模拟流域地貌发育过程的空间数据获取与分析

运用数字摄影测量与GIS技术对人工模拟降雨条件下小流域模型地貌发育过程进行了动态监测研究,获得了小流域模型不同发育阶段地貌形态高精度、高分辨率的DEM数据、等高线、纵横剖面等数据,计算出了流域模型各种地貌形态参数,并利用GIS技术进行流域发育过程的空间形态进行了可视化和空间分析.研究表明,数字摄影测量与GIS技术可准确快速获取流域地貌形态的相关参数及小流域土壤侵蚀的空间定量分布,对于黄土高原小流域降雨侵蚀产沙过程与地貌形态特征定量作用关系研究及小流域土壤侵蚀预报模型建立具有重要科学意义.     

三维倾斜摄影在煤矿开采中的研究及应用

随着无人机技术、机载定位技术、图像处理技术的快速发展,新兴现代化测量技术已广泛地应用于矿山监测和大比例尺地形图测量中。本文以倾斜摄影测量技术为研究对象,阐述了无人机倾斜摄影测量的发展现状,研究了运用Smart3D Capture进行快速三维建模的技术路线和注意事项,分析了其中存在的问题并给出了建议。通过实践发现,倾斜摄影快速三维建模技术可以为矿山环境监测、煤层自燃、灭火工程中提供高效、敏捷的数据支撑与服务,促进了精细三维数据获取能力和处理软件的市场的繁荣。     

基于倾斜摄影测量技术的鹤庆县公路改扩建设计可行性研究

在鹤庆县的公路改扩建项目中,摒弃了传统的使用全站仪的手段,而采用无人机倾斜摄影技术,获取鹤庆县项目区的高清晰立体影像数据,并生成三维地理信息模型。在三维模型上进行公路改扩建的设计后,通过采集一定数量的典型控制点进行精度统计分析。检测结果显示,特征点点位的平面位置中误差和高程中误差,均满足规范要求,同时也验证了采用倾斜摄影测量技术进行公路改扩建设计是可行的。     

基于多旋翼无人机倾斜摄影测量的沙丘三维形态研究

无人机倾斜摄影技术是近年来发展起来的新型测量方法,具有高效率、高精度、非接触、大范围等优点。本研究采用多旋翼无人机,结合精确测定的地面控制点,实现了对新月形沙丘群三维形态的精确测量。结果表明：无人机倾斜摄影测量的均方根误差小于18 mm,可以满足大比例尺地形测量的要求。利用该技术获取的多种测量参数表明,新月形沙丘二维与三维形态之间存在良好的相关性,基于这些关系,可以实现二维遥感影像量测结果向沙丘高度、沙丘体积等三维参数的转换。沙丘剖面形态可以采用非线性函数精确描述,为沙丘形态精确建模提供了参考。无人机倾斜摄影技术获取的沙丘三维形态参数,对于深入认识沙丘形态动力过程具有重要参考价值。     

基于直升机平台的南极非量测数码航空摄影测量技术研究

使用直升机作为飞行平台并应用哈苏H1D非量测数码相机进行南极中山站和拉斯曼丘陵地区摄影测量。通过对非量测相机标定,获取相机的内方位元素,从而可进行航空摄影测量。两个区域的具体试验表明基于直升机平台和非量测数码相机的航空摄影测量可应用于南极等困难地区的地形图测绘。     

摄影测量高性能处理关键技术研究

高性能计算技术(HPC)采用分布并行的计算模式,是提高摄影测量处理速度和效率的有效途径.法国InfoTerra公司研制的像素工厂系统[1]及我国武汉大学与武汉适普软件有限公司研制的数字摄影测量网格DPGrid将高性能计算技术引入摄影测量生产中,大幅提高了生产效率,其相同点是均采用并行计算平台,采用任务调度和并行处理算法支持大数据量的快速处理.摄影测量高性能处理的关键技术涉及并行处理系统架构、海量数据的组织与分布式管理、处理任务调度及并行处理算法等多方面.     

