3维建筑综合中基于最小特征的面平移算法

城市建筑的形态多种多样,其中平行结构建筑是城市中最为广泛的一类.随着3维数字城市模型的广泛应用,对于此结构建筑综合方法的研究越来越多,其中化简方法的实现是综合的重点和难点问题.面平移算法是当前平行结构建筑化简所采用的主要方式,此处采用最小特征作为面平移的基础实现了平行结构建筑化简的面平移算法,通过实验对该算法进行了验证,并从化简过程、化简结果和不确定性3个方面将此算法与基于最短距离的面平移算法进行了详细的对比和分析.     

平行结构三维建筑化简中基于最短距离的面平移算法

从三维建筑的数据组织入手,提出了一种适于综合的数据结构,从平行结构建筑的正交化处理、平面结构的引入和特征信息的获取三个方面分析了建筑的结构化方法;根据可视化需求,将建筑LOD分为三个层次,在此基础上,以最短距离为指标实现了平行结构建筑的面平移化简算法。实验证明,该算法具有较高的效率和较好的通用性,对于平行结构建筑几何特征的化简具有良好的效果。     

一种面向综合的3维建筑模型重构方法

3维建筑综合对于3维城市多尺度表达具有重要意义。以综合为出发点,探讨了3维建筑模型重构的意义,以CityGML规范所表达的建筑模型为基础,针对当前模型中存在的影响综合的主要因素,总结出3维建筑模型重构的一般规则,提出了一种面向综合的3维建筑模型重构方法。该方法采用渐进式的思想来提高处理效率,通过对处理过程的控制保证模型重构结果的合理性。实验证明该方法消除了建筑模型中的大部分不合理结构,处理结果能够满足综合实施的要求,同时为多领域的应用提供了保障。     

3维Douglas-Peucker算法及其在DEM自动综合中的应用研究

在分析2维Douglas-Peucker算法原理实质的基础上,提出3维Douglas-Peucker算法,并将此法应用到对DEM的基础———3维离散点的自动综合上。采用计算机程序对新算法进行的验证,初步结果表明该算法能较好地筛选出DEM整体及局部范围的地貌特征点,其计算效率也较令人满意。     

采用3维Douglas-Peucker算法的等高线综合

在数字环境下进行等高线综合是制图综合领域中的热点问题.将3维Douglas-Peucker算法应用于等高线综合,是从真3维的角度提取等高线上的特征点.首先根据等高线上高程点的空间分布特征.提出采用空间线规则排序方法组织空间点;引入了全局孤独指数解决综合过程中等高线之间的空间跳跃问题;然后通过空间内插引绘综合后DEM的等高线,从而实现等高线的自动综合.初步实验表明,采用3维Douglas-Peucker算法的等高线综合,从全局上保持了主要地貌形态并抑制了破碎的微地貌特征,具有良好的综合质量和制图效果.     

月面形貌的3维可视化算法

基于大范围地形可视化算法研究的基础上,对平面geometry clipmaps算法进行改进,利用GPU的顶点着色器实现平面地形向球面地形的投影变换,并综合利用球面视域裁剪、球面视点控制等技术,使geometry clipmaps算法适用于球面海量地形数据的3维可视化;收集处理月球全球影像和形貌高程数据,对算法进行验证,实现月球表面形貌的实时动态3维可视化.试验表明:绘制算法可不受数据量大小的限制、绘制效率高、效果逼真,但存在两极变形较大的缺点.

Abstract：

Based on the study of visualization arithmetic of large area terrain, plane geometry clipmaps algorithm is improved. Projection transformation from plane landform to sphere landform was realized by using GPU vertex shader. In that improved algorithm, methods such as sphere vision field culling and sphere viewpoint control are used.That makes geometry clipmops algorithm more effective in 3D visualization of massive sphere terrain data. The whole moon image and DEM data are collected and disposed, which are used to verify the capability of that algorithm, realizing dynamic and real time 3D visualization of moon surface. The experiments show that the graphic algorithm isn't limited by data quantity, which is of high efficiency and reality simulation, but the two-pole distortion is serious.     

基于3维Douglas-Peucker算法的DEM地形特征提取

三维Douglas-Peucker算法在三维数据压缩与地形特征提取方面具有显著优势。本文在现有算法基础上,针对初始基准面、扫描方向选取等方面进行改进与优化处理,并以黄土高原的中山、丘陵以及微丘等3种不同地貌类型为实验样区,以国家1:1万DEM数据为数据源,进行了地形特征点地提取。分别从行、列、正反对角线等四个方向对DEM数据进行压缩和提取,试验结果表明,不同的初始基面和扫描方向,尤其是不同的扫描方向对最终的结果影响巨大,三维Douglas-Peucker算法具有明显的方向性。因此,最后将四个不同扫描方向的结果结果进行合并处理,能有效弥补各自扫描方向所遗漏的地形特征点,进一步完善了基于三维Douglas-Peucker算法的地形特征提取方法。     

非平行结构建筑化简方法的探讨

平行结构建筑是3维城市中建筑的主体,随着建筑风格的多元化,非平行结构建筑所占的比重越来越大,因此必须对其多尺度表达的方法进行研究.此处根据复杂程度的不同将建筑分为简单建筑和特殊建筑两类.在简单建筑的化筒中,首先讨论了倾斜房顶的几何表示方法,在此基础上建立了房顶的关系信息,采用成组处理与斜面的扯直拉平算法相结合的方式实现了简单建筑的化简.在分析复杂建筑倾斜面结构特点的基础上设计了适于复杂建筑的化简方法,并针对两类典型建筑进行了实验.     

