IndoorGML室内空间模型描述

室内空间数据模型的表达能力是影响室内位置服务的关键因素，在进行室内空间位置服务之前，需要建立能够表达室内空间复杂特征的模型。针对这一需求，本文提出了一种多元混合室内空间模型，该模型基于传统的对象特征模型、几何空间模型和符号空间模型，通过其表达的几何和拓扑特征的优化组合来实现，可充分表达室内位置和目标间的连通关系，满足室内位置服务需求。针对大量应用程序需要相同的数据模型进行导航分析和信息交换，本文提出了一种使用IndoorGML描述室内空间模型的方法，该方法可实现室内空间模型信息在各设备端的共享。以北京某大型商场为例，建立了多元混合空间模型并使用IndoorGML对其进行描述，最后通过两目标间路径分析证明本文方法的应用价值。     

基于空间语义的室内导航应用模型研究

室内导航是当前空间信息应用领域的一个热点问题,针对室内空间和室内导航应用需求的特点,提出了一种基于语义的室内空间导航模型。该模型以图论模型为理论基础进行空间的几何抽象和拓扑构建,在准确描述大型建筑室内拓扑关系的基础上,添加模型要素的属性信息以及属性与环境信息的语义关联约束,使模型可以根据出行者的具体需求或环境的变化,改变模型的属性信息,为精细化的导航服务提供基础。     

一种基于体素的室内三维连通图自动生成算法

为了能快速计算室内导航路径,必须使用简单的数据结构表达室内复杂的路径导航信息,室内三维连通图就是一种较好的手段。但是传统的室内精细建模重在几何模型的构建和纹理数据采集,缺乏室内三维连通图的构建。针对广泛存在室内几何模型提出一种基于体素的室内三维连通图自动生成算法,对建筑物内部进行分割和填充,将室内空间划分为离散的导航空间,通过自动语义关联提取连通关系,最终生成室内空间三维连通图。     

面向位置服务的室内空间数据模型研究

室内空间是当前位置服务的新领域,本文围绕位置服务中室内空间建模的全方位需求,比较分析了三类室内空间数据模型的优缺点与适用范围。在此基础上,探讨了一种基于面向对象的室内空间模型框架,集成了室内对象的几何、拓扑和语义信息,可为个性化、智能化位置服务提供数据支撑。     

室内位置地图数据模型构建与应用

室内位置地图是实现位置服务的基础,不仅包含室内空间对象的几何信息,而且还包含对象之间的位置关联关系和语义特征。现有的地图数据模型缺少从位置服务的角度对室内空间的全面分析和描述,难以满足多样化的应用需求。采用面向对象方法构建了室内位置地图概念模型和逻辑模型,实现室内空间几何形态、位置关系和语义特征的统一描述,并通过位置和语义关联提供精准化、适人化的信息服务。结合商场室内个性化推荐与路径导航等位置服务实验,初步验证数据模型的有效性。     

面向个人移动平台的室内三维模型数据重构研究

针对室内三维导航的需求及个人移动平台资源、计算能力有限之间的矛盾,在顾及三维模型渲染质量和效率的基础上,从模型轻量化的角度,采用数据库技术,构建了针对三维实体模型数据的SLMATV数据组织和管理方案(场景-模型层-模型-外观-三角形-顶点),该方案通过合理的数据重构和数据优化,部分采用以空间换时间的策略,有效降低了数据冗余,提升数据传输和绘制的效率,降低计算开销,为高逼真度的三维模型可视化绘制奠定了数据基础和数据保证。实例测试表明,该方案可以有效实现三维实体的轻量化建模,可在保证渲染效率和质量的基础上,为移动平台室内三维应用提供可视化的数据源。     

三维地籍空间拓扑数据模型研究与实现

本文提出了一种适于表达三维地籍的空间拓扑数据模型,并分别在概念层次和实现层次给出了概念模型和逻辑模型。概念模型分为3层:要素层、几何层和拓扑层。要素层用于表述地籍管理对象,几何层用于描述实体的几何形态,拓扑层用于表达实体间的拓扑关系。在概念模型基础上,给出了对应的逻辑模型。实验结果表明:所提出的模型有效、可行。     

一种顾及精细层级的室内拓扑模型

针对室内精细化管理的需求，提出了一种顾及精细层级的室内拓扑模型。该模型首先将室内空间构件分为“主体对象-连通对象-虚拟对象”三种类型；接着以主体对象为基准，在垂直方向上又将室内空间划分为“楼栋-楼层-房间-设备”4个级别，并抽象出虚拟对象实现对对象的二次划分；然后针对同级别对象和跨级别对象建立了拓扑组织规则；最后结合三维引擎Cesium.js对模型进行了管理可视化验证。结果表明，该数据模型能够有效地满足精细场景的数据管理需求。     

