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    时空感知
  • 时空感知
    基于云平台的成昆铁路西昌段大棚精准快速识别与侵限风险评估
    杨雅洁, 尹高飞, 汤承玉, 陈瑞, 谢江流, 马杜娟, 刘建涛, 冯权泷
    2024, 31(05): 573-584. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202405005
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    在大风等极端天气下,铁路沿线的易漂浮物(如塑料大棚等)可能被吹起,从而引发故障并威胁铁路运行安全;早期的易漂浮物侵限检测主要依赖人工巡检,效率低且存在漏检,难以实现广域的实时监测。本文基于GEE云平台,协同Sentinel-1雷达影像和Sentinel-2光学影像,构建多维特征空间,利用随机森林算法实现2019~2023年成昆铁路西昌段沿线大棚识别;通过结合大棚核密度、距铁路距离及风速、风向数据,构建大棚侵限风险评估模型,量化铁路沿线各区域可能引发大棚侵限风险的概率等级。结果显示：①识别的大棚区域的五年平均精确率为93.9%,召回率为94.95%。②大棚主要分布在研究区西北部和西南部。近五年间大棚数量快速增加,2021~2022年增幅最大,年增量达20.27 km2。③春季和冬季的高风险区域广泛分布于研究区西北部和西南部;夏季和秋季的高风险区较少,主要集中在研究区东北部的少数区域。研究成果对提升铁路运营的安全性和稳定性具有重要意义。
  • 时空感知
    一种面向自动驾驶高精地图的更新策略
    陈召洋, 黄炜, 吴杭彬, 应申, 李必军, 刘春
    2024, 31(05): 585-595. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202405010
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    目前高精地图的更新主要依赖于专业测绘采集数据,其高额的更新成本和较低的更新效率限制了高精地图的广泛应用。本文在智能高精地图四层模型的基础上,从不同地图信息在更新信息类型、检测更新频率及更新前是否存在更新驱动信息,这三方面的差异出发,结合专业更新和众包更新方法设计一种基于高精地图信息特点的更新策略,根据不同地图信息在精度和鲜度方面存在的差异,选择不同的更新模式进行变化检测和更新;此外,还阐述了本策略针对不同地图信息的具体应用场景,并利用熵权法在更新成本、更新时间和更新精度方面进行综合评价。研究表明：对于小范围变化的地物信息和频繁变化事件信息,应优先采用实时检测、静态信息更新模式,或实时检测、动态信息更新模式以确保更新的及时性和准确性;对于大范围低频率变化的地物信息和偏远区域缓慢变化的事件信息,本策略能够在保证数据精度的同时有效节省成本。
  • 时空感知
    基于YOLOv4的室内动态场景下ORB-SLAM3优化方法
    蒋鹏程, 邱俊武, 陈衡锋, 章旭国, 陈佳鑫, 田壮
    2024, 31(05): 596-604. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202405006
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    近年来,视觉同步定位与建图（simultaneous localization and mapping,SLAM）技术成为机器人和计算机视觉领域的研究热点。现有的主流算法通常只针对静态环境设计,当场景中出现动态物体时其算法的定位精准度和稳定性显著降低。本文提出一种改进的ORB-SLAM3（oriented FAST and rotated BRIEF SLAM3）方法。首先,在跟踪线程中采用了轻量化的YOLOv4（you only look once version 4）目标检测网络,对图像金字塔中的每一层图像进行处理,识别并移除动态特征点,进而提升位姿估计的精确度;其次,融合惯性测量单元的积分数据,提取关键帧中的相机内外参数信息,将深度图转换为三维彩色点云,通过拼接形成完整的场景点云地图;最后,进行验证评价。结果表明：本方法在室内动态场景中能有效排除动态特征点,增强相机定位的精度与稳定性;在实际测试场景中,平均距离误差在1.5 cm以内,可成功构建无动态物体干扰的激光点云地图。
  • 时空感知
    基于改进YOLOv8的前视影像的路面病害检测方法
    赫英策, 李禹萱, 孙尚宇, 宋伟东
