激光雷达点云树木建模研究进展与展望

三维树木几何模型是数字城市与数字林业工程的重要组成部分。针对点云树木建模,深入分析了基于广义(泛在)激光雷达点云的树木模型重建方法,提出了聚类思想建模、图论方法建模、先验假设建模、拉普拉斯算子建模与轻量化表达建模5类建模体系,归纳总结了不同建模体系在树冠枝干的细节表达、建模算法性能、树木模型的多层次细节表达、建模体系综合评价方法等方面存在的共性问题,针对模型信息表达完整性、模型多层次细节重建、融合广义(泛在)点云的树木建模与模型、算法的综合评价研究4个方面给出一些可能的解决方案,并提出三维激光树木几何重建潜在的建模方向。     

虚拟城市小区构建方法

目前国内外虚拟城市建设主要采用现有建模软件 ,如 3DMAX、AUTOCAD等软件 ,这些建模软件的模型 ,一般都数据量较大 ,模型类型固定 ,操作起来不灵活。本文主要综述了城市小区虚拟三维建设中各种自定义模型的建模思想和方法 ,以及自定义模型的特点。论述了三维建模中几大部分 ,地形建模、房屋建模、各种实体建模以及现有模型的导入 ,对其中涉及到的几何原理和关键技术进行了论述 ,对场景漫游的各种各样形式进行了详细表述     

观测与测量标准在水文观测建模中的应用

介绍了观测与测量信息模型的基本构成,研究了复杂观测模型和时间序列观测模型及其建模方法,实现了对金沙江下游攀枝花水文站的多要素观测建模和水位过程观测建模及建模结果可视化。     

无人机倾斜影像三维建模中的模型精细化

无人机倾斜影像制作三维模型,速度快、成本低,成为城市三维建模的首选。而无人机倾斜影像三维建模中,数据冗余、模型变形、影像缺失等多种问题常常会影响建模效果。本文针对无人机倾斜影像三维建模中的问题,提出了一系列相应的模型精细化处理技术,使三维模型更加形象、逼真。     

CAD下地质模型的建立

本文对国内外矿区矿床建模技术进行了综合阐述。对建模软件及建模方法进行了研究和分析;在各种建模软件中选择了CAD做为建模软件,对于建模方法选择了基于格网的建模方法。并且对建模所用的插值原理进行研究。实现了对矿床三维建模技术的初步探索,最终建立了基于格网的煤层三维模型并将生成的模型进行渲染和三维显示,根据本模型可以直观观察矿区煤层的地质构造,为进一步进行三维分析和煤层的储量计算提供前提条件。     

基于时空尺度的线位统一不确定性模型

在GIS矢量数据中,线对象在建模过程中存在的建模误差是必然的,并且成为不确定性内容中的重要组成部分,而现有的线位不确定性模型则往往将其忽略,本文充分考虑建模误差,采用误差传播律,对附有建模误差的二维折线不确定性模型进行估计,其中,e带模型、g带模型是其中的一个特例,即当且仅当建模误差为零时,便是e带模型、g带模型.     

三维地质建模技术及其在城市建设中的应用

本文围绕三维地质建模技术,分类介绍了基于面模型、体模型和混合模型的典型建模方法。分析这些方法的基本原理,比较其优、缺点,并探讨了三维地质建模技术在城市建设中的应用,继而对三维建模技术的发展方向进行了展望。     

利用牛顿插值的GPS/INS组合导航惯性动力学模型

针对GPS/INS组合导航中INS动力学建模不准确的问题,提出了一种基于牛顿插值的GPS/INS组合导航惯性动力学多阶建模算法。首先,介绍了牛顿插值的计算方法;然后,利用其对惯性系统Gauss-Markov模型进行改进,实现了多阶建模;最后,给出了组合导航详细的动力学模型和观测模型。利用实测数据对算法进行验证,并通过对比不同阶数建模方法寻求牛顿插值的最优建模阶数。结果表明,相比于传统GaussMarkov过程,基于牛顿插值的GPS/INS组合导航惯性动力学模型能够有效提高组合导航位置精度和姿态精度。与此同时,实验分析表明,4阶牛顿插值建模在实现模型准确性的前提下,降低了模型的复杂性,为牛顿插值建模阶数选取提供了良好的借鉴。     

巷道与地层交切建模研究

基于剖面的三维地质建模为巷道与地层交切建模的理论基础,提出一种巷道与地层交切建模方法。考虑到交切模型的复杂性,对交切模型进行剖分,依次构建出含巷道断面的地层剖面模型、巷道与地层剖面的交切模型及巷道与地层模型的交切模型。实验结果表明,该交切模型的方法是可行的,保证了地层与巷道模型的空间拓扑关系,为相关三维地质建模提供借鉴。     

数字城市建模方法研究与应用

建筑物模型是大规模数字城市建设的重要组成部分。本文主要讨论了大规模数字城市建设中建筑物的建模方法,包括批量建模方法和重点区域建筑物精细建模方法。文中介绍了建模的基本思想,使用AutoCAD二次开发的插件和OSG(Open Scene Graph)渲染引擎实现了基于DLG(Digital Line Graphic)的模型批量生成和精细模型生成。实验证明,该方法能够快速有效地进行大规模建筑物批量建模,并支持重点区域精细模型的编辑与生成,在最终的三维场景浏览中,模型美观,空间地理坐标精确,量测精度高,符合数字城市的建模要求。     

