Generation of 3D virtual geographic environment based on laser scanning technique

This paper demonstrates an experiment on the generation of 3D virtual geographic environment on the basis of experimental flight laser scanning data by a set of algorithms and methods that were developed to automatically interpret range images for extracting geo-spatial features and then to reconstruct geo-objects. The algorithms and methods for the interpretation and modeling of laser scanner data include triangulated-irregular-net-work (TIN)-based range image interpolation; mathematical-morphology (MM)-based range image filtering, feature extraction and range image segmentation, feature generalization and optimization, 3D objects reconstruction and modeling; computergraphics (CG)-based visualization and animation of geographic virtual reality environment.     

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。     

基于三维激光扫描点云数据的古建筑建模

针对传统古建筑数字化技术的不足和接触测量对建筑物造成"二次伤害",以西北民族大学蝴蝶厅异地重建项目为例,提出了一种结合三维激光扫描技术和现代测量技术以及本体思维进行室内外一体化三维建模的研究思路。首先给出了基于三维激光扫描技术的建模流程;其次,对点云数据处理和三维实体重建两个核心步骤,重点对点云数据的配准拼接、去噪简化和提取轮廓线、三维几何建模和纹理贴图等步骤进行详细论述。本体思维用于基于三维激光扫描的古建筑三维建模,可以有效指导古建筑构件分类建模,提高建模效率。结果表明:三维激光扫描技术适用于具有高复杂度几何特征的蝴蝶厅精细化、真实感建模,为西北民族大学蝴蝶厅古建筑文化遗产未来的开发、保护、维修、恢复重建与虚拟地理环境等提供高精度的数据基准。     

石窟寺三维数字化档案建设方法与技术探讨

文物是不可再生的文化资源,需采用现代科技手段对其进行数字化保护,延续人类历史文明。本文以彬县大佛寺石窟为例,在已有基础地理信息数据、三维激光扫描数据、立面影像数据的基础上,运用CAD建模技术、三维激光扫描技术、虚拟现实技术构建石窟寺三维立体模型,借助CityMaker软件对模型数据、基础地理信息数据及文档资料进行管理。在此基础上,采用基于GIS组件的二次开发方法,借助于CityMaker SDK组件进行三维数字化档案系统开发,探索石窟寺三维数字化档案的建设方法。结果表明,本文提出的方法实现了对石窟寺三维数字化档案的管理,客观详实地记录了石窟寺现状,为文物部门的管理工作提供了便利。     

利用HLA的分布式虚拟森林环境构建

以分布式虚拟森林灭火环境为例,基于HLA/RTI协议,设计和初步实现了地形、树木、林火、灭火工具联邦成员组成的分布式森林灭火仿真系统虚拟场景的三维动态生成与显示。系统将仿真的底层通讯和上层的模型控制框架、三维图形绘制分离开来,形成各个独立的模块,具有扩展性和重用性。     

球体剖分瓦块的大区域真三维地理场景构建

针对目前地理信息科学领域存在的三维地理场景大都是局部的、基于投影的2.5维表面模型的问题,该文提出了利用球体大圆弧八叉树剖分(SGOG)瓦块建立大区域真三维地理场景的方法。将SGOG特定剖分层次的顶点与全球共享DEM数据进行匹配,构建大区域真三维地形框架;以地形起伏度为阈值,采用不同层次的瓦块进行自适应建模,大大减少了数据量;粘贴遥感纹理,建立虚拟地理场景。中国大陆地区的实验结果表明:所提方法不但顾及了地球曲率,克服了投影变形的缺陷,而且可以利用SGOG多尺度特性,灵活建立各种(混合)尺度的模型,并可实现地表上下空间的一体化建模。     

缺陷管理在国土资源信息系统维护中的应用研究

本文分析了国土资源信息化系统建设维护中存在的问题,阐述了国土资源缺陷管理的内涵,通过设计一种合理的缺陷处置流程和缺陷系统实现模式,解决国土资源信息化建设中系统维护遇到的困难,提升了国土资源信息化的整体服务水平。     

