河道流动水体三维仿真方法研究

为满足水文观测数据的实时分析与应用需求,提出了一种不规则河道内流动水体仿真的方法。该方法重点研究了利用实测河道水位线数据并结合真实河道DEM地形数据进行河流边界线搜索及河面自动建模,构建多层水面叠加模型,利用流速驱动纹理块自适应于河道移动的动态纹理混合与渲染技术。在三峡库区水文仿真系统的实践中表明,该方法能够有效地模拟符合自然河道地形的动态流动水体,形象逼真地表现河面各处流速的差异化现象。     

虚拟地理环境中气候环境模拟研究

以图形纹理映射作为主要技术,结合粒子系统、Billboard技术及纹理移动技术,探讨了气候环境建模的方法,实现了各种气候环境的真实模拟。     

一种面向大区域不规则河道的水流仿真方法

从3D GIS的需求出发,实现了一种适合在大区域范围内仿真不规则河道中水流的方法。该方法综合研究了在大区域环境下仿真水流的LOD方案、场景数据组织与调度、水面建模方法以及水面反射、波浪、动态高光等现象的模拟方法。在金沙江下游梯级水电站水文泥沙数据库及信息管理分析系统中的应用证明了该方法的可行性。     

基于数据挖掘技术的流域不透水面及变化信息提取

流域不透水面是流域水循环模拟的重要参数,科学的估算方法对于城市化地区的水量与过程模拟、面源污染的估算、气候变化模拟预测等具有重要意义和实际价值。利用1988年、1994年、2002年三个年份的TM数据,以区域不透水面及其变化信息提取为研究对象,采用现场调查与计算机辅助分类相结合的方法,应用基于数据挖掘技术的决策树方法对区域不透水面进行信息提取,在此基础上,采用基于数据挖掘的混合法探测技术提取不透水面变化区域和变化类型。变化监测的总精度平均达到89%,足以满足水文模拟的需求。     

基于倾斜摄影技术的城市三维快速建模方法研究

目前,数字城市建模主要采用传统三维建模方法,该方法效率较低、投资成本大、真实纹理采集困难,无法满足城市大范围快速建模的需要。针对传统建模方法局限性,提出了利用新的对地观测技术——倾斜摄影技术实现城市三维建模的方法。该方法旨在结合倾斜摄影技术和3ds max软件的优势,实现一个集三维建模、纹理自动获取、纹理映射等功能于一身的高效率的数字城市建模平台,该方法易于在实践生产中推广,具有较好的应用前景。     

纹理映射失真处理中的LOD技术

纹理映射是计算机图形学中广泛应用的一项重要技术,纹理图像可以描述景物表面各点处的反射属性,模拟景物表面丰富的纹理细节,减少建模的工作量,提高计算机生成图形的真实性.但是由于纹理都为栅格图像,放大和缩小会产生一定程度的失真,所以要对纹理进行细节分层处理.文中主要介绍纹理的重采样和建立金字塔技术,提出减少纹理映射失真的方法.     

纹理映射失真处理中的LOD技术

纹理映射是计算机图形学中广泛应用的一项重要技术,纹理图像可以描述景物表面各点处的反射属性,模拟景物表面丰富的纹理细节,减少建模的工作量,提高计算机生成图形的真实性.但是由于纹理都为栅格图像,放大和缩小会产生一定程度的失真,所以要对纹理进行细节分层处理.文中主要介绍纹理的重采样和建立金字塔技术,提出减少纹理映射失真的方法.     

基于GEE和机器学习的不透水面提取研究——以成渝地区为例

随着城镇建成区范围不断扩大，不透水面面积急剧扩张，对区域生态和经济产生严重影响，对不透水面的快速、准确识别显得尤为重要。文中以成渝地区双城经济圈的两大核心城市为研究对象，基于GEE云平台和Landsat 8影像，构建光谱波段、光谱指数和纹理指数的分类特征，利用最小距离(MD)、分类回归树(CART)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和朴素贝叶斯(NB)5种机器学习算法，提取不透水面信息。结果表明，RF算法效果最好，提取结果与实际最相符，CART和SVM算法精度差异不大。本研究可为不透水面提取提供方法和技术参考。     

