海岛礁及周边复杂环境动态三维建模

对海岛礁及周边包括海浪、潮汐、潮流、温度等在内的复杂环境要素及其特点进行了分析。针对海洋复杂要素的特点,提出了适用于海洋高动态的面向可细分对象的时空数据模型,能够有效地对高动态及交互性较强的对象进行建模。以舟山群岛附近海域为例,对海岛礁及周边复杂环境进行了动态三维建模,并在Geoglobe等平台上进行了验证。实验表明,该模型对海岛礁及周边复杂环境建模有较好的实用性。     

本期导读

<正>海岛礁及周边复杂环境动态三维建模(李德仁,等)一文首先对海岛礁及周边包括海浪、潮汐、潮流、温度等在内的复杂环境要素及其特点进行了分析;然后针对海洋复杂要素的特点,提出了适用于海洋高动态的面向可细分对象的时空数据模型,能够有效地对高动态及交互性较强的对象进行建模;最后以舟山群岛附近海域为例,对海岛礁及周边复杂环境进行了动态三维建模,并在Geoglobe等平台上进行验证。     

海岛在海浪影响下的动态三维建模

采用凸凹纹理映射和基于Perlin噪声有机结合的方法建立了海浪多尺度模型,实现了海浪的动态三维表示;基于海陆动态交互实现了海岛在海浪动态变化影响下的动态三维模型。作者以舟山群岛地区海岛地形和海浪数据为例,在GeoGlobe平台上进行了实验,实验表明本文方法可以有效地建立海岛在海浪影响下的动态三维模型。     

GPS RTK在海岛(礁)测量中的应用

本文简要介绍了GPS RTK技术在海岛(礁)测量中的基本原理,根据海岛(礁)地形的特点,探讨并实践GPS RTK测量海岛(礁)地形的具体方法和步骤,同时利用高精度全站仪对GPS RTK的测量精度进行评定,证明GPS RTK精度能够满足海岛(礁)地形测量的要求。     

InSAR技术在海岛礁测量中的应用

针对海岛（礁）地形测绘面临的困难,应用雷达干涉测量（InSAR）技术提取了海岛（礁）数字高程模型及海岛岸线。介绍了雷达干涉测量的基本原理及数据处理流程,利用厦门地区的ERS-1/2串联飞行的雷达数据,进行了相关实验,提取了某海岛的数字高程模型;提出了一种基于InSAR相干图的海岛岸线自动提取方法,该方法主要通过对InSAR技术生成的相干图进行自适应阈值分割、边缘检测等处理,自动获取海岛岸线信息。实验证明InSAR技术是进行不易/不宜到达的海岛（礁）地形测绘的一种有效的技术手段。     

无人机海岛礁航空摄影测量技术应用

针对传统海岛礁地形测量难度大、效率低等问题,提出一种无人机海岛礁航空摄影测量方法。该方法利用无人机获取大量海岛礁航空摄影图像,并基于三维重建原理,构建海岛礁的三维模型,具有自动化程度高、测量范围大、成本低廉、操作便捷等优点。本文同时探讨了无人机航空摄影测量的技术原理,设计了海岛礁测量中无人机的作业流程,并实际应用于海岛礁的航空摄影测量,对构建的三维模型质量进行了分析和评价。     

浅谈大比例尺海岛礁测量外业质量控制要点

随着海洋战略地位的提升,精准、有效、及时获取海岛礁外业测量数据尤为重要,但海岛礁测量外业工作条件恶劣,登岛困难、补给有限,受气候条件影响大。基于此,就当前大比例尺海岛礁外业测量特点,结合海岛礁测量工程实践,从陆海基准构建、水深地形数据获取两方面进行分析,提出了海岸线以上、以下区域及采用不用数据获取模式时需要注意的外业质量控制要点,避免重复登岛,提高效率,为海岛礁测量外业工作提供了参考。     

高分辨率遥感影像海岛礁地理信息自动变化检测方法

基于高分辨率遥感影像的海岛礁地理信息变化检测可用于普查海岛礁地理信息变化,从而为海岛礁开发利用、海洋资源保护、海洋经济发展及国防建设等提供参考。本文提出一种基于马尔科夫随机场的海岛礁地理信息自动变化检测方法,通过典型相关分析和马尔科夫随机场模型相结合的方法,提取变化区域。并以西沙赵述岛为实验区域进行方法验证。实验证明这一方法可以有效地提取海岛礁地理信息发生变化的区域。     

一种远海岛（礁）区域高程基准转换的新方法

提出一种远海岛（礁）区域高程基准转换的方法。选择平均海面作为远海岛礁地形测绘的高程基准,利用DTU10全球卫星测高平均海面模型,统一模型的参考基准,基于多项式拟合模型,实现了大地高与当地平均海面高的转换。对远离大陆的岛屿进行了计算比较,结果说明在远离大陆的岛（礁）区域应用卫星测高模型进行高程基准的转换,满足中小比例尺远海岛（礁）地形测量的应用需求。     

