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《中国林业科学研究院》 2004年
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星载合成孔径雷达影像正射校正方法研究

陈尔学  
【摘要】:星载合成孔径雷达(SAR)开始于1978年的SEASAT计划,随后是航天飞机成像雷达(SIR)系列计划的实施,及欧洲空间局的ERS-1/2 SAR、日本的JERS-1 SAR、加拿大的RADARSAT-1 SAR和新世纪ENVISAT ASAR等的成功发射。这使SAR数据产品的应用深入到很多的领域,如林业、农业、生态、地质、海洋、水文和制图等。然而,由于地形变化对SAR影像几何和辐射特征的影响,SAR影像在地球生物物理参数测量上的应用受到了限制。地形的变化可以引起很大的SAR影像几何变形,这阻碍了从SAR影像中提取的信息,与利用其它数据获取的已经具有地理参考坐标的信息的综合应用。为了提高SAR影像的应用价值,必须通过正射校正处理去除SAR影像固有的几何畸变,以生成一幅处于一定地图投影下的正射影像。本论文深入研究了星载SAR影像的正射校正处理方法,为开发一个可操作性强、运行效率高的SAR影像处理软件系统提供技术支持。 本研究在广东省增城市建立了一个试验区,以该试验区为主,对所发展的方法进行了分析评价。收集的地理实况数据包括1:5万的地形图和根据该地形图经数字化处理生成的数字高程模型(DEM)。获取了覆盖该试验区的1996年到1998年的一系列ERS-2 SAR数据。从中选择了一景ERS-2 SLC数据作为主要实验数据,并手工采集了控制点。在本研究中还应用了在我国浙江、福建和东北地区获取的ENVISAT ASAR、ERS-2 SAR、SIR-C/X SAR、JERS-1 SAR和RADARSAT-1 SAR数据。 本文正射校正处理方案基于距离多普勒(RD)定位模型。对RD定位模型的构建和直接及间接定位算法进行了详细探讨。本文对比评价了几种卫星轨道描述方法,并设计了从不同SAR数据产品的元数据中提取必需成像参数的技术框架。结果表明,当给出的轨道状态矢量时间间隔小、位置坐标精度高时,这几种方法在定位精度上无明显差别。本文提出了两种新的直接定位算法:SCTGM和AIRGM。评价结果表明,两种新方法的定位精度较纯分析法有了一定的提高,而且时间消耗也较纯粹的数值分析法降低了很多。 在以上定位模型解算方法的基础上,研究提出了两种基于控制点和DEM的SAR影像正射校正处理方法。第一种方法是基于非线性最小二乘参数优化的方法。第二种方法不直接对模型参数进行优化,而是先通过间接定位得到控制点的SAR影像坐标估计值,然后建立SAR影像坐标估计值与影像实际坐标之间的多项式方程,通过该方程和间接定位模型实现SAR影像的正射校正。本文详细描述了这两种方法的技术细节,并在通过模拟建立的无误差定位模型和控制点系统的基础上, WP=13 采用数值分析方法对这两种正射校正方法的有效性和精度进行了分析。结果表明:所发展的方法正确有效,可以获得较高的定位精度。在处理生成正射校正影像时,若对每个输出像元都进行精确的地理定位解算,处理过程将非常耗时,因此本文提出了一种可以有效降低处理时间的基于3D网格控制的重采样技术方案。 从地形图上手工获取控制点是一个贯穿于整个正射校正处理的非常耗时的过程。这个过程也制约了自动化正射校正处理程序的实现。因此本文发展了一种基于SAR影像模拟和影像自动匹配技术的正射校正方法。同时该方法还可以生成其它增值产品。本文还利用试验区数据对以上方法进行了分析和验证,结果表明:SAR模拟影像和真实SAR影像特征十分相似;模拟SAR影像的质量主要受DEM与模拟SAR影像相对空间分辨率的影响;不同的后向散射模型会对模拟影像特征产生一定的影响,但复杂的后向散射模型并不一定可以得到更好的模拟效果。当地入射角影像、叠掩及阴影掩模影像、地面散射单元面积影像等增值产品的处理结果也是正确有效的。 本文所发展的各种方法最终在成像雷达遥感信息处理应用软件(SARINFORS)中编码实现。SARINFORS运行在遥感基础处理平台(MPRRS)之上。作为SARINFORS的主要功能模块,雷达影像一般处理模块(MSARS)建立在地理定位动态连接库(SARGEOLIB)之上。SARGEOLIB封装了雷达元数据处理和定位模型解算的各种函数。而MSARS主要完成GEC和GEC及其它相关处理功能。目前系统可以支持ENVISAT ASAR、ERS-1/2 SAR、RADARSAT-1 SAR、SIR-C/X SAR、JERS-1 SAR的主要数据产品类型。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN957.51

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗卿莉;张继贤;黄国满;赵争;庞蕾;范洪冬;侯瑞;;TerraSAR影像干涉测量数据的地理编码方法[J];测绘科学;2010年04期
2 魏钜杰;张继贤;赵争;庞蕾;;稀少控制下TerraSAR-X影像高精度直接定位方法[J];测绘科学;2011年01期
3 魏钜杰;张继贤;黄国满;庞蕾;;TerraSAR-X影像直接地理定位方法研究[J];测绘通报;2009年09期
4 闫利;李振;;TerraSAR-X高精度正射影像制作和精度评价研究[J];测绘通报;2010年08期
