时空感知

• 基于模型蒸馏的无标签城市道路遥感自动提取

  徐子阳;周绍光;葛莹;万子豪;

  城市道路提取在自动驾驶、城市规划和应急响应等领域具有重要的应用价值；深度学习方法虽然可以实现道路自动提取的效率和精度，但通常依赖大量真实标签样本，成本较高，如何在无标签区域实现城市道路遥感自动提取成为亟待解决的难题。本文基于教师学生框架，利用跨域D-LinkNet模型，通过教师模型训练、知识蒸馏和学生模型训练，将源领域知识迁移至目标领域，因此构建一种基于模型蒸馏的无标签城市道路遥感自动提取方法。具体地，在源领域训练教师模型，通过知识蒸馏生成伪标签以指导学生模型训练，并接受学生模型反馈，经循环蒸馏提升伪标签质量，增强学生模型对目标领域的适应性。结果表明，本文方法在公共数据集Massachusetts、CHN6-CUG上均表现优秀，相较于基础模型，评价指标召回率、F1分数、交并比分别提高了16.291%、10.191%和11.669%，以及26.305%、23.453%和20.099%。研究成果可为标签稀缺地区的城市道路遥感自动提取提供解决方案。

  2025年02期 v.32 113-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 3300K]
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• 一种适配于Fusiello模型的核线影像生成方法

  王顺;王宵;杜锐;林中杰;王强;宋晨洋;刘阳;

  针对近景摄影测量中核线重排列生成核线影像的方法对计算机视觉群体不适用的问题，以导航和避障双目相机为研究对象，本文提出一种PG-Fusiello(photogrammetry Fusiello)方法，以适配于计算机视觉中用于立体校正的Fusiello模型的双目核线影像生成。首先，通过对比分析Fusiello模型与近景摄影测量模型对极几何约束和参数表达的理论差异，推导基于旋转平移参数变换的模型适配公式；其次，将Fusiello模型与近景摄影测量标定模型的参数进行适配，并进行核线影像生成处理；最后，引入SURF(speededuprobustfeatures)特征匹配与随机采样一致性误匹配剔除算法，通过匹配特征点的重投影均方根误差，来评估相对方位标定精度和核线校正适配方法的有效性。结果表明，本文方法匹配特征点的平均误差小于0.9个像素，最大误差小于2个像素，均方根误差约为1个像素，实现了导航和避障相机的双目核线校正和相对方位标定精度验证，且处理速度和精度优于已有核线重排列方法、Bouguet方法。这为后期导航和避障双目相机的立体测图处理奠定了基础。

  2025年02期 v.32 127-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 1363K]
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• 一种预设探索点的无人机室内自主探索建图方法与系统实现

  袁忻泽;钟若飞;朱磊;

  针对传统室内测绘在全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）拒止环境中存在覆盖盲区多、探索效率低及依赖外部定位等问题，本文提出一种预设探索点的无人机室内自主探索建图方法并进行软硬件系统实现。基于欧几里得符号距离场（Euclidean signed distance field,ESDF）地图和信息增益最大化策略，通过在地图中均匀预设探索点，融合激光雷达与惯性测量单元数据，经去畸变、预积分及因子图优化构建点云地图；通过硬件搭载半固态激光雷达、飞控等关键部件，软件集成激光里程计定位、动态避障及路径规划算法，在机器人操作系统中运行实现，形成配套软硬件系统。结果表明：相较于已有常用方法，本文方法探索时间平均降低13.28%、轨迹长度减少14.89%，地下室走廊点云测量最大偏差4.87 cm、最小偏差0.37 cm、标准偏差2.66 cm；研究实现了在无GNSS信号的室内封闭环境进行有效自主探索。

  2025年02期 v.32 136-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 1965K]
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• 基于大幅面SAM的遥感影像建筑物提取研究

  赫晓慧;吴凯旋;李盼乐;乔梦佳;程淅杰;

