面向位置服务的室内空间数据模型研究

室内空间是当前位置服务的新领域,本文围绕位置服务中室内空间建模的全方位需求,比较分析了三类室内空间数据模型的优缺点与适用范围。在此基础上,探讨了一种基于面向对象的室内空间模型框架,集成了室内对象的几何、拓扑和语义信息,可为个性化、智能化位置服务提供数据支撑。     

面向位置服务的室内空间模型研究进展

室内位置服务是近年来国际位置服务领域的一个研究热点,室内空间模型则是实现室内位置服务的先决条件和关键所在。在对国内外大量文献进行分析研究的基础上,系统综述了面向位置服务的室内空间模型研究进展。首先,较之室外空间,从空间尺度、组成结构、空间约束3个角度分析了室内空间的独特性,并介绍了位置查询、导航、范围查询、最邻近查询和可视化5种主要的室内位置服务。然后,从建模原理、建模复杂度、适用性等方面对典型的室内空间模型如边界模型、格网模型、集合模型、图模型、语义模型进行了评述;最后,讨论了现有模型存在的主要问题,并对未来研究方向进行了展望。     

基于图的语义室内导航模型构建研究

室内空间模型是室内导航的基础和关键所在,针对当前多数室内空间模型在建模过程中只考虑部分导航相关的影响因素,适用范围有限这一问题,结合室内导航特点,综合考虑用户室内移动特征、几何和语义信息表达、路径规划效率3个方面的建模影响因素,提出一种基于图的语义室内导航模型。基于图论的方法构建室内导航概念模型,然后在概念模型的基础上提出具体的几何图模型构建方法和语义信息表达方式,设计图模型中节点和边的数据结构,最后研究将该模型用于不同情景下室内路径规划的具体流程。     

室内三维点云空间自动划分与规则化方法北大核心CSCD

精准空间划分是实现室内语义建模与拓扑结构重建的重要基础。三维点云作为常用的室内空间数据载体,如何基于三维点云进行室内空间语义信息提取与规则化具有重要意义。本文提出了一种基于形态学分割方法实现室内场景的分割,并结合矢量规则化方法完成分割场景的规则化。首先,基于区域增长算法与线性拟合方法提取空间分割要素,通过平面投影生成二进制影像,进而利用距离变换和分水岭算法完成空间分割;然后,对空间分割要素进行线性拟合,进行室内空间格网划分,采用矢栅叠加方法实现空间要素规则化;最后,通过4组实际场景(包含3组ISPRS数据集及1组实际场景采集数据)进行数据验证。试验结果显示,本文提出的室内空间分割与规则化方法可以准确快速地完成室内空间要素的提取。     

室内空间地理信息系统的研究与应用

阐述了地理信息系统(GIS)在室内空间应用的核心理论和技术,包括定位技术、建模方法和数据库管理三大方面。同时对目前已有的室内地理信息系统的应用实例进行归纳总结。针对目前理论的不足和应用的局限,对未来室内地理信息系统的发展进行了展望。     

面向实时定位的室内空间结构分析及制图方法

在室内空间提供高精度的实时定位服务非常重要。室内数字地图是室内实时定位的基础和信息载体。研究了面向实时定位的室内空间理论,包括室内空间的定义、室内空间及室内实时定位的特点。分析了地图可视化和基于地图约束的定位精度改进等室内实时定位应用对室内地图的要求,明确了需要表达的室内空间结构为建筑体和室内家具。设计了一种轻量室内地图数据结构,探索了基于该数据结构的室内2D和2.5D地图的制图方法。最后以工程实验楼室内空间为例开展了制图实践。     

一种基于体素的室内三维连通图自动生成算法

为了能快速计算室内导航路径,必须使用简单的数据结构表达室内复杂的路径导航信息,室内三维连通图就是一种较好的手段。但是传统的室内精细建模重在几何模型的构建和纹理数据采集,缺乏室内三维连通图的构建。针对广泛存在室内几何模型提出一种基于体素的室内三维连通图自动生成算法,对建筑物内部进行分割和填充,将室内空间划分为离散的导航空间,通过自动语义关联提取连通关系,最终生成室内空间三维连通图。     

