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地震灾后区域无人机GPS遥感定位技术研究

更新时间:2016-07-05

0 引言

无人机GPS遥感定位采用无人驾驶的飞行技术、遥感技术以及GPS技术等,具有经济成本低、携带方便和快速获得高危地区如地震灾区的土地资源、空间信息的特点,其能对载人航天遥感以及卫星遥感进行补充,具有较高的应用价值[1]。无人机对起飞条件要求较低,且获得的图像资料分辨率较高,在一些紧急情况下,如发生特大地震事故时对地理位置的定位能够快速响应。传统基于云计算的地理位置定位方法在进行地震灾区目标定位时存在目标定位耗时长、得到目标定位结果准确率低的问题,本文提出一种新的地震灾后区域无人机GPS遥感定位方法,其能够得到准确率高的地震灾后区域目标定位结果,实现对地震灾区目标地理位置的精确定位。

1 地震灾后区域无人机GPS遥感定位方法

1.1 总体功能结构

本文对地震灾后区域定位采用无人机GPS遥感定位技术[2],其功能包括遥感传感子系统、遥感空中控制子系统、无人机平台、无人机地面控制子系统、三维模型影像重建以及目标定位分析。图1为本文遥感定位方法的总体功能结构图。

图1 定位方法总体功能结构图 Fig.1 Overall function structure diagram of the location method

图1中的遥感传感子系统负责无人机上的各种GPS遥感设备,对不同的地震灾害需要进行不同类型的摄影,而遥感传感子系统支持磁测仪、红外线扫描仪以及合成孔径雷达等设备[3],能方便获取不同类型的遥感图像。目前针对地震灾害的研究主要采用透光度强和内存量大的CCD数码相机;无人机GPS遥感空中控制子系统能够自动根据无人机的飞行角度、高度等对相机的拍摄角度进行调整;无人机平台与地面控制系统进行GPS遥感信息的获取、处理和传输,将获取的数据信息、设备参数以及地理坐标等发送至地面控制中心,地面控制中心对数据实施分析,将各种命令发送到无人机,完成对地震灾后区域的定位完全覆盖。

在上述分析的基础上,本文对地震灾后区域的三维影像模型进行重建[4],并根据三维影像模型对地震灾区目标进行定位,得到目标的准确坐标,实现对地震灾后区域目标的全方位定位。

1.2 三维影像模型重建

应先对无人机GPS遥感定位获得的影像进行筛选、偏差纠正以及影像拼接等步骤处理,将地震灾后区域地表影像的纹理特征映射至DEM模型上,以用于构建三维影像模型;从完整的无人机影像中获取灾后区域的数字线划图,对地表物体实施三维建模,以结合地表物体的空间数据等构建地震灾后区域的三维影像模型。图2为三维影像模型详细的制作步骤。

近期原材料价格上涨,对磷酸二铵原料成本支撑有力。原料磷矿石限采,硫酸、液氨高位运行,虽然硫磺价格有所回落,但不影响整体原料成本,且多数企业接单较多,限制接单,不过近期下游新单需求放缓,磷复肥会议后一铵的价格将会平稳运行。

图2 三维影像模型详细制作步骤 Fig.2 Detail making steps of 3D image model

1.2.1 DEM数据获取

遥感图像主要依靠DEM数据构建地表模型来充分展示地震灾后的地表状态,将其与遥感测得的影像资料实施纹理重叠[5],对灾后区域的地表进行细节的展现;将计算机处理技术与虚拟现实技术相结合,得到各种影像和地理要素充分组合生成三维地形影像。通常获得的DEM数据包括:其一对无人机GPS遥感测得的影像进行筛选、偏差纠正以及影像拼接处理,得到地震灾后区域的DEM数据;另一种即通过对影像的测量手段进行修改[6],得到海量的三维数据,利用内插获取grid的方法得到所需的DEM数据。通常采用第一种手段获取DEM数据,后者提取DEM数据存在大量的无用功,提取效率不高。

1.2.2 影像纹理映射到DEM

本文采用DEM对无人机GPS遥感测量得到的影像实施纠正[7],获取有效的正射影像。无人机影像获得的地震灾后区域的影像效果如图3所示。

图3 无人机影像生成地震灾后区域正射影像图 Fig.3 Orthograph image of post-earthquake area generated by unmanned aerial vehicle