  主流语义分割方法多针对小尺寸影像，而遥感影像通常覆盖地表范围广，现有研究在处理遥感影像时普遍面临分块拼接误差导致的空间特征关联性丢失与计算效率低等挑战。因此，基于SAM(segmentanything model)，本文提出一种大幅面SAM(large scale SAM,LS-SAM)遥感影像建筑物提取方法。首先，构建异构特征编码器来融合卷积神经网络局部提取能力与SAM全局提取优势，通过全局和局部信息的融合有效解决SAM局部特征表达不足问题；其次，设计空间多尺度Adapt Former模块，以增强SAM的多尺度特征提取能力，使得能够学习不同尺度的特征来提高语义分割的准确性；为了减少遥感影像处理过程中出现的内存占用过多和检索分块拼接所带来的误差，设置动态训练策略；最后，基于公开数据集进行验证，并与已有方法进行比较评价。结果表明，本文方法在数据集IAILD的表现优秀，在两种随机裁剪尺寸情况下，平均交并比呈现最优和次优；其中，在1024个像素×1024个像素尺寸时，m Io U达到86.5%，相较于BuildFormer的82.38%、SAM的76.98%，分别提升了3.12%、9.52%。

  2025年02期 v.32 148-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 4563K]
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• 一种改进U-Net的干旱区地表水资源遥感提取研究

  刘秀慧;李勇;葛莹;王鸿燕;赖美芸;顾祯蓉;储思敏;丁涵;

  埃及地处非洲大陆，水资源空间分布主要依赖于人工调控，水网结构密集且尺度复杂，尽管目前干旱区地表水遥感提取研究成果丰富，但针对埃及地区的尚不多见。因此，基于U-Net结构，以埃及为研究区，本文提出一种具有全局和局部特征的多尺度融合U-Net模型。首先，以Sentinel-2、资源三号卫星影像为数据源，通过视觉Transformer编码器和曼哈顿自注意力机制相结合，构建全局特征提取模块，提取水渠的上下文信息；其次，分别进行空间注意力和通道注意力操作，构建空间先验卷积注意力融合机制对地表水多尺度特征进行融合，提高水体边缘细节识别能力，抑制噪声和背景干扰；最后，与常用语义分割模型进行比较评价。结果表明，相较于常用语义分割模型，本文方法在狭窄水渠的自动提取中效果较好，尤其相较于改进前U-Net，交并比、F1分数、精确率指标分别提高了4.97%、3.02%、10%，提取时间节约了14.66 s。

  2025年02期 v.32 158-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 2088K]
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时空认知

• 大规模轨迹数据的分布式时空k近邻查询研究

  徐川;徐琦;向隆刚;

  导航定位与传感器技术的高速发展产生了海量轨迹数据，既在时空数据挖掘领域发挥了重要作用又给数据查询设计带来了挑战；目前已有研究在面对时空约束同时所存在的时空k近邻查询上仍存在时间分桶固定、查询窗口膨胀等不足，因此，本文基于分布式列族数据库HBase进行大规模轨迹数据的分布式时空k近邻查询研究。首先，形式化定义轨迹及其时空k近邻查询；其次，利用Geo Mesa的XZ2空间编码与TrajMesa的XZT时间编码设计HBase行键，形成时空索引策略XZ2T~+、TXZ2~+，并设计实现分布式的时空k近邻查询；最后，结合数据存储的分片号计算对查询窗口进行数量优化，设置时空剪枝策略。结果表明：本文方法在无查询窗口优化情况下，同等条件下查询耗时提升效果显著，在并行度为24时，点模式效率XZ2T~+提升25.7%、TXZ2~+提升18.9%，轨迹模式效率XZ2T~+提升36.4%、TXZ2~+提升40.8%；索引策略在不同k值下均表现出良好性能，其中，XZ2T~+索引策略在时间窗口较小时表现更优，TXZ2~+索引策略在时间窗口较大时更具优势。

  2025年02期 v.32 168-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 1078K]
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• 一种分级诊疗视角下医疗设施可达性与均等性及空间布局优化研究

  张大用;王艳慧;