IndoorGML室内空间模型描述

室内空间数据模型的表达能力是影响室内位置服务的关键因素,在进行室内空间位置服务之前,需要建立能够表达室内空间复杂特征的模型。针对这一需求,本文提出了一种多元混合室内空间模型,该模型基于传统的对象特征模型、几何空间模型和符号空间模型,通过其表达的几何和拓扑特征的优化组合来实现,可充分表达室内位置和目标间的连通关系,满足室内位置服务需求。针对大量应用程序需要相同的数据模型进行导航分析和信息交换,本文提出了一种使用IndoorGML描述室内空间模型的方法,该方法可实现室内空间模型信息在各设备端的共享。以北京某大型商场为例,建立了多元混合空间模型并使用IndoorGML对其进行描述,最后通过两目标间路径分析证明本文方法的应用价值。     

顾及用户感知的室内地图设计原则

室内空间区域划分复杂、要素细碎繁多,现今的室内地图大多是基于室内空间特征进行设计。事实上,室内空间特征与其它事物特征一样,都是通过人的感受和认知进行表现,"直接面向人"的特点要求室内地图的设计应该更多的顾及用户感知。本文基于人的视觉感受特性和情境认知规律结合现有室内地图设计理念探讨了顾及用户感知的室内地图设计原则。     

智慧城市地理空间数据可视化技术探讨

从智慧城市、大数据时代的要求与地图的独特分析功能出发,探讨了大数据时代对地理空间信息及其可视化的要求和技术。对智慧城市建设时期的地理空间数据而言,不仅要求内容更全面更详细、表达更直观更仿真、建模结构化或实体化,而且要求向室内空间与室外空间融合、地上空间与地下空间融合、过去数据与现在数据融合、现在数据与未来数据融合的方向发展。     

Close-range constrained image sequences

This paper deals with a novel imaging arrangement for special modeling purpose. The method introduced here will take care of the geometrical consistence of photography. It is based on image ray bundles and is meant for conditions where imaging is accomplished inside the object space (e.g. in case of interior model reconstruction). Imaging is designed to be constrained in terms of camera position and orientation and to consist of two image sequences. The image orientations will be resolved by use of LSQ-estimation in heavily overdetermined conditions. The benefits of overdetermination are discussed and the accuracy assessment in a real experiment is published. The accuracy assessment is accomplished with help of exterior reference and stochastic error propagation.     

轻小型组合宽角低空相机检校技术研究

轻小型组合宽角低空相机由四个非量测的CCD面阵相机组合而成,其内方位元素未知,并且相机畸变差较大.而无人机航空摄影测量作业对CCD相机的光学畸变参数有较高的要求,因为参数的一个像素的误差常常会导致地面几米甚至数十米的误差,因此对组合相机进行高精度检校是无人机航空摄影测量作业的关键步骤.本文采用多片空间后方交会方法在室外...     

三维地质建模及其在地下空间开发中的应用

开发地下空间是许多城市谋求发展的重要途径,也是当前城市建设的重要组成部分。信息化是地下空间开发利用的必然要求,三维地质建模系统具有直观、高效、便利等特点,在城市地下空间开发利用领域有着广阔的应用前景。本文首先阐述了三维地质建模系统的理论方法,给出了三维地质建模流程,介绍了两种三维地质建模方法;然后分析了三维地质建模系统在地下空间选址、地下工程建设、地下空间管理中的应用     

一种顾及拓扑关系的室内三维模型组织和调度方法

针对室内空间三维导航、几何模型高质量渲染的需求与个人移动平台资源、计算能力有限之间的矛盾,在分析室内空间区域功能、明确室内单元类型的基础上,构建了能够表达室内空间各部分拓扑特征,且支持三维路径分析的室内空间网络拓扑关系模型,并在准确把握室内空间区域拓扑逻辑关系的前提下,探讨了顾及室内拓扑关系的空间分割和几何模型的组织和调度策略,以实现室内模型的动态遮断和剔除。实验结果表明,利用所提方法可以实现几何模型的实时遮断和剪裁,大幅度减少模型绘制的数量和数据量,提升数据传输和绘制的效率,为高逼真度的三维模型可视化绘制奠定了数据基础和保证。     

