3D GIS与3D GMS中的空间构模技术

3DGIS和3DGMS是近10年来地学领域并行发展的两大领域,该文从研究对象,数据来源,空间参照,空间构模,拓扑描述,空间量算,空间分析及应用领域等方面分析了3DGIS和3DGMS异同,并从数学模型,高程特征,属性特征和构建方式等方面讨论并重新界定了空间维数问题,重点分析了空间构模技术,将3D GIS和3D GMS中的空间构模分为基于面模型,基于体模型和混合构模3大类,并进行了分析比较和讨论,指出3D GIS和3D GMS将殊途同归,并最终建立全要素的真3D地球信息系统。     

极地陆生植物3D形态数据库(3D MPP)

植物3D形态是植物的重要生理特征和存在形式。3D形态由于与植物的光合作用效率息息相关,因而对植物生长具有重要意义。将2014年在南极乔治王岛长城站附近采集的56份苔藓植物标本鉴定为4科6属6种及1变种。从每一种中选取一个代表性群落样品用REVscan 3D扫描仪进行高精度的激光扫描,共获取120 M 3D点云数据,987 429个点和1 700 380个面,重构出7个植物样本的表面3D模型。在此基础上,基于Java Web技术、开源数据库系统My SQL、第三方开源Web GL库Three.js、开源Web应用服务器Tomcat等构建了国内首个极地植物3D形态数据库(3dmpp.gznu.edu.cn),提供了3D渲染功能。通过本数据库用户可以方便地浏览和搜索已有的物种信息数据,并全方位地获取植物的3D表面信息。本数据库的建立为极地植物的3D形态信息提供了储存、展示与共享的平台,为不同植物间3D表面形态的比较研究提供了基础数据和工具,为保护极地植物,特别是濒危植物的全息信息资料提供了重要保障。     

谷歌拟推3D地图

美国谷歌公司6月6日宣布,将发布离线导航地图和航拍3D立体地图,同时打算提供更为偏远地区的地面图景。谷歌地图产品主管彼得·伯奇当天在谷歌公司总部展示谷     

3D GIS空间索引技术研究

概括并分析3D GIS中使用的空间索引技术,介绍各类技术方法的基本思想;对典型的空间索引方法进行分类,综合比较其优缺点和适用对象;按照空间分割方式将三维空间索引分为规则分割和对象分割两大类,规则分割包括规则网格、BSP树、八叉树、KD树、KDB树和R树系列等,对象分割则通过层次包围体来实现。指出在3D GIS实际应用中,应根据实际情况和应用需要组合多种索引技术,进而生成灵活、高效的索引机制。     

复杂地貌无人机遥感3D场景构建

针对地形起伏变化较小、形态特征单一的地貌,无人机遥感多采用"已"字形垂直视角或模拟多镜头垂直视角航线从5个方向对目标对象进行数据采集,构建3D场景,但是对于地貌形态、空间分布急剧变化的山地环境,通过传统航线方式获取地貌影像时容易出现工作效率低、飞行安全性低、精度低等问题,适宜的航线规划方案是确保无人机飞行安全、提高工作...     

土库曼斯坦高难度Y-3D井钻井液技术

Y-3D井是土库曼斯坦阿姆河右岸扬古伊气田构造带上的一口大斜度开发井。针对该井上部地层大井眼泥岩段存在易泥包、易垮塌及携砂困难,中部井段长段膏盐层对钻井液的污染,高温对钻井液性能的影响,以及大斜度定向钻进中的润滑防卡和下部地层易喷、易漏、高含H2S等技术难题,通过对钻井液体系和技术措施优化,使钻井液性能满足了钻井工程、地质录井和保护油气层的要求,实现了安全、优质、快速钻井。     

Mozaik3D软件在高中地理课堂教学中的应用研究

3D演示动画能够从多个空间角度展示地理过程与地理现象,有助于学生直观地认识相关内容。本文结合Mozaik3D软件的功能特点,以自然地理部分教学内容为例,说明其在地理教学中的实用性,开发信息化背景下的地理教学资源。     

基于3D LiDar数据的城区植被识别研究

提出一种基于支持向量机(SVM)的三维LiDar数据分类方法:利用kd-trees存储无序的点云数据,在局部邻域中利用点云数据间的几何关系估算植被表面特征值;将密度值和高程差值作为SVM输入特征变量,利用基于径向基函数的SVM方法实现植被点云数据的分类.实验结果为:OA分类精度达到94.31%,Kappa系数为89.53%.该方法操作性较强,在分类精度及计算效率方面比传统方法具有优势.     

