一种R树与格网结合的海量地铁隧道点云管理方法

为满足海量地铁隧道点云的高效处理需求,提出了一种R树与格网结合的海量地铁隧道点云管理方法。针对隧道点云的空间分布特点,在全局将大范围点云划分到格网中,并使用R树管理非空网格;在局部使用八叉树与四叉树混合的索引方法管理单个网格内的点云。为了提高点云的渲染效果,提出了基于网格面积的多细节层次结构（levels of detail,LOD）回溯构建方法,并采用高效的单文件存储方式存储点云。实验结果证明了所提出的方法在海量隧道点云的管理和可视化方面优于传统方法。     

基于椭圆柱面模型的隧道点云滤波方法

由于地铁盾构环片附着了大量的螺栓和螺丝以及隧道内壁上安装的大量金属支架、电器设备等附属物,使得获取的激光点云数据包含了大量的非隧道内壁点(以下简称非点),从而影响到隧道点云在形变监测、三维建模等方面的应用。本文提出基于区域分割的椭圆柱面模型方法来滤除非点,将地铁隧道横截面视为椭圆(根据盾构施工特点),利用获取的隧道原始点云数据提取出隧道中轴线,并沿隧道中轴线正交方向将点云分割为等间隔区域,然后利用各区域的点云分别迭代拟合为椭圆柱面,从而实现对隧道内壁非点的自动滤除。实验结果表明,该方法能够有效滤除隧道内的非点,为三维激光扫描技术用于地铁隧道形变监测提供高质量的点云数据。     

基于地面激光扫描技术获取地铁隧道3维点云数据的设计与试验

3维激光扫描技术可以快速、高效且准确的获取测量目标的高精度点云数据,为测量数字化的发展提供了必要的条件。本文以地铁隧道为例,详细阐述了3维点云数据获取的方案、数据处理的基本方法,验证了基于3维激光扫描技术进行地铁3维可视化的可行性。     

基于图像分割的地铁隧道渗漏水快速检测

地铁隧道具有线路长、地质环境复杂、环片数量多、检测作业时间短等特点.隧道结构渗漏水病害检测是保障地铁隧道安全的重要工作,传统人工巡查检测方法检测速度慢,需耗费大量的人力物力,不能满足地铁更好运营需求.为提高隧道渗漏水检测效率,更好地适应轨道交通运营需求.本文依托高速移动三维激光扫描技术获取点云数据,提出局部图像分割方法,获取隧道渗漏水病害信息.首先通过空间变换法将三维点云数据转换为二维正射影像,采用图像二值化处理算法增强隧道渗漏水病害区域的边缘信息;然后利用区域描述算法对图像内的渗漏水区域进行分析,获取渗漏水病害区域的大小和里程信息,从而达到自动化识别隧道结构病害.研究结果表明,本文方法可快速检测地铁隧道内渗漏水病害的位置、面积等信息,节约检测时间和检测成本的同时保证了检测结果的准确性.     

基于车载式激光扫描的地铁隧道结构检测

本文针对地铁隧道结构检测的基本内容和要求,基于车载式激光扫描技术研究了地铁隧道结构的检测方法.采用车载激光扫描系统采集地铁隧道的点云数据,采用基于RANSAC算法和大小尺度法线算法的组合滤波方法对点云数据进行预处理,通过对隧道点云数据的切片、拟合、展开等处理,计算并分析了地铁隧道的断面变形、收敛值、错台值及渗漏值等.研...     

移动三维激光扫描技术在盾构隧道收敛监测中的应用

盾构隧道收敛监测是地铁运营检测的重要监测部分。针对收敛尺、全站仪、断面仪和巴塞特收敛系统、站式扫描仪等传统监测设备和监测方法的缺陷,本文提出一种基于移动三维激光扫描的新型收敛监测方法。移动三维激光扫描技术是利用二维断面扫描仪结合移动轨道车、惯性导航定位及编码器等多种传感器协同作业,通过人工推行扫描的方式全面获取隧道结构点云数据。结合自动化点云处理软件对管片断面收敛进行分析,实现地铁隧道收敛的快速全面监测,弥补了传统收敛监测效率低、断面监测不完善的缺点。工程应用实例结果表明,该方法不仅可以实现隧道收敛快速、高效监测,而且获取的海量点云数据可进一步深度挖掘,为地铁隧道的安全监测提供基础数据,保障地铁安全运行。     