将无人机影像纹理映射至DEM数据上,该过程为无人机影像的高程设计,即DEM高程[8],同时得到地震灾后区域的三维地形景观图。

“泛听”的目的是接触更多的语言材料,使听力的语感得到更多的锻炼,训练重点在于学生听的数量。对于英语流行歌曲的泛听,教师可以选用各种题材的英语流行歌曲在课堂播放或推荐给学生课后自学。由于泛听并不要求全部听懂,只要求听懂大意即可,对学生注意力是否集中并不作太多要求,因此从课堂教学的效率出发,教师可在一些次要的时间内播放用于泛听的英语流行歌曲,例如在课间十分钟或者下课前学生比较疲惫的一段时间。同时由于泛听重在以量取胜,这就要求教师尽可能多地推荐优秀的英语流行歌曲,布置任务让学生在课外利用网络查找并利用一些零碎的时间反复收听,从而达到泛听训练的目的。

1.2.3 制作地震灾区的三维地物模型

取大鼠脑组织(处死前已注射FITC-D)置于4%多聚甲醛溶液中固定24 h后,常规脱水、石蜡包埋、切片(5 μm),参照Weidner法[21]测定大鼠脑组织梗死区域的MVD。寻找梗死区域内5个血管密集区,于200倍荧光倒置显微镜下计算该区域内被染成绿色的微血管数目。每份切片均选取5个高倍视野计数,取其平均值。

LIU Bin,CHEN Xiangning,GUO Lianpeng,et al.Study on 3D Battlefield Construction Based on UAV Remote Sensing Images[J].Journal of System Simulation,2015,27(6):1268-1273.

地震灾区地表建筑精确建模包括对点状物体、线性物体以及面状物体进行建模。地表一些结构简单的物体,如路灯、电线杆和路牌,根据要求只需进行粗略建模;而建筑房屋、道路以及人工建造的地表物需要进行精细建模,在建模时将房屋建筑或物体的长、宽、高等数据明确输入。为了使构建模型的真实性较强,需要对模型进行贴图操作[11],贴图时应选择效果清晰的数码影像,但由于贴图选择的影像不需要物体存在,因此在贴图处理前需对图片实施预处理操作。图4为构建的地震灾区模型效果图。对比图4(a)、(b)可以看出,本文方法构建的地震灾区三维模型与地震灾区建筑实物的相似度较高。

2.合同签订及履约验收出现的不规范行为。采购方和中标(成交)方在签订合同过程中或多或少地会存在不按招标文件、中标通知书规定的要求。在履约验收中,供货方在供货过程中弄虚作假、以次充好,但采购人不严格按要求组织验收,使得供货方蒙混过关。

图4 三维模型效果图 Fig.4 Diagram of three dimensional model

1.3 目标定位分析

本文对地震灾后区域的目标定位采用测距目标定位法。无人机利用该方法进行目标测距定位如图5所示,其中无人机的运动轨迹为ABC,分别将这三个点的坐标用(xA,yA,zA)T、(xB,yB,zB)T和(xC,yC,zC)T表示,分别从这三个点对目标T进行定位[12],将三个点到T点的距离分别用dATdBTdCT表示,则有式(1)成立。理论计算待测定位点T的坐标表达为(xT,yT,zT)T

过去的十年,是中国邮轮发展起步的十年,无论从邮轮母港建设、配套设施配备、邮轮市场规范、本土邮轮产业扶持、还是邮轮人才培养方面,我国政府都给予了高度关注以及政策上的倾斜与扶持。如今,中国邮轮母港建设已经初具规模,中国邮轮相关政策相继出台、邮轮市场铺垫初步完成、邮轮相关的产业结构链条也初步建立了起来,而通关业务、市场销售体系规范等相关的软环境体系还存在的诸多问题依然阻碍着中国邮轮产业的发展,迫切需要完善与解决。

(1)

图5 无人机多点测距目标定位图 Fig.5 Multi-point range target location map of unmanned aerial vehicle

[10] 韩文霆,郭聪聪,张立元,等.基于无人机遥感的灌区土地利用与覆被分类方法[J].农业机械学报,2016,47(11):270-277.

