无人机遥感数据支持下滑坡VR场景探索分析方法

滑坡灾害是最常见的地质灾害之一,无人机遥感和虚拟现实（virtual reality,VR）技术的快速发展为滑坡灾害沉浸式模拟与可视化分析提供了重要的数据资源和技术支持。拟重点开展滑坡灾害VR场景动态构建与探索分析研究,探讨了滑坡灾害数据多样化组织、VR场景动态融合表达等关键技术,提出了基于手柄射线的VR场景交互方法,在此基础上进行了原型系统研发与案例试验分析。试验结果表明,所提方法在无人机遥感数据支持下能够动态构建滑坡灾害VR场景,并且能够支持用户沉浸式交互与滑坡灾情信息分析。     

空间语义约束的泥石流灾害VR场景融合建模及交互方法

基于虚拟现实(virtual reality, VR)技术构建泥石流灾害虚拟场景能够为灾害交互查询分析提供一种新方法。但现有的关于灾害场景可视化研究存在VR场景建模效率低下、交互模式单一和查询分析薄弱等问题,因此,提出了一种空间语义约束的泥石流灾害VR场景融合建模及交互方法,重点探讨了场景动态融合建模方法,利用符号增强表达和射线焦点获取技术设计了多种场景交互模式。并构建了原型系统,选择案例区域开展了试验分析。试验结果证明,利用所提出的方法能够实现泥石流VR场景的快速构建,并能够满足用户对灾害场景沉浸式感知以及灾情信息查询分析等需求。     

基于水文仿真模型与GIS的三维可视化在城市洪水演进中的模拟研究——以马鞍山为例

本文对城市三维可视化虚拟场景构建和洪水演进实时动态模拟及其实现方法进行研究。以洪水水文数学模型为核心计算方法,对系统构建过程中的关键技术进行了深入探讨和研究,构建了城市洪水演进和洪水淹没三维模拟系统。研究表明,三维可视化技术与水力学模型结合提高了模型计算结果的准确性和可视性,对于城市防洪决策及水利工程有重要意义。以安徽省马鞍山市为应用实例,实现了城市三维地形仿真场景模拟及洪水演进分析和三维模拟。     

移动增强现实可视化下灾害场景加载的优化方法

地理信息可视化分析是灾害研究的重要手段,而移动增强现实(mobile augmented reality,MAR)为可视化注入了新的活力。灾害MAR可视化通常会涉及到多源数据的处理,这对移动设备的性能提出了挑战。为实现灾害移动增强可视化场景的流畅稳定加载,提出了一种基于流的场景加载优化方法。该方法利用多细节层次模型(level of detail,LOD)构建基础场景,拆分压缩后存储于服务器。客户端按照需要向服务器请求数据,然后依据传输策略控制数据的调度,并采用缓存机制缓解加载时的计算压力。同时搭建了一个原型系统用于测试方法的性能。实验结果表明,提出的优化方法可以实现灾害MAR可视化场景的快速加载,突破了Microsoft HoloLens设备的数据量限制,并在不同数据量的情况下表现稳定。     

基于有向无环图的滑坡-堰塞湖-洪水灾害链模型服务动态编排方法

现有地质灾害模型多以单灾种为主,部署于各类孤立的业务系统中,较少考虑不同灾害之间的复杂链式关系,难以满足多灾种或复杂灾害链等耦合场景数据-模型资源交互运算的综合分析需求。针对上述问题,本文介绍了一种基于改进有向无环图的滑坡-堰塞湖-洪水灾害链模型服务动态编排方法,设计了显式描述灾害链模型的统一描述模型,提出了灾害链有向无环图构建方法,动态构建面向多任务的灾害信息服务链。最后,以白格滑坡-堰塞湖-洪水灾害链复杂场景为例,验证了本文方法的有效性。     

多视觉变量与单目视觉线索组合的三维地质模型增强可视化分析

可视化与可视化分析能有效提升枯燥、抽象数据的认知能力。然而,受地表环境要素遮挡、三维地质模型的不规则几何特征等要素影响,地下局部空间视觉表征中断,难以高效感知和交互分析地质要素及要素间的空间、属性特征。因此,本文提出了一种多种视觉变量和单目视觉线索组合的三维地质模型特征信息的增强可视化分析方法,实现了三维地质模型关键信息的增强表达与定量分析,并选择重大铁路某大桥和某隧道两个区域地质单元进行了案例试验分析。结果表明,与现有三维网格类标尺可视化分析方法相比,本文方法的精度和效率分别提升了13.63%、29.32%;根据参与者的调查统计分析,可视化效果与交互体验也有较大提升,证明本文方法可以更高效地感知和分析复杂三维地质模型场景中的关键特征信息。     

