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[硕士论文] 蒋荣华
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在三维激光扫描仪点云数据拟合问题中,经典最小二乘方法得到了广泛而成功的应用,然而在实际应用中,三维激光扫描仪获取的是具有相关性的不等精度的点云数据,并且观测量和系数矩阵中均存在误差,由于实际测量中受各种因素影响,数据不可避免受异常值污染,此时经典最小二乘方法就无法获得最优解,针对此问题,论文以加权整体最小二乘(WTLS)为研究对象,主要研究内容如下:
  针对观测向量和系数阵存在误差的情况,引入顾及系数阵误差的变量误差模型并给出了参数估计准则,并以此模型为基础,在非等精度的条件下,推导了基于非线性最小二乘牛顿-高斯法的WTLS迭代算法。
  针对点云数据非等精度情况,根据三维激光扫描仪点云数据特性,提出了基于入射角定权的加权整体最小二乘法,并推导了相应的迭代计算公式,给出了迭代计算步骤;在入射角定权基础上,考虑光束几何特征对点位精度的影响,提出顾及光斑面积的定权方式,并给出相应协因数阵的构造方式;分别采用等权、入射角定权和顾及光斑面积定权三种加权整体最小二乘方法对模拟数据和实测数据进行平面拟合实验验证。通过实测和模拟数据实验表明:基于入射角定权的加权整体最小二乘方法优于等权加权整体最小二乘法,基于光斑面积定权的加权整体最小二乘方法优于入射角定权的加权整体最小二乘法,能获得较高精度参数估值。
  针对点云数据具有相关性情况,在系数矩阵和观测向量相关条件下,对定权方式进行了探讨。给出了一种基于测角、测距的定权方法,并在此基础上,结合光束几何特征对点位精度的影响,提出顾及光斑面积的测角测距定权方法。基于牛顿-高斯算法,推导了系数矩阵和观测相关条件下的加权整体最小二乘模型,并利用误差传播定律和协因数传播率推导了相应协因数阵的表达式,给出了迭代计算步骤。分别采用等权、基于入射角定权、顾及光斑面积定权、基于测角和测距定权、顾及光斑面积的测距测角定权五种定权方式对三维激光扫描点云模拟数据和实测数据进行拟合,通过模拟数据和实测数据实验表明:对于三维激光扫描点云数据,顾及光斑面积和测角测距的加权整体最小二乘能够获得较高精度参数解,优于基于测角测距定权、基于入射角定权和等权的整体最小二乘法,定权方式较完善。
  针对点云数据含有异常值情况,首先研究了基于标准化残差和中位数的一般抗差估计模型,并在此基础上,在系数矩阵和观测向量相关条件下,结合加权整体最小二乘模型,提出了抗差加权整体最小二乘模型,给出了相应的估计准则,并推导了迭代计算公式和评定模型。分别用以上的五种定权方式对基于三维激光扫描仪的实测数据和模拟数据进行平面拟合和球面拟合,通过平面拟合和球面拟合的实验表明:在系数矩阵和观测向量含有粗差时,抗差加权整体最小二乘模型仍能获得较高精度参数解,参数精度均高于对应加权整体最小二乘法,且考虑系数矩阵和观测向量之间相关性的抗差加权整体最小二乘方法优于不考虑相关性条件下的抗差加权整体最小二乘法。
[硕士论文] 苏迪
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:坐标转换是测量工作中常见问题,大地测量、工程测量、摄影测量与遥感等都会用到坐标转换,常用坐标转换模型主要依据最小二乘准则进行平差约束。随着测绘数据处理理论的深入研究,能够同时考虑观测值误差以及系数阵中误差的整体最小二乘平差模型就被提出来,并发展出Partial-EIV模型、Gauss-Helmert模型的TLS等;TLS的解算方法:奇异值分解法,拉格朗日函数法等;坐标转换参数的求解,在TLS平差准则下得到了发展。本文通过列举算例比较了LS以及TLS的几种解法,讨论了其优劣。坐标转换方面讨论了LS、TLS、WTLS等几种平差算法,并进行了精度比较。
  最小二乘准则是测量数据处理过程中常用方法,它在参数计算估计时具有良好效果。对于数学模型平差计算之前,如果观测数据中含有粗差,最小二乘平差结果会出现比较严重的变形,其优良效果也会大打折扣。因此,如何正确找出粗差就比较关键了。因而可靠性理论的研究非常有必要,其主要包括内部可靠性和外部可靠性。本文主要针对EIV模型的整体最小二乘可靠性进行研究,通过误差传播规律求解协因数阵,以及单个备选假设下对于粗差值的假设检验;由于EIV模型考虑了系数矩阵中可能存在粗差,其可靠性的多余观测值分布在系数矩阵和观测值向量中,根据各数据受到约束条件强弱不同,各数据所占的多余观测值大小不同;对应的可控性数值与观测值成反比的关系。可控性数值可以作为描述内部可靠性大小的一个度量标准,其主要是与中误差倍数有关,反映了粗差下界值与中误差倍数的关系。根据实例证明,一般内部可靠性可控性数值至少是其中误差的3.5倍到5倍左右,这与常见的粗差值的最小情况比较相符。内可靠性粗差的下界值与可控性值成正比,其与中误差也成倍数关系。通过实验对比G-M模型与EIV模型可靠性计算结果,验证了EIV模型可靠性的可行性。
[硕士论文] 杜文选
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)在科学、军事以及商用领域的不断发展,高精度导航定位应用愈加广泛。网络RTK(Network Real Time Kinematic,NRTK)技术作为GNSS新一代的高精度定位技术,克服了常规RTK技术的缺陷,拓展了定位的作用距离,其定位结果和可靠性都得到了很大提高。虚拟参考站(Virtual Reference Station,VRS)技术是网络RTK中一种比较成熟的、可实时提供高精度导航定位信息的技术,主要优点为覆盖范围广,定位精度高,可靠性强,该技术逐渐成为精密定位研究的一个热点。本文围绕基于GNSS的VRS算法技术进行研究,论文的主要内容包括如下几个方面:
  (1)首先,本文研究了基于GPS/BDS的系统融合的时间系统与坐标系统统一理论,重点介绍了融合系统的非差与双差定位模型,卫星高度角定权模型,对流层误差改正模型、电离层误差改正模型等。
  (2)介绍了整周模糊度固定基本理论,详细研究单历元整周模糊度解算技术,并针对VRS技术中参考基准站间模糊度解算以及主参考站与流动站间整周模糊度的解算方法进行了研究。
  (3)详细研究了基准站网的区域内插模型,分别比较LCM算法、LIM算法、LSM算法以及DIM算法四种区域内插模型对电离层和对流层等大气相关误差内插改正的效果和精度,选择最合适的内插模型改正虚拟参考站区域的误差,并根据改正信息生成虚拟参考站观测值,用于流动站的定位计算。
  (4)本文详细介绍了VRS算法技术的原理,采用文中所述VRS算法自主开发了VRS后处理定位程序,并采用开发的VRS定位程序处理接收机实测数据,结果分析得出在东方向与北方向定位精度可以达到1~3cm,在高程方向精度高于10cm,总体表明基于GNSS的VRS算法技术可以实现厘米级高精度定位。
[硕士论文] 徐炜
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着美国GPS系统的现代化、俄罗斯GLONASS系统的回归、欧盟GALILEO系统的组建、我国BDS-3系统面向全球的组网,GNSS多系统组合定位将是未来导航定位的必然趋势,多系统的数据融合也成为GNSS组合基线解算中的关键技术之一。基线解算技术在GNSS定位中具有不可替代的地位,可获得高精度的定位结果,已广泛应用于国防、工程测量、变形监测、交通等各个领域。而GNSS中长基线解算更具有广阔的应用前景,各省市建立的高铁、大型跨海跨江大桥、特大隧道工程控制网都有中长基线解算的需求。实现GPS/BDS组合的中长基线解算将可改善单系统定位脆弱的问题,保证定位解算结果的准确性,具有重要的理论意义与工程应用价值,并将有利于我国BDS系统的推广与应用。本文的主要研究内容及结论包括:
  1.针对GPS系统、BDS系统在时间与坐标系统间的差异,对GPS/BDS组合定位中的时空基准统一理论进行了相应研究,在推导出GPS卫星与BDS卫星坐标计算方法的基础上,进一步提出了GPS/BDS组合定位的主体方案。
  2.研究了GPS/BDS组合定位的非差、单差、双差、宽窄巷、无电离层组合等数学模型和卫星高度角定权、信噪比定权、验后方差定权的随机模型,并对与卫星有关、与传播路径有关、与接收机有关的误差源及其改正方法进行了分析。
  3.实现了对GNSS中长基线解算中的一些关键问题的研究,主要包括:利用电离层残差法与M-W组合法联合进行周跳探测与修复的技术,在固定宽巷模糊度的基础上构建无电离层组合模型,并基于Kalman滤波实现基础模糊度浮点解的解算技术,以及利用LAMBDA算法实现基础模糊度固定的技术等。
  4.基于C++平台结合面向对象的理念,根据文中的算法开发出一套集GPS、BDS系及其组合系统的中长基线数据处理软件,并以香港CORS网及三维移动变形平台实测数据为例,对算法进行了验证。计算结果表明,香港CORS网28.1km基线的RMS值在X、Y方向优于13.0mm,Z方向优于18.0mm,49.9km基线的RMS值在X、Y方向优于16.0mm,Z方向优于25.0mm;三维移动平台20.8km、45.5km、63.6km六条基线各系统X、Y、Z三个方向的RMS值均优于3.0cm,三维移动变形距离中误差均优于24.3mm,相对中误差优于1/55.8。
[硕士论文] 肖明
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文结合GNSS网的空间无约束平差,对基于方差膨胀模型的相关抗差估计理论及应用做了一些探讨,论文所做工作概括如下:
  1.GNSS网空间无约束平差理论研究以及程序实现。阐述了无约束平差的作用,介绍了GNSS空间无约束平差数学模型以及平差结果的精度评定。利用C++程序语言对平差模型进行程序设计,程序实现了基线文件的读取与存储、GNSS网无约束平差误差方程的自动列写以及平差计算与成果输出。
  2.推导了观测值误差对平差改正数的影响模型,针对独立观测量阐述了M估计理论以及等价权原理,在此基础上,介绍了抗差M估计理论,最后列举了常用的抗差估计等价权函数模型,并通过一个实例对比分析了各种等价权模型的抗差效果。实验结果表明,IGG方案较于其他抗差方案具有更好的探测和抵抗粗差的能力。
  3.介绍了基于等价权的相关抗差估计模型,重点分析了其在相关观测量抗差估计过程中存在的不足。阐述了基于方差膨胀模型的相关抗差估计模型,针对基于等价权的相关抗差估计模型中存在的不足,基于方差膨胀模型构建了一个新的相关观测量抗差估计模型,模型能够较好的解决基于等价权的相关抗差估计模型中出现的权矩阵不对称等问题,并在迭代计算中使用稳健性较强中位数计算单位权中误差,使得标准化残差计算更具抗差性。
  4.相关观测量抗差估计模型程序实现。利用C++程序语言将相关观测量的抗差估计模型嵌入GNSS网的无约束平差程序中。