基于Java3D的地形3维可视化技术

随着万维网的发展，在网上实现3维图形的显示、漫游、分析和量测成为研究的焦点内容之一。传统方法通常采用OpenGL，Direct3D技术以及VRML来实现。本文总结了Java3D与其他技术相比在绘制3维图形方面的优势，并设计了使用该技术在网上实现地形3维可视化的算法。最后，经过实验证明算法是可行的。     

基于3维激光扫描的3维模型重建

作为一种新兴的空间信息获取手段,3维激光扫描仪的应用日益广泛。通过3维激光扫描仪获取的点云数据,可用于构建建筑物的整体点云模型,进而生成三角网模型和实体模型。本文结合工程项目中的实际操作,阐述点云数据采集以及模型构建的主要方法。     

利用地理特征约束进行曲线化简

提出了一种基于地理特征约束的曲线化简方法。该方法依据曲线形态特征,利用约束Delaunay三角网模型对曲线弯曲进行了初步划分,利用弯曲探测方法识别基本弯曲和复合弯曲,利用弯曲追踪方法获取弯曲间的层次与相邻关系,实现了曲线形态的完全结构化;获取了曲线有效空间邻域内包含的其他地理要素知识,并依据曲线形态分解到各个弯曲中;设计了弯曲取舍的判断规则以及弯曲删除的完整实现过程。实例证明,本算法无论在线要素的整体形态保持上,还是在地理特征的一致性保持上都非常有效。     

基于特征约束的点云简化算法研究

针对传统的点云简化算法导致特征区域容易丢失的问题,提出了一种新的基于特征约束的点云简化的算法。首先对散乱点云用KD—TREE建立起空间拓扑关系,在此基础上建立起单个点的K-邻域。然后对K-邻域内建立起最小二乘平面,设定合理的阈值来度量数据点的重要性。依据特征点的分布估算每个点的简化距离阈值,以此为基础对每个点进行自适应简化。实验证明该算法能满足在点云数据简化过程中检测并保留特征点的要求。     

以直角方式转折的面状要素图形简化方法

讨论了面状要素图形轮廓简化的一些规则以及面的空间知识获取方法,结合以直角方式转折的面状要素图形轮廓的特点,重点讨论了其图形渐进式简化方法。     

制图综合中建筑物多边形的合并与化简

讨论了数字环境下顾及建筑物矩形几何特征的多边形自动综合算法,针对多边形之间的拓扑邻近与视觉邻近两种空间关系,提出了基于矢量和基于栅格的两种建筑物多边形合并方法。关于建筑物形状的化简,本文提出了矩形差分方法,并在此基础上建立了建筑物多边形化简的层次化途径。     

基于几何特征约束的建筑物点云配准算法

针对人工建筑物表面存在的几何特征关系提出了基于几何特征约束的建筑物点云配准算法,根据点云数据中平面与平面重合关系,推导点在平面上和平面法线平行的2种线性不等约束条件。在6独立参数模型中增加几何特征约束的不等约束条件组成了附有约束条件的配准模型。通过对建筑物3维激光扫描点云数据的采集和处理,详细分析了几何特征约束配准算法的处理结果。试验结果分析表明几何特征约束条件可以合理地改善3维空间转换参数解算结果,提出的配准模型较适合于人工建筑物点云数据的配准。     

基于可见性预处理的地形模型视相关简化算法

提出了一种基于可见性预处理的点删除简化算法。该算法针对海量地形数据,首先建立了高效的空间索引系统,利用这一索引系统快速完成了视锥截取、背面剔除和隐藏面消除等可见性测试,再对预处理后的网格模型依据顶点曲率大小进行点删除简化。实验表明,采用可见性预处理可大大提高绘制速度,并且绘制帧速率基本独立于模型的复杂度。     

三维Douglas-Peucker算法的等高线间接综合方法研究

提出一种用三维Douglas-Peucker算法综合无格式离散点,再回放等高线,进而将其作为综合结果的等高线间接综合方法,并进行编程验证。初步试验证明,在主要地貌结构线辅助下,用该方法综合的等高线兼具几何精确性与拓扑一致性,且方法本身对等高线的输入输出形式适应性较强,具有良好的应用前景。     

数学形态学和模式识别在建筑物多边形化简中的应用

针对居民地图形化简的一个方面--建筑物多边形的化简,提出一种在与地图比例尺相关的动态栅格和矢量数据相结合的数据模型支持下,综合利用数学形态学和神经网络支持下的模式识别的化简方法.在Visual C 环境下实现基于此方法的系统并进行实验,实验结果说明此方法在保持街区的形态特征上效果明显.这种方法将制图综合知识融入图形化简操作之中,是自动制图综合智能化的一次新的尝试.