无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害应急调查中的应用

无人机倾斜摄影测量技术具有响应快、耗时短、成图快和精度高的优势,以倾斜航空影像数据为基础结合Smart3D Capture软件平台可快速地获取灾害区域的实景三维模型,为进一步评估受灾情况及安置点的选择等提供第一手信息。实践表明:无人机倾斜摄影测量技术与实景三维模型相结合,可以较精确地估算受灾面积以及预测滑坡和泥石流产生的土石方量,在地质灾害应急调查中具有良好的应用效果。     

建筑物LiDAR点云三维结构化重建与多细节层次表达

正城市建筑三维模型(Three Dimensional City Model,3DCM)是智慧地球、智慧城市建设的重要框架数据,其三维重建工作一直是摄影测量与计算机视觉研究中的基础问题。机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)系统能高效、可靠地获取高密度、高精度的点云数据,是获取大范围建筑物三维模型的可靠手段。在建筑物模型的生成过程中,不同的部门根据其标准和需求,利用不同的数据和方法构建了不同的三     

逆向工程测量技术探讨

数据的获取、测量是逆向工程中的第一个步骤,也是逆向工程测量最关键的技术之一。综合接触式工程测量技术和非接触式工程测量技术的实物数据获取方法,是目前众多逆向工程测量技术中针对大型的、结构复杂的测量对象最具有高效性的一种工程测量方式。这种方法由接触式工程测量技术获取故布在被测物体上或周围的人工标记点群的三维坐标,再以这些坐标数据作为非接触式工程测量数据拼接的依据,从而获取得到整体测量数据。这种综合方法既具有以往工程测量技术的高效性,又消除了数据拼接时的累积误差。     

基于神经网络的单元自动机CA及真实和优化的城市模拟

提出了一种基于神经网络的单元自动机（CA）。CA已被越来越多地应用在城市及其它地理现象的模拟中。CA模拟所碰到的最大问题是如何确定模型的结构和参数。模拟真实的城市涉及到使用许多空间变量和参数。当模型较复杂时，很难确定模型的参数值。本模型的结构较简单，模型的参数能通过对神经网络的训练来自动获取。分析表明，所提出的方法能获得更高的模拟精度，并能大大缩短寻找参数所需要的时间。通过筛选训练数据，本模型还可以进行优化的城市模拟，为城市规划提供参考依据。     

塔里木河流域荒漠河岸林胡杨群落的空间格局研究

 以塔里木河流域荒漠河岸林胡杨群落为研究对象,研究优势种胡杨与灰胡杨种群径级结构、空间分布格局与空间关联性。结果表明,胡杨和灰胡杨种群径级结构均呈倒金字塔型,属衰退型种群。胡杨种群在1～25 m尺度内呈聚集分布,灰胡杨种群在2～23 m尺度内呈聚集分布,胡杨种群聚集强度大于灰胡杨。随种群生长发育,胡杨和灰胡杨聚集尺度范围及聚集规模逐渐减弱,大树趋于随机分布。灰胡杨不同生长阶段在0～25 m空间尺度上相互独立,胡杨小树与中树在5～10 m空间尺度上相互依存。胡杨中树与灰胡杨中树在大尺度空间(＞23 m)上相互排斥; 胡杨与灰胡杨种群在小尺度空间(2～3 m)上相互依存,中尺度空间上相互独立。     

基于无人机影像的无瓣海桑单木提取与地上生物量估算

无瓣海桑(Sonneratia apetala)是中国红树林恢复种植最早引进的优质红树树种,其生产力在红树林群落中处于较高水平,具有显著的高生物量和能量积累。然而,由于红树林群落冠层密集、结构复杂,精确描绘无瓣海桑的单木树冠存在极大挑战性。传统的卫星遥感侧重于区域或更大尺度监测需求,而新兴的低空无人机遥感在更精细尺度的红树林生态监测中具有显著优势。以广东省珠海市淇澳岛红树林自然保护区为研究区,利用消费级无人机影像生成的冠层高度模型(Canopy Height Model, CHM)和种子区域生长(Seed Region Growing, SRG)算法进行无瓣海桑单木树冠提取,并建立基于地面调查数据获取的树高和胸径两者之间的回归关系,以优化无瓣海桑地上生物量异速生长方程,进而实现研究区单木尺度的无瓣海桑地上生物量估算。结果表明：基于无人机影像可以有效提取无瓣海桑单木树冠,其提取精度达到67%;验证了树高和胸径之间较高的相关性,提出了基于树高的无瓣海桑地上生物量异速生长方程;研究区无瓣海桑平均地上生物量的范围为2.99～247.24 t/hm²,平均值为92.14 t...     

