视频数据的地理信息提取研究

针对视频数据虽然能高效、逼真、详细地展现地理信息,但是因不具备地理框架而不能直接与GIS结合,参与空间分析的问题,该文通过多次真实环境条件下的尝试性实验,探索出一种从视频中提取地理信息的方案:采用运动目标检测技术自动识别出视频帧中实体的轮廓;通过半自动的处理清除提取数据的干扰轮廓;借助数据变换技术为视频帧及其提取的数据赋予准确的地理框架。基于真实环境的实验结果表明:该方案不仅可以有效地提取视频中的地理信息参与空间分析,还能够实现其空间分析结果的多视角可视化。本研究针对视频与GIS结合问题做出初步探索,为视频GIS的深层次研究提供帮助。     

地理视频数据模型设计及网络视频GIS实现

在回顾地理视频与视频GIS的相关研究进展的基础上,提出了地理视频数据模型和视频GIS框架设计,包括地理视频的描述方法、数据处理流程,以及网络视频GIS技术标准、系统设计与实现技术方案,重点介绍了开发视频GIS的关键技术。基于Google Maps和ArcGIS Server平台,采用Flash视频,实现了网络地图环境中地理视频的查询、检索、播放和导航,表明本文提出的地理视频模型和网络视频GIS技术框架是可行的。     

视频与GIS协同的交通违规行为分析方法

针对人工监测无法及时、高效地发现视频中车辆和行人违规情况的不足,构建了地理空间视角下,兼顾动态目标在地理场景下的属性、时空关系和语义信息的轨迹模型(trajectory model,Tra-Model),设计了视频与GIS协同的交通违规行为分析方法,基于轨迹与规则几何约束条件对目标逆行、压线、禁止进入3类违规情况进行实时检测。以某高校为实验场地,分析不同交通场景下目标的3类违规情况。实验结果表明：（1）Tra-Model模型提取的轨迹包含目标类型、轨迹序列等语义信息,相比于现有动态目标跟踪算法,精准率提高15.6%;(2)所提方法对多个摄像机序列违规分析准确率均在70%以上,相对于现有方法具有更好的性能;（3）实现了地理场景下多种交通违规行为综合分析的全局性、高精度和探测类型多样性。     

多层次地理视频语义模型

针对公共安全应急响应中支持推理、挖掘和关联分析的地理视频建模难题,提出了一种显式表达视频变化的多层次地理视频语义模型,并用UML图进行描述。该模型的特点是:改变了传统视频流整体语义描述方法,通过面向变化的三域(特征域-行为过程域-事件域)定义地理视频语义的层次结构和数据的层次表达;在各层次语义描述中将地理环境语义与视频内容语义有机结合,支持多地理视频数据的关联表示。以公共安全事件监控视频为例阐明了模型的实用性和有效性。     

视频GIS数据采集系统的设计与实现

视频GIS数据采集系统是将地理信息与视频影像实时自动集成,生成空间位置与视频影像相融合的超视频信息。在视频GIS数据模型原理的基础上提出了在视频采集的同时,按照一定的时间或空间间隔,记录地理坐标、速度和相对应的视频帧数,通过建立视频时间或视频帧与其地理位置坐标、速度的对照表,来实现视频数据与空间地理数据的有机集成。并详细的阐述了该系统的设计和实现。     

Flex框架下网络视频GIS设计与实现

视频GIS支持地理视频数据的管理、发布和交互操作,应用于线形设施管理、地理教育等领域。本文尝试在Flex框架下开发网络视频GIS。基本思路是:使用Adobe FMS发布FLV格式的视频数据,使用ArcGIS Server9.3发布地理空间数据和视频轨迹,通过HTTP协议来获取XML格式的地理视频语义描述,运用网络多媒体开发工具Adobe Flex整合视频、地图和语义描述数据,进而实现地理视频数据的分发、管理、查询检索、跟踪播放和交互索引等功能,并以具有良好用户体验的Flash发布给用户。软件开发实验表明本技术方案是可行的。     

基于ArcGIS Engine的地图要素合并方法研究与实现

地形图数据是GIS基础框架的重要数据源,我国地图制图系统大多以AutoCAD平台开发,很多数据都以CAD格式存储。从空间地理信息系统的角度来看,CAD缺乏对空间数据信息的描述和分析功能,而地理信息系统(GIS),特别是Geodatabase空间地理数据模型在空间信息分析方面发挥着巨大的作用,能对已存在的空间数据进行建模、分析和管理,能够在一个统一的模型框架下处理和表达GIS地理空间要素。本文以CAD数据转换到ArcGIS数据存在的问题为出发点,采用C#语言和COM组件技术,利用ArcGIS的GeoDatabase数据模型,针对数据导入到GeoDatabase空间数据库后跨图幅要素的合并、要素属性的合并等问题提出了相应的模型和算法。     

