3D GIS技术研究发展综述

回顾了3DGIS的发展进程,从三维空间数据获取,三维数据模型,三维空间数据管理和分析以及三维可视化技术4个方面综述了3DGIS技术的发展。探讨了目前研究3DGIS的4个热点问题:①数据源集成快速获取数据的方法;②不同数据模型的集成;③支持空间分析的面向对象的数据模型;④城市三维模型。     

基于原型法的城市3DGIS设计与研究

通过分析2DGIS的缺点和传统开发方法在3DGIS中的不足,提出了使用快速原型法进行城市3DGIS的开发方法,并对城市3DGIS的若干关键技术进行了探讨.     

3维地理信息Web服务集成研究

随着空间信息技术和网络技术的发展,地理信息系统（GIS）也在不断地从2维世界走向3维世界,从GIS应用走向GIS服务。在此基础上,本文提出了3DGIS Web服务,并设计了基于SOA的3DGIS Web服务多层体系结构、3DGIS Web服务的数据源和API框架,论述了3DGIS Web服务和现有的2维GIS Web服务集成需要解决的关键技术问题。     

战场地理空间信息可视化系统设计与研究

对当前流行的3DGIS系统进行了介绍,并研究提出了采用面向对象的方法来表达3D场景中的空间数据,基于栅格金字塔模型来组织和管理地形数据,基于视点相关的地形LoD方法实现了大范围漫游,基于参数化3D建模方法和矢量地物LoD来实现地物数据的建模和可视化的方法,设计和构建西北地区战场地理空间信息可视化系统(3DMGIS)。     

3DGIS在数字矿山中的应用

针对矿山信息的特殊性,介绍了3DGIS在数字矿山中的具体应用,对数字矿山框架中的3DGIS系统关键技术进行了初步的探讨和研究。     

基于Virtools的城市3DGIS开发与实现

与传统2DGIS相比,3DGIS更能直观、清晰地表达城市空间要素及其相互关系,辅助各类空间分析与决策,日益成为城市GIS与信息化建设的焦点。以Virtools软件为基础开发平台,从系统总体设计、数据组织与集成、功能开发与实现等方面介绍了城市3DGIS的建设思路,并重点探讨了三维城市模型的动态调度、系统优化等关键性技术,不仅为Virtools的实际应用拓宽了思路,也为城市3DGIS的建立提供了一种新的解决途径。     

3DGIS+BIM技术在城市地铁管理信息系统中的应用

通过深入分析3DGIS与BIM的应用特点以及存在的不足,从数据集成、功能集成和应用集成3个方面对3DGIS与BIM进行了集成,并着重对数据集成进行了分析。以开发田田广场地铁管理信息系统为例,详细说明了三维基础地形数据生成、Revit数据转换集成、田田广场与地铁车站的一体化漫游、3DGIS与BIM信息的联动协同、BIM模型的空间管理、3DGIS与BIM集成的设施与部件管理,以及应急管理等功能的开发和实现,验证了该集成方法的实用性和可操作性。     

城市3维地理信息系统建设与应用

与传统2DGIS相比,城市3DGIS能更直观、清晰地表达城市空间要素及其相互关系,辅助各类空间分析与决策,日益成为城市GIS与信息化关注的焦点。本文以Uniscope软件系列产品为平台,从系统架构、数据组织、功能开发等方面介绍了城市3DGIS的建设流程。     

实现数字地球中坐标转换与地理对象的查询

地理信息系统已经由2维系统逐渐向3维系统的方向发展。3DGIS可以提供逼真的可视表达方法。在3DGIS系统中3维空间对象包含空间属性信息和非空间属性信息。3DGIS针对数据模型要具有空间分析的功能。参照GoogleEarth利用OpenGL实现数字地球原型系统,并在此基础上提供简单的空间查询功能。     