5 张过;墙强;祝小勇;唐新明;;基于影像模拟的星载SAR影像正射纠正[J];测绘学报;2010年06期
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8 赵莹;张军;王小平;;基于开普勒轨道参数确定卫星状态向量的方法研究[J];测绘与空间地理信息;2012年09期
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10 张笑微;姜挺;王鑫;张锐;张一;;无控制点条件下的SAR影像直接定位[J];测绘通报;2012年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张笑微;姜挺;王鑫;张锐;张一;;无控制点条件下的SAR影像直接定位[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 岳昔娟;稀少(无)控制条件下机载SAR高精度定位技术研究[D];武汉大学;2009年
2 王青松;星载干涉合成孔径雷达高效高精度处理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗卿莉;测绘困难区域星载干涉SAR基线估计与地理编码技术研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 魏钜杰;复杂地形区域合成孔径雷达正射影像制作方法研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 王宁娜;机载InSAR独立模型法DEM区域网平差技术研究[D];中国测绘科学研究院;2011年
4 任芙蓉;基于SAR图像模拟的控制点自动提取[D];解放军信息工程大学;2009年
5 李贺;基于图像特征的SAR图像模拟及应用研究[D];解放军信息工程大学;2009年
6 周宏伟;基于合成孔径雷达数据的湿地信息提取应用[D];青海师范大学;2011年
7 施蓓琦;高分辨率遥感影像的几何精纠正及其精度度量[D];上海师范大学;2006年
8 赵莹;星载合成孔径雷达图像目标定位的研究与实践[D];长安大学;2009年
9 张永贺;SAR图像模拟与应用的研究[D];解放军信息工程大学;2008年
10 唐婷婷;InSAR基线估计方法及其对平地相位影响研究[D];北京建筑工程学院;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 张永红,林宗坚,张继贤,甘梦龙;SAR影像几何校正[J];测绘学报;2002年02期
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7 袁孝康;星载合成孔径雷达的目标定位方法[J];上海航天;1997年06期
8 周金萍,唐伶俐,李传荣;星载SAR图像的两种实用化R-D定位模型及其精度比较[J];遥感学报;2001年03期
9 张永红,张继贤,杨崇源;基于影像模拟的SAR几何校正准自动方法[J];遥感学报;2003年02期
10 朱彩英,徐青,吴从晖,池天河,何建邦;机载SAR图像几何纠正的数学模型研究[J];遥感学报;2003年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐怀,唐玲;一个风险模型有限时间内破产赤字分布[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年05期
2 曾建军;夏慧异;叶仁玉;;J_(1N)统计量的优化计算[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年06期
3 刘德明,周松泉;RS、GPS、TMS相结合在合肥市大房郢水库工程用地测量中的应用[J];安徽地质;2001年04期
4 李忠富;;基于DSM的单像片数字投影转绘收敛方法研究[J];安徽建筑;2006年05期
5 李盼盼;徐丽;赵成玉;孟晓婷;;Marquardt方法在动物传染病模型参数拟合中的应用[J];安徽农学通报;2008年10期
6 陈伟利;陶和平;刘斌涛;;基于SVM的多光谱影像与SAR图像融合地物分类研究[J];安徽农业科学;2010年20期
7 王成军,何基报;压缩型正态——伽玛分布的Bayes统计分析研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2001年01期
8 叶仁玉;正态性检验在教学质量监控中的应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年03期
9 姚仲明;;正态母体抽样分布及其应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年04期
10 孙平贺;何中导;赵仁明;乌效鸣;Siddharth Banerjee;;基于Photogrammetry的地表变形监测技术研究[J];地下空间与工程学报;2010年06期
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1 吴述龙;操礼年;明红莲;;上海虹桥国际机场空域飞行障碍物测量方法探讨[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 刘云;;摄影测量内外业一体化生产工艺研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 邢万波;周钟;巩满福;;M0nte Carlo法和几何法的讨论和改进[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
