铁路隧道钻爆法施工智能管理的安全质量进度知识图谱构建方法

复杂艰险的山区环境和不确定的地理地质条件是影响铁路隧道施工建设安全、质量和进度的关键因素,面向智能化、精准化的施工管理,提出一种铁路隧道钻爆法施工安全质量进度知识图谱构建方法。首先,根据铁路隧道施工建设过程中与安全质量进度关联的人机料法环5类关键要素的概念与语义关系,设计了模式层自上而下和数据层自下而上双向协同的构建方式;然后,抽取实体及关系并进行融合、存储,完成模式-数据关联的知识图谱构建;最后,以某新建铁路隧道出口工区施工事件为例构建实例图谱。结果表明,该方法构建的知识图谱精细刻画了影响安全、质量和进度的关键要素属性、要素间语义关联关系以及互馈作用关系等,为铁路隧道钻爆法施工全过程的安全质量进度整体性、系统性的智能化管理提供了关键支撑,也为铁路隧道工程数字孪生奠定了基础。     

基于空间关系约束的虚拟高速铁路场景建模研究

在虚拟地理空间中开展复杂科学实验和管理分析,是目前及未来发展的一个重要趋势。本文对高速铁路场景中的线路、地物和地形对象的关系进行了详细分析,提出了基于空间关系描述的虚拟高速铁路场景建模方法。通过XML标记语言对线路、地物和地形的空间关系进行统一描述,引导和规范场景建模过程中的模型点位计算和地形处理过程。详细讨论了虚拟高速铁路的场景建模流程、场景对象空间关系定义、模型点位计算方法以及地形处理方法,并选择案例区域进行试验。试验结果表明该方法能够有效地理清虚拟场景中各种对象间的关系,从而可以快速建设符合现实标准的、具有高度仿真感觉的虚拟高速铁路场景。     

从实景三维建模到数字孪生建模

从实景三维建模到数字孪生建模是国家数字经济和智慧社会建设与发展的基本需求。本文探讨了实景三维建模和数字孪生建模的关键技术内涵,介绍了数字乡村、未来社区和智能铁路等典型应用场景。广域范围实景三维建模在低成本高效数据采集和智能化自动化三维精细建模与动态更新方面面临挑战,城市级或重大工程级的数字孪生建模在全要素整体性的表征数据与机理模型集成表达方面还存在关键技术瓶颈。测绘技术亟须多学科交叉融合创新,突破天空地有机协同实时动态获取多细节层级实景三维数据、智能化处理多专业多尺度多模态时空数据、不完备数据条件下复杂场景的三维实体化精细建模、表征数据与机理模型结合的全生命周期数字孪生模型动态构建等核心关键技术,形成通用地理空间智能,实现测绘技术的高质量发展和对经济社会发展不可替代的更有力的基础支撑。     

面向数字孪生城市的自然场景构造方法

自然场景内要素种类繁多、结构复杂,在数字孪生城市中还原自然场景具有挑战性。数字孪生城市中的自然场景不仅要使用高逼真的三维模型,还要能表现自然环境中要素的生长过程、结构组成和分布规律,同时满足不同尺度下的场景变换,构造出既符合空间分布规律又具有沉浸式体验的场景。本文从自然场景构造过程的角度分析了场景构造的4个关键技术问题,回顾了目前场景要素建模和场景构造方法,并提出了一种面向数字孪生城市的自然场景构造技术框架。     

基于Cityengine平台的CGA规则室内三维建模方法研究

随着三维数字城市建设的兴起和不断发展,3D GIS技术逐渐被人们所重视,多种三维建模软件也已被大量应用在三维数字城市的设计和创建中。首先通过与传统建模软件的对比,分析了Cityengine城市引擎软件在快速批量建模和与GIS软件数据交互方面的优点,同时也指出了Cityengine在建筑物室内场景方面缺乏对建模规则的研究。因此本文利用二维GIS几何数据作为模型的底面基础数据,借助Cityengine软件特有的CGA语法编写规则文件,对Cityengine平台下创建建筑物室内三维场景的方法进行了初步探究。通过对该方法的研究旨在使三维室内外场景形成良好的整体,弥补之前Cityengine只能对大场景进行外部批量建模而缺乏对内部模型研究的不足,扩展Cityengine在三维建模领域的应用范围,为智慧城市的创建设计以及可视化分析提供了新的手段。     

平面连通巷道三维实体分层建模方法

提出了平面连通巷道的分层建模解决方案:对巷道中心线进行求交点、打断操作,建立结点-路径网络拓扑图;根据外层路径优先搜索原则,提取图中所有的"闭环",获取各中心线断面数据;对闭环的边界路径进行偏移、连接操作,生成分层轮廓线;对相邻轮廓线和顶、底轮廓线分别实现巷道体的网格三角化。实验结果表明,该算法充分利用结点-路径的拓扑关系以及各中心线的断面信息,实现简单,适用于同一中段中心线任意复杂情况下的连通巷道实体建模。     