VRS动态随机模型建模方法的综合比较

阐述了4种传统虚拟参考站(virtual reference station,VRS)随机模型建模方法及VENUS随机模型建模方法的作业原理,从验后单位权方差、模糊度精度因子ADOP、F-ratio、滤波残差等多个角度综合分析了各方法作业水平的有效性及优劣程度。研究表明,传统的标准随机模型建模方法、信噪比建模方法及高度角建模方法在VRS中的应用有效性最弱,传统的自适应随机模型方法和VENUS建模方法在不同层面体现出各自的优势,有互相借鉴的科研价值。     

多源点云数据融合的建筑物精细化建模

三维建模技术能够实现建筑物的数字化存档，在古建筑保护与修复和现代建筑规划与改造中具有不可替代的作用。针对倾斜摄影测量和三维激光扫描建模技术中建筑物模型存在的问题，本文提出了一种倾斜摄影测量和三维激光扫描生成三维点云模型相融合的建筑物精细化建模方法。选用无人机和三维激光扫描仪作为试验设备，利用ContextCapture、SCENE软件完成点云拼接、生产和编辑，通过ICP算法完成点云精细匹配，实现多源点云数据融合建模；对比单一建模方法模型，从纹理结构和模型精度两方面对融合建模模型进行质量评价。结果表明，融合建模模型纹理清晰，几何结构完整，模型距离中误差和高差中误差的均值均低于倾斜摄影测量模型的值，接近三维激光扫描模型。     

基于ActiveX的3维模型建模方法研究

随着网络3维地理信息服务的发展,3维模型得到了广泛的应用,而受网络带宽和计算机资源的限制,现有的3维模型建模方法在建模速度和效率上不尽人意。在深入研究3维模型的基础上,提出了基于ActiveX控件技术的3维模型建模方法的思路,并进行了研究实现。该方法通过动态建模与静态建模相结合,有效平衡客户端和服务器的负载,减少了网络传输的数据量,较好地解决了上述问题。     

基于WebService的地球系统碳循环建模框架研究

在分析了现有地球系统碳循环模型后,提出了基于WebServices的建模框架方案。定义了地球系统碳循环建模框架的体系结构,设计了地球系统碳循环模型服务的元数据。最后,构建了地球系统碳循环模型服务祸合与兼容性校验方式。实验表明,基于WebServices的地球系统碳循环建模框架可以实现网络环境下异构碳循环模型服务的集成建模。     

三维激光扫描仪在建筑物精细重建中的应用

数字城市建设的不断推进和三维数据采集技术的发展,对城市中重点地区建筑模型的精细程度提出了更高的要求。目前在大规模城市三维建模中,地面激光扫描与倾斜摄影测量联合建模的方法因其建模效率高被广泛应用。但其模型精细程度不能满足重点地区建筑物建模精细度的要求,因此采用多源点云融合进行小区域高精度的三维建模。融合建模虽然模型精细度较高,但前期点云数据处理工作量较大,影响建模效率。本文提出一种建筑物精细建模的方法,并通过实际数据进行验证对比。结果表明,该方法在实现建筑物精细建模的同时,提高了密集点云的自动化处理程度和建模效率。     

地缘环境分析模型图形化建模

针对日益增加的地缘环境分析模型(GEAM)组织管理需求,在对当前GEAM进行元模型剖分及分类的基础上,重点对GEAM图形化建模进行研究。将图形化建模任务划分为模型组织管理、模型编辑及模型验证与运行3个模块,界定各模块的主要功能,构建GEAM图形化建模框架。利用面向对象思想对图元语义映射与关联、模型验证与运行、模型输出与加载等关键技术进行深入研究与剖析。开发GEAM图形化建模原型系统,并通过对地缘环境单元划分模型进行图形化组建,验证可行性。     

基于法平面的GIS平面随机线元概率算法

基于概率论与数值分析,研究基于线元法平面的GIS中平面随机线元落入其相应误差模型内的概率算法,通过实例计算与可视化分析,比较基于误差模型建模机理的概率算法,并得出如下结论:基于线元法平面的概率算法与基于误差模型建模机理的概率算法对GIS中随机线元误差模型的建模是等价的,而且对于GIS中一般曲线的误差模型建模而言,前者具有通用性。     

大坝变形变系数回归建模

在变形分析建模中常采用回归分析建模,但普通的回归模型是一种静态的模型,当变形体结构或物理性质发生变化时,普通线性回归所建立的静态模型将不再适用。变系数回归模型是一种动态模型,有着更强的灵活性和适应性,因此,将变系数回归引入大坝变形分析建模中,采用局部线性估计的方法进行系数拟合。仿真和大坝变形建模实验表明,变系数回归得到的大坝变形模型优于普通的线性回归模型,预测精度更高。     

基于CityEngine的建筑物三维建模技术研究

传统手工建模的方式虽然能够建立精细的建筑物三维模型,但是建模周期长,成本高。本文介绍了基于规则进行三维建模的方法,在CityEngine平台下,充分利用现有的建筑物基底投影分布数据及内部各楼层的房间分布矢量化数据,通过规则文件驱动生成了大场景建筑物外立面三维模型,并进一步建立了建筑物内部的三维模型。因此,CityEngine基于规则的建筑物建模技术,能够充分利用现有GIS数据,快速、批量地对建筑物内外部进行三维的立体建模,提高了三维建模效率,为建筑物三维建模领域提供了一种全新的手段。     

城市建筑三维快速建模方法的研究与实现

针对当前数字城市三维精细模型建设方法的特点和成本,本文提出一种城市三维快速建模方法,作为对精细三维模型建模的补充。该方法的主要思路和技术特点是在充分利用现有城市测绘信息资源的前提下,通过研究各种模型要素的特点,设计出一种自动化程度非常高的技术来实现城市建筑的三维快速建模。该方法保证城市三维模型的逼真效果和浏览速度,极大地提高了三维城市建模的效率,在城市三维建模中具有很好的推广和应用价值。