  5.通过一实测GNSS网,通过人为加入符号和大小不同的两组粗差的方式,对比本文构建的模型和最小二乘以及RECO方案,在验后单位权方差、观测值改正数与无粗差改正数差值、坐标平差值中误差、平差坐标偏离四个方面,比较各方案的平差结果。实验结果表明,在粗差不显著时,本文建立的模型能与最小二乘平差得到较为一致的平差结果;在粗差显著(加入粗差)时,最小二乘受粗差影响较大,平差结果严重扭曲,RECO方案与本文所构建的模型都能够较好的识别和抵抗粗差。
[硕士论文] 唐丽娟
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着科技的进步所带来的在大地测量上技术和方法的进步,测量数据处理理论和技术得到了进一步的提高,其所应用的范围也越来越广。坐标转换是测量工作中常见的问题,大地测量、工程应用、摄影测量与遥感等都会用到坐标转换,传统的坐标转换模型主要依据最小二乘准则进行平差求参,很多条件下已经不能满足精度需要。
  基于经典最小二乘原理(Least Squares,LS)的高斯一马尔科夫模型广泛应用于各种大地测量和工程测量中,该模型建立的前提是仅在观测矩阵中存在随机误差。随着测绘理论的发展与数据处理的深入研究,不考虑系数阵误差时平差结果会发生偏差,与实际的情况不太相符。
  总体最小二乘法(Total Least Squares,TLS)综合考虑了系数矩阵和观测向量都有误差的情况,基于该原理建立的变量误差(Errors-in-Variables,EIV)模型更加合理且符合实际。本文介绍了当系数矩阵和观测向量在等精度和不等精度情况下常用解法,并以直线拟合为例,用TLS法和加权TLS法求得参数的估值,与最小二乘估计得到的参数估值进行比较,结果表明加权TLS得到参数明显优于LS。
  在平面坐标转换的过程中,基准点由于建立时间较长,可能发生变动或位移,使测量数据中含有粗差,LS法、TLS法和WTLS法都对粗差的抵抗能力都不佳,并且经常会因为含有粗差,使得求得的参数估值偏差较大。针对这个问题,本文利用标准化残差构造权因子函数,并采用中位数法获得具有抗差性的单位权中误差估值,推导出一种高崩溃污染率加权总体最小二乘的抗差解法。通过算例分析,发现LS法和WTLS法得到的参数估值在有粗差的情况下变动较大,得到的结果不再适用,而基于加权总体最小二乘的抗差解法得到的结果与真值差异不大,在处理粗差污染问题上具有一定的优势。
[硕士论文] 王涛
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:GNSS组合单点定位中,普遍采用经典最小二乘作为数据平差模型;然而,定位线性化方程系数中包含了观测误差,利用经典最小二乘法是无法顾及系数矩阵误差对最终定位结果的影响。因此,本文主要从总体最小二乘角度出发,研究顾及系数矩阵误差条件下,优化GNSS组合单点定位数学模型,旨在提高组合定位算法的稳健性和可靠性。
  本文主要研究内容和结论如下:
  1.基于总体最小二乘理论,以矩阵迭代允解为基础,研究并建立了GNSS组合单点定位总体最小二乘函数模型;基于GNSS组合定位中粗差及异常观测值的探测,提出了综合增广矩阵最小奇异值分解、残差统计分析对观测值进行重构的方法;同时,设计了GNSS多系统组合的时间系统与坐标系统统—理论与GNSS卫星坐标计算方法基础上的组合的主体方案。
  2.基于奇异值分解原理,从理论上分析了总体最小二乘的基本思想;针对混合最小二乘问题,基于矩阵OR分解原理和约化分解方法推导了混合最小二乘的解算方法;分析了总体最小二乘与普通最小二乘的差异,证明了经典最小二乘是总体最小二乘的—种特殊形式,总体最小二乘为经典最小二乘的扩展。
  3.最后基于本文提出的理论与方法,编程实现了基于VC++的GNSS组合LS/TLS标准单点定位程序,通过大量实验对算法进行验证。
  最后,对比了香港、内蒙古地区GPS、BDS定位精度,和最小二乘、总体最小二乘算法优劣性。利用实验,得出总体最小二乘在数据异常值较多时优于最小二乘;多系统定位精度、稳定性要优于单系统;BDS在现阶段香港地区定位精度略好于内蒙古。
[硕士论文] 郭雨晨
地理学;地图学与地理信息系统 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:耕地撂荒现象于20世纪初期由欧洲学者最先发现,经过几十年发展,现已成为一种全球性的土地利用变化现象。近年来,随着中国经济高速发展,城市化进程的不断加快,各地频频传出耕地撂荒的相关报道,尤其在山区和高原。但是,由于撂荒耕地不易在遥感影像上识别出来,中国目前仍然缺乏撂荒耕地的准确数据,尤其是关于空间分布格局的数据,这对监测撂荒耕地变化及相关抑制撂荒政策的制定带来极大困扰。因此,本文选取了中国山区重庆巫山县、武隆区和酉阳县为案例区,提出了基于中比例尺和大比例尺下的撂荒耕地的遥感识别方法,同时评估了撂荒耕地的生态恢复状态,并通过CLUE-S模型,模拟出未来耕地撂荒空间演变情况。
  研究结论主要包括以下几点:
  (1)根据目视解译数据与初步分析结果,2011-2016年间,重庆市巫山县、武隆区、酉阳县中12处典型山区乡镇撂荒耕地空间分布主要呈现出零散化、破碎化的态势;
  结合高程、坡度数据后发现,典型案例区撂荒率增长与坡度上升间呈现出显著正相关关系。尤其在45°以上坡耕地,由于耕种条件过于严苛,部分乡镇撂荒率甚至逼近90%。同时,本次目视解译是基于Google Earth影像数据(米级),因此极大推进了撂荒地空间分布获取的精度。
