地形建模中的分形应用及分析

地形建模是建立各种三维信息系统和虚拟信息系统的基础,本文针对传统地形建模方法存在逼真度差且不能很好保持原有地形特征的问题,提出将分形曲面插值算法应用到地形建模中。文中采用实验数据完成了地形模型的构建,通过对其盒维数的计算分析和与传统克里金插值及反距离权重插值结果进行比较,发现用分形插值建立的地形模型不仅逼真度高,而且能够很好地保持原有地形的宏观地形指标和分布趋势,显示出其优越性。另外,该方法外业工作量小,费用低。所以,分形插值用于地形建模是一种极具应用价值的方法,对虚拟系统的建设具有重要参考意义。     

无人机技术在露天土石挖填方计算中的应用

传统的全站仪或RTK技术进行土石方的填挖计算时,外业数据采集需耗费较多的时间和人力成本,作业效率较低;而三维激光扫描仪、InSAR等技术通过获取点云数据构建DEM的方式计算土石方量,效率较高,但成本也相对较高,因此拟研究利用消费级无人机进行外业地形数据的快速采集,并进行露天土石挖填方计算的方法。首先通过低空无人机获取影像,并利用少量像控点,根据计算机视觉原理生成地形稠密三维点云;然后利用密集点云数据生成DEM,利用影像生成DOM;最后结合DOM与DEM得到露天土石挖填方量。为了验证无人机制作生成的DEM计算土石挖填方的精度,选择有起伏的地形进行实验,并与传统RTK方法计算的土石方量进行精度对比。结果表明,利用无人机构建的露天地形DEM计算的挖填石土方量与传统RTK方法的误差在3%以内,能满足工程中土石方量计算要求,且作业成本较低、效率较高,具有一定的工程实用价值。     

基于水文仿真模型与GIS的三维可视化在城市洪水演进中的模拟研究——以马鞍山为例

本文对城市三维可视化虚拟场景构建和洪水演进实时动态模拟及其实现方法进行研究。以洪水水文数学模型为核心计算方法,对系统构建过程中的关键技术进行了深入探讨和研究,构建了城市洪水演进和洪水淹没三维模拟系统。研究表明,三维可视化技术与水力学模型结合提高了模型计算结果的准确性和可视性,对于城市防洪决策及水利工程有重要意义。以安徽省马鞍山市为应用实例,实现了城市三维地形仿真场景模拟及洪水演进分析和三维模拟。     

三维激光扫描技术在土石方测量中的应用

本文以墓园扩建工程为例,分析了三维激光扫描技术的基本工作原理,总结了三维激光扫描技术在土石方测量中的应用流程以及数据处理步骤,文章采用静态扫描点云体积和机载扫描点云体积的方法进行了土石方量计算,对两种方法计算的结果进行了对比。结果表明,两种方法所获土石方量较差符合一般工程测量的误差范围,说明使用三维激光扫描技术获得点云数据是精确可靠的,因此,在土石方量测量中使用该方法更适用于复杂地形环境的测量工作,可以有效的提高测量效率和测量质量。     

一种农田灌溉渠系三维参数化建模方法

针对当前大多数灌溉渠道工程三维建模过程效率低、模型难以复用的问题,该文提出一种基于参数化的渠系三维建模方法。利用三维GIS技术,以渠道三维中心线和横断面参数为基础,辅以周边地形,采用横断面放样法生成单体模型、中心线平移法生成渠道交叉口,基于模型运算将上下级渠道组合在一起,基于地形编辑将渠道模型与周围地形进行无缝集成。实现了复杂断面类型的渠道三维信息模型在真实坐标下的设计与展示,解决了渠道交叉、分支以及与地形分离的问题,取得了较高的土方量计算精度。实例分析表明,应用参数化建模方法能够基于真实的地理数据建立三维场景,提高了建模效率和模型精度。     

基于WEB的模拟地形分形实现方法

研究基于WEB的三维地形图生成方法和技术,采用菱形-正方形细分法作地形模拟,以Visual studio 2008为开发平台,以ASP.NET(C#)为开发语言,调用CsGL—OpenGL库实现通过浏览器动态生成随机三维地形的方法。     

