地形建模中不规则三角网构建的优化算法研究

对利用数字线划图（DLG）重建地形三维模型进行了研究，提出了基于三角形拓扑关系的自动联结三角网算法，并构造了复杂地形的三维数据模型。基于此模型，设计实现了构网优化算法，实现了复杂地形的自动三维重建。试验证明，本文提出的构网优化算法是稳健、高效的。     

顾及外拓扑的异构建筑三维拓扑重建

分析了异构建筑在三维拓扑重建中的问题,依据拓扑数据模型的需求,提出了基于顶图、底图和结构图的自动拓扑重建算法,该算法能够有效地对异构建筑进行整体三维拓扑重建,不仅保留了建筑内每一实体单元的内拓扑,同时也兼顾了实体间的外拓扑。基于该方法,设计并开发了三维地籍管理系统中的数据生成模块,以深圳市某小区为实验区,验证了算法的可行性及有效性。     

顾及拓扑的室内薄壁三维模型重建方法

针对当前室内三维重建没有同时顾及内、外拓扑和建筑部件语义的问题,该文提出了一种顾及拓扑的室内三维薄壁模型重建方法。该方法在已有的二维数据基础上,利用"推拉"操作,直接生成保留语义的室内薄壁三维拓扑数据模型,并通过实验进行了验证。结果表明,该方法生成的三维模型保留了墙、门、窗等建筑部件,并顾及了内、外拓扑,能够快速生成室内薄壁三维模型,为室内导航、室内应急等应用提供了模型基础和方法借鉴。     

基于拓扑的建筑物三维数据模型

分析了建筑物的结构，提出了对简单建筑物半自动提取的策略以及对复杂建筑物顾及其空间三维拓扑结构的建模模型，用实例论证了模型的正确性和高效性。     

一种融合多源特征的建筑物三维模型重建方法

以激光点云数据和倾斜多视影像为研究对象,提出了一种结合机载点云、地面点云及倾斜多视纹理的融合多源特征的建筑物三维模型重建方法。该方法结合点云面元以及影像边界特征,利用倾斜影像的线特征对顶面及立面模型进行边界规则约束,实现了面元自动拓扑重建;通过交互编辑完成不同复杂程度的建筑模型重建,并对模型进行纹理映射。实验结果表明,该方法能够有效提升城市建筑物三维模型重建的效率和边界精度,为利用多源数据的空地联合建筑物三维精细重建提供了一套切实可行的解决方案。     

网络三维GIS空间数据存储及动态拓扑方法北大核心CSCD

针对当前网络环境下三维GIS在拓扑关系的建立与表达、地学数据共享和互操作方面存在的不足,该文提出了一种网络环境下的三维实体拓扑关系构建方法。以关系数据模型来表达点、线、面、体及复杂体5类拓扑元素间的拓扑关系,结合插件式虚拟现实技术,在分布式结构下建立真三维实体的网络发布平台,并实现了三维模型的可视化和三维空间实体拓扑关系的查询。研究表明,该方法能根据三维空间拓扑关系快速重建地理实体,为三维空间数据的交互和共享、网络环境下的真三维空间分析提供新的方案。     

空间体对象间三维拓扑构建研究

根据三维拓扑的研究现状以及特定应用领域对三维拓扑的需求,分析了这些特定应用领域的拓扑关系,提出了两种三维拓扑构建方法。这两种方法在兼顾内拓扑的同时主要构建体之间的外拓扑关系。第一种方法是在体单独构建完毕后建立体之间的拓扑关系;第二种方法考虑到当前成熟三维建模软件或CAD软件中的数据大多以离散面方式组织,设计了自动寻体算法,同时构建体之间的外拓扑关系。利用深圳典型地籍数据和建筑设计图生成的三维数据进行实验,验证了此算法的可行性。     

一种利用点云邻域信息的建筑物屋顶面高精度自动提取方法

从LiDAR数据中高精度地提取建筑物屋顶面是构建屋顶面拓扑关系、实现建筑物三维模型重建的关键。本文针对现有算法提取复杂建筑物屋顶面适应性较差、精度较低等问题,提出了一种利用点云邻域信息的建筑物屋顶面高精度自动提取方法。通过主成分分析计算点云特征,构建特征直方图,选取可靠种子点;利用提出的局部点云法向量分布密度聚类算法聚类种子点,快速准确地提取初始屋顶面片;构建基于邻域信息的投票模型,有效地解决屋顶面竞争现象。试验结果表明,本文方法可自动、高精度地提取屋顶面,对不同复杂程度的建筑物具有较好的适应性,能为建筑物三维模型重建提供可靠的屋顶面信息。     

顾及外拓扑的产权体构建及其3-组合图表达

为构建和表达顾及外拓扑的产权体,以现有楼层平面图为基础,采用"推拉"二维图形的方式生成产权体三维模型,并使用3-组合图表达产权体的内拓扑与外拓扑,提出基于带权关联图与关联矩阵的"推拉"间隔传递方法,基于老新间隔对照关系的组合图飞镖生成方法以及组合图β关系的添加算法。通过"推拉"平面图的方式可以生成产权体三维模型;3-组合图可以表达产权体的内拓扑和外拓扑,并能提高构体效率。     

