空间圆拟合方法在地铁洞门坐标计算中的应用

将地铁洞门看成空间圆球体与空间平面相交形成的圆。首先,使用最小二乘法拟合空间洞门所在的平面;然后,利用空间平面方程作为约束条件进行最小二乘法空间圆球体拟合,即可得到空间圆方程并得到圆心坐标与半径;最后,结合上海市12号线洞门检测工程实例验证该方法的有效性。     

一种基于补偿最小二乘的空间直线拟合算法

针对空间直线拟合的整体最小二乘算法无法顾及模型误差以及空间直线拟合无法直接利用整体最小二乘进行拟合的问题,该文提出了一种基于补偿最小二乘方法的空间直线拟合方法。首先,将待拟合的空间直线分别投影至3个互相垂直的平面得到3条平面直线;然后根据补偿最小二乘方法能同时顾及数据中模型误差和偶然误差的特性,选择合适的方法求取正规化矩阵和平滑因子来平衡误差,分别求解3条平面直线的拟合参数;最后,根据3条平面直线的拟合参数重建空间直线。通过与相关文献的结果进行比较,结果表明采用补偿最小二乘方法进行空间直线拟合具有一定的可行性,可以提高空间直线的拟合精度。     

三维激光标靶球球心整体最小二乘拟合方法研究

通过分析整体最小二乘球心拟合算法及其在三维激光标靶球球心拟合中计算量较大的问题,提出了在保证球心精度不变的基础上尽可能减少多余球面点的方法,以加快TLS球心拟合算法的运算速度。针对TLS构建的大型稀疏矩阵,采用大型稀疏矩阵快速乘法计算法方程系数矩阵,大大减少了TLS拟合球心所消耗的时间。通过试验分析表明:对多余球面点进行适当过滤既可以保证球心坐标精度又可以加快球心拟合速度;采用大型稀疏矩阵快速乘法可以大大缩短TLS球心拟合的时间。     

基于RANSAC的隧道洞门钢环空间形态测量与分析

由于传统隧道洞门钢环检测方法未考虑异常数据对拟合结果的影响,提出了一种利用RANSAC算法处理隧道洞门钢环检测数据集的新方法。该方法可排除异常数据对洞门钢环特征参数解算的影响,以提高隧道洞门钢环所在的空间平面与空间圆的拟合效果。对某轨道交通洞门钢环实测数据进行了计算与分析,证明该方法可完成隧道洞门钢环特征值的精确解算。     

一种基于补偿最小二乘的空间直线拟合算法

针对空间直线拟合的整体最小二乘算法无法顾及模型误差以及空间直线拟合无法直接利用整体最小二乘进行拟合的问题,该文提出了一种基于补偿最小二乘方法的空间直线拟合方法。首先,将待拟合的空间直线分别投影至3个互相垂直的平面得到3条平面直线;然后根据补偿最小二乘方法能同时顾及数据中模型误差和偶然误差的特性,选择合适的方法求取正规化矩阵和平滑因子来平衡误差,分别求解3条平面直线的拟合参数;最后,根据3条平面直线的拟合参数重建空间直线。通过与相关文献的结果进行比较,结果表明采用补偿最小二乘方法进行空间直线拟合具有一定的可行性,可以提高空间直线的拟合精度。     

一种基于补偿最小二乘的空间直线拟合算法

针对空间直线拟合的整体最小二乘算法无法顾及模型误差以及空间直线拟合无法直接利用整体最小二乘进行拟合的问题,该文提出了一种基于补偿最小二乘方法的空间直线拟合方法。首先,将待拟合的空间直线分别投影至3个互相垂直的平面得到3条平面直线;然后根据补偿最小二乘方法能同时顾及数据中模型误差和偶然误差的特性,选择合适的方法求取正规化矩阵和平滑因子来平衡误差,分别求解3条平面直线的拟合参数;最后,根据3条平面直线的拟合参数重建空间直线。通过与相关文献的结果进行比较,结果表明采用补偿最小二乘方法进行空间直线拟合具有一定的可行性,可以提高空间直线的拟合精度。     