不透水面与地表径流时空相关性研究——以杭州市主城区为例

城市化进程中不透水面的扩展对城市地表水文循环产生了显著影响。研究不透水面与地表径流时空相关性能缓解城市内涝灾害,可为"海绵城市"提供建设意见。本文以杭州市主城区为例,提出结合BCI指数(Biophysical Composition Index)的线性光谱分解方法提取不透水面、植被和土壤盖度,提高了传统的线性光谱分解方法的精度。进一步结合SCS-CN模型(Soil Conservation Service Curve Number Method)模拟1990年—2017年杭州市主城区地表径流,在此基础上计算景观格局指数,研究杭州市主城区不透水面与模拟地表径流的时空特征,探究不透水面与模拟地表径流的关系。结果表明:(1)研究区近30年不透水面聚集度较高且呈增长趋势,增长速率趋于平稳,上城区和下城区不透水面面积占比最高,江干区、西湖区和拱墅区增长速率和增长强度相对较大。(2)研究区近30年模拟地表径流不断增长,220—240 mm的径流由中心城区向四周辐射,上城区和下城区模拟地表径流最高,与不透水面的演变趋势总体一致。(3)不透水面的空间格局与模拟地表径流高度相关,不透水面的斑块数量和破碎度与地表径流呈负相关,斑块所占景观比例、斑块密度、斑块聚集等与模拟地表径流正相关,可通过合理控制相关景观指标、优化不透水面空间格局控制地表径流。在此基础上提出了防止城市内涝的建议:增加绿地、花园等用地类型;减少大面积不透水面斑块,划分成更多的小斑块等。     

一种基于GPU的实时水波模拟方法

大范围动态水面场景的实时三维仿真是虚拟海洋环境以及三维游戏中研究的难点和热点。由于水的动态性以及各种复杂的光照等效果,传统基于CPU的模拟很难达到实时交互的能力。近年来图形处理器(GPU)性能得到大幅度提高,尤其引人注意的是出现可编程特性,这使得人们可以充分利用GPU上提供的运算器来设计算法完成一定的任务。基于此,针对目前实时水波模拟的瓶颈及提倡的"解放CPU"(Offload CPU)的思想,本文对水波模拟的模型进行了研究,提出了一种基于GPU的水波模拟方法,充分利用GPU的并行运算及浮点运算能力.加快水面模拟的速度。文章给出了一定网格大小下,数量不同的点波源模拟水面的效果,并给出了单纯利用CPU和基于GPU两种方法的对比情况。     

一种利用SSE2多重纹理混合的大范围虚拟地形可视化技术

目的 大规模三维地形的真实感可视化对于表现战场自然环境具有重要意义,OpenGL、D3D等主流三维图形引擎需要将多层纹理数据发送到GPU端进行多重纹理融合操作。对于瘦客户机,在显卡位宽和显存有限的资源下,大量的多重纹理融合操作常会导致GPU和带宽负载过大,出现绘制画面不流畅、渲染效率低等问题。为此,提出了一种基于SSE2的多重纹理混合技术,通过在CPU端进行混合纹理混合操作,降低GPU负载,减少数据传送时间。实验证明,该方法在保证CPU计算效率的前提下,有效地降低了大范围虚拟战场环境可视化过程中GPU和带宽负载,显著提升了瘦客户机中大范围虚拟战场数据的渲染效率。     

三维重建中真实感纹理再现的一种有效方法

结合颜色视觉理论的发展以及影像匀光技术,分析成像对象在光照下的表面光学现象,依据颜色视觉的感知过程建立简单的数学模型描述成像时刻光照环境对影像色调的影响、模拟视觉亮度和色度恒常机制,通过计算获得色度均匀、自然的环境散射光照射下的纹理影像,为三维重建中真实感纹理再现提供了一种简单、有效、快速的方法。并通过两组实验数据进行了验证。     

基于倾斜摄影测量的纹理自动重建研究

倾斜摄影测量技术是近年来研究的热点,获取的影像可作为城市三维模型的纹理。本文基于倾斜影像,提出了一种航片-模型自动纹理映射的新方法,该方法利用共线关系进行空间点匹配,并对倾斜影像像素进行重采样,将像素重写在模型侧面和顶面,从而实现模型纹理重建。该方法在实现过程中有两个关键点,其一是最优影像选取,其二是无遮掩影像的获取,为了解决这些问题,本文提出了相应的算法。最后,基于VC++平台,在倾斜影像与三维模型间进行了纹理映射实验。实验证明,本文提出的新方法可以自动完成纹理映射,这种方法简单、高效,适宜于大范围内三维模型纹理重建。     