多源异构数据的大规模地理知识图谱构建

虚拟地理环境作为新一代的地理语言,需要通过对多源异构时空数据的分析与挖掘,构建虚拟地理环境知识工程,实现“数据—信息—知识—智慧”的转化,促进智能虚拟地理环境系统中地理知识的快速转换和融合,从而为虚拟地理环境中地理信息的智能化处理、地理知识的智慧化服务提供支撑。知识图谱是人工智能与虚拟地理环境知识工程相结合的桥梁。本文系统评述了知识图谱、地理知识图谱的研究现状,提出了地理知识图谱的构建流程,重点研究了地理知识图谱构建的关键技术,讨论和阐述了地理知识图谱的应用方向。本文的研究将有助于实现地理信息的知识化,提高虚拟地理环境系统的智能化服务水平。     

基于Creator和Vega的三维数字小区建模

随着“数字地球”、“数字城市”、“数字......”等观念的提出及虚拟仿真技术的发展,数字小区的建设已受到越来越多的关注。探讨了基于Creator和Vega的虚拟环境下的三维数字小区模型的建立,实现了对管辖区内的所属房产项目进行有效的三维景观再现、空间查询、三维管线设计、三维物业与房产管理、用户的定位管理,对提高小区的物业管理水平有着重要的作用,同时也是数字小区的一个重要发展方向。     

面向数字孪生城市的智能化全息测绘

以大数据、物联网、人工智能、虚拟现实、云计算、智能驾驶等新技术为代表的信息化浪潮席卷全球，数字世界与物理世界正形成两大平行发展、相互作用的体系，数字孪生技术应运而生。随着物联网技术（IOT）的发展，数字孪生的理念被引入到智慧城市建设中来，深刻影响着城市规划、建设与治理。笔者所在单位面向数字孪生城市和自然资源统一监管对测绘地理信息的新需求，在全国开创性地开展了面向数字孪生城市的智能化全息测绘试点工作。本文结合上海市智能化全息测绘试点工作，从数字孪生城市、数字孪生城市对地理信息的新需求、智能化全息测绘关键技术及测绘成果等方面展开了论述，重点介绍了智能化全息测绘的技术体系和产品体系，以及在社会各领域的应用成果。     

基于IMAGIS的3维数字校园的设计与实现

作为数字城市建设的一个层面,数字校园的建设必将推动数字城市的建设,为整个数字城市的信息数字化打下良好的根基.本文基于3维可视地理信息系统软件IMAGIS,实现了数字校园的3维建模及虚拟漫游,并就有关技术问题进行了详细讨论.     

Spatial‐Scene Similarity Queries

Assessing spatial scenes for similarity is difficult from a cognitive and computational perspective. Solutions to spatial‐scene similarity assessments are sensible only if corresponding elements in the compared scenes are identified correctly. This matching process becomes increasingly complex and error‐prone for large spatial scenes as it is questionable how to choose one set of associations over another or how to account quantitatively for unmatched elements. We develop a comprehensive methodology for similarity queries over spatial scenes that incorporates cognitively motivated approaches about scene comparisons, together with explicit domain knowledge about spatial objects and their relations for the relaxation of spatial query constraints. Along with a sound graph‐theoretical methodology, this approach provides the foundation for plausible reasoning about spatial‐scene similarity queries.     

高分辨率遥感影像智能解译研究进展与趋势

遥感影像解译是一个不断发展的研究方向,随着日新月异的遥感应用需求、高分辨率遥感数据的快速发展、地理知识的日积月累、以及人工智能技术的发展,亟需发展自动化、智能化的遥感影像解译技术。本文针对遥感影像智能解译,首先从遥感影像解译单元、分类方法、解译认知3个方面阐述遥感影像解译的研究进展,然后提出了面向地理场景的 “地理知识图谱构建—深度学习模型构建—地理知识图谱与深度学习模型协同的遥感影像语义分类”遥感影像智能解译总体框架,并给出初步试验成果,最后对智能解译的重要发展趋势予以展望,以期拓展遥感影像智能解译研究的思路与方法,提高遥感影像智能解译的精细程度和智能化水平,使智能解译具备地理空间理解能力,推动“数据—信息—知识—智能”的深度转化。     

面向地理分析模拟的城市小区场景数据组织方法

城市小区是城市人居环境的重要构成部分,与城市居民生活关系密切。面向城市小区环境综合分析模拟的需求,本文结合虚拟地理环境中虚拟场景和集成建模等概念,设计了可支撑分析模拟的城市小区场景数据组织方法。通过小区系统、小区系统要素和小区系统要素关系来对复杂小区环境信息进行对象化的描述,并按照层次化结构实现城市小区建模场景的组织。利用统一数据表达与交换模型UDX对小区系统-要素-关系中的数据内容进行统一的表达和存储,在此基础上设计了城市小区建模场景对象;利用可扩展接口的方式,实现从城市小区建模场景中抽取符合分析模型需求的数据内容,由此支撑将不同地理分析模型与城市小区建模场景集成。试验结果表明,本文所设计的方法能够有效组织多源异构的城市小区环境数据,并可以便捷地为不同研究方向的城市小区分析模型提供所需建模数据。     

