蓝藻水华爆发,因此文章基于GF-5高光谱数据,运用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)识别滇池的蓝藻水华发生状况,并通过对NDVI值域进行分类,进一步对比分析草海、外海蓝藻水华的空间分布特征及差异。结论如下:①NDVI值域的一般数量统计分析表明,草海和外海NDVI均值分别是-0.350和-0.708,说明草海蓝藻水华覆盖情况较外海更严重;②NDVI值域的分级分类统计表明,草海以轻度蓝藻水华区域为主,占草海总面积的73.36%,重度蓝藻水华区域占比为1.12%;外海以无蓝藻水华区域为主,占外海总面积的95.42%,中度和重度蓝藻水华区域占比分别为0.52%和0.11%;总体上,滇池蓝藻水华空间分布呈“北重南轻”的格局,草海蓝藻水华覆盖密度为80.45%,草海较外海更易于蓝藻水华生长,水质更差。此研究方法可有效实时地监测识别高原湖泊蓝藻水华发生的空间分布状况,丰富了基于高光谱遥感进行湖泊水域水质监测的方法,为促进滇池水资源的治理和开发利用提供科学依据。 展开更多

关键词 NDVI 滇池 空间分析 GF-5 蓝藻水华

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面向东川复杂山地滑坡体无人机立面航线规划及建模分析 被引量：5

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作者 毕瑞 甘淑 +3 位作者 袁希平 李绕波 胡琳 高莎 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2021年第5期63-67,共5页

以单镜头四旋翼小型无人机为试验设备,针对复杂山地地区单一、高落差滑坡体,本文提出采用面向滑坡体立面航线规划,结合传统单水平航线、井字形交叉航线规划,构建不同航线下的三维模型。通过重叠度、三维模型完整性、布设地面标靶分析三... 以单镜头四旋翼小型无人机为试验设备,针对复杂山地地区单一、高落差滑坡体,本文提出采用面向滑坡体立面航线规划,结合传统单水平航线、井字形交叉航线规划,构建不同航线下的三维模型。通过重叠度、三维模型完整性、布设地面标靶分析三维模型精度3个方面,对不同航线下构建三维模型的方法进行评价分析。试验结果表明,采用立面航线能达到98.72%航向重叠度和88.82%旁向重叠度;采用立面航线得到的模型纹理细节、颜色信息和地面信息的丰富程度均优于传统两者航线所得到的;通过地面标靶的测量误差计算,采用立面航线得到的模型精度更高。 展开更多

关键词 无人机 滑坡体 立面航线规划 三维模型 评价分析

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