  (2)基于CART决策树模型解译的土地利用数据与历史耕地数据空间叠加,以此获取耕地撂荒空间分布的方法是可推广的;
  基于CART决策树模型解译30m分辨率遥感数据,获取区域土地利用数据精确度高,然后从撂荒地定义出发,将其与历史耕地数据叠加分析,提取出撂荒耕地图层,经Google Earth影像验证,撂荒地块提取准确率达89.72%,精度较高,具有可推广性。
  (3)2011年-2016年间、巫山县、武隆区与酉阳县撂荒耕地植被演替以恢复变化为主,但未来植被恢复情况将以退化为主;
  基于归一化植被指数(NDVI)与植被覆盖量、生长情况等的密切关系,采用了Theil-Sen趋势分析与Mann-Kendall检验法耦合的方式,分析了研究区过去5年植被变化情况。结果表明,研究区植被恢演替变化以恢复为主要方向,情况较好,但仍有三分之一左右的撂荒地块处于退化状态。而根据Hurst指数分析,Hurst指数小于05的像元数占总数的比例超过70%,说明区内撂荒地块植被演替未来变化情景中,反向持续性变化比较强,即未来变化状况与过去相反。3个乡镇的撂荒地中均有一半左右的部分发生有改善变退化的变化趋势。
  (4)基于CLUE-S模型的模拟结果显示,经济发展情景下撂荒现象将得到有效缓解,而生态保护情景下撂荒耕地最多,且集中度高。
  利用情景模拟,获取案例区2021年土地利用分布,再与历史耕地数据进行空间叠加,提取未来撂荒图层。结果表明,自然增长情景下,巫山县未来5年撂荒率与过去基本持平,撂荒面积176.66km2,撂荒率28.48%;经济情景下,巫山县撂荒情况最少,撂荒率仅有17.31%;生态情景下,区内耕地减少将近一半,整体撂荒面积高达241.25km2,撂荒率38.89%,是3种情景模式下,撂荒最严重的情况。
[硕士论文] 张成龙
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在建构筑物的施工建设及运营管理阶段,为掌握监测目标的形变情况,及时发现形变信息,需要进行变形监测。而随着GPS(Global Positioning System,GPS)现代化进程的加快,我国BDS(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)卫星的相继发射以及俄罗斯GLONASS(Global Navigation Satellite System,GLONASS)系统的重建,借助于GNSS(Global Navigation Satellite System,GNSS)全天候、定位精度高并且无需通视的优点,多系统组合GNSS观测在变形监测中被广泛的运用。GNSS多系统组合观测系统数目的增多,可见卫星的数量、卫星的几何结构等相对于单GPS系统有明显的改进。但短距离变形监测的主要误差,多路径误差却没有任何改善,因此探究削弱GNSS多系统多路径误差的方法,对于提高变形监测结果精度具有十分重要的意义。本文主要从以下几个方面进行了研究。
  (1)研究多路径误差产生的原理,并推导多路径误差与反射距离之间的函数关系,得出当反射距离超过50m时多路径误差已基本可以忽略不计;对不同系统动态变形监测数据进行傅立叶变换,分析不同系统多路径误差的频谱特性,验证了多路径误差主要表现为低频性;通过广播星历法与相关系数法计算多路径误差的周日重复性,验证单一系统多路径误差具有较强的周日重复性,并且相关系数法得到的重复周期相较于广播星历法更为可靠。从而得出多系统组合后多路径误差基本不具有周日重复性,恒星日滤波的方法也不再适用的结论,因此需寻找消除GNSS多系统多路径误差的方法。
  (2)对GPS动态变形监测的恒星日滤波方法进行升级,引入一种改进的集合经验模式分解方法(Improved Ensemble Empirical Mode Decomposition,IEEMD),进行多路径误差的建模。与EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法相比较,新方法可以有效地克服模态分量数目不一致和分解不彻底等问题。并利用包含高斯白噪声的模态分量,其能量密度与平均周期之积为常数的特性,设计一种的尺度提取方法,对模态分量进行选择和重构多路径误差。在此基础上,采用恒星日滤波技术,进行临近周日GPS坐标序列中多路径误差的实时削弱。实验结果表明:采用同样的尺度选择方法和恒星日滤波技术,采用IEEMD方法可以得到比EEMD方法更高精度的GPS坐标序列,一定程度上完善了GPS恒星日滤波方法。
  (3)GNSS多系统组合造成多路径误差的叠加,使得利用周日重复性进行多路径误差的建模消除的难度增大。因此从机器学习全新的角度对GNSS多路径误差的消除进行研究,提出基于机器学习的GNSS多系统多路径误差的挖掘与削弱,采用使用广泛,较为基础的BP(Back Propagation,BP)神经网络作为基本网络。进行变形监测观测数据中的多路径误差规律的学习,建立GNSS多路径误差神经网络模型,达到消除GNSS多系统多路径误差的目的。实验结果表明,针对GNSS三系统组合多路径误差,该方法的改善效果可达到51.18%;相较于GPS恒星日滤波,可以得到与恒星日滤波同等精度的改善效果;并且在任意系统组合多路径误差中,改善情况最好的方向也达到了39.58%。
[硕士论文] 高娜