基于三维激光扫描数据的地铁隧道断面测量

地铁主体施工完毕后为了对线路进行调线调坡,需要对地铁隧道进行断面测量,三维激光扫描与常规测量方法相比具有非接触式测量,可高密度采集空间三维点云数据等特点,为地铁断面测量提供了新的途径。本文基于Leica Scanstation 2扫描仪分析了三维激光扫描点云数据采集步骤和数据处理流程,阐述了基于点云数据的地铁断面测量方法,分析了三维激光扫描技术在隧道断面测量中应用的可行性。研究结果表明,这种高密度、高精度的隧道断面能够满足地铁调线调坡等方面的技术要求。     

基于地面激光扫描仪的隧道断面提取研究

近年来,将三维激光扫描技术应用于地铁变形监测成为研究的热点.面对海量点云数据,如何提取隧道断面是成功运用该技术的关键.据此,本文采用三维激光扫描技术扫描隧道,获取隧道整体点云数据,并提出一种获取隧道任意位置断面变形的新方法.以某地铁监测数据为例实验分析,提取隧道断面图,实验证明了该方法的有效性.     

激光点云在地铁盾构隧道病害诊断中的应用

移动式三维激光扫描技术在地铁盾构隧道安全监测工作中应用较为成熟。本文以地铁盾构隧道监测点云数据为基础进行研究,实现了地铁盾构隧道病害智能诊断。首先通过激光点云生成灰度图像;在此基础上运用卷积神经网络CNN,对地铁盾构隧道中的渗漏水和裂缝的识别技术进行了深入研究;最终生成隧道病害智能诊断系统,为地铁安全运营提供了智能监测方法,有效提高了我国地铁运营监测的技术水准。     

地铁隧道点云数据采集与预处理

点云数据能够呈现地铁隧道丰富的特性,具有传统方法不具备的优势,将三维激光扫描技术应用于地铁安全监测成为新的趋势。隧道点云质量的好坏直接影响后期的分析与处理,需要在数据采集与点云预处理等过程中做好把控。本文研究了三维激光扫描技术的原理,给出了地面激光扫描仪数据采集流程,以南京地铁为例,论述了隧道点云数据采集和数据处理关键技术,获得了高质量点云,本文的研究为相关工程技术人员提供了参考。     

S3M三维数据标准设计研究

随着Web 3 D技术和大数据的发展,三维模型在Web端的传输和可视化成为迫切需求.面对Web端大数据实时传输这一挑战,超图三维团队在多年技术积累下,对倾斜摄影模型、3 DMax建模、BIM、矢量、三维管线以及单体化、实例化等内容进行整合,最终形成了海量三维数据规范——S3 M(SuperMap 3 D Model).通过这种高效、易扩展、可协作的数据规范,解决了三维数据传输和解析延迟问题,并通过WebGL支持硬件加速的可视化渲染技术,兼容多终端(移动、浏览器、桌面)的跨平台特性,最大限度地满足了用户需求.     

基于惯导和CPⅢ控制点的地铁隧道移动激光扫描三维点云重建

地铁隧道初始运营前,需要对隧道的施工质量和零状态进行检测,传统方法采用全站仪测量隧道的特征点及断面,工作量大、效率低、成果单一。针对上述问题,本文提出了基于惯导和CPⅢ控制点的地铁隧道移动扫描三维点云重建方法,并验证了隧道断面点云、中轴线及轨道中心位置成果精度,满足隧道规划验收测量要求。同时,该方法可同步获得隧道的水平直径、管壁影像、纵断面图及横断面图等成果,既提高了作业效率,其测量成果又可作为轨道交通结构的零状态档案,为地铁隧道规划验收测量及后期运营维护提供翔实的基础资料。     

大断面点云数据提取的优化方法研究

本设计主要包括以下几个方面:一是点云数据分幅管理、建立空间索引。三维激光扫描系统获取的点云数据量大,如果直接在所有的点云数据中进行运算,那么运算效率会比较低下,且一般电脑无法处理如此大的数据。因此,必须先对原始大点云分幅处理、建立空间索引,按一定的规律形成计算机可方便处理的小文件,提高运算效率。二是整理断面数据,把断面设计信息按一定的格式整理。三是求解断面的方位、参数等信息,判断每一个横断面所经过的图幅,这一运算过程直接影响到整体效果。四是利用点云数据提取断面点。     

