基于含避障角人工势场法的机器人路径规划

针对基于距离的人工势场法(Artificial potential field,APF)存在的局部极小值问题,提出了一种含避障角的人工势场法的避障路径规划方法。在平面环境中,采用斜率判定路径规划过程中的位置关系,通过机器人当前点到障碍物的距离与障碍物的影响半径二者之差得出人工势场法中的排斥力,并对排斥力的偏转角进行调整;另外,在空间环境中利用圆弧插补理论将机器人平面避障问题转换为空间避障问题;基于机器人构型配置对改进人工势场法进一步完善以满足实际避障要求。仿真和实验研究结果表明,含避障角的人工势场法,在单个或多个障碍物环境中进行避障路径规划时解决了局部极小值的问题,同时实现了6自由度机器人末端在避障时的轨迹曲线平滑无振荡,验证了所提出避障路径规划方法的可行性。     

基于归一化光谱指数的土壤有机质含量空间分布状况研究

【目的】研究土壤主要养分含量特征信息的光谱预测值,使其更具直观性、空间性及科学性,为大尺度对农田的土壤养分空间分布状况获取、评价与科学管理提供依据。【方法】利用ArcGIS 9.3的普通克里格(Ordinary Kriging)插值方法,对小面积及大尺度试验区的土壤样本点进行有机质反演插值填图,并将实验室化学测定土壤有机质含量的实测值与其高光谱模型预测值进行Kriging插值填图比较,分析土壤有机质含量的实测值与预测值的空间分布状况差异。【结果】从小面积试验区到大尺度条田地块插值后的空间分布情况来看,土壤有机质含量的光谱预测值(基于归一化光谱指数NDI[495,485]预测)与实测值之间具有较好的相似性,预测效果较好。【结论】通过土壤有机质含量信息状况的空间分布填图来确定农田分区基本管理单元的适宜尺度,为实施大区域农田养分分区精量管理的划分,提出科学的平衡施肥方案,为适合新疆及兵团特色的精准农业管理、土壤养分快速探测、精量施肥等技术提供技术理论支持。     

克里雅绿洲浅层地下水与土壤特征的局部空间关系

通过优选的空间插值方法、网格单元法、地理加权回归(GWR)与最小二乘法(OLS)等方法的综合运用,系统研究典型干旱区绿洲的浅层地下水特征(埋深、电导率)与表层土壤特征(含水率、电导率)的空间分异与局部空间关系。结果表明:空间拟合方法上,表层土壤电导率与含水率的空间关系回归适用OLS模型,其余指标间空间关系采用GWR模型更优;空间关系上,土壤电导率与含水率的全局相关系数为极显著的0.85,局部相关性上绿洲西部明显高于东部;土壤电导率与地下水电导率的全局相关系数极显著(R=0.602),但局部相关性上同时具有正相关与负相关特征;土壤含水率与埋深、地下水电导率与埋深均呈全局负相关,但在局部出现正相关;地下水埋深由绿洲西北至东南逐渐增加,地下水电导率由西南至东北依次呈现低—高—低的特征,表层土壤电导率与含水率由西至东均呈现低—高—低—次高的特征; GWR较OLS方法能够反映更多的空间异质特征,通常在总体相关水平下,局部可能出现相关性相反或大小不同的相关性。     

地理因素辅助的黄土高塬典型流域面雨量制图效果比较与评价

为了获取适宜的黄土高塬流域面雨量计算方法,选择算术平均(Am)、泰森多边形(Tsn)、普通克里金(OK)、泛克里金(UK)、反距离权重(IDW)、简单克里金(SK)、考虑海拔的简单克里金(SK_EL)以及将海拔和空间坐标信息作为辅助因子的简单克里金(SK_EXY)和地形插补法(Tr)等9种方法计算了环江下游流域2006—2011年面雨量。结果表明:(1)各年面雨量Am法全流域只有1个数值,无空间分布,Tsn法呈斑块状分布,IDW法在站点周围空间趋势表达不连续,其余6种基于克里金方法的面雨量空间变化趋势基本一致,均是从东南向西北连续递减的等值带,其中OK的插值曲面最平滑,Tr与SK法的结果更加符合降雨随地形的变化趋势;(2)24站测值为基础的单年和多年交叉验证结果均表明各种方法插值所得面雨量的精度以考虑高程和站点空间信息的Tr法最高,SK_EXY其次,并没有一种插值方法在所有的精度检验指标中都最差;(3)当只考虑面雨量值不考虑其空间分布时,可以选择Am与Tsn法相结合,其值接近各种方法的均值,而当综合考虑面雨量值及其空间分布时,则宜选择Tr和SK_EXY法。     