  医疗设施的合理规划与配置对提升城市公共服务水平和促进城乡一体化发展至关重要，目前在地级市层面尚缺乏一套完整的分析框架及模型参数适配性设置策略，以指导医疗设施适度配置。本文以赣州市中心区域为研究区，结合分级诊疗视角，利用改进潜能模型进行各级医院可达性分析，通过极限出行时间和摩擦系数的适配性分析得到最优参数组合；从非空间视角下服务覆盖率和重叠率，以及空间视角下的空间自相关进行分级均等性评价，基于最小化设施点模型进行空间布局优化，开展可达性–均等性–空间优化的分析与评价；并提出相应的布局优化建议。结果表明：(1)研究区医疗设施空间配置失衡，三级、二级、一级医院的空间可达性呈圈层式递减分布、差异显著；(2)医疗设施整体上处于不均等的状态，一级、二级医院的覆盖和重叠程度较高；(3)应重点优化提升章贡区水东镇卫生院、章江街道的赣南中西医结合医院等医疗设施水平和规模，适当增加外围地区医疗设施布局。

  2025年02期 v.32 178-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 3734K]
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• 基于GRACE卫星的新疆平原区地下水储量变化研究

  郑玮;郑刚;闫正龙;龚栋栋;韩方红;

  受气候变化和农业灌溉等多重因素影响，新疆平原区地下水储量变化机制复杂，目前关于该区域利用重力卫星技术探究大尺度地下水储量变化的研究尚不足。以新疆平原区为研究对象，本文基于GRACE卫星数据结合GLDAS模型数据，利用水量平衡方程结合Theil-Sen趋势分析、Mann-Kendall检验等方法，综合分析2003～2022年新疆平原区地下水储量时空变化特征。结果表明：(1)地下水储量整体有四个阶段均呈下降趋势。2003～2008年、2009～2013年、2014～2018年、2019～2022年的月均变化趋势分别为–0.58 mm/mon、–0.26 mm/mon、–0.11 mm/mon、–1.69 mm/mon。(2)地下水储量空间上呈不规则变化态势。昆仑山北麓山前平原区和阿尔泰山南麓部分地区稳定且呈现略增，为0～2mm/mon；其他区域呈现不同程度的减少。(3)整体地下水储量减小是气温升高和地下水开采增加共同作用的结果。研究成果可为大尺度区域开展地下水储量变化监测、分析和管理提供技术参考。

  2025年02期 v.32 193-202页 [查看摘要][在线阅读][下载 2175K]
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工程实践

• 面向城市治理的实景三维平台建设关键技术

  李成仁;冒静娴;

  实景三维是推动城市治理数字化转型的关键基础设施和重要底座，然而实景三维平台建设面临建模成本高、数据融合难、空间分析能力不足等共性问题。本文通过构建轻量化分层分户模型重建技术，实现分层分户管理单元快速建模；设计基于平面网格剖分的统一编码规则，提升数据编码与关联效率；通过顾及空间位置约束的业务信息融合关联方法，建立多源数据之间的关联关系，并基于时空知识图谱的空间分析能力，为基层服务提供灵活可配置的计算工具；以上海市徐汇区为例，构建“围墙内外”的实景三维数据体系，实现城市治理的实体对象映射与业务管理信息关联，通过服务器云渲染与WebRTC技术实现高效三维可视化。研究表明，通过所构建的关键技术，实现了开发基层社区治理、全景式数字营商、消防透明化等多个典型示范性应用场景，有力提升了城市治理能力。这可为实景三维赋能城市治理数字化转型发展提供参考。

  2025年02期 v.32 203-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 2022K]
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• 实景三维宁夏建设与应用实践

  李鹏;马建芳;

  实景三维中国建设已全面启动，但在成果、技术及应用体系的构建过程中仍面临诸多挑战。当前，急需深入探索并总结各省市在成果体系构建、关键技术实现及典型应用案例的成功经验，以促进建设体系的不断完善。宁夏于2020年率先启动并已完成全省域实景三维建设，本文基于宁夏的建设经验，首先，梳理成果分类与特点，结合实际需求构建“三类—四级”的成果体系，并总结成果具有多源性、易用性、时效性和共享性特点；其次，分析建设过程中的关键技术，包括乡村三维框架模型的自动建模、精细化单体建模等，重点介绍典型应用场景的服务成效；最后，针对成果体系构建、技术体系建设及应用推广等方面提出相关建议。研究表明，宁夏通过先行先试，形成了具有地方特色的实景三维建设模式，为全国范围内实景三维建设的推广与体系完善提供了宝贵的经验和参考。

  2025年02期 v.32 214-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 3429K]
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