基于3D框架下的中原城市群环境污染排放研究

在世界银行2009年发展报告提出的密度、距离、分割三大因素框架下,利用2005—2015年中原城市群面板数据,分析密度、距离和分割与中原城市群工业废水、工业SO2和工业烟尘排放强度的关系。结果发现:经济密度因素与环境污染呈倒"U"型曲线关系,且拐点已经出现,经济密度的进一步增加会减弱环境污染物的排放;距离的缩减会改善环境质量;分割因素对3种污染物的影响出现分化,市场分割程度越大,工业废水排放量越大,而工业SO2和烟尘的排放量则存在减少的趋势。     

GIS和GOCAD支持下的矿山3D地质建模

在综合分析3D地质数据模型的基础上.提出将源数据模型分为GIS可描述和GIS不可描述数据模型的分类方法,在ArcGIS和G0(:AD平台下构建了基于GIS的多元、多方法集成的矿山3D地质模型.ArcGIS平台下描述GIS可描述数据模型,并进行数据管理和空间数据分析;GIS不可描述数据模型一方面在GOCAD下描述复杂的地质构造,另一方面采用面向对象的聚合派生法描述矿山工程模型中的空间实体,并利用Geodatabase建立两者的关联.实例应用表明,该方法保持了数据在空间和时间上的一致性,为矿山安全生产管理提供了有效和可靠的空间数据及可视化支持.     

高分辨率星载遥感立体像对3D测量模型

由于具备立体测量功能的高分辨率卫星不断增多,使利用星载遥感影像立体像对获取DEM逐渐成为可能。与传统航空摄影测量相比,星载方式平台稳定,其姿态控制与测量精度较高,能充分保证3D测量的精度。对Quick-BirdI、KONOSS、POT5 3种卫星相似的立体成像方式进行研究,利用星历和姿态内插方法确定多中心投影的外方位元素初始值,利用前、后视共线方程及误差方程构建通用的立体测量数学模型,最后由若干控制点解算出立体测量所需定向参数。以SPOT5数据为例,进行外方位元素解算及模型误差分析,结果表明模型具有较好的3D测量精度。     

用强度折减法和FLAC^3D计算边坡的安全系数

对采用强度折减法和FLAC^3D计算边坡的安全系数问题进行了研究。对边坡破坏的判断标准、边坡滑面位置的确定及计算参数对安全系数计算结果的影响进行了分析。结果表明，用FLAC计算时，边坡的破坏可以通过节点最大不平衡力突变、节点最大速度突变、特定点位移的不收敛等特征进行判断，同时边坡破坏的滑面也可以由速度等值线图等方法表示出来。另外，通过分析发现，弹性常数、剪胀角等参数对安全系数计算结果的影响不大。     

Polygon‐based texture mapping for cyber city 3D building models

The three‐dimensional building model is one of the most important components in a cyber city implementation. Currently, however, most building models do not have sufficient and accurate texture information. The lack of texture not only makes 3D building models less realistic in visualization, it may also fail to provide needed information in intricate applications. This study developed a polygon‐based texture mapping system to produce near photo‐realistic texture mappings for 3D building models. Textures of building exteriors were generated from mosaics of close‐range photographs acquired with commodity digital cameras. The developed system integrated multiple digital photographs to create texture mosaics that were continuous in geometric outlines and smooth in colour shadings, and correctly mapped them onto corresponding building model façades. A test example demonstrated that the resultant building model had more complete and accurate texture features as well as a near‐photo‐realistic appearance.     

矸石山边坡稳定特征的FLAC3D数值模拟分析

根据矸石山主要特征,采用Mohr-Coulomb非线性塑性本构关系建立了矸石山数值模型,利用FLAC3D软件,通过数值模拟方法,分析了矸石山边坡塑性区域特征,模拟了矸石山边坡的安全系数随坡度变化的规律.数值模拟结果表明:矸石山边坡坡面浅表会产生塑性变形区,并会发生局部坡面滑坍.数值模拟结果与矸石山实例滑坍情况相近.本文数值模拟分析结果对矸石山治理工程有一定指导意义.     