矿山巷道三维建模数据组织与算法研究

巷道作为矿山的重要组成部分,在矿山开发建设过程中发挥着重要作用,基于虚拟现实技术的巷道三维模拟能够为采矿工程、安全生产、施工、人员及设备管理等提供直观的数据展示和决策支持,其精确程度直接影响着矿山的工程质量与采选能力。本文主要探讨巷道三维建模数据组织方法,直壁拱形断面巷道三维建模的关键算法,并基于实验数据,利用OGRE三维引擎技术完成巷道三维自动建模,验证了数据组织和算法的有效性和优越性。     

Efficient building facade structure extraction method using image-based laser point cloud

Facade structures from three-dimensional (3D) point cloud data (PCD) and two-dimensional (2D) optical images can provide significant information for 3D building modeling. However, a unified data model for integrating 2D imagery pixels and 3D PCD is absent in current methods, leading to a complex implementation process, large calculations, and inefficiency. An efficient facade structure extraction method for building facades is proposed in this study. Based on the conversion matrix, 2D image and 3D PCD information are merged to build an image-based laser point cloud (ILPC) data model first. Second, both the line segment detection and random sample consensus algorithms are improved according to the structure and characteristics of the ILPC data model. Finally, building facade structures are extracted and optimized. Facade structures can be extracted accurately and efficiently by the proposed method, which contains rich information support from the ILPC data model. The proposed method extracts fine building facade structures with accuracy over 0.68 in all experiments and recall up to 0.81, which are better than the Wang method. Extracted structures constitute valuable support for numerous fields, such as 3D building modeling and building information modeling construction.     

基于Skyline开发的房地产三维虚拟仿真系统

本系统通过多种方法采集并分析数据,采用3DS Max进行建筑三维建模,结合并利用Skyline组件进行系统开发,实现对某房地产小区的三维虚拟场景开发。该系统不但提供三维游览服务,同时也实现了地理信息系统的多种三维分析功能。     

输电线路三维模型的构建与数据组织

提出了一种以二维输电线路GIS和DEMs数据为基础,通过三维扩展构建输电线路三维模型的方法;针对虚拟地形环境的特点,采用地形几何与纹理数据一体化组织的策略,以提高实时数据调度的效率。实例证明了该方法的科学性和实用性。     

Construction and Visualization of a Three Dimensional Geologic Model Using GRASS GIS

The present work aims at introducing a basic theory, implementing methodology and algorithms for 3‐D modeling, and visualizing a geologic model using the Open Source Free GIS GRASS environment. A 3‐D geologic model is constructed from the boundary surfaces of geologic units and the logical model of geologic structure. The algorithms for construction and visualization of the proposed model are based on the geologic function g . The geologic function g assigns a unique geologic unit to every point in the objective 3‐D space. The boundary surface that divides the objective space into two subspaces is estimated using data from field survey. The logical model showing the hierarchical relationship between these boundary surfaces and geologic units can be automatically generated based on the stratigraphic sequence and knowledge of geologic structures. Based on these algorithms, a 3‐D geologic model can be constructed virtually in the GRASS GIS. Applying this model, various geologic surfaces and section models can be visualized in the GRASS GIS environment. “Nviz” was used for dynamic visualization of geologic cross‐sections and generation of animated image sequences. Further, the described algorithms and methods are applied and an online 3‐D geologic modeling system is developed.     

