从地理信息系统到虚拟地理环境的认知转变

自20世纪60年代初以来,地理信息系统引领了地理信息的分析与服务。然而,由于地理学家对于地理过程开展多维模拟的需求,同时许多大型工程需要对于不同方案的后果事先开展模拟评估,为此中国学者们在世纪相交之际开始了对于虚拟地理环境的探索。本文从地理信息系统到虚拟地理环境的认识上的转变着手,分析了虚拟地理环境的演进过程、当前的阶段定位与挑战,着重探讨了虚拟地理环境研究的新态势：基于虚拟地理环境的地理空间认知研究、虚拟地理环境与实验地理学新方向、大数据背景下的虚拟地理认知实验方法和虚拟地理环境与地理知识工程,并给出最新研究思路。     

三维城市模型的研究与实践(英文)

The way we interact with spatial data has been changed from 2D map to 3D Virtual Geographic Environment (VGE). Three-dimensional representations of geographic information on a computer are known as VGE, and in particular 3D city models provide an efficient way to integrate massive, heterogenous geospatial information and georeferenced information in urban areas. 3D city modeling (3DCM) is an active research and practice topic in distinct application areas. This paper introduces different modeling paradigms employed in 3D GIS, virtual environment, and AEC/FM. Up-to-date 3DCM technologies are evolving into a data integration and collaborative approach to represent the full spatial coverage of a city, to model both aboveground and underground, outdoor and indoor environments including man-made objects and natural features with 3D geometry, appearance, topology and semantics. Supported by the National Natural Science Foundation of China ( No. 40871212, No. 40671158), the Leading Academic Discipline Project of Shanghai Educational Committee( No.J50104).     

移动VR洪水灾害场景构建优化与交互方法

当前洪水灾害场景三维可视化存在沉浸感差、移动性不足等问题。本文将移动虚拟现实（virtual reality,VR）与洪水灾害场景三维可视化相结合,提出了移动VR洪水灾害场景构建优化与交互方法。该方法首先提出了一种免插件B/S架构下的移动VR场景构建方案,然后从多样化场景数据组织、场景数据量优化控制及自适应调度对移动VR场景构建进行了优化,最后设计了基于凝视的洪水灾害场景漫游探索、信息交互查询等交互分析模式。通过构建试验平台并选择案例进行试验,证明本文方法能够有效支持在智能手机上进行洪水灾害场景流畅地沉浸式展示与交互探索分析。     

空间数据挖掘与发展趋势探讨

基于空间数据挖掘的含义,分析空间数据挖掘的特点、主要方法分类和面临的主要问题;结合空间数据的特点,提出一种空间数据挖掘体系结构,并分析空间数据挖掘的基本过程,阐述了当前空间数据挖掘面临的主要问题并展望其发展趋势。     

基于语义的多细节层次3维房产模型

针对2维房产管理中的产权重叠、表达不完全和建筑物室内外一体化管理难题,在综合分析3维房产数据的对象类型及其应用特性的基础上,从概念层次提出了一种基于语义的多细节层次3维房产模型。该模型通过空间与产权的语义描述,对3维房产管理对象间的多细节层次关系进行一体化表达,特别是实现了对建筑物内部的房产空间关系表达,有利于明晰内部空间(户)的产权划分及各房产对象间的产权关联,为建立产权明晰与室内外综合管理的真3维房产应用提供了理论依据。     

三维航标监测与管理系统的设计与实现

设计了三维航标监测与管理系统的整体框架和功能结构,研究了其涉及的若干关键技术,开发实现了系统功能.     

基于多层次事件的三维房产动态表示

房产管理的产权对象在三维空间中的变化具有显著的多样性与异步性特征.已有的模型以二维地图方式表达建筑物整体的动态变化,很难准确有效地表达真三维建筑多重产权实体变更的不同步性.本文充分利用房产对象的空间层次关联性及产权单元的语义约束知识,定义了从地块到幢、层、户和权属的多层次事件概念.建立了三维房产从外至内动态表示的概念模型,为三维城市空间中建筑物的变迁以及房地产权属异动的准确表达与时空分析奠定了基础.     

大数据背景下的虚拟地理认知实验方法

如何构建新一代的虚拟地理认知实验研究范式,从海量人类活动和地理数据中挖掘人地交互过程中的新模式、新知识成为新一代虚拟地理认知实验需要解决的问题。本研究首先提出了在数据密集型科学研究范式下的虚拟地理认知实验框架,阐述了从环境心理学的视角,结合多源人类活动大数据、城市环境大数据构建实验平台的方法,进而支持地理知识工程的构建。其次,本文介绍了基于海量街景数据和对应的个体情感评分数据,利用深度学习的相关方法和统计模型来进行认知知识挖掘的案例。实验发现了可视域中与个体对场景的情感维度-压抑感具有较高相关性的一系列视觉要素,如植被、建筑、车辆等,并通过回归分析予以量化。     

文化遗产多源探测技术与环境重建展望

从自然侵蚀到人为损毁的文化遗产研究与保护,是一项多学科综合的复杂过程。文化遗产的数字化保护已成为全球学术界和工业界关注的热点,多源探测技术与多维环境重建是文化遗产数字化保护过程中不可或缺且相辅相成的重要研究内容。首先,本文依据文化遗产所处的地理空间立体层次,将其划分为水下文化遗产、近地表文化遗产以及室内外景观遗产,并分别分析了3个不同层次的探测方法与技术;然后,从考古制图、多源异构文化遗产信息化管理、三维重建与虚拟修复、多模式展示与虚拟交互4个层面,分析了多维环境重建的相关技术方法与手段;最后,总结了文化遗产数字化保护研究可能的发展趋势为多传感器协同观测、多维数据分布式管理与共享、动态环境重建与感知、多模式交互展示。     

实时威胁态势感知的室内火灾疏散路径动态优化方法

如何在火灾态势迅速演变的复杂室内环境下选择安全有效的疏散路线是正确引导人群疏散、减少人员伤亡的重要保障。传统静态寻径方法难以顾及火灾态势演变过程,导致疏散决策的盲目性和滞后性突出。本文提出了一种实时威胁态势感知的室内火灾疏散路径动态优化方法,充分利用实时接入的火场状态和室内建筑环境状态等火灾威胁态势场信息,动态调整和优化疏散路径。该方法建立了室内火灾实时威胁态势信息在语义空间的统一表示模型,并对多源、多尺度火灾传感器观测数据在语义空间进行统一建模,从实时接入的动态观测数据中提取室内火灾三维威胁态势信息,用于约束疏散路径的动态优化。模拟试验证明,本方法可根据火灾态势演变准确可靠地动态调整疏散路径,从而显著提高应急疏散的精准性。