Morse理论支持下的建筑物点云特征提取

针对传统特征提取算法的结果存在交叉紊乱、不连续、缺少拓扑关系等问题,本文提出了基于Morse理论的建筑物点云特征提取算法。首先定义三维表面模型上顶点的Morse函数指标;然后采用邻点比较法自动提取特征点;最后针对Morse-Smale复形的对偶性在建筑物拓扑特征中已无实际意义的问题,提出了单复形拓扑模型的提取与简化算法。试验结果表明,该算法能够获得清晰、连续、完整的建筑物特征线,实现对建筑物模型表面的完全分割;简化算法在保证建筑物特征线拓扑一致性的前提下,可以获取不同层次的建筑物拓扑特征,为建筑物模型的重建与可视化提供了保障。     

Improving 9-intersection model by replacing the complement with voronoi region

1 Overview of the original 9-inter-section modelThe spatial re1ations betWeen spatial entities areknown as important as the entities themselves. It istherefore very essential to know what poSSibIe spa-tial relationships are and how they can be deter-mined. The 9-intersection model is the most POpu-lar mathematical framework fOr formalizing spatialrelations and have been widely used in spatial querylanguages(EngenhOfer, l991; Clementinietal., l994;Mark et al., l995). Using this medel the t…     

面向带洞面状对象间的拓扑关系描述模型

为研究带洞面状对象间的拓扑关系,提出了一种25IM(25交集模型)。以点集拓扑理论为基础,对带洞面状区域的内部、边界和外部进行定义。分析了9IM(9交集模型)在表达带洞面状对象间拓扑关系方面存在的问题,将带洞面状对象分为内部、外边界、内边界、外边界外部、内边界外部共5部分,提出了一种5×5的矩阵模型,即25IM。基于点集拓扑理论,定义了8条规则来排除不符合逻辑的拓扑关系。基于25IM,对8种基本拓扑关系:相离、相接、重叠、覆盖、包含、相等、被覆盖和被包含,进行细分描述。结果表明,本文提出的25IM能够更为详细地表达带洞面状对象间的拓扑关系。     

四面体格网模型的三维拓扑关系计算

四面体格网(TEN)模型是一种重要的空间数据构模方法,侧重于三维空间对象内部的表达,但是存在着数据量大、计算速度慢的问题。三维拓扑关系是三维GIS的重要研究内容,为此,该文提出了面向TEN的三维拓扑关系计算方法。基于点集拓扑学理论,将TEN分解为内部、边界和外部3个集合,并使用9交模型描述了TEN/TEN的8种拓扑关系;设计了面向TEN的三维拓扑关系计算流程,详细阐述了面向TEN的三维拓扑关系计算的核心算法;基于提出的三维拓扑关系算法,设计了面向TEN的拓扑关系计算实验。实验结果表明:该文提出的面向TEN的三维拓扑关系计算方法,能够满足TEN之间拓扑关系计算的需求。     

Optimized Triangulation Algorithm in Terrain Modeling

3D reconstruction of terrain model based on digital line graphics (DLG) is discussed. An auto-coupling triangles algo-rithm based on triangle topological relationship is put forward, and the topological data model of complicated terrain is developed. Based on this data model, automatic 3D topological reconstruction of terrain is realized.     

GIS图上地理区域空间不确定性的分析

区域是GIS空间分析的基本单元。它是环境科学、土壤科学等领域中广泛存在的一类地理实体。这类实体抽象概括为GIS中空间目标时不可避免地带有模糊性。利用模糊集这个强有力的数学工具，首先基于场模型提出了表达GIS中模糊区域目标的方法，分析了其空间不确定性。继而，建立了模糊区域的形态描述模式，即模糊区域边界、内部和外部，并指出了Cohn给出的定义中的不足。在此基础上，对Egenhofer提出的九元组进行了扩展，构建了适合于描述确定和模糊区域目标间拓扑空间关系的模型。     

关键点检测的复杂建筑物模型自动重建

利用机载LiDAR点云数据进行建筑物重建是当今摄影测量与遥感领域的一个热点问题,特别是复杂形状建筑物模型的精确自动构建一直是一个难题。本文提出一种基于关键点检测的复杂建筑物模型自动重建方法,采用RANSAC法与距离法相结合的分割方法自动提取建筑物屋顶各个平面的点云,并利用Alpha Shape算法提取出各个平面的精确轮廓,根据屋顶平面之间的空间拓扑关系分析建筑物的公共交线特征,在此特征约束下对提取的初始关键点进行修正,最终重建出精确的建筑物3维模型。选取不同类型复杂建筑物与包含复杂建筑物的城市区域点云进行实验,结果表明该算法具有较强实用价值。     

基于拓扑约束的方向关系定性描述模型

针对原有方向关系矩阵模型对于参考目标MBR区域的方向描述缺陷问题,本文将拓扑约束引入方向关系定性描述,构建基于拓扑参考的方向关系定性描述模型,实现了MBR区域方向关系的有效表达。新模型首先将参考目标的MBR区域划分为不同的拓扑区域,提出方向关系拓扑参考定义;基于拓扑参考,分别对不同拓扑区域定义相应的方向关系矩阵;最后,根据参考目标与源目标间的不同拓扑关系,提出不同情况下方向关系分层定性描述策略。实验结果表明,新模型充分反映了拓扑关系对方向关系描述的约束关系,能有效提高方向关系表达的准确性和精确性。