无人机实时视频与三维地理场景融合

针对无人机视频巡查时无法获取视频要素与周围场景地理要素的空间关系等问题,本文提出了一种无人机实时视频与三维地理场景融合方法。该方法通过设置路线站点获取无人机实时巡查视频,利用高分辨率倾斜摄影模型构建三维地理场景,将视频在三维地理场景中投影,构建视频投影参数规范和无人机数据传输模型,实现无人机实时视频与三维地理场景融合展示;对无人机实景融合的应用流程进行设计,并通过具体案例进行试验验证。试验结果表明,无人机实景融合具有良好的表达效果,视频与三维地理场景融合度高且视频画面变形较小。该方法将无人机视频应用扩展至三维空间,为视频要素赋予了空间参考。     

基于ArcGIS Engine的三维场景快速动态建模方法

三维地理信息系统应用的一个热点就是三维场景的快速动态建模方法,而已有的三维场景快速建模技术或多或少存在一些局限。本文针对三维场景快速建模中存在的问题,提出了一种基于GIS组件技术和数据库技术的快速动态建模方法,该方法预先建立对应的三维场景模型库,并保存于数据库中,通过ArcGIS Engine组件的地理描述和数据库动态调用来获取三维场景模型构件,组装成所需要的三维场景,从而大大提高三维场景建模的速度,而且还具备数据编辑和空间分析能力。最后,将快速动态建模方法应用到危险品运输监控三维场景的动态构建中,实现了危险品运输系统三维场景的快速建模、真实感显示和运输调度。     

顾及轨迹地理方向的监控视频浓缩方法

针对视频浓缩研究未引入运动目标轨迹地理方向进行分析,所实现的可视化效果不能区分表达不同轨迹方向的运动目标的问题,提出了顾及轨迹地理方向的监控视频浓缩方法。该方法使用单应模型将运动目标轨迹由图像空间映射至地理空间,利用属性阈值聚类（quality threshold clustering,QT）算法对轨迹出入口进行聚类,实现轨迹地理方向分析。在对轨迹进行映射聚类处理的基础上,通过选取虚拟场景视点实现视频浓缩背景构建,生成轨迹类拟合中心线作为运动目标显示轨迹,并通过构建轨迹类表达模型实现运动目标显示排序,最终实现视频浓缩构建。实验结果表明,该方法能依据轨迹地理方向对运动目标进行区分表达,并能灵活调整不同轨迹类的表达策略。     

粗糙集理论在GIS数据处理中的研究与应用

本文首先介绍了粗糙集理论的基本概念,包括等价关系、不可分辨关系、上下近似、粗糙集和简约;并且从空间数据挖掘、遥感影像处理、GIS不确定性、GIS数据分析、模糊地理对象建模和粗糙集与其它软计算方法的结合等六方面概述了粗糙集理论在GIS数据处理中应用的进展。     

SuperMap 3D Designer关键技术及应用

三维数据采集技术及其在房产、建筑、水利、电力、交通等行业的不断发展和深入应用,对三维地理信息系统提出了新的挑战,三维空间信息在GIS平台中不再只停留在"看一看"的阶段,而需要从数据接入、处理、渲染到分析结果的输出,形成完整的闭环,为相关行业应用提供坚实的技术基础,为管理和决策提供可靠依据.本文以SuperMap GIS平台中三维地理设计(3D Designer)为基础,介绍多源异构的三维空间数据在地理信息平台中处理和应用的关键技术.首先,介绍了多源异构三维空间数据的主要来源和主要特征;然后重点阐述空间数据在三维地理信息平台中处理的和应用的难点及关键技术,包括采用快速建模方法解决传统二维数据资源在三维地理信息平台中的应用问题,采用实例化技术提升BIM数据的渲染性能问题,采用空间数据处理和分析关键算法解决模型和大场景的精确匹配问题等;最后,介绍了SuperMap 3 D Designer的主要应用方式.     

监控视频中动态目标与地理空间信息的融合与可视化方法

监控视频的动态前景目标智能分析是平安城市、智慧园区等安防建设的重要基础,将监控视频与地理空间数据融合可为静态的地理数据赋予动态属性。针对传统监控视频与地理信息数据集成仅仅将视频数据投射至地理空间,造成存储难、视频内容理解难度大等问题,本文提出了前景动态目标与地理空间信息的融合模型,通过推导出的映射模型将图像空间中的动态前景目标及跟踪轨迹映射至地理空间中,达到将监控视频与地理信息有机融合的目的。根据不同的应用需求,本文设计了4种多图层融合显示模式,实现了监控视频中的动态前景目标在地理空间的可视化。     

丝绸之路文物古迹“甘肃锁阳城”三维建模方法研究

以航空摄影和全野外数字化测量等手段,获取丰富的地形地貌数据,再结合多种GIS数据处理方法获取锁阳城建模数据,通过精细建模和实景贴图技术建立城墙模型,最终在SuperMap平台下建立三维场景。详细介绍了模型数据获取、模型数据处理和建模的具体方法。     