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:伴随着计算机技术、虚拟现实技术、GIS技术的长足发展,以及人类对地理信息服务的迫切需求,三维GIS逐渐走进人们的生产生活中,最具代表性的即是三维可视化技术及空间信息的查询技术,如地学研究、管网可视化管理、公路系统等领域中GIS的查询分析功能均起着不可替代的作用。但GIS的功能及作用不应该仅仅停留在三维可视化阶段,一个完整的GIS系统应该是集空间信息可视化、空间查询、空间分析等功能于一身的系统。另一方面,某些领域的真三维操作系统只能在本地单机上运行,无法实现基于网络环境下的分布式数据共享和交互操作。基于此,本文根据空间实体的空间位置信息及属性信息建立真三维空间数据库,在网络环境下实现了空间复杂实体模型的快速建立,以及基于真三维数据的空间查询及属性查询的交互操作。
  本文以安徽理工大学测绘学院办公建筑的办公室为最小空间研究对象,运用JavaScript技术、空间数据库技术、VRML技术等在分布式结构下建立了真三维实体的网络发布平台,并经过以下几个步骤完成测绘学院模型的建立,以及空间及属性查询功能的实现。
  1、通过安徽理工大学电子平面地图获取测绘学院办公楼特征点的平面坐标,利用层高作为第三维的空间信息数据,完成空间数据可视化的数据预处理工作。
  2、建立空间数据库,其中包含空间坐标数据、地物拓扑关系数据、属性信息等数据,借助JavaScript脚本程序及VRML提供的EAI程序接口完成空间数据的传递。
  3、基于JavaScript脚本程序及空间数据和场景间的EAI传输接口使空间信息在HTML网页中的插件上实现可视化,并通过相应的算法实现三维空间模型的交互式操作。
  最后,根据最小包围盒算法与SQL(标准化查询语言)结合JavaScript技术、VRML技术及ASP.net技术实现了基于真三维空间数据的空间查询及属性查询。本文为在网络环境下动态建立模型并实现三维实体的空间查询及属性查询提供了基本思路,为三维GIS的空间分析、决策等功能实现提供了技术路径。同时也为今后的Web3DGIS技术的研究奠定了良好的基础。
[硕士论文] 汪天伟
摄影测量与遥感 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着经济和科学技术的快速发展,城市化建设不断加快,许多重大市政工程项目如雨后春笋般出现,在追求快的同时质量就不一定能达到要求,从而工程安全问题就一直层出不穷。这个时候变形监测的重要性就不言而喻,但传统的变形监测手段有一定的局限性。现如今,近景摄影测量作为摄影测量与遥感学科的一个分支,因其高效、高精度的测量手段,开始广泛应用于变形监测中。并且随着科学技术的飞速发展和计算机的广泛应用,测量人员可以不再受专用设备的制约,同时可以通过更精密的数学模型来对近景摄影测量中的系统误差进行处理。而且随着数码相机的普及以及技术的不断成熟,非量测数码相机也越来越广泛运用到近景摄影测量中。
  直接线性变换解法(DLT)是建立像点坐标仪坐标和相应物点物方空间坐标之间直接的线性关系的算法,因无需内外方位元素的初始近似值,特别适用于非量测相机。本文基于以上问题,对非量测相机进行了室内三维场的检校,并且对经典的DLT算法进行了制约,从而提高后续数据的精度。然后在合肥地铁四号线上进行实验,通过带有制约条件的DLT算法所解算的三维空间坐标与光束法平差解算结果以及和通过全站仪进行传统测量所得结果进行比较,来验证此方法的可行性。
[硕士论文] 余蒙
地图制图学与地理信息工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着国家不动产统一登记工作的不断推进,全国地下空间利用程度的不断加深,如何划分地下空间不动产单元并编制唯一的单元代码已成为当前不动产登记部门迫切解决的问题。本文以地下空间各类设施为研究对象,以《不动产单元的设定与编制规则》为理论基础,以行政法规、国家标准、行业标准为技术指导,创新性提出地下空间不动产单元划分思路与编码模式。并选取合肥市典型案例进行研究,验证了编码模式的适宜性和可行性。论文的主要研究内容包含以下几个方面:
  (1)首先,对地下空间设施分类和分层进行研究。在满足不动产登记要求的前提下,通过总结当前三种地下空间设施的分类方法,并分析每一种方法的优缺点,提出按功能划分设施类型。通过研究当前城市地下空间分层现状,结合各省市颁布的地下空间管理办法,提出将地下空间分为地下浅层、地下中层、地下深层三个层次。
  (2)其次,对地下空间不动产单元划分进行研究。重点研究了地下交通设施、地下公共服务设施和地下市政设施。指出设施中“线性地物”和“面状地物”在不动产单元划分时的区别,并给出不同的划分标准。
  (3)再次,对地下空间不动产单元编码进行研究。在继承原有编码的基础上,对地下空间的编码方式进行创新。重点提出了“纵向分层”和“横向分区”的编码思想。
  (4)最后,对合肥市典型案例进行研究。选取合肥市地铁、地下车库和地下商铺进行不动产单元划分和编码。通过实际操作,验证了研究结果的适宜性和可行性。
[硕士论文] 张诚
大地测量学与测量工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:地壳与地幔之间的全球性分界面被称为Moho面,Moho面深度即地壳厚度是地球物理学领域研究的重点之一,诸多国内外学者致力于获取更准确的地壳厚度结果。
