基于摄影测量匹配点云估算建筑表面太阳辐照度

针对现有建筑物太阳辐照度评估方法难以同时兼顾建筑屋顶和立面,激光点云数据成本较高,不适合计算大范围、高密度获取建筑表面点云问题。本文提出了一种基于倾斜影像密集匹配点云进行建筑物表面太阳辐照度一体化评估方法。该方法通过无人机倾斜影像获取感兴趣区域的建筑物三维模型,结合阴影仿真算法和简化后的太阳辐射模型,对建筑物表面进行阴影仿真和太阳辐照度计算。经对比试验验证,本文方法能够准确计算建筑表面太阳辐照度,有效拓展了倾斜摄影测量的应用范围,为协助建筑师设计建筑表面和最大化利用建筑表面太阳能提供了可靠的数据支撑。     

机载激光雷达数据的建筑物三维模型重建

机载激光雷达技术可以快速获取建筑物高精度高密度的三维空间信息.文章提出一种建筑物三维模型重建方法,该方法利用栅格数据使用RANSAC算法提取建筑边界上的长线段,采用规则化策略获取建筑轮廓;在模型生成阶段,基于原始点云和屋顶拓扑关系约束,获取屋顶间的交线和交点,并结合已得到的建筑边界、屋顶间交线和交点获取三维建筑模型.实验结果表明,该方法思路清晰、科学可行且适用性强,提取的建筑边界和模型垂直精度高.     

利用机载LiDAR点云的建筑表面太阳辐照度计算

针对城市建筑表面太阳能利用的迫切需要问题,该文提出一种屋顶及立面太阳辐照度一体化计算方案.该方法以机载LiDAR点云为数据基础,以"建筑遮挡分析—天空视域分析—太阳辐照度模型构建"为技术框架,高效率和准确地计算了建筑屋顶及立面辐照度.同时,将散射辐射分为环 日散射、天穹散射和建筑散射,提高了建筑散射辐射计算准确度.选取南京奥体新城约30 km2区域(共计5 216栋建筑)进行分析,结果表明,建筑屋顶直接辐照度时间变化规律明显,受太阳高度角、屋顶坡度和坡向影响较大,而建筑立面太阳辐照度则主要受建筑朝向影响.利用本文方法计算建筑表面太阳辐照度,可为光伏发电模拟、建筑形态设计、城市能源规划等提供基础信息产品.     

基于多源点云的建筑物立面太阳能潜力估计

提出了一种基于多源点云的建筑物立面太阳能潜力估计方法。该方法首先融合地面激光点云和机载影像数据,然后根据融合数据的特点,设计一种基于射线法的日照时长估计算法,并简化用于建筑物立面的太阳辐射模型,从而实现建筑物立面上的太阳能潜力估计。选取2栋朝向不同、形态不同的建筑物进行试验,结果表明,该方法能有效地估计立面上的太阳能潜力,结合点云立面自动化窗户提取的结果,可将结果细化到单个窗户,用于建筑日照标准检验,窗户太阳能潜力估计等应用。     

雷达点云数据在省级地理信息资源建设中的应用

开展省级基础地理信息资源获取与更新,可有效解决区域地形图过于陈旧等问题,为基础设施建设、重大工程实施、防灾减灾提供保障,为国土空间规划、自然生态保护与修复、自然资源资产用途管控等生态文明建设主要任务提供权威、客观、精准、动态、可视化的基础地理信息数据支撑。机载激光雷达技术已广泛应用于省级基础地理信息资源获取与更新中,本文将从机载激光雷达数据获取、处理、成果输出等方面展开论述。     

结合超体素与区域增长的LiDAR点云屋顶面分割

针对传统区域增长算法易受噪声影响且局部分割性能不稳定的问题,提出了一种结合超体素与区域增长的屋顶面片点云分割算法。利用八叉树组织初始点云数据,基于点云的欧氏距离和法向量信息两个约束分割点云获得超体素。结合超体素结构特征,改进种子点选取准则,在超体素的光滑性和表面几何特征约束下进行点云区域增长,提取屋顶面片点云。选取不同复杂程度的建筑物LiDAR点云进行实验,结果表明,结合超体素与区域增长算法能有效提取复杂建筑物屋顶面片点云,提取率高且具有较好的适应性,可以为基于机载LiDAR的建筑物三维模型重建提供可靠的屋顶面信息。     

一种基于点云数据的DEM生成方法

利用机载激光雷达点云滤波已成为获取高精度数字高程模型的重要手段之一。本文充分考虑规则格网和虚拟格网的优势,利用规则格网进行建筑物区域与非建筑物区域的初步分离;然后,利用虚拟格网进行非地面点的去除,最后,用获得的地面点生成DEM,取得了较好的实验效果,具有一定的实用价值。     