4 张一鸣;刘亚璠;;一种基于异源图像的变化检测方法[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
5 郑莉;罗跃军;;投影器精确检校的实现[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
6 李丑荣;李兴梅;;GPS辅助空中三角测量在酒泉、敦煌测区的应用[A];中国测绘学会九届三次理事会暨2007年“信息化测绘论坛”学术年会论文集[C];2007年
7 伍莉;彭文;;近景摄影测量技术在航道测量应用方法初探[A];中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集[C];2008年
8 张洪文;;1:500空间数据库建库的关键技术研究[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
9 沈高钰;;AATM/PAT—B在重庆市都市圈1:2000真彩色正射影像制作中的应用[A];重庆市测绘学会第三届优秀论文评选获奖论文暨2005-2006年度学术交流会论文选编[C];2008年
10 周智勇;;浅谈三峡库区DEM制作[A];重庆市测绘学会第三届优秀论文评选获奖论文暨2005-2006年度学术交流会论文选编[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陶秋香;PS InSAR关键技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 唐艳红;基于航海雷达的海浪遥测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 宫轶松;粒子滤波算法研究及其在GPS/DR组合导航中的应用[D];解放军信息工程大学;2010年
5 李诗高;立体影像压缩方法研究[D];武汉大学;2010年
6 岳昔娟;稀少(无)控制条件下机载SAR高精度定位技术研究[D];武汉大学;2009年
7 闫大鹏;基于D-InSAR技术监测云驾岭煤矿区开采沉陷的应用研究[D];中国地质大学(北京);2011年
8 张倩;SAR图像质量评估及其目标识别应用[D];中国科学技术大学;2011年
9 吴茗;非简单随机抽样下的一些统计推断问题[D];华中师范大学;2011年
10 徐文科;基于微分方程的生态数学模型统计分析[D];东北林业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王宏涛;精密单点定位技术在GPS辅助空中三角测量中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
2 史卫平;DInSAR技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
3 张宗营;SAR影像配准方法研究[D];山东科技大学;2010年
4 王梁文敬;典型地物的极化后向散射特性分析及其在分类中的应用[D];山东科技大学;2010年
5 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
6 解斐斐;UAV城市高质量DOM制作方法研究[D];山东科技大学;2010年
7 贾伟洁;SAR影像与光学影像配准研究[D];山东科技大学;2010年
8 罗卿莉;测绘困难区域星载干涉SAR基线估计与地理编码技术研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 魏钜杰;复杂地形区域合成孔径雷达正射影像制作方法研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 戴昱余;无人飞艇低空航测工程试验及空三处理中精细技术研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
【同被引文献】
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1 陈桂琛,黄志伟,卢学峰,彭敏;青海高原湿地特征及其保护[J];冰川冻土;2002年03期
2 吴健生,王仰麟,曾新平,和志军,陈振辉;三维可视化环境下矿体空间数据插值[J];北京大学学报(自然科学版);2004年04期
3 邢保玉;杨福芹;郭增长;;基于牛顿迭代法的干涉SAR基线估计[J];测绘工程;2007年06期
4 张继贤,张永红,林宗坚;SPOT影像像点位移的研究[J];测绘科学;2000年01期
5 张永红,张继贤,林宗坚,高武俊;地形引起的雷达辐射畸变及其校正[J];测绘科学;2002年04期
6 张继贤,杨明辉,黄国满;机载合成孔径雷达技术在地形测绘中的应用及其进展[J];测绘科学;2004年06期
7 黄国满,郭建坤,赵争,肖洲,仇春平,吕京国;SAR影像多项式正射纠正方法与实验[J];测绘科学;2004年06期
8 李永荣,张继贤,黄国满,刘明军;用星载合成孔径雷达(SAR)立体影像生成DEM的方法研究[J];测绘科学;2005年06期