  目前已存在一些反演地壳厚度的方法和全球地壳模型,常用的方法流程是先提取Moho界面的扰动信息,再利用单一界面反演公式得到地壳厚度结果,所用到的扰动信息需要通过对扰动重力逐步剥离计算获得,其中地形改正对结果影响最大,小范围内的地形改正可以当作平面计算,主要采用棱柱体分化质量,但是进行大范围及全球范围内的地形改正时,要考虑到地球曲率的影响。基于以上问题,本文的主要研究内容如下:
  1.为了解决大区域地形正演的球面曲率误差问题,地形改正采用Tesseroid单元体可以更好地拟合地形,在球坐标系下的球谐谱公式也只是展开到三次项的近似计算,所以本文通过把球坐标系下牛顿积分公式在极坐标系中表示,该方法具有完全解析的准确表达式以及可与球坐标系进行严格球面转换的优势,该方法避免了地形重构,选取0°~60°N,60°~150°E的中国及其邻近区域为实验区对比验证。
  2.Moho反演属于层面反演的范畴,属于重力反问题的一种,许多专家学者对层面反演做过深入研究,给出了相应的反演公式,本文反演中国及其邻近区域地壳厚度采用了空间域公式,形式较为简单,提高了计算效率,中国及其邻近区域选取范围为0°~60°N,60°~150°E,将结果与GEMMA Moho模型结果对比分析。
[硕士论文] 谢皓
检测技术与自动化装置 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:在北斗卫星短基线差分定位中,多路径效应和周跳是影响定位精度的主要因素。由于多路径效应属于随机误差,难以通过常规差分手段和数学建模方法消除,本文针对短基线差分定位过程中的这一技术难题,采用数据后处理方式,将经验小波变换EWT这一新型非线性非平稳信号处理算法运用到多路径效应的抑制中,并结合改进差分法对北斗卫星短基线定位过程中的周跳进行探测与修复。通过实际搭建北斗短基线硬件观测平台,采集观测数据对本文提出方法的实际效果进行验证,与目前学术上常用的定位数据后处理方法经验模态分解EMD和集成模态分解EEMD作对比,为北斗数据后处理提供了一种新思路。
  本文研究了经验小波变换EWT的基础理论,系统介绍了非线性非平稳信号滤波方法的发展历程,阐述了EMD和EEMD的基本原理和算法流程。制定了EWT算法的频谱划分方法并构建了经验小波滤波器组,模拟了两类典型的非线性非平稳信号作对比实验,仿真结果表明,对于频谱分量混叠较少的信号,EWT相比EEMD能更好地提取出物理意义清晰的模态分量,滤波效果和计算时间优于EEMD。
  针对北斗卫星精确定位过程中,出现的周跳问题,本文阐述了周跳的定义和产生原因,介绍了差分探测法、相位减伪距法和宽巷相位减窄巷伪距法探测周跳的基本原理,通过北斗卫星精确定位数据对上述三类周跳探测法的有效性和适用范围进行验证;根据北斗观测数据的特征,对上述三类方法进行改进,提高了周跳探测的成功率。
  由北斗接收天线、ATGM332D双模定位模块和Arduino Mega2560单片机搭建北斗卫星短基线双路采样硬件平台,对实测北斗卫星短基线定位数据,先采用本文的改进差分法进行周跳探测和修复,再将周跳修复后的数据采用EWT算法进行多路径效应抑制。实验结果表明,本文提出的方法降低了约43%左右的多路径误差,并有效探测与修复了实测定位数据中的周跳。最后,模拟了变形监测实验,仿真结果表明EWT算法适用于1~10Hz左右的变形监测场景。
[硕士论文] 徐二丽
地理学;国土资源与3S技术 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:随着遥感技术的飞速发展,遥感影像为相关领域的研究提供了大量的研究数据,作为遥感影像最典型特征的尺度问题,成为了遥感领域重点研究内容里不可或缺的一部分。尺度是展现图像基本信息详细程度的衡量指标,由于遥感影像和自然实体对尺度均存在依赖性,在不同尺度,同一地物的信息特征并不完全相同,所以在某一尺度上研究分析的地物信息特征和规律,在其它尺度时,并不一定完全适用。如何运用地物信息和遥感尺度之间的依赖关系,使用合适的研究方法,选出适宜表达特定地物信息特征的尺度,在遥感领域显得尤为重要。
  本文将河北省承德县作为研究区域,选取高分一号16m、TM30m和高分四号50m遥感影像作为研究数据,以0.5m的航空遥感数据作为验证参考数据,对尺度问题进行研究。具体的研究内容和研究结果如下:
  (一)对研究所用的高分一号16m影像、TM30m影像、高分四号50m影像进行预处理,再运用最近邻采样法、简单平均法、立方卷积法分别对高分一号16m影像进行尺度转换,使用平均值、峰值信噪比、标准差等三种评价指标对转换结果进行对比分析,通过分析选出扩展结果较好的扩展方法作为研究使用的尺度转换方法。通过评价分析,简单平均法的扩展结果整体优于最近邻采样法和立方卷积法,因此,本文选用简单平均法作为扩展方法,对高分一号16m影像进行尺度扩展。
  (二)在研究区域内选择水体、建设用地、耕地、林地和未利用地等五类典型地物作为研究目标,对尺度转换后不同分辨率不同地类的分类精度和适宜尺度进行研究。结果表明,对于不同地类,适宜的表达尺度也各不相同,并不是分辨率越高,研究过程中地理实体的识别精度就越高。由于不同研究者选定的研究区域和研究尺度不同,研究区域内影像包含的地类信息也不相同,因此在众多的研究成果中并没有一个固定的尺度是适合所有研究区域和不同或相同地类的,但是对于相同区域,相同的地物类型和地物特征,合适的尺度范围是存在的。
  (三)运用三种不同遥感平台获取的多源遥感影像进行研究,将尺度转换得到的同一遥感平台具有连续性分辨率的影像和不同遥感平台的遥感影像进行对比分析,相比较于以往的单一尺度单一数据源的研究更全面更精准,以期为后续该研究区域的相关研究提供一定的参考。