体绘制技术在地学3D GIS 可视化中的应用研究

体绘制技术是目前科学计算可视化研究的一个重要组成部分，对地质体内部属性分布的可视化有重要意义。该文针对地学研究中几何建模和属性建模同样重要的特点，基于一种矢栅一体化的混合数据模型，对地质体表面采用三角面片描述几何形状，对地质体内部采用基于八叉树的自适应网格剖分技术描述内部属性特征。对网格剖分后的体数据，采用体元投射的体绘制技术进行地质体内部属性可视化，显示出很好的效果，具有实际应用意义。     

A simplicial complex‐based DBMS approach to 3D topographic data modelling

This paper introduces a new compact topological 3D data structure. The proposed method models the real world as a complete decomposition of space and this subdivision is represented by a constrained tetrahedral network (TEN). Operators and definitions from the mathematical field of simplicial homology are used to define and handle this TEN structure. Only tetrahedrons need to be stored explicitly in a (single column) database table, while all simplexes of lower dimensions, constraints and topological relationships can be derived in views. As a result the data structure is relatively compact and easy to update, while it still offers favourable characteristics from a computational point of view as well as presence of topological relationships.     

基于GPU加速和随机边界的3D弹性波逆时偏移算法

三维弹性波逆时偏移需要巨大的计算量和硬盘存储需求,针对此问题,本文引进GPU并行算法和随机边界的概念,在保证同样偏移精度的基础上,采用GPU加速和随机边界方法改进三维逆时偏移算法。本文完成了三维弹性波逆时偏移的CPU和GPU并行算法,对逆时偏移成像效果、加速效果进行了分析验证。     

基于粗糙集和GeoMo3D的城市岩土参数重要性评估与可视化

岩土参数是影响地下空间开发利用的重要因素,岩土参数不同,其重要性也不同,并影响城 市地下空间开发利用.依据粗糙集理论,提出利用不可分辨关系、属性集正域及知识依赖度 判断岩土参数重要性的评估模型.结合北京市CBD实例,研究基于粗糙集方法的城市地下空 间开发利用岩土参数重要性及其权重,得到与传统层次分析法（AHP）相一致但更精细的重 要性评估结果,并在GeoMo3D系统中进行建模、评估及可视化比较,验证粗糙集方法的合理性和优越性.     

Change detection for 3D vector data: a CGA-based Delaunay–TIN intersection approach

In this paper, conformal geometric algebra (CGA) is introduced to construct a Delaunay–Triangulated Irregular Network (DTIN) intersection for change detection with 3D vector data. A multivector-based representation model is first constructed to unify the representation and organization of the multidimensional objects of DTIN. The intersection relations between DTINs are obtained using the meet operator with a sphere-tree index. The change of area/volume between objects at different times can then be extracted by topological reconstruction. This method has been tested with the Antarctica ice change simulation data. The characteristics and efficiency of our method are compared with those of the Möller method as well as those from the Guigue–Devillers method. The comparison shows that this new method produces five times less redundant segments for DTIN intersection. The computational complexity of the new method is comparable to Möller’s and that of Guigue–Devillers methods. In addition, our method can be easily implemented in a parallel computation environment as shown in our case study. The new method not only realizes the unified expression of multidimensional objects with DTIN but also achieves the unification of geometry and topology in change detection. Our method can also serve as an effective candidate method for universal vector data change detection.     

基于“3D”框架的江苏省地级市经济地理格局空间演化研究

基于世界银行发展报告中的距离、密度、整合"3D"视角,运用主成分分析和空间自相关方法研究江苏省地级市经济地理空间演化格局,结果表明:1)江苏省各市经济密度和经济整合虽持续发展,但苏南、苏中和苏北地区的差距仍有扩大的趋势;经济距离优势总体表现显著,但苏中优于苏南、苏南优于苏北。2)2000年以来各市的经济地理空间类型各有不同,苏州、吴锡、南京呈现"3D"类型,连云港、宿迁、徐州呈现"0D"类型,其他城市都有一定程度的变化。针对不同的类型,应采取不同的政策优化经济地理空间格局。3)各市3D综合得分空间上呈显著正相关,即高值与高值地区、低值与低值地区相邻,正极化效应和弱极化效应明显,但随着经济发展聚集程度有所变化,且呈线性下降态势。4)经济整合力度弱、经济空间分割强烈是苏中城市面临的主要问题,而经济距离是苏北城市面临的主要问题;苏中城市将成为经济空间优化发展潜力最大的区域,提升苏中各城市的经济密度和整合水平是江苏省经济空间优化的主要方向。