基于线性参照技术的铁路三维场景快速建模方法研究

针对铁路三维场景建模速度效率低、计算程度复杂等问题,本文利用铁路空间数据的线性分布特征设计了基于线性参照技术的铁路三维场景建模方法。首先,对铁路三维场景中的实体对象进行了抽象简化;然后,对设备设施模型属性表和事件表进行设计;最后,利用动态分段技术和几何约束法进行铁路三维场景的快速建模工作。实验表明：利用线性参照技术进行铁路三维场景快速构建在一定程度上提高了铁路三维场景构建效率,能够较好地支持空间数据和属性数据的统一表达,在铁路三维地理场景的快速构建和分析方面具有优势。     

市政道路规划方案辅助审批关键技术研究

建立道路与地形的整体三维模型是实现道路三维可视化的关键,特别是在规划设计领域,通过CAD设计数据生成道路三维模型,实时展现设计效果,动态计算方案挖填方量,为市政道路设计方案技术审查提供决策支撑。从市政道路规划辅助审批需求出发,基于三维GIS技术,研究了利用区域多边形切割算法快速构建道路整体三维模型的技术与方法。     

铁路沿线地物参数化三维建模方法研究

提出了一种利用DOM和Li DAR点云数据的参数化建模方法,利用DOM分析地物的模型特征,通过Li DAR点云数据获取地物特征点坐标,采用特定的三角网连接方法构建出地物的三维模型,最后对模型进行贴图显示。这里所构建地物模型的方法不仅快速高效,而且自动化程度高,能够满足铁路三维GIS展示的要求;同时,由于是通过点云数据构建模型,在后期导入三维地形过程中能够大量减少安放地物模型工作。     

库区动态三维场景构建方法研究

构建地形水工建筑物三维虚拟场景,在此基础上有效快速模拟库区淹没形态。针对库区水面、水工建筑物精细模型、水电站地形构建及水电站环境动态元素交互式动态过程定制方法进行深入研究,并提出优化方法。     

利用无人机影像进行滑坡地形三维重建

针对滑坡表达研究的需要,提出了一种基于无人机影像序列的滑坡地形全自动鲁棒三维重建方法。以某滑坡区为试验场地,利用无人机搭载小型数码相机获取滑坡影像,辅助飞控数据建立的影像拓扑关系,依据计算机视觉原理,对滑坡地形进行了全自动三维建模,生成了包含颜色信息的三维点云数据,构建了滑坡体数字表面模型(DSM)。结果表明:该方法可快速实现滑坡三维地形精细测绘,有效降低作业成本和劳动强度;所建模型可准确表达滑坡体的空间分布特征,为正确分析评价滑坡稳定性提供了有力支持,尤其适合在困难山区或潜在危险地区的滑坡遥感动态监测。     

CityEngine与ArcGIS结合的辅助道路规划设计

结合CityEngine与ArcGIS构建了一种基于三维道路模型的道路设计方案快速集成和实时模拟的辅助规划设计平台。CityEngine参数化建模软件基于CGA规则语法的建模技术,可以对道路的三维模型进行批量化快速构建,在此基础上借助ArcGIS的空间分析功能,可以开展地形分析、断面分析、土石方计算等辅助规划管理等工作,为道路规划、设计、管理部门提供了一种将可视化的设计成果进行三维展示的技术手段,帮助设计人员提高了工作效率与方案质量,为评价和决策者提供了直观、便捷的评价及决策依据。试验证明,通过将CityEngine参数化建模软件与ArcGIS的空间分析功能相结合,开发的城市道路三维可视化辅助设计平台可以直观、准确地展现城市道路设计方案,并在此基础上对道路三维模型进行空间分析,辅助决策者对方案进行评价及改动;该平台有利于不同专业工作者之间的协同配合,可以显著提高道路设计工作的技术水平和工作效率,对于推动道路设计工作由二维向三维转变具有重要意义。     

三维真彩色地形沙盘模型的自动化制作方法

针对传统沙盘模型制作工艺复杂和精度低等问题,提出了一种融合三维雕刻和三维真彩色喷绘技术的精准地形沙盘模型的快速制作方法。通过选择不同地形区域、不同材料、不同喷绘纹理和不同精度对精准地形沙盘快速制作进行了实验及分析。结果表明,该方法能够适应高精度地形沙盘模型的快速建模及准确喷绘要求,极大地提高了沙盘模型的精准度和自动化程度。     

三维地形数据塔式结构模型与可视化方法研究

针对在地形绘制中三维地形数据量巨大和绘制速度慢等问题,提出了一种基于GPU加速的大区域三维地形数据的塔式结构模型及实时可视化新方法。首先构建细节层次模型来减少大区域地形实时绘制的地形数据量,然后建立DEM数据和DOM数据的金字塔式数据模型来实现大容量三维数据的实时装载和动态卸载,并采用CUDA编程实现了大区域三维地形可视化的GPU加速。     