荒漠河岸林胡杨和柽柳群落小气候特征研究

在内蒙古额济纳旗运用微气象学方法以多路传感器同步观测的方式对极端干旱区荒漠河岸林小气候进行了观测。对我国极端干旱区荒漠河岸林胡杨和柽柳群落内的小气候特征与空旷地的差异进行了初步的探讨,并分析了产生这些差异的原因。结果表明:荒漠河岸林具有独特的小气候作用。具有改变太阳辐射、调节近地层地表及地下温度、缩小温差、降低风速、增加土壤湿度和提高空气湿度等重要生态作用。(1)胡杨和柽柳群落均起到了改变太阳辐射的作用,林冠层顶部的太阳总辐射量月平均值分别为341.72MJ·m^-2、345.14MJ·m^-2,林冠遮蔽使胡杨和柽柳林内总辐射比林外分别减少49.8%、49.3%;(2)生长季胡杨和柽柳林内的气温均低于林外,胡杨林平均比对照低1.62℃,柽柳林平均比对照低0.83℃,而且森林覆盖率越高降温作用越明显;群落上层气温高于群落下层,气温随高度增加而增加;(3)林内平均大气相对湿度均高于林外,胡杨林生长季比对照平均高8.5%,柽柳林平均比对照大4.2%。胡杨林地空气相对湿度各月值高于柽柳林地,平均湿度比柽柳高4.33%;(4)柽柳林月平均土壤温度(19.43℃)高于胡杨林地(18.20℃);(5)林内风速低于林外,胡杨林地平均风速为0.33m·s^-1,比林外降低了2.7m·s^-1;柽柳林平均风速为0.72m·s^-1,比林外降低了2.31m·s^-1。胡杨林比柽柳林对风的阻挡作用强。     

极端干旱区荒漠河岸林胡杨生长季树干液流变化

应用热脉冲技术和自动气象站对极端干旱区荒漠河岸林建群种胡杨(Populus euphratica Oliv.)的树干的液流流速及其环境因子进行了为期2 a的连续观测,对胡杨树干液流日、季变化及其与环境因子相关性进行了深入的研究。结果表明:胡杨树干液流速率日变化具有明显的昼夜节律性。白天树干液流流速变化曲线呈多峰型。夜间,胡杨同样存在明显的树干液流现象,这主要是由根压引起的。胡杨树干液流速率7月最高,6月、8月次之,9月液流速率高于5月,10月最小,主要生长期6—8月胡杨日均蒸腾量占整个生长季的70％以上。不同林龄的胡杨树干液流速率不同,表现为15龄＞25龄＞50龄。树干液流量变化与环境因子中气象因子的变化密切相关。逐步回归结果表明,液流速率与净辐射、空气温度、空气相对湿度呈显著线性相关, 同时给出了依据常规气象因子估算液流速率的统计模型。     

极端干旱区胡杨吸水根系的分布与模拟研究

依据2006年7月在极度干旱区内蒙古额济纳旗的实测资料,对胡杨吸水根系根长密度的分布特征进行了分析和拟合,建立了根长密度垂直方向和水平方向的一维、二维分布函数,以期对胡杨根系吸水及胡杨SPAC系统进一步的研究提供有力的试验依据和理论支持。试验结果表明:在垂直方向,吸水根根量主要集中在0~80 cm的土层内,占吸水根总量的97.60%;在水平方向,0~220 cm范围内根长密度随距离的增加而逐渐增大;220~400 cm范围内根长密度随距离的增加而逐渐减小;在0~20 cm范围内,吸水根系仅占总量的0.47%;在160~220 cm范围内,吸水根系分布最为密集,占总量的18.57%。统一采用指数函数对胡杨吸水根系根长密度分布函数进行了拟合,拟合函数与实测数据的相关系数平方分别为:0.888 4、0.680、0.73和0.685,说明胡杨吸水根系根长密度分布也具有与果树相似的规律,基本符合指数衰减规律。     

塔里木河上游胡杨群落及种群特征分析

基于样地调查方法对塔里木河上游阿拉尔、新其满、英巴扎断面河岸胡杨群落特征及胡杨种群结构与侧枝生长量进行了研究和分析。结果表明:①塔里木河上游河岸胡杨群落物种组成较简单,共有16种植物,分属10科16属,其中乔木1种、灌木和草本分别为6种和9种。3个断面发现的物种种数分别为6种、8种和12种,共有种为胡杨(Populus euphratica)、多枝柽柳(Tamarix ramosissma)和铃铛刺(Halimodendron halodendron)。②各断面胡杨群落物种多样性指数较低,物种丰富度指数、Simpson指数和Shannon-Winner指数大小顺序为英巴扎,新其满,阿拉尔。③胡杨种群主要以幼龄个体为主,种群树高、胸径为底宽上窄增长型结构。④1998—2002年各断面胡杨枝轮生长量波动较大,2003—2007年生长量呈下降趋势。     