扩展流数据立方体的GIS时空大数据组织方法

针对大数据GIS面临的大规模数据的多源异构动态性与数据存储优化等问题,本文开展大数据背景下的地理时空数据组织与模型研究,提出了一种基于流数据的可扩展立方体处理框架,在典型的流数据二维数据序列基础上,构建增加垂直方向的非结构数据立方体;结合立方体数据组织模型的定义和特征,探讨扩展关系型数据库与协同非关系型数据库的GIS时空大数据组织方法;通过扩展数据源、数据类型及数据操作等属性,突出多源异构地理时空大数据的时空关系和演变过程关系等特征,对地理时空大数据进行数据一体化组织、存储和分析;进而解决地理信息时空大数据的大体量、异构与动态性在GIS数据管理与分析方面的技术瓶颈,并且对GIS时空大数据的有效管理提供科学性方法和解决策略。     

基于GIS的远程移动视频监控系统

针对实际应用,从系统架构、应用解析、实现方法等方面介绍了将GIS技术应用于远程移动视频监控系统的解决方案。提出的视频与GIS数据集成方法是一个新的技术尝试,具有应用价值。     

基于Skyline的三维GIS构建与研究

三维GIS是指能对区域空间内的对象进行三维描述和分析的GIS系统。随着三维GIS的发展与应用,二维GIS数据难以满足信息化的发展以及对信息数据的客观需求,三维GIS的出现弥补了二维GIS在空间上表达的不足。与二维GIS相比较,三维GIS可实现对空间信息的直观可视化表达,可进行多维度的空间分析,这使得三维GIS成为信息化建设的重要成分,是目前GIS研究和发展的主要方向。Skyline凭借其国际领先的三维可视化显示技术,可以利用遥感影像数据、数字高程数据搭建一个对现实世界进行模拟的三维大场景。Sketch Up、3DMAX都是很好的三维建模及模型渲染软件。本文总结了国内外三维GIS的研究现状,研究了基于Skyline的三维GIS构建的关键技术,包括三维场景的构建与优化、数据加载以及协同技术,以及基于Sketch Up、3DMAX的精细模型的构建、模型导入Skyline。     

三维GIS场景与多路视频融合的对象快速确定法

虚实融合技术是视频增强三维虚拟地理场景的关键环节之一,对提高真实沉浸式视觉体验具有重要作用。现有基于视频投影的虚实融合方法,在三维场景动态更新时,通常需要对用户视角下新场景内所有渲染对象进行遍历,来筛选出摄像头范围内需融合的对象,导致融合过程耗时长、效率不高。本文提出一种顾及拓扑关系的多路视频与三维GIS场景融合的对象快速确定方法。首先对三维场景视锥体内视频对象集渲染对象动态建立拓扑网络模型;然后基于拓扑网络模型建立视频与渲染对象的拓扑关系,完成融合对象的快速确定及融合渲染;最后利用滕州市三维场景进行了验证。试验结果表明,本文提出的方法在视频与三维GIS场景融合时,整体耗时少、效率高,极大地降低了融合的计算代价,具有良好的可行性及稳健性。     

多视角监控视频中动态目标的时空信息提取方法

监控视频中动态目标的精准定位与跟踪作为计算机视觉领域中重要的研究方向,近年来已成为监控领域的研究热点。传统视频动态目标检测仅依赖图像特征数据,忽略了与地理坐标系精准匹配,特别是对于多个摄像机覆盖的区域,拍摄的角度不同,投影后形成的图像空间分辨率也不同,因此,难以满足智能监控在复杂的地理场景中全方位时空信息感知。本文提出一种多摄像头协同的视频监控图像与地理空间数据互映射模型构建方法来获取动态目标的轮廓和地理位置等时空信息,首先建立监控图像信息与地理空间数据的互映射关系,将观测角度不同、尺度不同和空间分辨率的监控图像置于同一坐标系下,并在此基础上通过融合Canny算子与背景减法来检测目标的边缘信息;然后采用质心偏移算法还原目标在该场景的实际位置,从而实现多角度下连续跟踪,提升地理场景的时空理解力和分析力,提高动态目标的精准定位与跟踪能力。     

从实景三维建模到数字孪生建模

从实景三维建模到数字孪生建模是国家数字经济和智慧社会建设与发展的基本需求。本文探讨了实景三维建模和数字孪生建模的关键技术内涵,介绍了数字乡村、未来社区和智能铁路等典型应用场景。广域范围实景三维建模在低成本高效数据采集和智能化自动化三维精细建模与动态更新方面面临挑战,城市级或重大工程级的数字孪生建模在全要素整体性的表征数据与机理模型集成表达方面还存在关键技术瓶颈。测绘技术亟须多学科交叉融合创新,突破天空地有机协同实时动态获取多细节层级实景三维数据、智能化处理多专业多尺度多模态时空数据、不完备数据条件下复杂场景的三维实体化精细建模、表征数据与机理模型结合的全生命周期数字孪生模型动态构建等核心关键技术,形成通用地理空间智能,实现测绘技术的高质量发展和对经济社会发展不可替代的更有力的基础支撑。