空间边界缓冲区切片曲线拟合在点云空洞修补中的应用

针对现存的点云空洞修补算法中先精确提取空洞边界,再根据边界邻域点集信息修补空洞的过程,提出了一种基于空洞边界缓冲区切片曲线拟合的空洞修补方法。该方法首先基于不同K邻域内点集的重心变化和密度聚类提取空洞边界缓冲区点集,建立提取点集的局部坐标系;然后采用Householder变换使点集局部坐标系z轴与全局坐标系Z轴平行;最后沿着两个正交的方向切片,根据切片上的点进行曲线拟合并插值出空洞区域点。采用斯坦福大学三维扫描库中的bunny点云数据进行计算分析,基于修补后新增点集到原始空洞内被裁剪点集拟合曲面的距离来定量分析空洞的修补精度,其中闭合空洞和岛屿空洞修补后新增点集到曲面的平均距离分别为0.001 7和0.001 2 m。将本文方法与商用软件Geomagic的修补效果进行对比,结果表明本文方法在闭合空洞类型和岛屿空洞类型中的修补结果可以更好地保存局部区域特征。     

缓冲区生成研究进展评述

缓冲区分析是GIS的核心空间分析功能之一,缓冲区生成在GIS软件开发中亦具有重要地位。目前,对缓冲区生成的研究主要着重于平面坐标系下点、线、面及复合目标缓冲区的生成方法。本文从生成算法、应用需求、实现技术等角度探讨了缓冲区生成的基本问题与目前的研究现状,从算法特点、性能、适用性等方面评述了近年来提出的算法,总结了目前存在的一些难点,在此基础上对缓冲区生成的未来发展趋势进行了展望,并认为以下内容是缓冲区生成研究方面有待加强的方向:面向海量空间数据和网络应用的高性能缓冲区生成算法研究;基于地球椭球体表面、基于网络距离等非平面空间参考系下的缓冲区生成方法。     

空间坐标系变换的函数梯度描述方法

为了将空间坐标系变换由静态的、不随时间发生变换的情况推广到动态的、随时间发生变换以及任意角度发生变换的情况,基于单位四元数构造的旋转矩阵和罗德里格矩阵的完全等价性,揭示出空间坐标系（空间直角坐标系）变换与函数梯度的数学关系,推导出由函数梯度表示的空间坐标系变换的数学公式,在理论上说明了用函数梯度描述空间坐标系变换的方法。研究表明：在数学意义上,空间坐标系变换的本质是"场",可以用"场"的概念统一以任意角度发生旋转变换的空间坐标系变换特例。为进一步研究空间坐标系随时间发生连续变换的情况或以新的思路为运动载体定姿奠定了理论基础。     

缓冲区分析综合模型构建研究

针对现有缓冲区分析常重影响范围轻影响力值、重静态缓冲轻动态缓冲、重缓冲半径轻约束条件,缺乏顾及多方要素的缓冲区分析综合模型的问题,该文基于分析对象、距离属性及约束条件3个基本要素构建了缓冲区分析综合模型,设计了缓冲区分析综合模型的实现方法,并从河面宽度、哨岗监控以及噪音扩散不同应用视角验证了综合模型的可行性。实验结果表明,缓冲区分析综合模型可有效综合多种缓冲要素的复合作用,适用于多样化的缓冲区分析应用需求。     

浅谈ARCGIS中地图投影和坐标换算

ARCGIS中一个非常重要数据存储的数学基础就是坐标系的定义和变换。在ARCGIS中预定义了两套坐标系:地理坐标(Geographic Coordinate System)和投影坐标系(Project Coordinate System)。地理坐标系是以经纬度为地图的存储单元,坐标单位为度,是一个球面坐标系统,而投影坐标系是一个平面坐标系,其地图单位为米,理解熟悉这二者的数学关系,对其数据操作变换非常重要,现就二者数学关系及软件实际操作作以介绍。     

3S技术评估独立坐标系适用范围的方法

首先讨论了城市独立坐标系的变换规律以及距离改正和变形改正的相关算法;然后利用遥感、地理信息等3S技术,精确计算重庆城市独立坐标系的适用范围,为城市独立坐标系的建设和改进提供了可靠地理论支撑。     

基于场论的动态缓冲区生成方法与应用

缓冲区可分为影响度只呈单一距离关系的静态缓冲区和影响度随距离变化而呈不同强度的扩散或衰减的动态缓冲区。本文通过对现有动态缓冲区算法在实际应用中存在的不足与局限的分析,提出了一种新的基于场论的动态缓冲区生成方法。该方法以场论的观点为指导,打破了传统缓冲区在进行重叠合并时简单地采用影响度小的服从影响度大的方法,而是按照场强叠加的原理,将各个影响度进行叠加来生成动态缓冲区。论文按照实际需要,提出了两种新的动态缓冲区模型,给出基于场强积分原理的动态缓冲区影响度的计算方法,实现了基于场论的动态缓冲区的生成,并成功应用于实践中。     

不同椭球与投影参数的两套高斯平面坐标的变换方法

不同时期建立的坐标系可能采用不同参考椭球与投影参数,研究高斯投影坐标间的变换方法,具有实用价值。研究不同椭球参数及投影参数对高斯投影坐标的影响特性,除不同中央经线对投影坐标影响的非线性特性较强外,其它因素对区域坐标系坐标的影响几何都是线性的,因此只要使两种坐标系的中央经线近似一致,就能采用线性变换模型实现两种坐标系的变换。文中利用广州市平面坐标系与CGCS2000平面坐标系之间变换为实例,验证文中技术方法可行性。文中方法为其他城市进行CGCS2000坐标与城市独立坐标的变换具有借鉴作用。     

基于四元数的三维坐标变换解析解的改进

利用单位四元数构造三维坐标变换最小二乘解析解的过程,具有非迭代、稳定性强等特征。然而,它并不适用于左右手坐标系之间的变换。本文在已有的基于四元数的三维坐标变换解析算法基础上进行改进,使其适合于左右手坐标系之间的变换。同时,利用实际工程案例对其有效性进行了验证。     

单位四元数和物方几何约束的绝对定向

针对传统绝对定向方法存在初值依赖从而导致解算精度不高的问题,该文提出了一种基于单位四元数和物方几何约束的绝对定向方法。该方法将模型点坐标视作观测值,用单位四元数表达两坐标系间的旋转矩阵,然后对三维空间相似变换公式进行严密线性化,对绝对定向参数附加距离、直线、平面等约束条件并按附有约束条件的间接平差模型进行迭代计算。模拟和真实数据试验表明:该方法运算速度快、鲁棒性强以及无初值依赖等优势。提出了一种基于单位四元数和物方几何约束的绝对定向方法,为摄影测量的绝对定向问题提供了一种新的思路。