[硕士论文] 王泽华
软件工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:区域创新作为一个新兴的创新体系越来越受到我国政府的重视,而区域创新面临的最大问题就是专家引进问题。专利文献作为信息技术和专家信息的有效载体,可以为区域创新提供有效的人才信息。专利地图是一种重要的专利分析工具,能够将杂乱无章的专利信息进行归纳、分类以及分析,并将结果以图表的形式展示出来,尤其是专利地图中的发明人分析图和专利权人分析图可以很好的分析某一技术领域的人才信息的分布,从而为政府提供有效的人才引进方案。
  国内外对于专利地图的研究很多,研究的内容已经从传统的专利地图研究逐步过渡到对专利内容本身的研究。但是这些研究大多是基于传统的向量空间模型,使用的数据挖掘方法较为简单,对专利内容本身的挖掘不够深入。除此之外,对于发明人和专利权人分析图的研究较少,仍然处在传统的专利地图范畴,无法从不同的技术角度来分析专家信息。为此,需要通过专利聚类的方法对发明人和专利权人分析图进行深层次的研究。本文的主要研究和贡献如下:
  (1)提出了基于N-gram、TF-IDF与Word2Vec相结合的特征工程方法。N-gram模型可以对专利摘要和标题进行关键词的提取,接着使用TF-IDF与Word2Vec相结合的方法对专利文本向量进行计算,最终得到专利文本向量矩阵,为下一步的聚类提供了输入。
  (2)在得到专利文本向量矩阵之后,使用K-means聚类算法对专利文本进行聚类分析,并与传统的特征工程方法,比如:LDA、LSA和VSM模型进行实验对比。实验表明,本文使用的特征工程方法可以很好的完成文本聚类。
  (3)在聚类结果的基础上进行发明人与专利权人分析图和专利散点地图的研究,并制定了绘图方案和绘图手段,最后使用Echarts来进行专利地图的绘制。
  本文设计并实现了一个可以对发明人和专利权人进行分析的专利地图软件系统,实验结果表明本系统可以较好的制作发明人与专利权人分析图并提供直观的分析结果。本系统中所使用的特征工程方法可以提高聚类的准确性,具有一定的应用价值。
[硕士论文] 冯家政
仪器仪表工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:随着不动产统一登记调查制度的实行,进一步明确不动产实地调查的测量操作规范是亟待完成的任务。本文基于一种新的高精度不动产实地测量系统,开展外业测量技术研究,为不动产实地调查内业工作提供多种类高精度测量信息。高精度不动产实地测量系统包括光纤惯性测量单元、GPS、调平转位机构、水平倾角测量仪和激光测距模块。针对外业测量环境复杂多变的问题,结合不动产外业测量过程“随停随测”的特点,借助高精度不动产实地测量系统中的多种测量单元提供的信息,开展相关研究,具体工作如下:
  第一,不动产测量系统外业作业流程设计。研究并完善不动产实地调查总体作业方案,明确外业内业区别;结合系统装备功能描述,分析多种测量手段在卫星信号良好以及卫星信号缺失两种测量环境下的适应性,设计外业测量方案。
  第二,外业测量传感器信息预处理技术研究。首先分析外业测量过程中,惯性测量系统在低角速率情况下光纤陀螺标度因数非线性对姿态误差的影响,然后针对外业测量低动态以及事后数据处理特点,设计了分段标定方法,解决了光纤陀螺低角速率段非线性较差的问题;最后结合实际系统,给出了标定出测量系统安装误差、零偏等惯性器件参数的实验辨识方法。
  第三,不动产外业测量操作规范设计。分析测量过程中需要用到的惯性器件参数标定、四位置对准、测量过程中辅助点位选取以及逆向解算等技术,通过仿真实验的方法确定初始点位停留时间、行进中停留点位的选取方法,为编制不动产外业测量操作规范提供技术依据。
  本文设计了不动产测量系统外业作业流程,开展了外业测量传感器信息预处理技术研究,分析了多种外业测量技术,研究表明,针对不动产测量的分段标定技术是有效的,外业测量技术为测量过程提供技术依据,可在此基础上编制不动产外业测量操作规范。
[硕士论文] 武丹
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:统计近年我国儿童拐卖犯罪的相关数据,显示被拐卖儿童的数量惊人,其影响极其恶劣,不仅对家人造成了巨大的伤害,而且对孩子的身体、心灵带来了无法抚平的创伤,甚至有些直接威胁到儿童的生命。对儿童拐卖犯罪的时空分布和影响因素进行分析,可以为儿童拐卖犯罪的预防措施和警务人员的布控提供参考依据。
  因此,本文收集了1970年-2015年全国各省被拐卖儿童的数据,采用空间自相关的方法研究儿童拐卖犯罪的时空热点及其聚集性;采用马尔可夫矩阵的分析方法研究儿童拐卖犯罪等级之间的转移概率;采用地理加权回归模型研究儿童拐卖犯罪发生的影响因素。主要内容及研究成果包括以下几个方面:
  (1)1970年-2015年,统计到被拐卖儿童的数量达44372名;被拐卖的儿童中,大多为婴幼儿,六岁以下被拐卖儿童占了83%,并且1-6岁被拐卖的男童的数量远远多于女童;但随着年龄的增长,被拐卖女童的数量在不断地增多。时间分布上,从1970年-2007年,儿童拐卖数量表现出了先逐渐上升后下降的趋势,1990年达到了峰值。2007年后,儿童拐卖数量又有缓慢的上升趋势;统计空间分布情况发现,儿童拐卖犯罪高发区由东南沿海地区向西南地区转移,并在西南地区延伸,形成了儿童拐卖高发聚集区;