基于机载激光雷达的城市空间信息提取的研究

机载激光雷达能够快速采集大范围区域表面高精度、高密度的三维点云数据,被广泛用于城市空间信息获取。但是,相较于日益成熟的硬件系统,它在数据的高效、自动化处理方面存在缺陷,成为当前国内外的研究难点和热点。地形、建筑物和道路作为城市区域主要地理要素,空间信息提取方法一直以来是研究重点。对此,分析了目前常用的基于机载激光雷达这三类地理要素提取方法特点,自动化处理难点以及未来需要进一步研究的主要问题。     

基于机载LiDAR数据的建筑物轮廓提取

建筑物轮廓作为建筑物三维重建的重要元素,在建立智慧城市和数字城市中至关重要。本文针对从机载激光雷达点云中提取建筑物轮廓数据处理的点云滤波、建筑物屋顶面提取、建筑物轮廓提取,以及提取精度评定各环节存在的一些问题,提出了一种综合区域生长改进算法、三维Hough变换算法和α-shape算法的建筑物轮廓提取方法。该方法在对机载LiDAR点云数据去噪的基础上,首先利用改进的区域生长算法滤波地面点,并基于地物点到地面的归一化高程特征通过高度阈值去除高度较为低矮的地物点;再基于三维Hough变换算法从剩余建筑物和高大树木点云中提取建筑物平面;最后使用α-shape算法提取建筑物的轮廓信息。对使用RIEGLVQ-1560i机载激光雷达测量系统扫描的某城区点云数据进行计算,通过匹配度、形状相似度和位置精度等评价指标对提取的建筑物轮廓进行精度评定。结果表明,综合区域生长改进算法、三维Hough变换算法和α-shape算法的建筑物轮廓提取方法可以准确提取建筑物的轮廓信息,对于大范围的建筑物轮廓提取具有稳定性和普遍适用性。     

结合机载和地面LiDAR数据的建筑物重建技术

机载LiDAR数据虽然能够快速地获取建筑的顶面信息,但是不能够有效地获取建筑物的侧面信息。地面三维激光扫描仪能够有效地获取建筑物的立面信息,但获取建筑的顶面信息较困难。针对机载和地面LiDAR数据在精细建模中存在的问题,采用机载地面LiDAR数据相结合的方式对建筑物进行精细的建模,实验结果表明,采用该法能够实现建筑物的精细建模。     

无人机倾斜摄影测量技术在超高层建筑竣工测量中的应用

以山东省济南市国家重型汽车工程技术研究中心(简称为济南市国家重汽研究中心)超高层建筑为研究对象,给出了超高层建筑竣工测量技术流程,提出了利用无人机倾斜摄影测量技术实现超高层建筑竣工测量方法并加以验证。结果表明,利用无人机倾斜摄影测量技术可以高效地获取竣工测量所需的成果,包括高度、建筑面积、总平面竣工地形图等,且成果可靠,能够满足竣工测量精度要求。     

非等时距灰色-马尔科夫链模型在深基坑变形预测中的应用

针对深基坑变形难以建立准确的计算模型进行预报问题,本文运用非等时距灰色-马尔科夫链对深基坑变形量进行预测。首先基于原始实测数据,建立非等时距灰色预测模型;然后采用马尔科夫链对预测值残差序列进行修正,进一步提高预测模型的预测精度;最后对潍日高速跨铁路转体桥深基坑4个测点的变形量进行预测。研究表明,灰色-马尔科夫链模型的预测精度明显高于灰色模型,预测值与实测值吻合较好,预测值后验差为0.07、0.37、0.16和0.33,精度等级均为1级,该模型为深基坑变形预测提供一种新方法。     

GIS支持下的土地资源环境承载力评价——以荣成市为例

随着人类生产活动的日益加剧,土地资源环境已逐渐成为制约社会经济发展的主要因素。基于荣成市土地资源环境要素,利用层次分析法构建了区域土地资源环境承载力评价体系。对土地资源进行基础性评价,在GIS技术支持下计算各项指标分值,并得出承载状态压力指数;在基础性评价结果的基础上,对水资源、生态条件与环境质量进行修正性评价。结果显示,荣成市土地资源环境基础性评价为可载,基于水资源系统的综合承载状态为临界,基于生态条件与环境质量系统的综合承载状态为可载。     