基于Cesium的铁路线路三维场景空间信息服务

随着我国铁路信息化建设的不断推进,三维GIS和网络GIS在铁路领域中的应用逐渐深化。本文针对铁路线路三维场景空间信息服务,提出了基于三维开源引擎Cesium的铁路线路三维场景构建及网络应用方法,对Cesium架构与网络服务、线路三维地理环境构建、铁路工务基础设施工程组件三维模型构建进行了研究。为将铁路线路空间地理环境信息与铁路基础设施模型集成在Cesium三维引擎中,对铁路基础设施正向设计下的BIM模型进行了轻量化研究,实现了基于Cesium的网络化、跨平台、分布式铁路线路三维空间信息三维场景漫游、数据共享与功能服务。     

基于Cesium.js和天地图的三维场景构建方法

根据WebGIS端构建三维地形场景的需求,研究了基于三维可视化库Cesium.js构建三维地形场景和模型加载的方法。结果表明,基于Cesium.js可视化库,运用天地图影像服务和地形服务可构建效果良好的三维地形场景,并可进行三维模型的加载和展示。该技术流程可为相关WebGIS三维展示应用提供参考。     

可视地形上叠加数字线划图的设计与实现

基于目前铁路设计多是在二维地形图上进行的事实，本文叙述了利用设计部门现有的资料，构建约束的Delaunay三角网(CDT)及三维显示的过程，并提出了结合2D地形图的快速查询功能，将数字线划图(DLG)叠加到三维地形图上的方法来辅助铁路线路设计。最后给出实例证明了该方法的可行性。     

基于三维GIS的铁路BIM空间信息系统构建及其工程应用

铁路工程是带状工程，具有范围广、与地形地貌结合紧密的特点。传统BIM设计对海量模型及地理空间分析的支持较弱，难以解决大范围地理环境下铁路工程多专业集成的问题。本文以三维地理信息系统为基础，研究了大范围地理环境下面向铁路BIM多专业设计融合的关键技术，从铁路地理信息数据发布、地理环境下的线路设计、多专业BIM模型无缝拼接、海量模型数据的轻量化与显示策略等方面进行了深入地分析和研究，提出了一套完整的铁路设计BIM+GIS解决方案。在此基础上，构建了基于三维GIS的BIM空间信息平台，在西成高铁BIM试点工程中进行了应用和验证。     

Design and implementation of 3D model database for general-purpose 3D GIS

To improve the reusability of three-dimensional (3D) models and simplify the complexity of natural scene reconstruction, this paper presents a 3D model database for universal 3D GIS. After the introduction of its extensible function architecture, accompanied by the conclusion of implicit spatial-temporal hierarchy of models in any reconstructed scene of 3D GIS for general purpose, several key issues are discussed in detail, such as the storage and management of 3D models and related retrieval and load method, as well as the interfaces for further on-demand development. Finally, the validity and feasibility of this model database are proved through its application in the development of 3D visualization system of railway operation.     

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。     

基于全景图的3维实景制作及其与GIS集成研究

3维实景技术是一种基于图像绘制的虚拟现实技术,使用真实的照片展现场景达到沉浸式虚拟漫游的效果,提供给用户良好的交互性。本文提出了一种利用全景图制作3维实景并将其与GIS集成的方法:首先对拍摄的鱼眼照片进行球面投影,然后配准拼接成球面全景图,利用全景图制作3维场景,实现3维场景的漫游并将3维实景集成于已有的GIS系统。本文以华东师范大学校园3维实景漫游系统及基于Google Maps的3维实景地图开发为例,介绍方法流程。与传统的2维地图相比,3维实景地图更加直观且更具真实性。     

基于数字地球的铁路选线设计模型

论述了传统的铁路选线设计方法,设计了一套空间数据自动转换机制,通过动态关联设计平面从而实现了椭球体坐标空间下的大区域选线设计模型,并通过这种模型实现工程数据与空间数据的统一三维表达。     

道路交叉口自动检测与基于OSG的三维自动建模方法

针对三维道路场景中多条道路交叉时出现的单纯重叠问题,基于开源三维图形渲染引擎OSG(OpenSceneGraph),提出一种三维道路交叉口的自动检测与建模方法。该方法通过分析道路矢量数据的存储特点及道路交叉口的设计规范,快速获取交叉口区域并识别其所属类型,结合计算机图形学和OSG场景渲染技术实现道路交叉口的自动建模。试验表明,该方法有效地解决了三叉型、四叉型、环岛型和分离式立体交叉口的一键式生产,无需人工干预,为未来大数据三维道路场景的快速构建奠定基础。     

多视觉变量与单目视觉线索组合的三维地质模型增强可视化分析

可视化与可视化分析能有效提升枯燥、抽象数据的认知能力。然而,受地表环境要素遮挡、三维地质模型的不规则几何特征等要素影响,地下局部空间视觉表征中断,难以高效感知和交互分析地质要素及要素间的空间、属性特征。因此,本文提出了一种多种视觉变量和单目视觉线索组合的三维地质模型特征信息的增强可视化分析方法,实现了三维地质模型关键信息的增强表达与定量分析,并选择重大铁路某大桥和某隧道两个区域地质单元进行了案例试验分析。结果表明,与现有三维网格类标尺可视化分析方法相比,本文方法的精度和效率分别提升了13.63%、29.32%;根据参与者的调查统计分析,可视化效果与交互体验也有较大提升,证明本文方法可以更高效地感知和分析复杂三维地质模型场景中的关键特征信息。