数字三维地形技术

数字摄影测量学与现代信息科学的结合产生了数字三维地形技术,使人们能够借助计算机技术在三度空间完成对地形形态数字化的真实描述.获取数字三维地形成果主要涉及数据源、采集模式和生产流程3个方面.可视化与虚拟现实技术使数字三维地形成果具有真实的效果和强烈的临场感.查询、分析、仿真等功能的实现使数字三维地形技术有广泛的应用价值.     

裕后街滑坡稳定性分析及防治对策

滑坡稳定性分析及滑动推力的计算评价是滑坡地质灾害防治论证的重要基础,郴州市裕后街滑坡运用传递系数法计算其稳定系数可知,在天然状态下,稳定系数为1.16～1.23,饱水状态下,稳定系数为0.89～0.98,说明在降水条件下不稳定.建议采用削方减载和挡墙抗滑的综合治理方案进行防治.     

基于塑性力学极限法的赵树岭滑坡稳定性分析

基于塑性力学和极限分析理论,假设坡体处于极限滑动状态时,滑动面各处的岩土体均达到塑性极限状态,各段滑动面以及滑动面斜率改变处的竖直平面,都是速度间断面。在此基础上,通过虚功原理建立内外力功率平衡方程,由此求得基于塑性极限分析法的滑坡稳定性系数表达式。选取三峡库区赵树岭滑坡作为分析实例,根据塑性极限分析法的稳定性系数为1.14,计算结果表明赵树岭滑坡总体稳定,但稳定性富裕度不高。     

城市三维地质数据管理与服务系统框架研究

城市地质数据的数字化管理与服务是“数字城市“工程的重要内容,3D GIS将在未来的城市数字化建设中扮演核心角色.介绍了3D GIS的发展现状及应用前景,详细讨论了基于3D GIS构建的城市地质数据管理与服务系统的设计思路和结构功能.三维数据结构的研究是3D GIS的核心问题并成为当前制约3D GIS深入发展与应用的瓶颈,由于缺乏对三维地质数据进行有效管理与可视化表达的三维数据模型,当前GIS的三维地质建模能力与三维空间分析能力都极为薄弱.在分析城市三维地质数据多种建模方法的基础上,采用一种基于TIN和TEN的混合数据结构来构建城市地质数据建模系统.针对城市三维地质数据的特点,探讨了城市三维地质海量数据的采集与管理、城市三维地质数据信息的Web发布等重要问题,力求为系统功能的最终实现提供完整的解决方案.     

风振影响下乔木坡地暴雨型浅层滑坡演化机制

强对流或台风等极端天气下乔木坡地发生浅层滑坡灾害往往是暴雨和强风共同作用的结果。以皖南山区一处暴雨型浅层滑坡——畈章组滑坡为例, 通过现场调查和气象资料的分析表明, 除暴雨外风荷载也有可能促进滑坡的启动。为揭示该滑坡启动与破坏后这一完整运动过程的演化机制, 首先基于无限斜坡模型分析了实际降雨条件下的滑坡稳定性, 然后对取自于滑坡体内乔木根系周围和滑动面附近的两种土样利用DPRI型环剪仪, 分别开展了不排水循环剪切试验和自然排水残余剪切试验。结果表明: ①降雨入渗引起滑动面孔隙水压力的上升, 并导致稳定性的降低是畈章组滑坡启动的直接原因; ②乔木根系周围的饱和土在风振作用产生的动剪切荷载下易形成高的超孔隙水压力, 并导致浅表层的局部失稳滑动, 增加了畈章组滑坡整体破坏的可能性; ③滑动面土体的残余强度具有强烈的"正速率效应", 从而控制了畈章组滑坡启动后不会表现出高速远程的运动特征, 与现场调查结论一致。研究结果可以为暴雨协同风振作用下富乔木坡地浅层滑坡的预警预报研究提供参考。      

浙江省玄武岩台地稳定性评价:以嵊州市地雅园滑坡为例

玄武岩台地型滑坡是一种特殊的滑坡类型，此前对其稳定性的研究较少。以嵊州市地雅园滑坡为研究对象，采用三维数值模拟的方法进行了稳定性分析评价，首先基于详细的地质资料采用三维模拟软件进行了建模；然后基于P-Ⅲ型分布曲线确定了降雨重现期，分别采用岩土软件MIDAS进行了滑坡稳定性模拟与三维运动模拟平台DAN3D软件进行了滑坡影响范围计算；最后对影响地雅园滑坡稳定性的因子进行了敏感性分析。结果表明:不同降雨强度对地雅园滑坡稳定性的影响不同，最不利工况为百年一遇降雨工况，此时滑坡稳定性系数为0.946，破坏概率为65.25%，影响范围最大增加了36.83%；内摩擦角和降雨是影响地雅园滑坡稳定性的主要因子。分析原因认为玄武岩台地型滑坡稳定性主要与硅藻土滑带、节理裂隙面的发育情况、降雨入渗滞后性有明显的相关性。本研究成果可为同类滑坡稳定性评价提供参考依据。      