基于实体化的地面点云建模技术

地面三维激光扫描点云密集,实体信息隐含,特征提取困难。根据原始点云数据的特点,提出对点云进行实体化处理,种子点生成技术可用于实体提取。完成点云实体化后,通过随机采样一致算法结合稳健估计方法,可更好地进行地物特征提取。由于现实客观世界的复杂性,采用一些先验性知识,可以减少人工处理过程,加快点云分类和实体建模速度。     

基于立体视觉的影像多视点建模方法探讨

随着GIS用户对地理信息可视化性能要求的不断提高,虚拟地理场景的景物实体建模方法成为VRGIS领域的热点问题之一。本文探讨了一种基于立体视觉的影像多视点建模方法,包括景物实体表面影像纹理的采集和重建。影像纹理采集方面,提出了根据景物实体形状和景物实体表面纹理分布特点分配采集点的纹理采集方法。影像纹理重建方面,根据多幅影像对应特征点创建采样点模型,最后与几何模型进行空间配准,创建景物实体模型。以一实例进行实验论证,实验结果表明,该建模方法能够有效的提高虚拟地理环境中模型的真实感。     

基于投影点密度的车载激光扫描距离图像分割方法

对车载激光扫描系统获取的距离图像的分割进行研究,提出利用投影点密度进行距离图像分割的方法.该方法不需要其他辅助数据就可以进行距离图像的分割,给出应用实例.图像的分割是目标识别、定位、特征提取与建模的基础和关键.距离图像是离散坐标点阵列,不表达目标边界特征和拓扑关系,到目前为止还没有距离图像分割的成熟、可行方法.本文研究成果,展现了激光扫描技术在数据获取、处理研究上的新方向.     

网络二维地图与三维虚拟场景集成探讨

文章以网络二维地图和三维虚拟场景集成为主要线索,从常用空间数据三维模型建模方法出发,探讨了集成的总体思路。并从系统的角度讨论了网络环境下二三维集成的体系结构及集成后各模块之间的通信方法。在实例研究部分,设计并实现了一个二三维集成的原型系统。最后对网络二维地图与三维虚拟场景集成进行了展望。     

Study on visualization of virtual city model based on internet

With the rapid development of computer graphics, distributed-computing and Internet, it is possible to achieve Internet-based virtual city. This paper dwells on the method of the terrain and its feature modeling and complex entity modeling in the virtual city. Then, discusses the method for Internet-based virtual city 3D visualization and the design of the Browser/Server architecture of the system of virtual city in the network environment. Finally, Java and Java 3D are used to show an experiment example, and the related conclusion about Internet-based virtual city 3D displaying and the client-side interactive operation is given.     

Study on visualization of virtual city model based on internet

With the rapid development of computer graphics, distributed-computing and Internet, it is possible to achieve Internet-based virtual city. This paper dwells on the method of the terrain and its feature modeling and complex entity modeling in the virtual city. Then, discusses the method for Internet-based virtual city 3D visualization and the design of the Browser/Server architecture of the system of virtual city in the network environment. Finally, Java and Java 3D are used to show an experiment example, and the related conclusion about Internet-based virtual city 3D displaying and the client-side interactive operation is given.     

基于Geodatabase的特征-版本时空数据组织方法

在全面分析基于特征的建模技术的基础上,利用Geodatabase面向对象技术和版本管理的双重支持,在基于特征的时空数据模型中引入版本化管理思想,探讨了一种基于Geodatabase的特征-版本时空数据模型构建方法。采用时态版本模式管理和存储抽象生成的独立特征对象,有效地消除了地理空间信息几何分层的弊端,并实现了时空数据的有效存储和多用户并发控制,为地理实体空间信息的历史重构、跟踪变化空间分析等提供一种新的思路。     

基于空间数据库VRGIS的研究与应用

结合空间数据库、GIS、计算机图形学、RS等技术构建了虚拟现实地理信息系统。通过研究地形数据的生成及空间数据库的存储管理,实现了遥感影像的自动配准及无缝拼接;基于四叉树的LOD算法、地形节点评价系统、动态调度及大规模纹理映射等技术的研究,实现了地形数据的3维可视化;提出了自适应特征数据覆盖渲染算法,将2维GIS特征数据覆盖叠加到所创建的3维模型上,构建了虚拟现实环境。该系统成功应用于胜利油田,实现了地下油田的虚拟现实3维可视化,具有一定的理论价值和现实意义。