融合分层层次细节和潜在可见集的三维城市场景高效可视化

三维城市场景的可视化是数字城市的关键技术,也是智慧城市提供各种智慧服务的重要环节。三维城市模型中的数据量和复杂度呈几何级数增长,给城市三维场景的数据组织和可视化带来沉重的负担,在当前基于游戏引擎与地理信息系统技术构建的城市级可视化平台中,这类数据很难一次性加载和可视化。针对此问题,本文提出了一种融合分层层次细节和潜在可见集的三维城市场景高效可视化方法,实现了大规模三维城市场景动态调度加载的高效性和三维可视化视觉一致性,并选择深圳市前海区域进行案例试验分析。结果表明,本文提出的基于自适应性空间网格划分的潜在可见集计算方法的平均遮挡剔除率高达76.6%,可以大幅剔除并减低单次加载进三维城市场景的模型数据量;融合分层层次细节和潜在可见集的动态调度,其渲染可视化帧率基本约保持在60帧/s,可以满足三维城市场景高效流畅的可视化体验。     

三维GIS的城市暴雨积涝灾害模拟

针对传统基于二维GIS进行城市暴雨积涝模拟分析不能立体地展现积涝灾害动态演进过程、地物受灾情况的问题,该文提出了基于三维GIS进行城市暴雨积涝灾害模拟分析。该方法综合应用精细化建模与地物拉伸建模技术,通过区域DEM构建、地表路面建模、建筑物建模、地形匹配构建研究区三维模型;以改进的D8算法进行汇水区划分,应用径流系数法进行汇水区产流计算。研究结果表明,该方法能够有效实现三维场景中暴雨积涝积水深度、积水范围计算以及积水深度、受灾房屋、受灾道路可视化表达,为城市暴雨积涝灾害防灾减灾提供技术支撑。     

顾及多类型用户需求的灾害场景语义相关度计算

针对自然灾害发生后,不同类型的人群在应急响应过程中对灾害现场场景可视化有着不同需求以及灾害场景模型针对性较低的问题,本文提出了一种基于本体的语义相关度计算方法。利用本体方法确定灾害场景模型与多类型用户需求在概念语义上的逻辑关系,按照多用户可视化需求语义相关度划分灾害场景模型要素,在此基础上采取用户需求规则约束的推理技术计算语义相关度,从而量化灾害场景可视化数据权重。实验案例表明该方法具有可行性,能有效提升灾害场景按需推送和按需构建的效率。     

双比例尺交互模式的粒子系统动态可视化——以出租车数据为例

针对如何对海量、多源、高维的时空轨迹数据进行交互可控、形象直观的可视化分析这一地理信息系统(GIS)领域的热点问题,该文提出了一种出租车全球定位系统(GPS)轨迹数据的网页端三维动态可视化方法,通过空间比例尺和时间比例尺的双重控制,运用粒子系统构建了城市大尺度三维场景中GPS轨迹的模拟移动模型。实验结果表明,该方法可以直观地反映出租车轨迹的时空演变规律,具有良好的可交互性,可以通过网络平台广泛地应用到各种轨迹数据的实时监控和历史分析中,为交管部门的管理和出租车公司的车辆调度提供依据。     

A binocular parallel rendering method for VR globes

ABSTRACT

The scene-rendering mechanism based on binocular vision is one of the key techniques for the VR globe to achieve immersion-type visualization of global 3D scenes. However, this special rendering mechanism also requires that the 3D scene is continuously drawn twice within one frame, which significantly affects the rendering efficiency of VR globes. Therefore, we propose a binocular parallel rendering method. This method first improves the current rendering process of VR globes by assigning the rendering tasks for the left and right camera of VR to be processed on different CPU cores, thereby achieving parallel rendering of binocular scenes. Second, due to the problem of inconsistent resolution of binocular scenes caused by different viewpoints for the left and right cameras, we propose a resolution synchronize algorithm. this algorithm conducts real-time synchronization on the resolution of scene in the rendering process and thus avoids the problem of erroneous binocular stereo matching. Finally, we validate the effectiveness of the method in this paper through experiments. The results of experiments indicate that while the method in this paper can ensure the consistency of binocular scene resolution, it can decrease the frame time of VR globes by approximately 27% on average.     