基于边云协同的AR空间分析计算框架

地理数据的增强现实（AR）技术,是地理信息可视化的重要发展方向之一。受限于头戴式AR设备有限的计算能力,已有的地理信息AR研究多集中于地理信息的可视化,并未提供复杂的空间分析计算功能。本文提出了一套基于边缘计算与云计算协同的AR空间分析计算框架。AR端完成空间数据的可视化、人机交互、数据预处理等;云端则完成复杂的空间分析计算任务以及空间数据的持久化存储;边云二元存储方法和三维可视化模型-三维地理模型间的坐标转换模块完成AR端和云端间的高效链接;从而达到高效率的、端对端的协同计算。基于该框架,本文利用头戴式AR设备Hololens,并基于武汉市的建筑物三维数据和天空可视因子算法,实现了在AR可视化的同时进行复杂的空间计算。结果表明,在保证空间分析计算效率和精度的同时,Hololens性能表现稳定,三维空间可视化的体验良好（FPS约35）,证明了边云协同框架下的AR在空间分析计算具有广阔前景。     

＂35＂集成技木在数字三维城市中的应用

数字城市是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础,充分利用遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和多媒体技术及虚拟仿真等现代科学技术,对城市基础设施和与生产生活相关的各方面进行多主体多层次全方位的信息处理和利用,对城市进行多分辨、多尺度、多时空和多种类的三维描述,即利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络进行数字化虚拟实现。数字城市不仅为城市建设、城市发展预测和城市管理提供了革命性的技术手段,而且描述了城市发展方向。     

三维激光扫描技术在数字矿山领域的应用

随着数字矿山概念的提出,矿山管理对空间三维信息的需求也显得更加迫切,三维可视化的管理模式已经成为数字矿山的主要内容之一,而目前常规的测量方式所获取的数据很难满足三维数字矿山的需要。三维激光扫描技术具有高分辨率、高采样率以及非接触式测量优势,非常适用于获取矿山的复杂表面和高危区域的空间三维信息。该文结合三维激光扫描的技术优势探讨该技术在数字矿山中的应用和方法,总结了三维激光扫描技术在数字矿山领域的应用方向。     

土质边坡空间临界滑动面搜索的优化算法

将二维均质土坡作为平面应变问题,假定滑动面是一个圆弧,将滑弧圆心与半径转变为后缘剪入点、坡脚剪出点和过后缘点滑弧切线与x轴的交点等3个点的横坐标,然后以这3个参数为变量,给定合理的取值区间,应用黄金分割法搜索二维边坡的最小稳定系数及相应的临界滑动面。进一步假定均质土坡的三维空间滑动面为一旋转椭球体,旋转椭球体的竖向中轴面和二维的圆弧面一致,给定椭球体不同的水平轴半径值,采用以上二维滑动面搜索方法可求出不同水平半径所对应的三维最小稳定系数及相应的椭球面。结果表明:边坡的三维稳定系数没有极小值,但有极限值;对于横向延伸长的无限边坡,三维稳定系数逼近二维稳定系数,当旋转椭球长轴与短轴之比大于3时,二者很接近,边坡稳定性可简化为二维来分析;对于受地形、地下水等条件约束的短边坡,三维效应明显,在考虑实际边界条件的情况下按三维来分析。     

GIS COMPONENT BASED 3D LANDSLIDE HAZARD ASSESSMENT SYSTEM：3DSLOPEGIS

In this paper ,based on a new Geographic Information System(GIS) grid-based three-dimensional (3D) deterministic model and taken the slope unit as the study object ,the landslide hazard is mapped by the index of the 3D safety factor ,Compared with the one-dimensional(1D) model of infinite slope,which is now widely used for deterministic model based landslide hazard assessment in GIS,the GIS grid-based 3D model is more acceptable and is more adapt-able for three-dimensional landslide.Assuming the initial slip as the lower part of an ellipsoid ,the 3D critical slip surface in the 3D slper stability analysis is obtained by means of a minimization of the 3D safety factor using the Monte Carlo random simulation.Using a hydraulic model tool for the watershed analysis in GIS,an automatic process has been devel-oped for identifying the slope unit from digital elevation model(DEM)data,Compared with the grid-based landslide hazard mapping method ,the slope unit possesses clear topograhical meaning,so its results are more credible,All the calcula-tions are implemented by a computational program,3DSlopeGIS,in which a GIS component s used for fulfilling the GIS spatial analysis function.and all the data for the 3D slope safety factor calculation are in the from of GIS data (the vector and the grid layers).Because of all these merits of the GIS-based 3D landslide hazard mapping method,the complex algo-rithms and iteration procedures of the 3D problem can also be perfectly implemented.     