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10 李芳芳;贾永红;;一种基于TM影像的湿地信息提取方法及其变化检测[J];测绘科学;2008年02期
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1 王宏力;贾万波;;图像匹配算法研究综述[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 岳昔娟;稀少(无)控制条件下机载SAR高精度定位技术研究[D];武汉大学;2009年
2 王磊;干涉合成孔径雷达信号处理的研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年
3 方勇;星载SAR图像空间信息提取技术研究与实践[D];解放军信息工程大学;2001年
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5 李新武;极化干涉SAR信息提取方法及其应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
6 张红;D-InSAR与POLinSAR的方法及应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
7 郭春生;InSAR成像算法研究[D];南京航空航天大学;2002年
8 毛建旭;合成孔径雷达干涉(INSAR)三维成像处理技术研究[D];湖南大学;2002年
9 陶鹍;干涉合成孔径雷达数据处理及仿真研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
10 杨震;合成孔径雷达干涉与极化干涉技术研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗卿莉;测绘困难区域星载干涉SAR基线估计与地理编码技术研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 孟智勇;分布式卫星InSAR系统性能分析与仿真技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 王雪莲;基于星载SAR图像直接定位的方法研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
4 张鹏强;线阵CCD遥感卫星影像目标精确定位技术研究与实践[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
5 刘军;高分辨率卫星CCD立体影像定位技术研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
6 张艳;线阵列推扫式影像的数字摄影测量处理[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
7 凌飞龙;SAR图像去噪及多源遥感数据融合算法研究[D];福州大学;2004年
8 赵泉华;栅格影像变形可视化与分块纠正方法研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
9 高力;SAR摄影测量处理的基本方法和实践[D];解放军信息工程大学;2004年
10 吕辉;星载合成孔径雷达原始回波数据模拟研究[D];电子科技大学;2005年
【二级引证文献】
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1 尤红建;;组合图像模拟和精配准的星载SAR图像正射校正[J];测绘科学;2009年06期
2 张继贤;魏钜杰;赵争;黄国满;;基于多方向多源合成孔径雷达数据融合的假彩色正射影像制作[J];测绘学报;2011年03期
3 杨正得;谢亚楠;周星里;;具有解析解的星载SAR图像目标定位方法[J];电子测量技术;2010年06期
4 代晶晶;;PALSAR及RADARSAT2全极化雷达数据在地质构造应用中的研究[J];地质与勘探;2011年04期
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6 王青松;瞿继双;黄海风;余安喜;董臻;;联合实、复相关函数的干涉SAR图像配准方法[J];测绘学报;2012年04期
7 王秀霞;赵巍;王伟丽;;复杂地形地区机载SAR正射影像的制作与探讨[J];测绘标准化;2012年04期
8 雷广渊;朱建军;周辉;洪明洋;;基于人工角反射器的InSAR沉降场与地形图的配准研究[J];工程勘察;2013年05期
9 张过;李扬;祝小勇;唐新明;;有理函数模型在光学卫星影像几何纠正中的应用[J];航天返回与遥感;2010年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 于峻伟;;机载SAR图像快速仿真方法研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
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2 王青松;星载干涉合成孔径雷达高效高精度处理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏钜杰;复杂地形区域合成孔径雷达正射影像制作方法研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 刘建楠;文山州铝土矿资源矿床遥感及评价[D];昆明理工大学;2010年