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。     

海岛礁卫星影像无地面控制点定位方法

针对海岛礁卫星影像的定位问题，提出一种利用航天飞机雷达地形测绘任务（shuttle radar topography mission，SRTM）DEM辅助的无地面控制点定位方法。该方法分为概略定位和精定位两个阶段，各阶段均包括DEM提取和DEM匹配等主要步骤，可分别对影像中的相对误差和绝对误差进行补偿。SRTM DEM被充分应用到方法各环节中，以发挥其高精度的特性:提取DEM时既用于剔除海域点，也用于确定求解陆域点高程时的高程搜索范围，从而避免海域影像的不利影响，同时保证计算效率；DEM匹配时其作为基准数据。利用多景天绘一号卫星海岛礁地区的立体影像进行验证。实验结果表明，所提出的方法对具有不同陆域比例、不同生产方式的天绘一号海岛礁影像均能得到较稳定且较高的定位精度，平面和高程精度分别优于6.2 m、5.2 m，能较好地满足1:50 000比例尺地形图的精度要求。定位精度基本不受待匹配DEM分辨率的影响，计算效率取决于陆域比例和待匹配DEM的分辨率。     

星站差分系统在远海岛礁测量中的应用

岛礁测量对于我国海洋国土管理具有重要作用。在无基础控制网的海域,利用星站差分系统可以高效完成测量工作,其精度能满足岛礁测量的相关规范要求。介绍了星站差分系统的基本原理,阐述了星站差分系统在远海岛礁测量中的应用,将其与传统的GPS测量方法进行了比较,分析了星站差分系统在远海岛礁测量中的优势,并进行了测量实验和精度分析。     

面向地上下无缝集成建模的新一代三维地理信息系统

地上下无缝集成三维建模是新一代3DGIS的主要标志,地上下无缝集成建模已成为当务之急。在三维空间建模技术现状与存在问题、目标层次与功能需求及三维空间模型现状与趋势分析的基础上,介绍了地上下集成建模的两个层次和无缝集成的基本原理;阐述以CD-TIN为纽带、以BRep-TIN-GTP为核心、以三层混合模型为成份的地上下集成空间数据模型的概念结构与典型逻辑关系。并结合城市与矿山应用,介绍该集成模型在GeoMo3D系统中初步实现后的可视化效果。同时,指出了与地上下集成建模相关的近年3DGIS的主要攻关方向和重点理论难题。     

三维电子沙盘构建方法与实现

介绍了应用分层建模法构建三维电子沙盘的过程，包括数据处理、地形三维建模、规则建筑物提取、复杂实体三维建模、地形与地物的融合等技术内容。分析了该方法的优缺点，并给出中南大学三维电子沙盘构建的应用实例，提出了下一步需要研究解决的技术问题。     

GPS近景交会定位技术在海岛礁测绘上的运用

海岛礁测绘工程是国家测绘局"十一五"期间的5个重要项目之一,GPS近景交会定位模块是卫星快速定位信息采集系统的一部分.该技术可完成对海岛礁特殊地形的测绘任务,对困难海岸线的测绘提出新方法.     

基于三棱柱11剖分法的海洋温度场动态三维建模方法研究

海水的温度是海洋物理性质中最基本的要素之一,随着对地球研究的逐步深入,数字地球的建模范围也从陆地向海洋延伸,从静态向动态建模发展。由于海洋每时每刻都在变化,对海洋温度场的三维建模尤其是动态三维建模尤为困难。本文分析了海洋温度场数据获取的方法,并从动态温度场数据的特点出发,提出了基于三棱柱11剖分法的海洋温度场动态三维建模方法,提取对象中的等温面作为特征对三维温度场进行建模和表达。实验表明,本文提出的方法可以高效地对动态三维温度场进行建模和表达。     

全球经纬度网格的雷达探测范围真三维建模

针对雷达探测范围会受到复杂地形因素影响,单一地依靠电磁传播模型可视化雷达探测区域很难真实有效地展现电磁覆盖情况的问题,该文提出一种基于GeoSOT-3D空间剖分的雷达探测范围的计算与表达一体化的真三维模型。GeoSOT-3D剖分框架将上至地球50 000km,下至地心的全部地球空间划分成多层次、多尺度空间体元,体元可承载多源异构空间数据。依据GeoSOT-3D的剖分流程,将地形数据、雷达探测空间数据离散化。最后,开发了雷达探测范围可视化验证平台。实验结果表明,该建模方法对复杂的地形适应性强,可视化表现效果真实直观。     

昆山市政府广场三维可视化解决方案

基于大比例尺航空立体相对提出昆山市政府及周边建筑群的建模方案,采用VirtuoZo数字摄影测量系统提取地面要素信息,在IMAGIS三维可视化地理信息系统下进行三维模型重建和编辑,在此基础上形成由CAD、GIS、三维影像数据集成的城市三维可视化处理方法,实现对三维场景进行实时漫游,并将漫游过程录制成动画,在Premiere中完成音频视频合成制作,形成最终多媒体产品。     

基于小波变换与滤波的DEM简化方法

针对现有3维地形模型简化方法中的不足,提出了一种基于小波变换与滤波的规则格网简化方法。同时还在大量实验的基础上,给出了一般情况下需要的变换层数,分析了滤波门限与简化效果之间的关系。这里的研究不仅为3维地形的多分辨率合理建模与精度评估提供了理论和方法,而且也为今后开展类似研究及进行建模质量控制提供了科学的依据。     

实现复杂态势符号在3维场景中的绘制

通过分析态势符号的表达方式和特点,提出了一种基于模板阴影体技术的实时绘制复杂态势符号的方法,来实现在3维场景中的高质量叠加显示态势符号,达到随地形起伏的目的.实验证明,该方法能够用于在3维场景中绘制复杂态势符号,并且在系统项目中取得很好效果,使绘制出的态势符号能够随地形起伏.