一种基于补偿最小二乘的空间直线拟合算法

针对空间直线拟合的整体最小二乘算法无法顾及模型误差以及空间直线拟合无法直接利用整体最小二乘进行拟合的问题,该文提出了一种基于补偿最小二乘方法的空间直线拟合方法。首先,将待拟合的空间直线分别投影至3个互相垂直的平面得到3条平面直线;然后根据补偿最小二乘方法能同时顾及数据中模型误差和偶然误差的特性,选择合适的方法求取正规化矩阵和平滑因子来平衡误差,分别求解3条平面直线的拟合参数;最后,根据3条平面直线的拟合参数重建空间直线。通过与相关文献的结果进行比较,结果表明采用补偿最小二乘方法进行空间直线拟合具有一定的可行性,可以提高空间直线的拟合精度。     

激光雷达点云平面拟合过滤算法

在分析激光雷达点云空间分布特征的基础上,提出了基于斜率的激光点云平面拟合过滤算法,并利用该算法对机载激光雷达点云的特征提取进行了实验研究.结果表明,此算法能有效地拟合激光点云的连续平滑的水平平面、倾斜平面和垂直平面,在DTM、建筑屋顶和垂直墙壁等特征提取中具有较好的效果.     

基于PDA全站仪对盾构机空间圆的检测

利用PDA控制全站仪,通过全站仪自由设站的方法对空间圆形物体进行数据采集,根据空间球面拟合和空间平面拟合联合解算出空间圆形物体的圆形参数,通过在PDA嵌入该算法对全站仪采集到的数据进行实时解算。结合盾构机制造过程中对工件的设计要求,以盾构机的法兰为例,利用此方法对其进行检测。在工业测量中,由于场地限制,全站仪经常需要搬站测量,此时需要进行坐标转换,本文给出了具体的转换过程。法兰的检测结果与常规测量结果比较差别很小,该方法操作简单、方便快捷,因此具有一定的应用价值。     

校园标志物空间形态的测量与分析

研究了利用免棱镜全站仪进行建筑物形态测量与分析的方法,重点研究了坐标系转换、非线性拟合、形态分析等关键问题。以校内标志物--混流式水轮机转轮为研究对象,利用免棱镜全站仪采集了该物体形态特征点的三维坐标,通过空间平面拟合完成了水轮机转轮的平整度计算与分析,通过坐标转换和平面拟合进一步完成了水轮机转轮圆心坐标、圆半径和圆度的计算与分析。研究和试验表明,利用免棱镜全站仪进行水轮机转轮的空间形态测量是一种快捷和精密的方法,该方法可为其他类似建筑物的空间形态测量提供一定的参考,空间形态测量的数据处理和方法也将得到更加深入的研究。     

微型激光测距与甚长基线干涉测量的天线旋转中心的直接解法

精确确定SLR (Satellite Laser Rainging)和VLBI (Very Long Baseline Interferometry) 天线的旋转中心是并址站归心基线测量的关键问题。本文利用两类约束条件建立旋转中心与观测标志之间的直接关系,第1类约束是SLR或VLBI上的观测标志绕其旋转轴旋转形成1个由平面和球面相割得到的平面圆,第2类约束是SLR或VLBI的旋转中心与其垂直轴旋转圆心在同一铅垂线上,与其水平轴旋转圆心在同一水平面上。根据这两类约束条件建立相应的条件方程,利用标志点观测值直接解算旋转中心的坐标及其协方差阵。利用我国2个GNSS (Global Navigation Satellite System) 与SLR或VLBI并址站的实测数据,求解了基于本文直接解法的空间归心基线。结果表明,与已有分步解的差值优于1mm。     

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。     

机载激光点云数据中电力线自动提取方法

提出了一种从机载激光点云数据中自动提取电力线的方法。首先利用顾及地形起伏特征的机载激光点云自动滤波方法移除地面点,利用维数特征以及方向特征自非地面点中分割获得电力线激光点云;然后对获取的电力线点采用二维霍夫变换和最小二乘拟合的方法求取每条电力线的中心线方程,根据中心线方程求取每条电力线上的激光点完成单电力线目标提取,并考虑了电力线在水平投影面内重叠时的情况;最后根据分块质心解算方法生成每条电力线上的三维节点,输出电力线矢量。采用实际线路巡检实验采集的机载激光点云数据进行实验,实验结果表明,该方法能从机载激光点云数据中提取出完整的电力线,并具有较好的鲁棒性,对电力巡线具有一定的实际意义。     