自动化监测系统在深基坑监测中的可靠性分析

深基坑监测对于城市工程的安全建设具有重要的指导意义。为了探究自动化监测系统在城市深基坑监测中的可行性,根据全站仪的测量原理利用Matlab进行三维仿真,从理论上证明了自动化监测系统的平面精度能够达到规范要求。采用尺度变形分析及水平位移对比分析,论证了在城市深基坑监测中利用自动化监测系统进行水平位移监测的可靠性。     

基于3D GIS的工程项目进度三维仿真系统

大型工程项目涉及的环节复杂、工序繁多,需要对工程进度进行有效控制。本研究利用3D GIS具有直观性和交互性等特点,通过与施工进度汇报数据的关联,利用动态仿真技术,实时生成最新的工程项目三维场景,为项目管理者了解项目施工进度、调整施工计划等提供了很好工具和手段。根据实际工程项目的工序划分,以及工程进度的动态性和进度维护的实时性,将工程项目细分至分项工程下的各种建筑构件,并建立构件库来存储构件的三维模型,提出了基于构件库的工程项目进度三维仿真方法。最后,以钦州港码头工程进度三维仿真应用为主要案例,介绍了该方法在实际工程项目中的应用。     

城区空气质量指数时空分布特征及影响机制分析

济南市是中国雾霾最严重的城市之一,探究该地区大气污染的时空分布及影响机制具有重要意义。利用地统计插值分析了济南市主城区AQI的时空分布特征,并利用地理探测器定量分析了AQI的风险因子及影响机制。研究结果表明,年际尺度上,济南市主城区AQI在时间上呈逐年降低趋势,在空间上大致呈现出东南低西北高的分布态势;季节尺度上,济南市主城区AQI在时间上具有鲜明的季节性差异,从高到低依次为冬季、春季、秋季、夏季,在空间上则呈现出春季和冬季东南低北部高、夏季整个主城区均低、秋季南低北高的分布态势;月尺度上,济南市主城区AQI呈现出典型的“U”形分布特征,最高值为1月和12月、最低值为8月;各因子交互作用的影响力远大于单因子的影响力,其中,土地利用类型∩年均降水量的交互作用对济南市主城区AQI的影响力最大。研究显示,济南市主城区AQI受土地利用类型和年均降水量的共同影响最大。     

高速铁路沉降评估中工程沉降和区域沉降的可区分性研究

某高速铁路北京至济南段地处华北平原,沿线经过的大部分地区都存在着不同程度的地面沉降。对穿越不同地面沉降速率区段的高速铁路工程,沉降观测得到的桥墩沉降量是工程沉降与区域沉降的综合体现。由于地面沉降速率在空间上是不均匀的,本文对区分工程沉降和区域沉降进行了研究,并提出了对沉降观测的改进措施。     

移动激光扫描数据的道路标线自动提取

针对道路标线三维矢量数据难以高效精确获取的问题,该文提出了一种从移动激光扫描数据中自动提取道路标线的新方法。基于平缓路面这个假设,利用邻域高程一致性的判断方法提取地面点。将地面点根据轨迹数据分割成多组剖面,对每个剖面上的点云进行强度直方图统计,找到强度值有突变的点。以此为种子点通过强度值区域生长以得到完整的标线,利用点云模板匹配的方法剔除错误点集。最后对标线点云进行矢量化得到三维矢量线。通过城市中大约2km长的移动激光点云数据的实验,证明本文提出的方法在提取道路标线方面能得到较好的结果。     

自然资源管理辅助决策服务平台设计与实现

针对目前自然资源业务信息化中存在的问题,该文利用“互联网+”技术,依托“一张图”核心数据库,提出了构建自然资源管理辅助决策服务平台。探讨了系统的架构设计,明确了系统的关键技术难点,分析了系统实施方案和自然资源的辅助决策功能。该系统能有效地提升自然资源数据应用的深度和广度,支撑科学决策和对外服务水平。     

遥感定量反演华北平原地区冬小麦含水量

针对现有植被水分反演算法在华北平原地区适用性差、反演精度低、不能实施有效监测的问题,该文基于地面实测冬小麦植被含水量(VWC)数据,基于归一化型和比值型植被水分指数这两种常见的指数类型,提出调节植被水分指数以削弱土壤背景的影响,使用多个波段反射率数据反演VWC,提高拟合精度80%以上,发展适用于华北平原的农作物水分含量反演模型。拟合冬小麦植被含水量的决定系数为0.51,均方根误差为0.95(kg·m^-2)。结果表明:调节植被水分指数能够削弱土壤背景影响,大幅度提高植被水分反演精度;同一种指数计算形式中,在水汽吸收谷内,基于更长波段反射率的植被水分指数反演精度更高;归一化型和比值型植被水分指数在反演精度方面无明显优劣,归一化型植被水分指数反演精度。