移动VR洪水灾害场景构建优化与交互方法

当前洪水灾害场景三维可视化存在沉浸感差、移动性不足等问题。本文将移动虚拟现实（virtual reality,VR）与洪水灾害场景三维可视化相结合,提出了移动VR洪水灾害场景构建优化与交互方法。该方法首先提出了一种免插件B/S架构下的移动VR场景构建方案,然后从多样化场景数据组织、场景数据量优化控制及自适应调度对移动VR场景构建进行了优化,最后设计了基于凝视的洪水灾害场景漫游探索、信息交互查询等交互分析模式。通过构建试验平台并选择案例进行试验,证明本文方法能够有效支持在智能手机上进行洪水灾害场景流畅地沉浸式展示与交互探索分析。     

Hybrid of Shape Grammar and Morphing for Procedural Modeling of 3D Caves

Procedural modeling of three‐dimensional shapes plays a significant role in many areas nowadays. Methods based on the automation of the modeling process offer a variety of three‐dimensional structures, saving time and money. Geometry synthesis is currently used in many fields including digital cinema, electronic entertainment and simulation. There is a need to replace designers' work with intelligent automated algorithms, especially in the case of terrain modeling. This article addresses the problem of modeling virtual caves and tunnels and presents alternative solutions in the form of a hybrid system. The innovative approach combines two independent methods well known in computer graphics: shape grammars and shape morphing for modeling three‐dimensional geometry. In the modeling process, it is possible to obtain the characteristics of 3D structures with non‐spherical mesh topology. The objects and their transformations are described by functions, while production grammars define the geometry modeling process. The scene graph can be expanded by classic productions and optimized by morphing productions. Obtained shapes can be freely deformed in subsequent productions. The system offers control over the process of modeling and the resulting structure can be rendered up to a high level of realism. We also propose some measures that can be used to verify the modeling results: coefficients indicating the degree of convexity of three‐dimensional model topology based on the structure of inequality, the volume of the model, surface model and the number of model elements.     

空地一体精细化三维模型构建方法

无人机倾斜摄影测量技术因其成本低、效率高，成为大场景三维重建的首选，而在倾斜摄影三维重建中常常伴随着模型变形、纹理缺失等。本文基于低空倾斜摄影测量技术建设三维数字化校园，针对重建后不同类型地物出现的问题，提出了融合多种建模手段的技术优势通过空地一体、虚实结合来构建精细化三维模型的方法，对低空倾斜摄影三维模型的精细化建模具有重要的参考意义。     

基于X3D的虚拟三维场景漫游系统设计与实现

X3D是新一代的互联网3D图形规范，为构建基于Web的虚拟三维场景及其人机交互提供了一种新的途径。提出了基于X3D的虚拟三维场景的建模方案，采用了地理信息系统的图层化方法将虚拟三维场景数据划分为独立地物、植被、交通、建筑物和数字地形等数据层，介绍了各数据层的三维建模及实现方法，并以一个典型的城市小区为例阐述了虚拟三维场景的优化与整合技术。     

Dynamic data-driven railway bridge construction knowledge graph update method

Effectively integrating and correlating multisource data involved in the bridge construction process is crucial for the improvement of the bridge informatization level. In the current issues of dynamic numerous data and low information sharing between different engineering departments, the traditional information management methods are inefficient in providing comprehensive and accurate data support for construction safety. Focusing on the bridge construction stage, this article proposes a dynamic data-driven construction method of railway bridge construction knowledge graph (KG) in combination with dynamic data (materials, personnel, equipment and sensors) in the construction process and KG technology. By taking a railway bridge as a case, the study develops a prototype system and analyzes the effectiveness of bridge construction KG in material traceability, personnel and equipment management and construction safety guidance, which can provide comprehensive and accurate data support for bridge construction management and construction optimization. The results show that: (1) bridge construction KG that takes into account the dynamic features of bridge projects can effectively integrate multiple elements; (2) the bridge construction KG is dynamically updated through real-time comparison and advance prediction based on the dynamic data collected by multi-sensing equipment at the construction site, and can provide effective data support for guiding bridge construction safety; and (3) the construction management prototype system based on railway bridge construction KG can provide accurate data support for material traceability, personnel and equipment management and assisted risk event decision-making. The results of the comparative experiment between the KG group and the spreadsheet group showed that utilizing the KG saved approximately 50% of time and achieved a 20% higher accuracy rate in the material traceability task compared to the spreadsheet group. In general, this study proposes a dynamic data-driven construction method of railway bridge construction KG, which can effectively realize the effective integration and management of multisource data in the bridge construction process, provide the necessary scientific basis for fine bridge management, and help to improve bridge informatization management level.     

On 3D Geo-visualization of a Mine Surface Plant and Mine Roadway

Constructing the 3D virtual scene of a coal mine is the objective requirement for modernizing and processing information on coal mining production. It is also the key technology to establish a "digital...