    2024, 31(05): 605-617. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202405001
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    基于深度学习的图像目标检测方法具有检测精度高、检测速度快等优点,广泛应用于路面病害检测中,目前研究多关注俯视影像的路面病害检测,前视影像中复杂场景对检测精度影响的研究尚不足。本文基于YOLOv8（you only look once version 8）提出一种路面病害检测模型YOLO-RMID（road maintenance inspection detection）。利用Mask掩模将天空与地面分隔开,屏蔽空中悬挂输电线区域;将注意力机制融入主干特征提取部分中的快速空间金字塔池化（spatial pyramid pooling fast,SPPF）模块,提高裂缝所在区域权重;在特征融合部分中通过将BiFusion模块与RepBlock模块相结合,构建多尺度融合特征BFRB（BiFusion RepBlock）结构,提高模型对路面病害的感知能力;为验证方法可行性,制作路面病害数据集LNTU_RMID,结合公开数据集RDD2022,与常用的MUENet、CrackYOLO及DGE-YOLO-P模型进行对比评价。结果表明,本方法的综合性能相对最优,平均精度分别提高了约6.7%、5.4%、6.6%。
  • 时空感知
    两步法折光改正模型在测量机器人边坡监测中的应用
    桑兴旭, 肖维, 杨松林, 肖岚
    2024, 31(05): 618-625. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202405009
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    大气折光是影响测量机器人边坡监测精度的重要因素。测量机器人边坡监测中折光改正模型存在易引起气象代表性误差及未考虑点位空间位置关系的问题,因此,本文提出一种包括距离改正及坐标改正的两步法折光改正模型。在利用气象改正公式对距离观测值进行改正的基础上,联合监测点与校准基点之间的空间位置关系对监测点进一步进行坐标差分改正,削弱气象因素对角度观测值的影响,确保监测结果精度;并以某水电站大坝边坡监测数据为例,与气象改正、距离差分改正典型的折光改正方法,进行比较评价。结果表明：当采用两步法折光改正模型时,选用两个在空间位置上最邻近的校准基点参与坐标改正为宜;相对于典型的折光改正方法,本方法由于考虑了对受气象因素影响较大的竖直角的折光改正,因而在提升监测点Z方向的精度上具有优势。研究成果为在测量机器人边坡监测任务中选用合适的大气折光改正模型提供了技术参考。
    • 时空建模
  • 时空建模
    IFC向CityGML标准三维建筑模型转换方法及实现
    李朝奎, 唐至娜, 谢梦愿, 田沁, 陈建辉, 傅开鸿
    2024, 31(05): 626-640. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202405003
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    三维城市模型是智慧城市与数字孪生城市的核心内容。IFC（industry foundation classes）标准构建的建筑信息模型（building information model,BIM）为城市空间规划和建筑设计提供了丰富而精细的城市三维模型数据。由于标准的差异,BIM无法与三维地理信息系统无缝集成和交互应用,极大地限制了IFC标准BIM的应用优势。本文挖掘IFC、CityGML（city geography markup language）标准三维建筑模型的语义表达差异,提出BIM源模型向不同细节层次（level of detail,LOD）层级模型的几何转换方法;构建一套完整的转换流程,实现IFC标准BIM向CityGML标准三维建筑模型的几何转换;设计并开发转换原型系统。研究表明：本方法及实现流程能够有效实现IFC-BIM模型向CityGML-BIM模型的不同LOD层级的转换,且对多数单体模型相当实用;转换后模型未见错误与偏差,视觉效果良好;具备灵活性,可根据不同模型的转换进行调整。研究成果为BIM与地理信息系统的集成应用提供了新思路,为智慧城市与数字孪生开辟了一种新的数据来源通道。
  • 时空建模
    面向地表覆盖处理服务的知识图谱建模方法研究
    张金华, 仇培元, 邢华桥, 冯永玉
    2024, 31(05): 641-651. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202405007