基于水文模型与DEM 3维可视化在洪水淹没中的模拟研究

研究了如何构建3维可视化虚拟场景和洪水演进的动态模拟及其实现方法.基于水文模型和DEM为核心计算方法,对3维洪水淹没构建过程中的技术进行了探讨和研究,研究表明,3维可视化技术与水力学模型结合提高了模型计算结果的准确性和可视性,对于防洪决策及水利工程有重要意义.以长江九江段数据为应用实例,进行3维地形仿真场景模拟及洪水演...     

基于EV-Globe的三维地理信息系统研究

主要研究实现多尺度、多分辨率、不同时期、海量影像数据的快速加载,通过建立域地理三维演示系统,整合了三维模型场景数据、DEM、DOM等数据,实现了直观的全空间三维可视化、海量多元数据集成逼真的三维场景显示的特性、快捷的二三维一体化应用、高效的三维模型渲染与分析、矢量和影像文件的客户端直接加载,实现了城市DEM和DOM的快速加载、三维场景的对比浏览和地下镜头浏览、自然效果的模拟、地理位置的标注、城市场景的飞行浏览以及空间距离面积的测量、各种应用的分析及查询等功能,在将来的研究中,将根据城市建设及规划应用的需求,发挥三维立体展示优势,研究建设、规划辅助系统。     

灾害可视化系统中的二三维联动技术研究

灾情信息的可视化表达是地理信息系统应用于辅助应急救灾工作的一个重要方面。本文将二三维GIS各自的优点整合到一个完整的可视化系统中,并通过一定的联动机制使2者的数据显示与操作同步,着重介绍了二三维联动技术的原理、实现方法等问题,设计了基于二三维混合结构的GIS,同时包含二、三维GIS环境并支持二三维联动模式下的灾情可视化和相关分析工作,最后以巨灾综合信息集成显示系统为例,并给出了二三维联动实现的基本设计方案。     

面向数字孪生城市的自然场景构造方法

自然场景内要素种类繁多、结构复杂,在数字孪生城市中还原自然场景具有挑战性。数字孪生城市中的自然场景不仅要使用高逼真的三维模型,还要能表现自然环境中要素的生长过程、结构组成和分布规律,同时满足不同尺度下的场景变换,构造出既符合空间分布规律又具有沉浸式体验的场景。本文从自然场景构造过程的角度分析了场景构造的4个关键技术问题,回顾了目前场景要素建模和场景构造方法,并提出了一种面向数字孪生城市的自然场景构造技术框架。     

数码城市GIS中建筑物室外与室内三维一体化表示与漫游

介绍了数码城市中室外与室内场景的数据管理及可视化等关键技术，对室外与室内场景进行了综合比较，讨论了室内外场景一体化的表示思想。     

移动GIS中可视化技术研究

针对移动设备硬件特点,提出移动GIS中3D可视化简化模型,并设计简化的三维投影变换算法,描述根据已有的2D矢量数据创建3D地图的过程。接着针对移动设备有限的软硬件资源条件,提出了空间数据组织和处理原则。为了逼真地展现地理场景的立体视觉效果,给出了3D可视化预处理措施,并采取了必要的3D场景增强技术,以较少的时间和空间代价,完成3D变换。最后,通过实验,在移动G IS系统中实施了基于2D矢量空间数据的3D可视化技术,生成直观、逼真、实时的3D地图,同时给出了实验测试数据。     

二三维联动的GIS系统体系结构构建技术

结合2维GIS的空间分析功能和3维GIS成熟的可视化技术,提出一个基于VREagle组件的二三维联动方式的GIS系统体系结构,实现了在数据层面和可视化层面上的系统二三维联动操作。通过某港区的应用系统项目开发中的实践证明,此体系结构能够为GIS系统提供逼真的3维交互界面,并辅助GIS空间分析功能的3维可视化效果。