城市大比例尺数字影像地图的研制

城市数字影像地图的制作与应用是城市遥感和数字城市建设的重要环节 ,是城市基础空间数据集和城市GIS的重要组成部分 ,其在城市建设和发展中的地位与作用日益高涨。本文就城市大比例尺数字影像地图制作工艺、生产平台、比例尺系列、航摄要求、控制数据、质量要求和应用模式等进行了探讨 ,对比了数字摄影测量系统和商用遥感图像处理系统在城市影像制图中的应用方式 ,认为在现阶段 ,在城市测量单位 ,以基于单片微分纠正原理的图像处理软件为主要制作平台 ,集成其它测量和制图系统以及既有控制数据和地形数据进行规模化的影像图生产具有极大的优势和推广应用前景.并以生产实例对优势和前景进行了说明。     

数字城市的三维景观系统构建

本文探讨了数字城市中三维景观的功能特性 ,分析了数字城市中三维景观系统构建的技术思路 ,讨论了三维景观系统构建过程中的一些关键技术 ,如景观背景变换、三维对象信息查询、天气效果的实现以及地形构建等。文章最后指出今后有待进一步解决的技术问题。     

基于OpenGL的三维地形实时动态交互显示

地形是自然界的复杂形体,地形三维显示技术是地理信息系统(GIS)的重要研究领域及其组成部分。同时,地形的三维实时显示也是虚拟现实(VR)的一项关键技术,而虚拟地形环境面临的是巨量地形数据和地面特征数据。利用这些地理空间数据建立一个逼真、实时、可交互的地形环境是一项复杂的工作。本文介绍了OpenGL的特点及OpenGL图形绘制的基本技术在OpenGL环境下,三维地形实时绘制显示的机制及一般过程。探讨了OpenGL立体图形动态显示的两种主要方式,即:视点固定目标移动和目标固定视点移动。同时给出了具体的绘制实例。     

地球数字产品的空间数学基础

在分析当前地球数字产品空间数学基础局限性的基础上,将地图投影概念由传统的曲面到平面的变换扩展为曲面到曲面的变换,提出一套适合于大型GIS和地球数字产品的“地图投影”模型的实用模型,该模型的视图采用等距离切圆柱投影,度量空间是椭球面几何系统,符合计算机环境下GIS视图与度量空间分离的特性。鉴于全球多分辨率连续可视化,精密可视化量算,三维、多维地球数据统一,标准的空间定位框架和只有在统一的空间系统内全球资源、生态环境数据才能进行精确的地理分析等四个方面的需要,从地图投影进到本模型将是方向和技术趋势。     

GeoSOT-3D椭球体剖分真三维数据表达

随着地球观测技术和信息技术的进步,以全球为背景的科学探索不断增多,不仅是地球表面信息,地下、水下、空中等地球上各个层次的空间信息都受到极大的关注。地球球体剖分网格可以构建真三维的数据模型,进而实现空天地、地下水下一体化的空间数据组织、管理、表达与应用。本文详细论述了GeoSOT-3D椭球体剖分网格的剖分空间框架、剖分编码与剖分尺度特性等理论体系。建立基于GeoSOT-3D的空间对象的真三维表达模型。利用该真三维模型实现了地球椭球体的地上地下可视化,点线面体等空间实体的可视化。研究表明,GeoSOT-3D椭球体剖分具有椭球剖分框架简单、体系完整、二三维一致等特点,因而在该框架下的真三维数据模型可用于下一代地理信息系统中的空间大数据的组织管理与表达。     

数字空间解读的机理分析

本文阐述了以地球表层为研究对象的地理学在信息革命的巨大影响下 ,将面临的 3大问题 :(1 )可持续发展--弄清地球表层巨系统的驱动力、运行机制、调控方法等可持续发展问题 ;(2 )经济全球化--各种经济、社会要素在大尺度空间内流动与融合 ,研究其地域分异规律和人地系统问题 ;(3)人类行为与区域响应--信息分布、交流的新格局对人类社会行为的影响和与其相关的自然、人文地理问题。认为地理学的空间观、时间观、尺度观、变化观、综合观、表达观及其方法论为地理学解决上述问题提供了可能性。指出了在信息社会里解读数字空间将遇到的 4个转变 :研究对象的转变 ,时空观的转变 ,研究手段的转变 ,研究方法的转变。提出了通过对数字空间的解读 ,实现对地球表层的全面深入的研究 ,同时也使地理学的定量研究方法走向成熟。     

数字摄影测量在公路设计中的应用

论述了服务于公路设计的3D产品制作方法，重点介绍了利用数字摄影测量系统（JX-4）制作带状公路数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）、数字线划图（DLG）的方法及过程。认为使用该方法可以形成直观的道路建设完成后效果，使测量和设计2个不同的工序得以完善结合。