北京地区典型地物遥感图像分形研究

分形数学是新近发展起来以研究自然界复杂的无法用传统数学理论去描述的现象和过程为对象的数学理论。而RS和GIS的结合是目前遥感图像研究的热点。本文用 3种方法来计算选定图像的分形维数。这 3种方法分别是分线法 ,坡面法和三棱柱法 ,其中坡面法是作者提出的一种新方法。本文在GIS支持下用Matlab实现了 3种算法 ,并用此法计算出了 3种地形 (城市 ,农田和湖泊 )的分形维数。     

分形模拟在DEM内插中的应用

为提高DEM的空间分辨率,避免线性插值方法的平滑和低通滤波作用,本文依据地形的分数布朗运动(FBM)特性,提取地形的分形参数,利用分形模拟方法进行插值,并将不同地形的试验结果与线性插值方法进行比较和分析。结果表明该方法能较好保持地形的随机性、不规则性和丰富的细节信息,同时也具有一定的插值精度。     

基于Matlab的三次卷积法在数字地形数据内插中的应用

利用三次卷积法对数字地形数据进行内插,获得了足够的三维地形数据,解决了由于格网地形数据有限,必须采用内插的方法以获得足够的三维数据问题,实现了三维地形数据内插和三维模拟,取得了较好的效果,为复杂地形的三维地形建模提供了一种新的方法。     

典型地形SAR回波模拟与SAR图像仿真

SAR成像算法的验证需要相应的回波数据, 同时SAR图像目标识别算法的检验需要大量的SAR图像, 针对这一要求, 提出了一种典型地形SAR回波模拟与图像仿真的方法。首先分析了分形布朗曲面及其水平集的特征。在此基础上, 运用中点位移法生成了描述山脉地形的数字高程数据, 提出了生成海岸地形(“归零法”)及河流沟壑地形(“归零取反法”)的新方法。引入电磁散射模型, 计算了每个分辨单元的后向散射系数。给出了基于二维快速傅立叶变换的SAR回波模拟算法的推导过程及相应的仿真结果, 并对结果进行了分析和讨论, 证明了该方法的正确性。     

提取山脊线和山谷线的一种新方法

在研究了现有的仅从山脊线和山谷线的几何特性或物理特性的单一方面设计的提取山脊线和山谷线的算法后 ,提出了一种基于地形表面流水分析与等高线几何分析相结合的提取山脊线和山谷线的方法。该方法把等高线几何分析的方法与地形表面流水模拟分析的方法有机地结合起来 ,能够克服各自所具有的弊端。实验结果表明 ,用本文方法所提取的山脊线和山谷线与实际地形相符合。     

地形模型的多分辨率简化与压缩

在地形的三维表达中 ,海量的三维数据在显示、存储、传输等方面存在着很多困难。为了解决这些困难 ,本文提出了一种基于渐进简化的多分辨率几何简化与压缩方法。通过该种方法 ,复杂的地形模型能够很好的被简化成适于LOD连续表达的方式 ,并且在简化基础上的数据压缩可使地形模型的存储量减少、绘制速度增加、网络传输效率提高 ,其结果能够胜任地形模型在网络上的渐进传输     

基于三维GIS的海量地形数据存储和调度的研究

地形数据用来表达地形起伏特征,如何有效地存储和调度海量地形数据是三维GIS研究热点之一。本文基于金字塔影像、分片分块的方法组织三维地形数据,以此基础开发了基于三维显示平台和通用数据库(DBMS)的空间数据中间件,通过空间数据中间件对数据库进行地形数据的读写,实现了三维地形数据的存储和调度。     