  (2)通过全局和局部的空间自相关分析,检验了邻域对儿童拐卖犯罪的影响程度,发现了其在空间上的集聚性。研究结果表明,在除2011年外的研究年份间,Moran'sⅠ指数为0.0115-0.3432,均呈现正相关,说明儿童拐卖在空间上存在一定的聚集性,通过G统计的检验,证明在99%的置信度下,儿童拐卖呈高-高聚集的特征。
  (3)采用马尔可夫转移矩阵和空间马尔可夫矩阵分析1970年-2014年儿童拐卖在空间等级上的分布及变化特征,发现儿童拐卖的空间集聚性存在“区域趋同”的特征。其区域趋同性表现为:①儿童拐卖中低发区和中高发区的转移概率较大,高发区和低发区存在区域趋同的现象。②空间背景对儿童拐卖有一定的影响,若以低发区为邻域,会降低其向上转移的概率,而与高发区为邻域,则会降低向下转移的概率。
  (4)采用地理加权回归模型来分析城乡收入差距、流动人口和教育水平对儿童拐卖空间分布变化的影响。研究结果表明:流动人口、城乡收入差距和教育水平能够很好地解释儿童拐卖空间变化。流动人口和城乡收入差距的增大,会导致儿童拐卖犯罪增加,而教育水平的提高能抑制儿童拐卖犯罪的发生。
[硕士论文] 李文慧
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国社会经济不断发展,国家住房制度的不断改革,房地产住宅商品化程度日益提高。商品住宅作为房地产市场中的一种产品,其价格与人们的生活息息相关。城市住宅价格与其所处的地理位置有着非常紧密的联系,城市内部处于不同区位的楼盘其价格各不相同,房价在空间分布上存在明显的差异性,因此,探究住宅价格在城市空间中的分布规律及影响因素已成为当前的一个研究热点。
  本文以兰州市主城区2015年在售的189个商品住宅样本均价为基本数据,首先运用空间自相关法分析兰州市商品住宅价格的空间集聚性和异质性,其次利用趋势面法和空间反距离权重插值法对住宅价格的空间分布格局进行分析,最后基于特征价格模型对住宅价格的影响因素进行研究。研究的主要内容如下:
  (1)兰州市商品住宅价格的全局Moran'sⅠ指数值为0.4637,表明兰州市住宅价格总体存在正空间相关性。局部空间自相关分析显示,兰州市住宅价格高值和低值分区明显,价格高值聚集区为城关区和兰州西站附近,低值聚集区分布在工业区西固城和城关区的九州片区。
  (2)住宅价格的空间分布格局为:由各区行政中心分别向四周逐级递减,呈多极核分布特征;住宅价格存在明显的空间差异性,总体上表现为“东高西低”;住宅价格变化幅度各区各不相同,城关区变化幅度最大,西固区变化相对较小;住宅多沿河分布,从滨河路起从南向北住宅价格有依次降低的趋势。
  (3)对住宅价格的影响因素进行定性和定量分析,结果显示区位特征是影响住宅价格空间分异的主要因素。兰州市商品住宅价格影响因素的影响程度从大到小排序依次为区位赋值、有无公园广场、离商业中心的距离、教育设施、离黄河的距离、容积率、房地产开发商资质、医疗配套、建筑年龄、车位比、物业费、交通条件、绿化率,其中离黄河的距离与建筑年龄对住宅价格呈负向影响。
  本文研究结果基本符合兰州市商品住宅价格分布情况,可以为政府制定住房建设规划、房地产部门的经营管理提供参考及对买房者提供决策支持。
[硕士论文] 鲁晨曦
测绘科学与技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:三维重建一直都是计算机、医学、科学计算、虚拟现实等领域的科学问题,也是近年来的研究热点。三维建模的方式可划分为三种:基于几何信息的三维软件建模、基于距离的测量建模和基于图像的建模。三种数据来源对应着三种建模方法。其中,基于图像的模型重建方法具有数据获取便捷、设备价格低廉等优点,迅速的成为了当前三维建模的重要方法之一。使用二维图像经由运动恢复结构(SFM)生成三维模型是基于图像重建的关键步骤。因为全局SFM算法相比于一般SFM算法具有误差均匀分布等优点,使其成为近年来基于图像三维建模的热门研究方向。
  本文研究了全局SFM方法以及三维重建的相关方法,基于开源代码实现了一个基于图像的三维模型重建流程。这个重建流程使用全局SFM方法代替迭代SFM。使用地基激光扫描数据作为参考数据,使用全局方法和迭代方法完成重建,并对比重建结果。文中介绍了三维重建的相关知识,包括齐次坐标系和相机成像模型。然后介绍了三维重建的相关算法。特征点提取和匹配分别使用SIFT算子和最近邻方法。通过匹配的特征点求得相机之间的对极几何关系,进而求得全局旋转矩阵和全局平移向量。在这个过程中,使用最小二乘法完成相应的计算。最后使用光束法平差方法完成结果的统一优化,得到稀疏三维点云。但是,该点云数据无法清晰地反映出目标结构,因此需要进一步进行稠密重建。稠密重建首先选取种子面片并重建三维信息之后重复进行邻域扩展—信息重建的过程,直至所有面片重建完毕。最后使用一致性约束对所有的面片进行过滤,一致性约束使用几何和光学约束。通过对开源算法、软件和相关库的研究、整合以及相关功能的改写,实现了一个流程清晰的三维模型重建流程。基于实现的重建流程,采用校内采集的数据进行重建。重建的目标有三个,分别是创新中心、经管学院和一座假山。同时,使用VisualSFM完成迭代重建,评估两种结果的重建精度。对比结果显示全局方法的重建结果相比于迭代方法更均匀、精度更高,并且在某些条件下,全局方法重建的点云结构更加完整。
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