组合核支持向量回归提取高光谱影像不透水面

由于城市地表组成的复杂性,基于单核函数的支持向量回归模型很难满足精度。本文结合空间-光谱组合核函数和支持向量回归,提出了一种提取高光谱影像不透水面丰度的改进算法。首先从高光谱遥感图像上提取波谱特征和多通道灰度共生矩阵空间纹理特征,选取研究区10%像元特征数据作为训练数据,以线性加权求和核为多核组合方式,建立结合光谱信息和空间信息的组合核支持向量回归模型。然后,用生成的回归模型预测未知像元不透水面丰度值。最后,对实验结果进行评价。在模拟数据试验中,本文算法比单核回归均方根误差平均降低1.4%,决定系数比单核回归平均提高0.6%。在Hyperion数据两组试验中,该算法比单核回归均方根误差平均降低1.8%,决定系数比单核回归平均提高11.7%。模拟和真实两种高光谱数据实验中,本文算法均得到了空间形态上更准确的不透水面结果,单核回归结果存在失真现象。研究结果表明:本文算法能够有效提取城市不透水面丰度,与单核方法相比有较明显的精度提升。     

马尔柯夫场在影像纹理模拟中的应用

本文介绍了马尔柯夫随机场（简称ＭＲＦ）模拟影像纹理的原理和算法，用本文提出的算法，作了模拟分形纹理的许多实验：模拟纹理的自相似性试验；ＭＲＦ模型参数对影像纹理的控制作用等试验。试验结果表明算法正确，ＭＲＦ是模拟影像纹理的一个好模型。     

利用影像纹理和阴影信息提取城市不透水面的方法——以咸阳市为例

利用2012年的咸阳市资源三号卫星影像,同时利用光谱信息和纹理信息对咸阳市的地表进行监督分类,使用阈值和开闭运算提取阴影,并通过TM影像提取NDBI等指数辅助归类,优化分类结果,提高提取不透水层信息的准确率,旨在为城市合理布局,减少城市内涝等提供基本信息。研究结果表明,利用多源遥感卫星影像,同时考虑光谱和纹理信息的分类方法进行不透水面的提取精度提高了17.2%,对阴影检测和归类处理提取精度进一步提高了2.7%,方法简便可行,结果稳定可靠;咸阳市研究区地表不透水率为30.73%,不透水率相对较低,城市生态环境较好;不透水面主要分布在渭河以北老城区。     

高分辨率卫星立体双介质浅水水深测量方法

提出了一种基于高分辨率卫星多光谱立体像对的浅水水深测量方法。该方法利用多光谱近红波段消除太阳耀斑,以有理函数模型(RFM)构建测区原始DEM,通过水陆边界内插获得水面高程,并采用双介质近似折射改正模型消除目标点垂直坐标偏移。试验表明,本文的模型方法和处理流程在水面平静、底质纹理丰富的浅海岛礁水深反演中能取得优于20%的相对测深精度,可为浅水水深测量提供新手段。     

多角度倾斜摄影技术在自动纹理映射上的应用

利用多角度倾斜摄影技术获取的倾斜影像成果来更新和构建城市三维实景纹理映射成为数字城市建设中的一个重要应用。本文采用基于DLG和3Dmax生成的建筑物模型,结合SWDC-5的多角度倾斜影像,通过自动选择纹理、自动编辑纹理、自动纹理映射等一系列步骤,自动生成大区域建筑物三维实景数字城市。并通过实验数据对该计算方法的可靠性进行验证,结果表明:该系统的数字化程度远远高于传统方法。     

基于SVM混合核的不透水面提取及扩张分析

利用支持向量机中单一核函数提取不透水面时存在时间复杂度高和提取精度低的问题。针对该问题,本文在径向基核函数的基础上引入多项式核函数,提出了一种混合核函数的不透水面提取方法。首先,由于属性不同的地物具有相似的光谱信息,在特征提取过程中将光谱信息与图像熵纹理信息相结合,可更加清楚地区分各地物类别。然后,在径向基核函数的基础上引入多项式核,可分别从局部和全局角度获取影像的特征信息,提高不透水面提取精度。最后,在不透水面提取结果基础上进行时空演变分析。本文利用阜新市主城区2009—2021年Landsat影像进行试验。结果表明,光谱与熵纹理相结合方法可改善特征提取效果,提升不透水面提取精度。与单一核函数提取方法对比,利用本文方法提取不透水面精度提高了2.5%,证明了该方法的有效性。     

三维模型重建中影像纹理重组织方法研究

针对物体三维重建中影像文件多、纹理数据量大这一问题，提出了影像纹理数据重组织的数学模型和一个纹理重组织解决方案，根据这一方案对两组飞机模型的纹理进行了处理。试验结果表明．该方法能够有效地减少纹理数据量。