关于山地城市三维全要素建模技术与特色探讨

三维全要素建模是智慧城市的重要组成部分和热点研究问题。以0.2 m分辨率航空影像、1:500 DEM数据和地形图等为数据源,通过深入研究全要素模型与地形场景套合、建筑物模型房高修正、场景动态优化、全要素模型数据更新、三维全要素建模与集成等关键技术,进而利用3DMAX进行三维全要素建模,并基于TerraExplorer Pro开展三维地形场景模型与建筑物景观精细模型的集成研究,实现了重庆万州区三维全要素建模与数据管理。研究结果表明,该研究有效地解决了复杂城市全要素建模所面临的关键技术问题,为城市规划与建设和景观设计等领域提供了科学的理论依据和技术支撑。     

三维港口GIS的场景组织与建设过程模拟

针对港口建设研究了三维场景数据组织和建设过程的动态模拟。首先,介绍了复杂三维场景数据分类分区标准和数据建模流程;然后,详细阐述了基于场景分块、多级模型动态调度和"实体-类"模式的复杂三维场景组织和集成方法;最后,提出要素生存周期的概念,将模型与建设时间进度匹配。在此基础上,设计并开发了天津中心渔港三维动态演示系统,实现港口建设过程的三维动态模拟。     

三维数字矿山信息系统开发与实现

本文探讨了SpacEyes3D平台下矿山三维场景的建模方法,并对三维矿山信息系统的构成及数据库设计进行了研究,利用插件技术在SpacEyes3D平台下进行三维数字矿山信息系统的开发,建立了西藏某铜矿区三维数字矿山信息系统原型。系统运行结果表明,对于多源异构的大容量数据集,可快速建立矿山三维场景模型,并对矿山各专业数据进行数据集成显示与查询。基于SpacEyes3D平台二次开发的数字矿山信息系统,能动态、逼真地展示矿山的三维场景,为矿山信息管理提供数字化的途径。     

三维GIS场景与多路视频融合的对象快速确定法

虚实融合技术是视频增强三维虚拟地理场景的关键环节之一,对提高真实沉浸式视觉体验具有重要作用。现有基于视频投影的虚实融合方法,在三维场景动态更新时,通常需要对用户视角下新场景内所有渲染对象进行遍历,来筛选出摄像头范围内需融合的对象,导致融合过程耗时长、效率不高。本文提出一种顾及拓扑关系的多路视频与三维GIS场景融合的对象快速确定方法。首先对三维场景视锥体内视频对象集渲染对象动态建立拓扑网络模型;然后基于拓扑网络模型建立视频与渲染对象的拓扑关系,完成融合对象的快速确定及融合渲染;最后利用滕州市三维场景进行了验证。试验结果表明,本文提出的方法在视频与三维GIS场景融合时,整体耗时少、效率高,极大地降低了融合的计算代价,具有良好的可行性及稳健性。     

多源数据滑坡时空演化规律研究——以黄泥坝子滑坡为例

滑坡演变是一个长期且复杂的过程,地质灾害体在各类数据中有不同的表现特征,同时各类数据源在滑坡不同阶段有一定的适用性。采用多源数据融合方法,利用各类数据源在滑坡体中不同的特征与适用性,研究黄泥坝子滑坡在滑前-滑中-滑后动态演变过程中的变形破坏特征和时空演化规律。结果表明,黄泥坝子滑坡变形破坏过程可分为4个阶段:启动阶段、加速变形(加速滑移)阶段、前缘扩展(减速滑移)阶段、渐进稳定阶段;黄泥坝子滑坡是在自重、降雨渗透、地震及人类工程活动造成的震动等多效应影响作用下形成的蠕滑-拉裂式滑坡。总结各类数据在滑坡不同阶段的应用,滑前阶段可应用合成孔径雷达技术、光学影像与地形数据确定潜在滑坡体;滑中阶段可利用光学遥感影像分析滑坡堆积体整体变形与演变趋势,利用全球定位系统(global positioning system,GPS)持续观测局部变形;滑后阶段可通过现场调查确定地质灾害体工程地质特征。     

倾斜摄影在南水北调三维实景建模中的应用

基于机载倾斜相机的真三维实景影像具有真实、快速的特点,可真实映射三维世界、表达连续属性在空间上的变化情况.基于无人机倾斜摄影测量技术,通过倾斜影像数据的一体化采集与建模处理,生成高精度、高质量的数据产品.通过构建倾斜摄影真三维模型,为南水北调精细化管理以及管理质量提升提供了可精确量测分析、及时动态更新、集成各类信息的统一底版.     

