移动设备上基于地形高度场的快速绘制算法

大规模地形快速绘制技术一直是3维可视化研究的重要内容之一.大区域场景通常包含了丰富的地理信息,数据量巨大.因此,必须对复杂地形场景进行必要简化,以实现移动设备上大区域3维地形的快速绘制.针对移动设备的特点,提出了一种基于地形高度场的自适应四叉树多分辨率动态建模的方法表达3维场景,通过简化3维场景模型和动态加载场景数据的策略,提高大区域3维场景绘制的效率.     

基于空间关系约束的虚拟高速铁路场景建模研究

在虚拟地理空间中开展复杂科学实验和管理分析,是目前及未来发展的一个重要趋势。本文对高速铁路场景中的线路、地物和地形对象的关系进行了详细分析,提出了基于空间关系描述的虚拟高速铁路场景建模方法。通过XML标记语言对线路、地物和地形的空间关系进行统一描述,引导和规范场景建模过程中的模型点位计算和地形处理过程。详细讨论了虚拟高速铁路的场景建模流程、场景对象空间关系定义、模型点位计算方法以及地形处理方法,并选择案例区域进行试验。试验结果表明该方法能够有效地理清虚拟场景中各种对象间的关系,从而可以快速建设符合现实标准的、具有高度仿真感觉的虚拟高速铁路场景。     

基于DFT模型的大场景InSAR图像配准

图像配准是实现干涉合成孔径雷达(InSAR)高精度相位提取及地形高程反演的关键,大场景图像的高效高精度配准成为近年高分宽幅InSAR成像应用研究的难点问题之一。由于大场景图像中不同区域偏移量及变化规律差异较大,传统最大相干系数配准方法需多分块及插值处理,面临计算量大且配准精度低等问题。针对此问题,本文提出一种基于DFT模型的大场景InSAR高效高精度图像配准算法。该方法利用最小均方差准则构建InSAR复图像配准的DFT模型,采用四叉树自适应分块及矩阵相乘DFT快速重采样配准方法,实现大场景InSAR图像各子块区域的高效高精度亚像素配准。仿真和实测数据验证本文算法的有效性,结果表明该算法不仅可实现大场景InSAR复图像亚像素级配准,还具有较高的运算效率,其运算效率相对于传统FFT配准方法通常可提升3倍以上。     

战场地理空间信息可视化系统设计与研究

对当前流行的3DGIS系统进行了介绍,并研究提出了采用面向对象的方法来表达3D场景中的空间数据,基于栅格金字塔模型来组织和管理地形数据,基于视点相关的地形LoD方法实现了大范围漫游,基于参数化3D建模方法和矢量地物LoD来实现地物数据的建模和可视化的方法,设计和构建西北地区战场地理空间信息可视化系统(3DMGIS)。     

大范围倾斜摄影模型数据重建研究与实现

倾斜摄影测量技术的应用正在蓬勃兴起,Smart3DCapture作为全自动三维建模软件,在大范围地形建模方面性能表现卓越。然而,大范围地形建模生产了大量的高分辨率模型文件,给计算机加载与渲染带来了困难。针对这一问题本文提出了一种地形模型重建的方法,简化模型结构,降低分辨率,利用LOD思想组织文件结构,减少场景渲染时的模型数量,提高渲染效率,解决了大范围地形场景的加载与显示问题。     

球体剖分瓦块的大区域真三维地理场景构建

针对目前地理信息科学领域存在的三维地理场景大都是局部的、基于投影的2.5维表面模型的问题,该文提出了利用球体大圆弧八叉树剖分(SGOG)瓦块建立大区域真三维地理场景的方法。将SGOG特定剖分层次的顶点与全球共享DEM数据进行匹配,构建大区域真三维地形框架;以地形起伏度为阈值,采用不同层次的瓦块进行自适应建模,大大减少了数据量;粘贴遥感纹理,建立虚拟地理场景。中国大陆地区的实验结果表明:所提方法不但顾及了地球曲率,克服了投影变形的缺陷,而且可以利用SGOG多尺度特性,灵活建立各种(混合)尺度的模型,并可实现地表上下空间的一体化建模。     