3-D Geovisualization of satellite images on smart devices by the integration of spatial DBMS,RESTful API and WebGL

Recent technological advancements in web-based geographic information systems have enabled access to satellite images on smart devices. The Representational State Transfer (REST) architecture overcomes difficulties that are associated with conventional data communications on the web, and the Web Graphics Library (WebGL) can be used as an alternative to web-based three-dimensional geographic visualization (3-D geovisualization) due to its efficient image processing capabilities. This paper describes a 3-D geovisualization system that was developed for satellite images on smart devices by integrating a spatial database management system (DBMS), a RESTful application programming interface (API), and WebGL. Spatiotemporal objects were constructed for time-series satellite images within a DBMS and a RESTful API was built for spatiotemporal queries to the time-series database so that the requested satellite data could be represented in 3-D on smart devices using WebGL. Satellite images that are represented in WebGL give a more realistic 3-D experience when they are combined with terrain data and provide for intuitive observations of the relationships between pixel values and associated geospatial conditions. This paper shows that a creative combination of existing technologies can be used to enhance and display satellite images on smart devices for 3-D geovisualization.     

海量DSM数据的网络轻量化可视化方法

网络环境下海量DSM数据的轻量化可视化是当前网络三维GIS研究的前沿问题之一。针对已有的海量三维模型数据网络可视化效率低、交互性差等问题,提出一种海量DSM数据的网络轻量化可视化方法。针对WebGL技术的特点,通过优化海量DSM数据的组织管理、LODs自适应选择与动态调度等关键技术,设计实现了海量DSM数据网络轻量化可视化算法,研发了原型系统,并以城市倾斜摄影测量DSM数据为例进行了典型实验与分析。实验结果表明,网络可视化实时帧率稳定在40 FPS左右,证明了该方法的有效性与可行性。     

车载LiDAR海量点云数据管理与可视化研究

为了支持车载移动激光扫描点云数据的高效管理与快速可视化,提出了一种适用于车载海量点云的数据组织方法。该方法将原始点云数据分段后生成轨迹信息用于快速索引,分别对每段数据建立基于八叉树结构的LOD（levels of detail）索引,并采用多线程动态调度技术实现基于视点的海量点云渲染与漫游,显著提高了车载点云数据的调度效率。实验结果证明该点云数据组织方法是一种适合车载点云数据的高效管理方法。     

移动三维激光测量系统在地铁运营隧道病害监测中的应用研究

随着我国轨道交通建设事业的蓬勃发展,三维地理信息系统在地铁隧道相关的竣工测量、变形监测等方面逐步得到应用,越来越受到地铁工程建设和管理部门的重视。由于地铁隧道工程的复杂性,采用传统方法进行运营隧道监测需要花费大量的人力、物力和时间。为了适应地铁建设和运营管理部门对地铁工程信息化、三维可视化工作的迫切要求,本文提出了一种集成多种传感器于一体的移动三维激光测量系统。该系统集成了高精度三维扫描仪及编码器等传感器,能快速、高精度地获取隧道内轮廓断面尺寸,通过配套的软件处理,高效地对限界、断面轮廓及隧道变形进行分析。通过在实际项目中应用验证表明,该方法能有效地解决地铁隧道病害监测中的实际问题,可供同类地铁工程项目参考借鉴。     

Web-based 4D visualization of marine geo-data using WebGL

For marine logistics and maintenance of extensive and expensive marine engineering projects in the coastal zone, it is essential that institutions provide the public with relevant information in an easily understandable yet comprehensive manner over the web. A perennial challenge, however, has been the development of spatio-temporal (four-dimensional (4D)) geo-visualization algorithms to enable the integration of time-varying geo-information in map-based visualizations on the Internet. In this paper, we address the challenge of visualizing marine spatial data in web-based applications through a 4D visualization concept, focusing on usability criteria, performance parameters, the required implementation effort, and delivering a breath of spatial information that supports decision-making on multiple levels. We used Web Graphic Library (WebGL) to validate our concept through a prototypical implementation. In our technology evaluation, WebGL proved highly suitable for the development of interactive, responsive, efficient, and mobile web-based Geographic Information applications, including 2D, 3D, and 4D (spatiotemporal) content. During our research, we identified a number of open research questions, including mapping graphic variables to thematic expressivity, representation of the time dimension in 4D systems, generic temporal generalization, and integration of (pseudo-)photorealistic illustrations in web-based geo-visualization systems.