3 张红敏;多基线InSAR数据仿真及其相位解缠技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
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6 任芙蓉;基于SAR图像模拟的控制点自动提取[D];解放军信息工程大学;2009年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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7 袁孝康;星载合成孔径雷达的目标定位方法[J];上海航天;1997年06期
8 袁孝康;干涉式合成孔径雷达测量技术[J];上海航天;1998年05期
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【相似文献】
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5 雷蓉;马秋禾;巫勇金;;星载线阵CCD传感器的严格成像几何模型[J];测绘科学;2009年S2期
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6 钟志勇;陈映鹰;;海量遥感数据应用方法初探[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
7 章意锋;贾凤海;毛其峰;侯武云;;ARCGIS中地理编码方法的改进[A];华东六省一市测绘学会第十一次学术交流会论文集[C];2009年
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2 本报记者 姚世新;保险业如何面对自然灾害[N];中国保险报;2004年
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4 若胜;用探头“听”噪音 给路灯办“身份证”[N];厦门日报;2008年
5 深圳市城市规划设计研究院 李江;构建数字城市共享平台的三个要素[N];中国计算机报;2007年
6 李国训 本报见习记者 黄瑛;Google中国水土不服[N];财经时报;2005年
7 杨平;位置服务测试结果差强人意?[N];中国经营报;2004年
8 闫晓光;如何基于GIS进行房产管理[N];中国测绘报;2008年
9 赤文;移动政务:迎接移动信息化新浪潮[N];中国电子报;2005年
10 徐行翔;嘉兴,迎来城管模式全新变革[N];嘉兴日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈尔学;星载合成孔径雷达影像正射校正方法研究[D];中国林业科学研究院;2004年
2 陈细谦;空间数据仓库关键技术的研究与实现[D];大连理工大学;2005年
3 王伟东;移动传感器网络定位技术研究[D];电子科技大学;2008年
4 徐宣国;大批量定制中客户订单解耦点的定位研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 任坤;基于星载合成孔径雷达干涉测量技术的数字高程模型生成研究[D];南京理工大学;2005年
6 王建涛;基于Web的地理信息服务的研究与实践[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
7 彭春华;网格移动定位服务及关键技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
8 郭保青;基于图像特征的列车自主定位方法研究[D];北京交通大学;2008年
9 徐俊锋;IKONOS信息提取的尺度效应研究[D];浙江大学;2006年
10 周科松;全文检索与GIS一体化及在应急管理中的应用研究[D];华东师范大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁国体;航空遥感影像正射校正关键技术研究[D];河南理工大学;2011年
2 陈旭;地理编码引擎的设计与实现[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 程佳;基于地理编码的人口普查技术试验及应用[D];中国测绘科学研究院;2011年
4 高义;珠江口滨海湿地研究及景观评价[D];山东科技大学;2008年
5 梁维;星载合成孔径雷达图象地理编码研究与实现[D];中国科学院电子学研究所;2001年
6 宋占军;基于POS数据的机载SAR数据几何处理方法研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
7 李鹃;商品住宅项目开发的市场定位研究[D];武汉大学;2004年
8 张汉奎;海量光学遥感图像快速几何处理研究[D];浙江大学;2010年
9 潘沁悦;城市网格化管理系统中的地理编码研究[D];华东师范大学;2009年
10 谢搴;警用地理信息系统的设计与实现[D];成都理工大学;2007年
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