基于 RA NSAC 的残缺平面标靶稳健定位方法

针对圆形有效反射区域的平面标靶拖尾点和因遮挡造成的数据缺失问题,提出一种基于RANSAC的残缺平面标靶稳健定位方法。文中采用RANSAC算法拟合标靶平面,使经过测距误差修正的反射点规整位于标靶平面;利用Givens变换将空间三维圆拟合简化为二维圆RANSAC拟合。采用两个实验分析同一平面标靶因不同遮挡对定位精度的影响。结果表明,该方法能够有效解决拖尾点和数据缺失问题,提高平面标靶定位的鲁棒性。     

利用LiDAR点云强度的十字剖分线法道路提取

由于道路与地面在空间上表现相近,因此,仅用空间坐标无法从LiDAR数据中直接提取道路。机载激光扫描系统在获取对象三维信息的同时,也记录了激光经由反射的强度信息,因此能从空间坐标和辐射两个方面表现地物的特性。结合这两种相对独立的信息在激光扫描数据中进行道路提取,提高了提取结果的稳定性。首先利用激光扫描数据的高程滤波去除非地面点;再通过强度信息进行阈值分割得到包含干扰的初始道路区域;然后,利用两组十字剖分线检测初始区域在4个方向的狭长性与宽度一致性,使得狭长状、区域宽度较一致的道路区域同干扰区域具有不同的权值,从而提取真正的道路区域;最终通过对道路区域的细化和平滑,得到道路中心线。实验表明,该方法能够较好地在LiDAR数据中提取出道路并得到道路中心线。     

大椭圆航线设计的空间矢量方法

针对传统大圆航线设计采用的球体模型和现代导航设备采用的椭球体模型不统一引起航行误差的问题,研究了基于空间矢量的大椭圆航线设计方法。通过采用空间矢量代数方法直接求解大椭圆顶点,并提出依据长轴矢量和短轴矢量的大椭圆描述方法,应用两个基本矢量推导大椭圆航线方位和航程计算公式,进而研究了大椭圆航线设计算法,重点提出了基于Newton-Raphson(N-R)的等距离航线设计算法。对比算例表明,大圆航线与大椭圆航线设计结果差异明显,大椭圆航线设计算法与航行阶段采用的地球模型一致,可消除大圆航线设计引起的误差,提高航海计算精度。     

面向WebGL的矢量数据三维绘制技术

矢量数据的叠加显示能够提高三维虚拟地球的表达效果与分析能力。受限于GPU的计算精度,在三维虚拟地球中矢量数据绘制普遍存在抖动现象和深度冲突现象。对基于WebGL的矢量数据三维绘制中计算精度问题进行了分析,提出了使用CPU RTC技术和GPU RTE技术提高顶点变换的精度,使用多视锥渲染算法和深度平面技术解决深度缓存精度问题。实验证明,这几种技术和算法可以有效缓解抖动现象和深度冲突现象导致的视觉干扰,改善了各种尺度和范围的矢量数据在三维地形上的叠加显示效果。     

三维激光扫描技术在城市地下空间测量中的应用研究

为验证三维激光扫描技术在城市地下空间测量中应用的可行性,本文在实验基础上,叙述其应用的过程、点云拼接的方法、工作效率,推证评定扫描精度的原理等。实验结果表明,扫描测图和全站仪测图比较,外业工作的时间前者是后者的1/3,内业成图时间后者是前者的3倍,前者的平面精度为2.6 cm,后者为4.6 cm,证明三维激光扫描技术不但可用于城市地下空间测量,而且具有较高的效率。     

地铁盾构隧道洞门钢环圆心坐标的精确测定

给出了测定与计算钢环圆心坐标和半径的方法,按照最小二乘原理进行求解,并根据实际数据进行了验证和分析,实现了地铁盾构隧道洞门钢环圆心坐标的精确测定。     

一种基于分布中心的矢量数据零水印算法

针对鲜有零水印算法能同时适用于点、线、面矢量数据版权保护,提出一种基于分布中心的矢量地理空间数据零水印算法。首先,对矢量数据进行格网划分;其次,计算格网内每个点到其算数平均值中心的距离,并将得到的距离序列与距离平均值进行比较,大于等于距离平均值,则记为1,否则为0;然后,统计格网内的0和1数量的多数,记为0或1,以此生成空间数据特征值;最后,将该特征值与置乱后的二值水印进行异或,构造出零水印图像。实验表明,文中算法能同时适用于点、线、面矢量数据,并且对常见的平移、缩放、裁剪、格式转换、随机删点等攻击鲁棒性好。