室内三维点云空间自动划分与规则化方法北大核心CSCD

精准空间划分是实现室内语义建模与拓扑结构重建的重要基础。三维点云作为常用的室内空间数据载体,如何基于三维点云进行室内空间语义信息提取与规则化具有重要意义。本文提出了一种基于形态学分割方法实现室内场景的分割,并结合矢量规则化方法完成分割场景的规则化。首先,基于区域增长算法与线性拟合方法提取空间分割要素,通过平面投影生成二进制影像,进而利用距离变换和分水岭算法完成空间分割;然后,对空间分割要素进行线性拟合,进行室内空间格网划分,采用矢栅叠加方法实现空间要素规则化;最后,通过4组实际场景(包含3组ISPRS数据集及1组实际场景采集数据)进行数据验证。试验结果显示,本文提出的室内空间分割与规则化方法可以准确快速地完成室内空间要素的提取。     

几何特征与神经网络联合优化的室内三维点云语义分割方法

室内三维点云数据精准语义分割是实现深层次室内空间应用的基础。针对现有三维点云数据语义分割方法存在目标不完整和不一致的问题,本文提出了一种几何特征与深度神经网络联合优化的室内三维点云语义分割方法。该方法首先利用深度学习实现室内结构信息语义标签的初步提取,然后利用几何与颜色特征的点云分割方法对原始数据进行精确分割,最后利用概率模型将深度学习语义分割结果与几何分割结果进行交叉融合,实现语义分割结果的联合优化。基于开放数据集对本文提出的分割方法进行了精度和有效性验证,分别采用室内场景简单到复杂的三组室内点云数据进行了测试,试验结果表明,本文提出的方法能够有效提升室内三维点云语义分割精度。     

四面体格网模型的三维拓扑关系计算

四面体格网(TEN)模型是一种重要的空间数据构模方法,侧重于三维空间对象内部的表达,但是存在着数据量大、计算速度慢的问题。三维拓扑关系是三维GIS的重要研究内容,为此,该文提出了面向TEN的三维拓扑关系计算方法。基于点集拓扑学理论,将TEN分解为内部、边界和外部3个集合,并使用9交模型描述了TEN/TEN的8种拓扑关系;设计了面向TEN的三维拓扑关系计算流程,详细阐述了面向TEN的三维拓扑关系计算的核心算法;基于提出的三维拓扑关系算法,设计了面向TEN的拓扑关系计算实验。实验结果表明:该文提出的面向TEN的三维拓扑关系计算方法,能够满足TEN之间拓扑关系计算的需求。     

基于虚幻引擎的智能矿山数字孪生系统云渲染技术

HTML5、WebGL、云渲染等技术为浏览器、移动端、XR等多种终端的可视化渲染提供了重要技术支撑。本文分析比较了其优缺点,并采用虚幻引擎4的云渲染技术,采用某煤矿的倾斜摄影、BIM、巷道、设备、三维地质模型开展了系统设计与测试,分析了云渲染的效率和效果,实现了数字孪生云渲染技术在智能矿山的应用。     

基于移动LiDAR点云数据的室内全要素三维重建

精确的室内三维模型在古遗产保护、公共场所的精细化管理和室内导航等领域有着重要作用,而激光雷达正被逐步应用到室内三维重建中。文中采用移动激光雷达对室内所有附属设施进行高精度激光扫描,得到融合CCD影像色彩信息的彩色点云数据。给出室内全要素三维重建的技术流程,并利用Autodesk CAD等三维建模平台对点云数据进行有效处理,最终得到高精度且带有大地坐标的室内三维模型。实验结果表明,采用移动激光雷达能快速获取高精度的室内三维点云数据。通过文中提出的流程,可快速得到真三维、真尺寸、真纹理的室内全要素模型。     

顾及外拓扑的异构建筑三维拓扑重建

分析了异构建筑在三维拓扑重建中的问题,依据拓扑数据模型的需求,提出了基于顶图、底图和结构图的自动拓扑重建算法,该算法能够有效地对异构建筑进行整体三维拓扑重建,不仅保留了建筑内每一实体单元的内拓扑,同时也兼顾了实体间的外拓扑。基于该方法,设计并开发了三维地籍管理系统中的数据生成模块,以深圳市某小区为实验区,验证了算法的可行性及有效性。     