基于PDA的三维地形数据实时绘制方法研究

针对PDA硬件配置低,运算能力差等弱点,本文提出了一种基于PDA的三维地形实时绘制的优化方法。在地形数据装载到PDA之前,我们对其进行预处理:顶点坐标转换,计算法向量等并将数据根据PDA的显示特点进行分块;地形数据实时绘制过程中,我们采用假光照,背面消隐,多索引机制等方法进行优化处理。最后,在PDA上完成了实验论证工作,实验表明经过该方法处理后较明显的降低了地形绘制的响应时间,并给出了测试数据。     

基于分形的三维动态自然场景仿真

文章在分形理论的基础上,利用Diamond-Square算法,实现了三维自然场景中地形、海面和云彩的动态仿真。既做到了对地形和波形总体轮廓的控制,又充分利用分形特性表现了地面、波面和云彩的丰富细节。并实现了波面和天空云彩的动态效果,增强了虚拟场景的动态真实感。与传统静态的方法相比,这种方法具有较高的真实性、多样性和实时性,可满足虚拟场景交互显示的需要。     

基于Java 3D的地形可视化及关键技术研究

3维地形可视化是科学计算可视化、计算机动画和3维地理信息系统的核心。Java 3D是Java语言的标准扩展,是跨平台的3维可视化编程接口。本文讨论了基于Java 3D技术实现地形的3维可视化及旨在提高渲染速度和提高绘图效率的几种关键技术。     

形态参数下地表采动裂缝三维建模及可视化方法

实现对地表采动裂缝的三维建模及可视化能促进裂缝的形状、成因研究,并为开采沉陷监测和生态环境恢复提供科学支持。目前三维建模方法和软件主要面向建筑物、管道、地质体等地物地貌,若直接应用于地表裂缝的建模与表达会存在野外测绘工作量大、形态规律表达不准确、呈现不逼真等问题。本文结合三维地形建模、分形、空间插值等理论,提出了基于几何形态参数的地表裂缝三维建模方法,并利用ArcEngine平台实现了对裂缝的三维可视化;选取甘肃省东峡矿区为试验区,根据裂缝分布与形态预计参数,实现了对区域内裂缝的模拟,并通过与实测数据和高分辨率影像进行对比,验证了该方法能真实逼真呈现裂缝的形态、延伸与细节信息。     

无人机三维航迹规划改进方法

在地形起伏的复杂环境下进行遥感观测任务需要进行三维航迹规划以适应多变的自然环境,而且在规划航迹时需要考虑减少飞行时间和能量消耗以提高作业效率。本文提出了一种曲面趋平化算法（CSFA）,首先采用准均匀B样条曲面拟合算法对CSFA算法处理后的目标区域DEM进行插值,构建区域的自然环境地形模型;然后为了减少时间和能量的消耗,采用点边式宽度算法计算最优飞行方向,获得最少转弯次数;最后通过摄影测量中的重叠度约束和区域环境地形模型计算三维航带和曝光点。试验通过在不同的航高下建立约束进行三维航迹规划模拟仿真,试验结果表明,本文提出的方法能够缩短航带长度,降低作业能耗,有效地提高了观测任务效率。     

基于ArcGIS和Global Mapper软件的三维地形可视化技术的应用

以某项目的地形测绘为例,阐述基于ArcGIS和Global Mapper软件实现三维地形可视化与测绘的方法及流程,重点论述了数据的采集与处理,三维地形的模拟,海量数据的实时显示,三维地形应用,为用户提供更为直观、实时量测。实践证明：此方法建立的三维地形符合工程应用的要求,具有良好的可行性。     

分形分析中的无标度区确定问题

分形无标度区的求取是随机分形应用研究的前提和基础。介绍目前求解无标度区的几种方法并分析其优缺点，提出一种基于标准偏差的自适应方法。同时针对自然地形、遥感图像等特大尺度范围的情况，在该方法中引入遗传算法，应用遗传算法的快速寻优功能，加快标度区间的确定速度。将这些方法应用于地形分析中的分形参数提取实验，证明自适应方法能较为准确、可靠地提取分形参数；而加入遗传算法的改进方法，大大地缩短了无标度区间的搜索时间，为大尺度范围分形对象的特征值快速测量提供有力的支持。