从图7(a)中可以明显看出,本文方法的定位结果准确率要远远优于基于云计算的地理位置定位方法,且本文方法的准确率曲线与实际定位结果的契合度较高,几乎完全相同,说明本文方法在用于地震灾后区域的定位分析中定位结果的可信度较高;从图7(b)可以看出,本文方法的定位用时曲线在基于云计算的地理位置定位方法曲线的下方,本文方法的用时低且与实际的定位用时相差不明显;从该曲线的波动情况可以看出,本文方法目标定位用时波动较小,而基于云计算的地理位置定位方法的波动较大,表明本文方法的稳定性较好,其针对不同的目标都能得到准确的定位结果且用时较短。

x2+y2+z2-2xAxT-2yAyT-2zAzT+pA=0

(2)

x2+y2+z2-2xBxT-2yByT-2zBzT+pB=0

(3)

x2+y2+z2-2xBxT-2yCyT-2zCzT+pC=0

(4)

式中分别用式(2)减式(3)和式(4),得到与(xT,yT,zT)T相关的三元一次方程,如式(5):

2(xB-xA)xT+2(yB-yA)yT+2(zB-zA)zT+pA-pB=02(xC-xA)xT+2(yC-yA)yT+2(zC-zA)zT+pA-pC=0

(5)

将式(5)中的xTyT均用zT表示,得到式(6):

yT=

(6)

将式(6)代入式(2),即可得到关于zT的一元二次方程解。若求得的T点的目标位置均不在ABC三个点所在范围内,代表式(6)能求得两个实数值。再利用目标点的近似高程值得到zT的准确值,将该值代入式(6),得到目标点的坐标值(xT,yT,zT)T,实现地震灾区目标的准确定位。

2 实验分析

为验证本文方法是否能对地震灾后区域进行准确定位,实验采用其对2017年四川九寨沟7.0级地震时漳扎镇九寨沟风景区灾后区域进行目标定位。得到如图6所示的地震灾后遥感监测图。

从图6中能够看出,应用本文方法进行地震灾后区域遥感定位可以得到具体建筑物的地理位置。从图中可以直观看出地震对该地区产生了较大的震动干扰,存在明显的房屋倒塌现象及较差的道路状况,说明本文方法能够对该地震灾后区域能够进行有效的监测[15]。同时得到的遥感图像清晰、明确,便于对地震灾区中特定目标进行精准定位。

在传统初中语文教学中,教师在课堂教学期间通常使用灌输式的教学方法,形成“一言堂”的局面,学生只能被动学习,并且没有任何自主学习的时间,导致学生丧失学习兴趣,缺乏学习的主动性。而在新课改的背景下,初中语文教师必须要转变这种课堂现象,及时更新自己的教育观念,配合着科学有效的教学手段来提升学生学习的主动性。学生学习的主动性对提升教师的课堂教学质量和效率有着至关重要的作用。因此,教师应尊重学生的主体地位,通过引导教学的方式让学生主动参与到学习之中。

图6 地震灾后遥感监测图 Fig.6 Remote sensing monitoring map after earthquake

采用本文方法进行地震灾后区域无人机GPS遥感定位分析时,能够得到准确的定位结果以及准确结果的用时情况。以上述实验得到的地震灾后遥感监测图为基础,从该图中任意选取10个目标位置进行定位分析,将基于云计算的地理位置定位方法的定位结果和地震局的实际定位结果与本文方法的定位结果进行对比,来分析定位结果的准确率及定位用时。表1为定位结果准确率及用时结果。为使得到的定位结果对比更明显,将表1数据用折线图进行描绘(图7)。

求解式(1)即可得到目标点的坐标位置。求解过程如下:

表1 定位结果准确率及用时结果 Table 1 Accuracy rate of positioning results and results of positioning time

目标序号定位结果准确率/%本文方法基于云计算的地理位置定位方法实际定位用时情况/s本文方法基于云计算的地理位置定位方法实际定位a95.8665.2695.550.141.20.16b95.4758.795.320.181.30.21c94.2659.694.350.241.250.21d94.5764.2594.180.241.450.22e95.3763.5795.260.261.250.24f95.6162.1595.550.182.010.2g94.2661.5494.250.171.560.25h94.5661.5494.470.251.580.26i95.8764.694.260.241.880.22j96.8864.595.560.241.750.25

图7 定位结果准确率及用时 Fig.7 Accuracy rate of positioning results and results of positioning time

3 结论

本文提出的新的地震灾后区域无人机GPS遥感定位方法对地震灾后区域目标定位结果的准确率和效率都较高,其在地震灾后的区域定位中具有广泛的应用性。

根据冰点温度计算的盐度显示存在2个盐度范围[6-9,16](图2b),(8.1~22.4)wt%NaCl.eq,变化范围较大,主体在(15~20)wt%NaCl.eq之间,呈正态分布,但在HJZ-17,HJZ-38,HJZ-55的测温片中显示存在有低盐度包裹体,盐度最低分别为9.08wt% NaCl.eq,9.60wt%NaCl.eq,8.13wt%NaCl.eq。