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    随着开放地理空间联盟（Open Geospatial Consortium,OGC）标准的广泛应用,各种地表覆盖处理服务不断涌现,在自然资源调查监测、生态保护修复和防灾减灾等领域发挥了重要的作用。地表覆盖处理服务具有典型的多源异构特点,信息碎片化严重,使得各处理服务之间难以建立有效关联,用户无法有效地获取个性化的处理服务资源。本文提出一种地表覆盖处理服务领域的知识图谱建模方法。首先,构建地表覆盖处理服务知识图谱概念框架;其次,抽取地表覆盖处理服务实体信息并分析服务实体之间的语义关系,构建地表覆盖处理服务知识图谱;最后,开发地表覆盖处理服务知识图谱原型系统,以济南市天桥区黄河流域信息提取为例,进行验证分析。结果表明,通过构建地表覆盖处理服务领域的知识图谱,可有效解决各处理服务之间缺乏关联和信息碎片化的问题,满足用户对服务的个性化选择需求。
    • 时空赋能
  • 时空赋能
    自然资本核算与生态产品价值实现机制的内在逻辑及理论建构研究
    柳昭璞, 姚柳杨, 槐佳凡
    2024, 31(05): 652-665. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202405011
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    随着全球可持续发展议程的推进,自然资本核算已成为衡量自然资源及其生态系统服务价值的重要工具、推动绿色发展和生态文明建设的关键手段。本文通过回顾自然资本核算国内外发展历程与实践,系统梳理自然资本核算与生态产品价值实现的理论逻辑;基于国际经验和中国生态文明建设需求,构建适合中国国情的自然资本核算框架,区分自然资源的私人价值与公共价值,提出通过产权交易、市场交易与生态补偿等机制,实现自然资产向自然资本的转化。研究表明：自然资本核算从初期探索走向标准化与政策应用,成为协调生态保护与经济发展的重要工具;自然资本核算为生态产品的价值量化和市场化提供了科学依据,助力“两山”理论的实施,推动生态保护与经济发展双赢。未来,应优化自然资本核算评估方法,强化其在地方政策和资源管理中的应用,借助绿色金融和碳市场推动生态产品市场化与资本化。
  • 时空赋能
    震害任务驱动的遥感信息服务链动态演化方法
    杜志强, 周天畅, 甘巧燕
    2024, 31(05): 666-679. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202406003
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    我国饱受地震灾害困扰,其社会影响与造成的经济损失巨大。利用遥感数据对灾区进行动态震害评估,能够有效支持应急救援和恢复重建,可在一定程度上降低灾害损失。如何根据不同震害评估任务需求,动态演化遥感信息服务链,满足演化过程中的灵活性和高响应能力的需求,已成为智能化抗震救灾中的焦点问题。根据遥感信息服务链动态演化面临的实际问题,本文从任务功能需求、数据需求、质量需求三个方面进行服务链演化驱动分析,提出基于多维度语义关联模型的推理演算方法,实现不同驱动力条件下遥感信息服务链动态演化。结果表明,本方法的执行时间为7 min,满足相关行业标准小于10 min的演化要求。基于任务驱动的遥感信息服务链演化方法可以有效地支持震灾害后的评估任务。
  • 时空赋能
    顾及空间尺度变换的领域知识图谱可视化方法
    周睿枭, 黄泽纯
    2024, 31(05): 680-688. https://doi.org/10.20117/j.jsti.202405004
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    在知识图谱可视化方法的相关研究中,传统的基于力导向布局的节点-链接图方法缺乏空间化和多尺度层面的考虑,无法凸显知识图谱的空间分布模式和核心内容,带来严重的视觉负担。本文提出一种顾及空间尺度变换的领域知识图谱可视化方法。利用空间位置信息实现图谱与地图的叠加,通过多约束规则的模型筛选实现图谱内容的自适应展示;结合台风舆情知识图谱模拟案例进行验证,并与传统方法对比分析。结果表明：本方法生成的可视化布局能够反映知识图谱在现实地理空间中的真实分布情况;在空间尺度连续变换的情况下,本方法能够自适应地筛选实体和关系,生成的可视化结果视觉负担小且过渡平滑。研究成果对于知识图谱与地理信息的有机结合、地理空间数据可视化的发展等方面具有重要参考价值。