小流域入库河口土壤养分水平空间变异及综合评价

以丹江口水库青塘河小流域入库河口37.8 hm2面积的土地为研究对象,利用SPSS 19、Arc GIS10.0及GS+9.0软件研究该区域8种土壤养分的具体空间变异与分布。结果表明,有机质、全磷、全钾、全氮超过95%面积的土壤处于中等及以下水平;从速效养分来看,碱解氮含量较低,速效磷和速效钾含量相对较高,基本处于中等及以上水平;对土壤养分综合指标分析结果显示,贫瘠土壤占整个研究区域面积的70%以上。通过对土壤养分综合状况分析,为库区植被恢复关键技术的研究提供了数据支撑。     

蔬菜地土壤重金属含量空间插值精度分析

蔬菜地土壤重金属含量影响环境安全和人类健康。采用地统计分析和GIS相结合的方法,对研究区土壤重金属镉、汞、铬、砷、铅进行空间插值和精度分析,根据交叉检验参数和相对误差指标比较普通克里格法和协同克里格法的空间预测效果。结果表明：研究区土壤重金属存在中强等变异性,在重金属间显著相关性条件下,普通克里格法对汞、镉、砷含量预测精度较高;协同克里格法对铬和铅含量预测精度较高。建议根据土壤重金属空间变异程度选择合适的空间插值方法。     

基于地形要素的三维薄板样条插值方法研究——以广东省降水量空间分布为例

将海拔高程引入到薄板样条函数中,建立三维薄板样条模型(3DTPS),并借助地理信息系统对广东省降水量进行空间插值。以广东省气象站分布图、90m×90m数字高程模型(DEM)为实验数据,以Visual Basic.Net为平台,ArcGIS Engine为二次开发工具,提取DEM的海拔高程值以及广东省气象站点的经纬度坐标和年均降水量,用3DTPS进行空间插值,最后生成等间距的广东省年均降水量分布图。通过交叉实验,与普通TPS、反距离加权法、克里金插值进行对比分析,用均方误差作为评价指标,得出3DTPS插值精度最高。     

基于ROC曲线的玛纳斯河灌区土壤盐分空间分析

选择我国干旱内陆河玛纳斯河流域平原灌区为研究对象,基于区域采样点数据,应用试验诊断评价方法——受试者工作特征曲线(ROC曲线)分析了不同采样时间各土层土壤含盐量的变化以及对多种空间插值方法进行了评价,最后选择估值效果较好的空间插值方法绘制了土壤盐分空间分布图,并与传统评价方法进行了对比。结果表明,基于ROC曲线,4月、10月表层土壤盐分变化剧烈,其变化敏感于其他土层,盐分存在表聚现象,ROC曲线下面积最大且贡献均为正;传统交叉检验和ROC曲线分析均得出利用经验贝叶斯克里格方法进行表层土壤含盐量空间插值效果最优;研究区表层土壤盐分具有明显的连续变化和存在局部聚集的现象;不同采样时间土壤盐分空间分布差异显著,总体表现为低值区位于南部山区和东北部,高值区主要分布在平原水库周围以及下游地势低处。ROC曲线能够很好地应用于土壤盐分空间分析领域。     

卸荷引起堆积体边坡变形的空间变异性分析

利用地质统计学原理和遗传算法,确定出卸荷条件下堆积体边坡变形的变异函数,对堆积体边坡进行卸荷条件下变形的时间变异性分析.采用角度误差限和距离误差限,对并不完全呈网格状的实际观测点布置进行网格化处理,求出各方向的变异函数,进行卸荷条件堆积体边坡变形的空间变异性分析,同时构造出方向综合变异指标,分析堆积体边坡卸荷条件下哪个方向的变异性最大,从而关注此方向的变形发展.利用熵权理论对普通克立格方程组的负权值进行修正,用修正后的权值对卸荷条件下堆积体边坡待估点的变形进行普通克立格估值.用所提理论对堆积体边坡卸荷时实际监测到的变形资料进行空间变异性分析,分析结果和实际监测情况较吻合,证明了分析理论的正确性和可行性,也为变形分析提供了一种新的分析方法和思路.     

区域耕地土壤养分空间变异研究及影响因素分析——以昌宁县为例

借助GIS和地统计学方法对研究区土壤全氮、有效磷、速效钾3种土壤养分的空间变异特征进行了分析,结果表明:全氮、有效磷、速效钾符合指数模型;有效磷、速效钾的块金效应25%相似文献