祁连山大野口流域森林空间结构及水源涵养功能

林分空间结构及其水源涵养功能关系一直是森林生态水文学研究的热点.我们在祁连山大野口流域选取林分空间结构、林冠截留和河川径流等监测样地,采用特征参数统计分析、多度分析和相关系数分析等方法,研究了林分空间结构因子及其水源涵养功能之间的关系.结果表明:(1)祁连山大野口流域49块样地的2 819株青海云杉(Picea crassifolia)的胸径、树高、冠长、冠幅、冠幅面积的分布曲线比正态分布平缓,树龄、胸径断面的分布曲线比正态分布剧烈;径级从1～5 cm到26～30 cm、高度级从2～4 m到18～20 m、冠长级从2～4 m到12～14 m、冠幅级从2～4 m到4～6 m,其多度分别为89.4%、94.4%、77.8%和82.7%.(2)林冠截留年总量和平均截留率分别为139.1 mm和35.28％;(3)从相关系数分析来看,海拔对树高影响较大,对冠长影响较小,与其他因子不相关;坡向对冠幅影响最大,对冠长、树高影响较小;坡度对这些因子几乎没有影响.径级与多度、冠长与多度均符合三次多项式关系;胸径与树高、冠长、冠幅、树龄符合线性多元回归函数;雨量级与林冠截留率呈反比.本文可为流域林分空间结构特征与水源涵养功能之间的机理研究提供基础数据和参考资料.     

基于两种无人机航拍影像的林窗和林冠提取分析

森林冠层和林窗的结构及其时空变化是理解森林生态系统格局、动态变化过程的重要基础。在当前生物多样性监测倍受关注的契机下,如何以合适的手段准确描述林窗面积、分布等特征,并与森林固定样地监测数据有效地结合,更好地回答群落构建的理论问题,使森林群落物种多样性维持机制得到更全面的认识,是目前亟待解决的问题。以鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20hm2固定监测样地为研究对象,基于不同遥感影像提取方法对其林窗和林冠表层数据进行提取分析。结果表明:基于监督分类的提取方法适合RGB波段航片林窗的提取,在林窗分类中,应首先确定林窗高度、边界木与最小面积,不同分类方法差异主要表现在林冠分类中,林窗分类生产者精度和用户精度表现都较为一致。无人机航拍识别率受地形因素影响较大,在地形复杂林地应按坡度分区域进行飞行以降低误差。相对于地面调查,MD4-1000无人机航片的林窗识别率为98.7%;大疆Phantom4无人机航片的林窗识别率为72.3%,影像后期处理数据量小,同样适用于森林林窗定量研究,符合生态学、林业等从业人员对大型样地林窗长期监测的要求。无人机航拍南亚热带森林物种识别难度较大,基于MD4-1000无人机搭载的高分辨率相机,在地势平缓区域优选的4 hm2样地中可识别林冠表层物种数17种,共2 706个个体。搭载高分辨率无人机在降低飞行高度的基础上可进行部分物种识别。应用无人机近地面遥感对森林固定样地进行林冠监测,可为后期群落构建研究提供数据基础,有望从新的研究角度探讨森林群落物种多样性维持机制。     

通过改变光热条件分析胡杨群落光合作用对土壤呼吸速率的影响

结合干旱环境下塔里木河下游地区胡杨群落长势、土壤呼吸、土壤水分、温度的实时监测资料,通过改变光热条件对胡杨群落进行人工遮阴控制,分析植物群落长势对土壤呼吸速率的影响,同时对不同光环境下胡杨群落土壤呼吸速率变化特征及其影响因素进行了探讨。结果表明,胡杨群落土壤呼吸速率日变化呈现多峰值曲线,但最大值集中出现在12:00—16:00之间,最低值出现在早上08:00和晚上20:00;植物群落长势很大程度上决定着土壤呼吸速率的大小;胡杨群落土壤呼吸的日变化与水热因子之间联系存在很大的不确定性,但在很大程度上受植物新近合成同化产物控制。     

基于无人机遥感的南岭山地树冠与树干性状关联研究

以南岭山地不同海拔高度的冠层树种为研究对象,通过无人机遥感手段获取冠幅、冠周长和冠面积(CA)等树冠性状,探讨其与基径(BD)、胸径(DBH)、2米径(D2)和4米径(D4)等树干性状间的关联性,并构建了冠面积与树干性状间的回归方程。结果表明：南岭山地树冠性状与树干性状的典型变量显著相关(R=0.89,P<0.01),并且这种相关性随海拔的升高(600 m到1 600 m)总体呈“M”型变化。其中,冠面积与树干性状间的相关性最高,可作为单一自变量反演树干性状,具体方程为：DBH=0.35CA+14.88 (R²=0.67),BD=0.41CA+17.89 (R²=0.82),D2=0.33CA+14.14 (R²=0.84),D4=0.35CA+11.3 (R²=0.86)。文章构建的冠面积与树干性状间的回归方程,可作为南岭山地森林生物量遥感反演的基础,也可用于指导南岭森林生态系统的长期监测。