面向3DGIS渲染逼真度的方法研究

为了提高3DGIS中的仿真逼真度,引入目前最流行的延迟渲染技术,并结合基于物理的双向反射分布函数（BRDF）光照模型、屏幕环境光遮蔽（SSAO）和高动态范围光照（HDR）技术,提出了一种新的3DGIS渲染方法-BSHRF。该方法中,基于物理渲染的BRDF光照模型提高了3DGIS中的材质效果;SSAO技术利用较少的计算量,大大提高了场景真实度的光照细节;HDR技术将图像的逼真度再次提升一个层次。最后,为了验该方法的可行性与先进性,在3DGIS软件平台Gaea Explorer上,应用BSHRF方法对植被场景和三维建筑场景分别进行渲染,并从渲染效果与效率两个方面,与当前流行的3DGIS软件Google Earth和ArcScene进行对比。实验结果表明,BSHRF方法在不损失渲染效率的情况下,能够得到更好的渲染逼真度。     

GNSS增强系统中精密实时钟差高频估计及应用研究

GNSS星基差分增强系统依赖于实时轨道及钟差增强信息。本文主要研究多GNSS实时精密钟差估计模型,在传统非差基础上优化待估参数,实现了一种高效的Multi-GNSS实时钟差简化估计模型。基于PANDA软件开展了实时轨道数据处理与分析,经过验证可获得的GPS/北斗MEO/Galileo实时轨道径向精度1~5cm,北斗GEO/IGSO卫星径向精度约10cm。分析发现本文优化的实时钟差简化估计模型单历元解算效率较高,可应用于实时钟差增强信息高频(如1Hz)更新,且解算获得的实时钟差不存在常偏为绝对钟差;基于实时轨道,通过该模型可获得实时钟差精度GPS约0.22ns,北斗GEO约0.50ns、IGSO/MEO约0.24ns,Galileo约0.32ns。在此基础上,利用目前所获取的MultiGNSS实时数据流搭建了Multi-GNSS全球实时增强原型系统,并基于互联网实时播发增强信息,可初步实现实时PPP厘米级服务、伪距米级导航定位服务。     

基于ArcGIS Engine的水下间断等高线自动连接研究

本文利用ArcGIS提供的数据分析和数据管理功能对不连续的水下等高线自动连接问题进行了研究。ArcGIS Engine作为ESRI公司最新推出的面向开发的嵌入式组件,具有高效便捷的特点,由于其开发时完全脱离了ArcGIS桌面平台,因而为用户提供了一个可供选择的,有针对性的,低成本的GIS应用选择。本文对水下地形等高线的断线自动连接问题应用ArcGIS Engine进行了研究实验,阐述了使用该技术编程的具体过程,实验结果证明了本文方法的有效性和实用价值。     

海域勘界中的岸线修测及海岸带调查

海岸线是指平均大潮高潮时水陆分界的痕迹线.在实际操作中,如有一线海堤以该海堤为海岸线,如无一线海堤则需根据近期平均大潮高潮位确定海岸线.海岸线修测自调查中间线起始点向两侧各50 km的海岸线进行岸线走向测量,文章分析了勘界工作方法与内容,叙述了海岸线修测的基本内容,进行了海岸线稳定性评估,对海域勘界有实际意义.     

约束秩亏间接平差模型的虚拟观测算法

约束秩亏间接平差模型的法方程系数矩阵为分块矩阵,其左上角的子块矩阵秩亏,因此无法直接计算分块矩阵的凯利逆矩阵。利用矩阵运算,构建一个能直接求凯利逆的分块矩阵,进而推算出约束秩亏间接平差模型法方程系数矩阵的凯利逆的直接显性表达式。提出将约束条件看作虚拟观测,和原有的秩亏间接平差模型组合成新的误差方程,再和约束条件组成约束间接平差模型进行解算的虚拟观测值算法。该方法和前述推算的直接显性表达式的计算结果是一样的。通过数值实验和不同算法的比较,证明文中推算出的算式及算法是正确的。     