多尺度时空数据的集成与对象进化模型

多尺度时空数据集成的根本目的是增加信息量.本文通过对时空对象变化过程的分析,指出对象进化的结果不仅是特征的变化,还包括机制的变化,其直接动力是对象行为,其根本原因是其内在机制,时空事件起着对象间信息通道的作用,据此提出对象进化模型,该模型可作为多尺度时空数据集成的结构性基础,在反映时空现象的演变过程,特别是异构演变过程,以及在这个过程中产生的因果关系的同时,还可以保留时空数据的不同时间尺度和空间尺度特点,从而达到增加时空数据库的信息量的目的.文中给出了该模型基于关系型数据库的一个结构示例.根据多空间尺度数据的特点,本文最后还提出了一个时空数据组织体系,用于指导数据访问过程.     

大范围三维地形场景快速渲染方法研究

随着遥感和GIS技术的发展,获取高分辨率图像数据和高精度地形数据已成为现实,人们对地形的表示也逐渐转变为三维形式。三维地形视觉渲染的实时性决定了3D应用场景的逼真度和有效性。本文运用LOD技术和节点综合评价技术对三维地形数据进行组织,并利用GPU并行处理算法增强运算效率。实验表明,该方法在三维地形加载时提高了场景加载效率,以及计算机绘制三维地形场景的流畅性。     

基于OpenGL的点云数据显示与更新

介绍基于OpenGL的点云数据的显示与更新,主要针对点云数据的前期处理。给出了三维场景绘制、双缓存技术的运用、坐标转换等过程及部分实现代码。     

从实景三维建模到数字孪生建模

从实景三维建模到数字孪生建模是国家数字经济和智慧社会建设与发展的基本需求。本文探讨了实景三维建模和数字孪生建模的关键技术内涵,介绍了数字乡村、未来社区和智能铁路等典型应用场景。广域范围实景三维建模在低成本高效数据采集和智能化自动化三维精细建模与动态更新方面面临挑战,城市级或重大工程级的数字孪生建模在全要素整体性的表征数据与机理模型集成表达方面还存在关键技术瓶颈。测绘技术亟须多学科交叉融合创新,突破天空地有机协同实时动态获取多细节层级实景三维数据、智能化处理多专业多尺度多模态时空数据、不完备数据条件下复杂场景的三维实体化精细建模、表征数据与机理模型结合的全生命周期数字孪生模型动态构建等核心关键技术,形成通用地理空间智能,实现测绘技术的高质量发展和对经济社会发展不可替代的更有力的基础支撑。     

融合工程地质资料与GNSS高精度监测信息的黑方台党川黄土滑坡稳定性研究

针对当前滑坡稳定性评价方法难以准确获取评价结果的突出问题,本文提出了一种融合地下水、工程地质钻孔信息及灌溉资料等工程地质资料与GNSS观测的黄土滑坡稳定性评价方法。首先,基于高分辨率影像、高精度DEM、地层地貌等多源异构数据,建立滑坡精细三维地质模型体;然后,将滑坡外部高精度GNSS监测数据作为模型外部约束条件,进一步构建起融合工程地质资料与GNSS观测的黄土滑坡稳定性综合评价模型。本文方法能够将滑坡外部大地测量高精度监测数据与工程地质数值模拟手段有机融合,实现了滑坡外部形变信息与内部变形机制的有效耦合。通过我国典型黄土滑坡域甘肃黑方台党川实际发生的两起滑坡失稳事件验证表明,本文方法可有效地提高滑坡稳定性评价结果的精度及可靠性,获取了与试验区域滑坡实际失稳情况相一致的结果:HF06/07 GNSS监测点首先失稳,其次是HF09监测点失稳,最后是HF05监测点失稳。基于本文方法获取的滑坡失稳顺序与实际滑坡发生顺序高度一致,显著优于现有的滑坡失稳数值模拟法。     