Consistency grammar for 3D indoor model checking

Indoor 3D models are digital representations of building interiors reconstructed from scanned data acquired by laser scanners, digital depth (RGBD) cameras, and CAD drawings. Consequently, there is noise in the source data and a notable variety in the methods used to treat the noise and to process these data into reconstructed models. Alas, the correctness of these reconstructions and thus their suitability for a given application are uncertain. There is a lack of a robust base logic that would allow for controlling the consistency of these (automatically) generated models. Fortunately, correctness criteria are well‐defined through existing international standards. Hence, we propose a conceptual framework based on formal grammars to check the semantic, geometric, and topological consistency of a reconstructed 3D model. The proposed method proceeds in three steps to validate the model: (1) correctness checking of individual components; (2) consistency verification of instances’ interactions; and (3) model consistency check for targeted applications. Our method identifies the components in the model that violate the given rules derived from the current standards and expert knowledge. Ultimately, we propose a quantified formulation of our method that may be straightforwardly integrated into industrial‐level model checkers. The approach is independent of level of details and reconstruction method.     

使用最简几何基元构建3维空间数据模型

在对现实世界进行高度抽象化的表达过程中,许多学者和机构提出了多种空间数据模型（或称之为空间数据结构）。文章首先总结了现有模型所使用的基本几何要素,并对其利弊进行了讨论：然后总结了使用这些几何要素进行组合、扩展以构建更为复杂的空间实体的理论即空间数据建模理论,同时也对不同理论的通用性和局限性进行了讨论。笔者随后以4维空间为基础．从空间内嵌的角度去思考不同维度下的空间构成．得出了3维空间的最简基本要索,并通过对比相关文献对geometricprimitives的中文翻译将其命名为“几何基元”。在此基础上笔者探讨了3维几何基元构成空间实体的数学表达本质．沦述了依此几何基元构成的空间实体之间基本拓扑关系的表达方法。最后笔者设计了一套数据结构以系统构建空间数据模型,该模型有利于实现3维空间数据库．可为形成3维数据资产提供蘑础。本文的结论认为,该3维空间数据模型可以有效地解决体3维和表面3维的模型一致性问题,提供了结合“地学3维”和“3维数字城市”等不同应刚系统的途径：同时可将当前的2维地理信息系统自然地扩展到3维：另外还可以为3维空间分析和专门的3维渲染引擎提供理论支持。     

网络环境下三维模型的多尺度数据组织方法

本文针对网络环境下海量三维模型数据的传输与可视化要求,探讨了三维模型数据多尺度组织方法.设计了基于点索引的三维模型几何数据结构,结合多尺度纹理表达,构建三维模型多尺度数据结构.在此基础上,基于四叉树结构构建分层分块的三维模型数据多尺度存储结构,从而适应三维模型数据的多尺度分块调度与传输,并通过实验验证该方法能根据三维场...     

城市空间三维地图及其在智慧城市中的应用

对城市空间三维地图相关的关键技术进行了系统梳理,结合深圳市拟建设的"数字政府"基础时空平台——"深圳市可视化城市空间数字平台"开展实例研究。结果表明,从二维地图可视化提升到城市空间的三维地图可视化,需要从现有的空间数据模型、数据组织与调度逻辑、地图可视化表达方法等方面开展研究,形成城市级的三维数据可视化表达核心框架,满足各类城市应用可视化渲染与仿真需求。     

An appearance‐preserving simplification method for complex 3D building models

The simplification of 3D building models to effectively reduce model complexity and improve rendering efficiency is an important component of 3D GIS. To reduce the data volume while preserving the model appearance, this article proposes a novel simplification method for complex 3D building models. Texture discontinuities are addressed by developing a new data model that records the mapping relation between the texture coordinates of each vertex and its neighboring triangles. The surface mesh of the building model is then segmented into regions, guided by topology and appearance. Finally, the mesh segmentation information is used to derive an improved error metric that considers both geometric and texture errors, and the texture coordinates are adjusted after each simplification operation. A series of comparative experiments alongside traditional methods demonstrates that our approach achieves a good balance between geometric fidelity and texture preservation, and produces simplified 3D building models with better visual quality.     

一种面向对象的4层空间数据模型

针对“空间数据是否要建立拓扑关系并在数据库中显式地存储记录”一直是G IS领域争论的问题,给出了解决方案:融合拓扑关系数据模型和面向实体数据模型,进而在分析和总结现有数据模型的基础上提出了一种面向对象的4层空间数据模型。对模型作了4个层次划分:几何对象、基本和复杂要素、分层与分区以及多尺度表达。模型具有3个特点,即多尺度描述地理空间;能描述不同要素层、不同区之间的关系;用户可根据实际情况自定义要素层拓扑关系。最后给出了模型在自主开发的地理数据库管理平台Geoinfo中的应用情况。