顾及时空异质性的缺失数据时空插值方法

时空插值方法被广泛应用于缺失时空数据集的插值与估计。时空插值是时空建模与分析的一个重要内容,当前该研究关注的热点之一是异质条件下的时空插值与估计问题。因此,本文从时空数据的异质性出发,提出了一种顾及时空异质性的缺失数据时空插值方法。该方法首先对数据集进行时空分区,然后分别在时间和空间按照异质协方差模型计算缺失数据的估计值,进而利用相关系数确定时空权重、融合时间和空间估计值得到缺失数据的最终估计结果。最后通过两组气象数据集进行交叉验证对比分析试验。试验结果表明本文方法对比其他插值方法具有更高的精度和适用性。     

Integrating GIS‐Based Geo‐Atom Theory and Voxel Automata to Simulate the Dispersal of Airborne Pollutants

Environmental processes are usually conceptualized as complex systems whose dynamics are best understood by examining the relationships and interactions of their constituent parts. The cellular automata paradigm, as a bottom‐up modeling approach, has been widely used to study the macroscopic behavior of these complex natural processes. However, the cellular automata models are largely restricted to the two‐dimensional spatial perspective even though the process dynamics they represent evolve in the three spatial dimensions. The objective of this study is to develop a voxel‐based automata approach for modeling the propagation of airborne pollutants in three‐dimensional space over time. The GIS‐based geo‐atom theory was used to manage the data within the automaton. The simulation results indicate the model has the capability to generate effective four‐dimensional (4D) simulations from simple transition rules that describe the processes of particle advection and diffusion. The application of voxel‐based automata and the geo‐atom concepts allows for a detailed 4D analysis and tracking of the changes in the voxel space at every time‐step. The proposed modeling approach provides new means to examine the relationships between pattern and process in 4D.     

SIMULTANEOUS CALIBRATION OF A PHOTOGRAMMETRIC STEREOPAIR

Procedures for the calibration of a stereopair simultaneously with a bundle adjustment are presented. Distances and directions in object space are used as additional observations. The analytical simultaneous calibration of a photogrammetric camera is essential when instrument methods do not determine the precalibrated parameters of interior orientation with sufficient accuracy.     

一种含室内空间结构的建筑物3D LOD概念模型与生成方法

针对现有建筑物多细节层次（level of detail,LOD）表达主要面向外部,很少涉及内部空间的问题,提出一种含室内空间结构的建筑物三维LOD概念模型。该模型分为LOD0~LOD6 7个LOD,细节层次由建筑物的基底平面图、幢模型、无侧面楼层模型、楼层模型、户模型、房间模型到含门、窗等建筑语义的信息房间模型,空间细节逐次变细,丰富了建筑物室内空间LOD的表达理论。为构建这种LOD模型,提出基于胞腔复形链边界算子和上边界算子的LOD生成方法。该方法引入代数拓扑的胞腔、胞腔复形和复形链3个概念,利用胞腔和胞腔复形表达LOD,并在LOD6的基础上,利用边界算子和上边界算子生成其他粗空间粒度LOD模型,为三维城市模型建筑物LOD构建提供一种新方法。     

现实与赛博空间数据相结合的城市活动事件时空建模

城市活动事件(如文化、娱乐、体育等事件)的规模与影响力是城市经济文化发展的重要体现,其发生的全过程对城市现实空间与赛博空间都会产生巨大影响,从现实空间与赛博空间对城市活动事件的演化感知、动态建模与时空分析,具有重要的理论研究与应用价值。提出了一种结合现实空间交通数据与赛博空间社交媒体数据的城市活动事件时空建模分析方法,从事件进行中的交通轨迹,探测识别与事件显著相关的城市时空区域和交通流,分析现实空间事件热度的时空变化;从事件发生全过程的社交媒体数据中,探测分析赛博空间事件热度的时空变化;通过将现实空间和赛博空间的融合,建立城市活动事件时空模型,刻画事件全过程中城市地理空间与城市行为空间的时空演变特征。以2015年周杰伦"魔天伦2.0"世界巡回演唱会(武汉站)事件为例,采用武汉市出租车GPS轨迹数据和微博数据,对演唱会的事前、事中、事后实现城市地理空间与行为空间全过程建模与时空演变分析,并与单一数据源事件刻画模型进行比较,结果显示本方法能更合理地结合现实空间和赛博空间刻画城市活动事件。