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。     

诱发因素影响下的滑坡参数优化预测模型研究

在降雨等外界诱发因素的综合作用下,滑坡位移预测是一个复杂的动力系统问题。利用三峡库区白家包滑坡综合监测数据,分析滑坡演化实时特征,提取影响滑坡变形的最相关因素,研究发现白家包滑坡为降雨主导型堆积层滑坡;采用自回归综合移动模型（ARIMA）模型进行拟合及预测,引入月累积降雨量对模型季节性趋势参数进行评估优化,对白家包滑坡72期月相对位移数据进行拟合及预测研究,最终模型结果和实测值的平均绝对误差和相关系数分别为2.873和0.983。研究结果表明,与传统经验法相比,优化参数模型更符合滑坡变形的一般规律。     

Virtual reality and its application to slide annimation of landslide

A few researches adopt virtual reality in landslide. So it is significant to combine the physics-based deformable method with the process simulation of a sliding landslide, this way the dynamic process of a going landslide can be simulated. The analysis of the dynamic law of landslide provides a foundation to forecast and make it realiable to foretell disasters. After recounting the condition of VR and landsliding body simulation, this paper puts forward simulating landslide by the physics-based deformable method. The method divides landsliding into deformable body and rigid one. The deformation of deformable body can be compute by DDA and FEM, and DDA fits the great deformation and FEM is good for the tiny deformation. This paper shows it is feasible to simulate the landslide animation by this method.     

Virtual reality and its application to slide annimation of landslide

A few researches adopt virtual reality in landslide. So it is significant to combine the physicsbased deformable method with the process simulation of a sliding landslide, this way the dynamic process of a going landslide can be simulated. The analysis of the dynamic law of landslide provides a foundation to forecast and make it realiable to foretell disasters. After recounting the condition of VR and landsliding body simulation, this paper puts forward simulating landslide by the physics-based deformable method. The method divides landsliding into deformable body and rigid one. The deformation of deformable body can be compute by DDA and FEM, and DDA fits the great deformation and FEM is good for the tiny deformation. This paper shows it is feasible to simulate the landslide animation by this method.     

应用Supernatural GIS进行3维城市数据分区管理的方法研究

探讨了3维城市数据管理的有关问题,基于3维GIS软件Supernatural GIS研究了3维城市模型大场景海量数据的分区管理、动态调度和快速显示问题,提出了应用Supernatural GIS实现城市3维可视化及大范围城市景观动态漫游的解决方案。     

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。     

基于三角形折叠的连续多分辨率LOD算法

LOD技术是从软件方面提高大范围场景3维渲染速度的有效手段之一。文中在基于三角形折叠的LOD简化算法的基础上，针对在3维景观绘制中模型数据需实时简化的特点，提出了一种基于三角形折叠的连续LOD算法，即预先对模型的几何数据进行简化预处理，并记录每一步的简化操作，以便于在3维景观绘制时，根据要求实时显示不同分辨率的模型数据。最后通过实验数据验证了该算法的正确性和实用性。     

无人机摄影测量技术在阿娘寨滑坡应急调查中的应用

无人机摄影测量技术具有数据获取效率高、响应速度快、成果丰富多样等优势,逐步应用于地质灾害应急调查中。2020年6月18日阿娘寨滑坡复活后,采用无人机摄影测量技术进行应急调查。首先,通过检查点验证了无人机免像控摄影测量技术的可行性,总结性研究了无人机影像数据快速拼接和全面处理的软件选取,生成了调查区三维实景模型、数字表面模型(DSM)、正射影像(DOM)及密集点云等基础数据;最后对基础数据处理分析,完成了滑坡地形快速测绘、滑坡特征调查等工作,并对多期次的高精度无人机摄影测量数据进行差分计算,识别了滑坡形变较大的区域,定量表征了滑坡的形变特征,为监测仪器的选位提供了指导。滑坡体上GNSS监测的最大累计形变可达16m,将现场布设的专业监测设备的数据接入地质灾害实时监测预警系统中,有效保证了灾害防治工程的顺利实施。     

滑坡变形的模式识别

探讨利用变形模式的拓扑约束识别方法来识别滑坡块全的变形模式及其应用问题，并根据GPS多期监测数据对云阳宝塔滑坡体进行了块体识别与分析，实例证明，该方法对滑坡块体及块体变形参数的识别是有效的，其结果对于滑坡体的滑带弱化的扩展过程的认识及稳定性分析与监测系统，滑坡整治系统的设计具有一定的价值。