滑坡模拟三维地形建模关键技术与应用

高精度滑坡地形数据是滑坡模拟准确度和可视化效果的重要保证。针对当前高精度滑坡地形建模渲染全部地形数据导致滑坡模拟程序运行缓慢,分层分块处理地形数据并将地形数据块分批调入内存进行组合渲染导致参与滑坡模拟计算的地形数据不连续且分辨率不统一的问题,本文提出了一种面向滑坡模拟的四叉树LOD地形建模改进方法。将地形数据完整读入内存参与数值计算,在可视化阶段从地形数据中动态构造不同分辨率地形数据块进行组合渲染,为滑坡模拟提供完整连续地形条件,同时保证滑坡地形三维可视化效果,并有效提升模拟程序运行速度,该方法在场景浏览时不会对滑坡模拟的结果产生实际影响。滑坡模拟试验验证了本文方法在滑坡模拟三维地形优化建模方面的有效性和实用性。     

基于规则的数字校园三维场景建模方法研究

从三维建模所需数据的获取到地形、地物模型的构建等方面进行探讨,研究了系统三维GIS场景的建立方法,并且,选取XX地区作为研究区域,包括数据的获取及处理、地物与地形的匹配,然后基于规则对三维场景进行建筑物、道路、操场、树木等模型构建并导出到Geodatabase数据库中。基于规则的三维场景建模方法适用于大面积相似建筑物的模型构建,并且大大地提高了其建模效率。     

融合BIM特征约束点自增长模型的室内外三维模型构建研究

针对室内外复杂场景一体化建模的精度高、难度大、效率低下等特点,本文以地面三维激光扫描技术(TSL)和建筑信息模型(BIM)重构技术为核心支撑,提出了融合BIM特征约束的点自增长模型重构方法.利用该方法以西安市五路口地铁站室内外真实场景构建为案例分析,验证了基于TSL和BIM技术融合构建高精度室内外一体化真三维场景的可行...     

面向大场景三维可视化的高精度地形数据组织

本文在分析地形数据的组织方式和LOD模型实现方法的基础上,对于大场景高精度地形数据提出了基于不规则三角网的离散LOD组织存储思路。在不规则三角网数据块的构建及接边、高精度数据的不规则LOD树与普通数据的LOD树的融合等方面做了具体研究,为大场景高精度地形数据的组织存储提供了参考。     

全球经纬度网格的雷达探测范围真三维建模

针对雷达探测范围会受到复杂地形因素影响,单一地依靠电磁传播模型可视化雷达探测区域很难真实有效地展现电磁覆盖情况的问题,该文提出一种基于GeoSOT-3D空间剖分的雷达探测范围的计算与表达一体化的真三维模型。GeoSOT-3D剖分框架将上至地球50 000km,下至地心的全部地球空间划分成多层次、多尺度空间体元,体元可承载多源异构空间数据。依据GeoSOT-3D的剖分流程,将地形数据、雷达探测空间数据离散化。最后,开发了雷达探测范围可视化验证平台。实验结果表明,该建模方法对复杂的地形适应性强,可视化表现效果真实直观。     

不同地形环境下无人机航线规划及三维建模分析

针对不同地形环境下存在的飞行安全性低、数据冗余、构建三维模型质量和精度差等问题,本文以单镜头四旋翼小型无人机为试验设备,对平坦地形环境下的复杂单体建筑使用井字形交叉航线和环视航线;对复杂山地地形环境下的泥石流沟谷使用水平航线、井字形交叉航线及视频航线构建三维模型,并结合航线参数、三维模型质量和精度,探讨了不同地形环境下无人机航线规划方案对三维模型构建的影响。经评价分析可知:①使用环视航线能安全、快速地获取平坦地形下的复杂单体建筑影像,构建完整、质量好、精度高的三维模型;②使用井字形交叉航线能构建山地地形下泥石流沟谷的完整、质量好、精度高的三维模型,但飞行安全性、时效性较低;③使用视频航线,影像重叠度高,能构建完整、质量好的三维模型,模型精度并无明显差异。     

地形三维场景实时变换及可视化方法研究

地形数据的三维可视化技术一直是3DGIS领域一项重要的研究技术。从地形实时渲染的需求出发,提出大地坐标系下的多分辨率地形组织模型,并对可视化过程中的坐标空间变换方法进行研究,提出一种适合大区域地形可视化的坐标空间变换方案,使可视化的三维地形场景尽可能真实反映其自然的分布形态,使影像纹理、地物与地形之间进行精确的映射与匹配。     