MAPSTORE与ARC／INFO数据转换的方法研究

GIS空间数据具有多源性的特征，为数据综合利用和数据共享带来不便，解决多格式数据源集成一直是近年来GIS应用系统开发中需要解决的重要问题。ARC／INFO软件是当前众多地理信息系统软件中功能最强、市场占有率最高的软件。E00格式作为一种空间数据转换的事实上的标准，对于自主版权的GIS软件MapStore来说，实现两者的数据转换具有重要意义。本文分析了MapStore与ARC／INFO空间数据模型的组织特征，在比较分析的基础上设计了转换方案，并就实现过程中的关键技术进行了论述。     

基于Sentinel-1的长江干流水域面积动态变化遥感监测

本文利用Sentinel-1数据获得了2016-2020年月度长江干流上海-宜宾段水域面积,并分析其年际、年内变化规律。分析结果表明,①月度变化规律为1-5月水面面积变化相对平稳,6-8月水域面积逐步增加,在7月达到峰值;9月稍有回落,10月再次达到峰值后逐步减少至稳定。②季节性变化规律为冬季水域面积最小,夏季水域面积最大,夏季和冬季呈现明显的季节差异。③年际变化规律为2016年后水域面积呈增长趋势,其中2017-2019年水域面积相对稳定且缓慢增长,2020年面积急剧增长。分段而言,水域面积随时间的变化幅度为下游>中游>上游,中上游变化相对平稳,下游较显著。④易发生洪涝的断面主要分布在中下游段,需引起重视并做好监测预警。     

基于熵和转移矩阵分析北京地铁15号线地面沉降时空特征

首先基于PS-InSAR技术获取地铁15号线地面沉降信息,采用信息论方法计算研究区2003-2019年的熵值,然后通过转移矩阵分析地面沉降的转化规律及其与熵值变化的关系。发现2003-2020年,研究区受地质构造影响差异沉降明显,年均地面沉降速率区间为[-100.17,1.19]mm/a;2016年前信息熵不断增加,地面沉降差异性较大,之后信息熵逐渐降低,沉降一致性较好;熵值大小与地面沉降的发育程度有关,沉降严重区熵值较高,沉降稳定区熵值较低;熵值增大时各沉降类型的转出率高,此时地面沉降系统不稳定,熵值减小时各沉降类型的转出率低,沉降系统较稳定。     

几何精度因子对GRACE卫星几何轨道精度影响分析

分析了GDOP值与GRACE卫星几何轨道精度之间的关系,发现定轨精度较差的历元其GDOP值普遍较大甚至异常,进一步研究发现GDOP值异常现象是因剔除个别含有粗差的卫星而导致的,进而通过设置GDOP值阈值的方式剔除发生GDOP值异常的历元。实验结果表明,GDOP值阈值设置为50,将大于该阈值的历元剔除,能够有效抑制个别历元精度较差的情况,最终的RMS在地固系X,Y,Z3个方向分别为0.029m,0.043m,0.029m,实现了几何法厘米级精密定轨的目标。     

基于经验模分解的陀螺信号消噪

陀螺随机漂移是影响惯性导航精度的重要因素。小波消噪方法对异常噪声效果不明显,且对小波基和分解尺度等因素依赖性较强。提出陀螺信号经验模分解(EMD)消噪方法,将信号进行经验模分解得到一个本征模态函数(IMF)组,先基于2sigma准则处理异常噪声IMF分量,再利用相关系数确定高频噪声IMF分量个数,将噪声分量去除以实现陀螺信号消噪。详细对比小波方法与EMD方法,利用交叠式Allan方差分析两者的消噪效果,通过惯导算例进一步验证EMD方法的实效性。结果表明,相比小波方法,EMD消噪法能剔除异常噪声,可以更有效地抑制陀螺漂移。     

大地测量时间系统在APP加密中的应用

信息安全关系着开发者和用户的切身利益,如何对软件或应用程序加密显得尤为重要。本文利用大地测量时间系统,提出了一种基于MD5和儒略日的组合加密方法,并给出了具体的加密流程。首先获取APP机器唯一标识,结合儒略日计算APP使用有效期;然后对用户名进行加盐处理;最后利用MD5计算密码。该方法不仅实现了对APP的有效加密,而且可以精细化控制使用期限,极大地维护了开发者和用户的权益。