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例如,在“二元一次方程组”的教学过程中,教师不应该只针对这一课程内容进行讲解,而应该引导学生以数的方法和形的方法同时解答问题,让学生充分意识到运用消元法求得的方程组的解就是利用这个方程组所表示的直线交点。这样,学生对于同一个问题的解答既从数的层面实现了理解,也从形的维度实现了理解,能够让学生更加深刻与全面的理解数学知识,帮助学生对二元一次方程组的相关知识进行深刻记忆。

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按照党中央、国务院加强食品药品安全的重大决策部署,河间市食品药品监管局始终坚持高标准、高质量狠抓食品药品监管工作,全力保障人民群众饮食用药安全。建局以来河间未发生重大食品药品安全事故,2011~2013年先后被省食品药品监管局授予“先进集体”“省药械稽查先进集体”“省党风廉政建设先进集体”;2008年起连续8年被沧州市食品药品监管局授予“先进集体”;2015年被河间市委市政府授予“实绩突出领导班子”;2015年首批顺利通过省级食品药品安全县验收。

首先是配方, 2017年8月,国家食品药监总局发布了第一批通过注册的奶粉名单,其中“贝因美爱加”获得了国食注字“0001号”,当时引起了较大关注。“贝因美爱加”采用独有LFCareTM系统,以“乳铁蛋白+核苷酸+铁+益生元”组合,致力于提高宝宝抵抗力。 “乳铁蛋白”的作用是增强宝宝抵抗力,0~6个月,宝宝可通过母乳获得抵抗力的补充。但6个月后,来自母体的抗体逐渐减少,同时母乳中的免疫蛋白也在减少,此时宝宝抵抗力最为薄弱,需要食用强化抵抗力的配方奶粉来增强抵抗力。

本文对地震灾区的三维地物模型制作分为:地表建筑高度和形态以及对地表建筑的精确建模[9]。由于无人机拍摄的影像具有分辨率高、拍摄结果清晰的优势,能够直接将整理好的影像作为底图,对地表一些高度较低的物体,可采取在底图上进行矢量化确认物体的具体形状,针对具有阴影的建筑采用不同的计算方式确认建筑在地面的阴影,应先对直接从影像获取的建筑特征点进行识别,通过几何关系对阴影遮挡部分位置关系实施确认[10];利用地面阴影的长度和无人机拍摄影像时的太阳照射角计算建筑高度。

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幼儿园管理质量和水平,决定着幼儿能否在启蒙教育的这一重要阶段中接受良好的行为习惯、学习习惯、思维习惯等方方面面的培养。同时,幼儿园的管理也代表着一所幼儿园整体的外在形象和内在的精神理念。可见精细化管理的实施对于新形势下幼儿园教育的必要性和重要意义。在精细化管理的实施过程中,我们要做到“以人为本”的管理原则,从多个角度来不断提升自身的服务质量和管理能力的“精、细、化”,为幼儿园的教育服务走上规范化、高效化提供有力保障。

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实际对地震灾后区域进行目标定位,由于地理环境较差、无人机定位系统的误差和目标定位的测距误差等各种因素的影响,使得到的无人机坐标位置结果不准确,如图5中无人机的定位结果为利用三个点得到的测点距离的误差结果明显[13]。为降低对目标定位的误差,本文利用多个点进行测距定位,削弱了无人机对地震灾后区域的目标定位误差[14],从而提高了无人机GPS遥感定位精度。

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近年来,中国在内政、外交等方面取得了举世瞩目的成就,中国的国际地位日益提升,话语权也明显增强,世界影响力也与日俱增。 通过对《每日电讯报》这些新闻报道内容的分析,我们可以了解英国主流媒体对于习近平治国理政思想的关注重点,同时也能够了解他们对这些问题的视角以及看法,从而有助于我们研究习近平治国理政思想在英国的传播效果。

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当无水蒸气加入时,约 80%生物质碳转化为CO,其余转化为 CO2和 CH4(<4%)。合成气 H2含量和H2/CO比较低,分别为39.4%和0.83。随着Steam/C比增大,在载氧体提供的晶格氧和水蒸气共同气化介质作用下,提高了合成气收率、合成气中H2和CO的收率。此外,水蒸气加入抑制载氧体被H2还原反应,避免H2消耗,因此CO和H2含量随水蒸气量的增加呈相反趋势,合成气 H2/CO比和CO2含量随Steam/C比增大而增大。

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时盛春
《地震工程学报》 2018年第02期
《地震工程学报》2018年第02期文献

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