虚拟地形建模中地物与地形匹配的算法研究

对于大比例尺条件下的地形环境仿真而言，采用贴2维纹理的方式表示地物已远远不能满足定位精度和可视化效果的需要，因为每个地物都是一个清晰可辨的3维实体了。在这种情况下地物模型能否与地形模型相匹配(即虚拟场景中的地物既不悬于地表之上也不陷入地表之下)将直接关系到视觉感受的逼真程度，以及在虚拟场景中对目标实施打击的精确程度。文中就如何实现地物模型与地形模型在数据层次上的匹配提出了一个解决方案，并对具体算法进行了详细阐述。实验结果表明了算法的正确性和实用性，由此说明匹配方案较为行之有效。     

面向水流三维登记探索的多波束点云去噪及应用

针对多波束点云数据去噪难以保留精细特征,无法精确“锁定”河床形态问题,本文提出了一种面向自然资源确权水流三维登记探索的多波束点云去噪算法。以KD树搜索为基础,引入统计滤波理论进行多尺度噪声分类,并剔除大尺度噪声;针对小尺度噪声,在信息熵理论基础上,以主成分分析算法为基础,以信息熵最小原则确定最优邻域,并据此构建曲率信息熵对双边滤波因子进行优化改进,以实现水下地形点云去噪与精细特征保留的目的。试验结果表明,本文算法具有可行性,能够有效保证水下地形的精细特征,并能够应用于自然资源水流三维登记。     

提取山脊线和山谷线的一种新方法

在研究了现有的仅从山脊线和山谷线的几何特性或物理特性的单一方面设计的提取山脊线和山谷线的算法后 ,提出了一种基于地形表面流水分析与等高线几何分析相结合的提取山脊线和山谷线的方法。该方法把等高线几何分析的方法与地形表面流水模拟分析的方法有机地结合起来 ,能够克服各自所具有的弊端。实验结果表明 ,用本文方法所提取的山脊线和山谷线与实际地形相符合。     

基于Creator3维地形仿真研究与实现

城市仿真以其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积3维地形仿真等特性越来越受到人们的关注。特别是对真实环境模拟的大场景3维地形建设,在国土监测、军事、环境保护等方面应用非常广泛。本文结合3维建模软件Creator Pro V 3.01中的地形模块,介绍了3维地形生成的基本理论,讨论了在Creator ProV 3.01中构建地形的方法,并以蓟县山区地形数据为例,建立了视觉效果较好的大场景3维地形模型,最后进行了渲染和驱动。     

应用ArcView辅助Creator生成三维地形

地形三维可视化一直以来是地理信息系统、数字摄影测量、虚拟现实等领域的研究热点。本文基于地形三维可视化的重要性和徐州龟山汉墓虚拟重建研究的需要,提出了应用ArcView辅助Creator生成三维地形的方法,以ArcView中生成的Raster专题层作为Creator生成三维地形的高程数据源,通过地形细节层次的创建、高程模型的投影变换、地形转换算法的选择和地形纹理的映射,生成了大面积精确地形,在龟山汉墓虚拟重建系统中取得了良好的实时显示效果。     

基于瓦片数据的DEM构建与显示

对于大规模地形而言,地形网格的实时动态绘制速度和质量一直是人们关注的重点。地形漫游在仿真、模拟、虚拟现实、游戏等领域都有广泛的应用。该文在研究多种层次算法的基础上,采用一种地形瓦片重组数据结构的方法实现实时高帧率的绘制大规模地形。分析了地形场景数据管理与实时调度,视相关多层次细节模型与可见性判断以及分层数据组织和瓦片数据绘制等关键问题,并给出了相应的解决方法,改进了视景体裁切重组地形数据的方法。实验结果表明该方法在保持地形逼真的前提下,有很好的绘制网格帧率和实时动态交互效果。     

基于倾斜摄影测量技术的困难地区测图研究

近年来,基于无人机倾斜影像的快速三维建模已成为测绘领域的新技术。本文根据倾斜摄影测量原理,利用Smart3D Capture构建云南师范大学校区的三维模型,对提取的特征点进行精度分析、建筑物精度、道路精度、花坛精度分别为:0.18 m、0.19 m、0.15 m,满足大比例尺精度要求,利用该方法对困难地区进行大比例尺数字测图,具有一定的应用价值。