国家级基础地理实体构建技术的设计与实践

针对传统测绘生产的矢量要素数据是二维形式,对现实世界的数字化抽象表达,难以完全满足在三维数字空间中分析、计算与使用的实际需要问题,该文以我国1∶50 000基础地理信息要素数据为主要数据源,研究设计国家级基础地理实体数据构建的生产流程与关键技术,并结合工程实践,详细阐述了地理实体数据转换重构、语义信息补充完善、实体语义关系构建等关键技术的实现过程。形成了一套切实可行的构建地理实体的工艺流程,较好地发挥了地理实体在信息承载、表达、共享和关联等方面的优势。首批国家级基础地理实体数据产品表明,该文阐述的生产流程可以快速有效地构建地理实体数据,可为国省市多尺度地理实体的衔接整合提供数据和技术支持。     

顾及物理空间的三维不动产数据模型研究

针对现有三维数据模型难以有效支撑三维不动产物理空间和产权空间一体化管理的问题,该文提出了顾及物理空间的三维不动产数据模型。基于土地管理领域模型(LADM)分析设计了产权语义类,并利用城市地理标记语言(CityGML)发展了多层级物理空间的构建方法,通过CityGML的扩展机制实现了产权空间要素类和物理空间要素类的语义关联以及一体化存储。实验表明,该模型能够有效表达“地—楼—层—户—间”多层次的几何语义信息,解决了三维不动产数据模型内容单一、缺乏建筑语义等难点,为不动产立体化产权管理和三维确权登记等工作提供了方法支撑。     

惯性测量单元辅助的LiDAR动态点云剔除方法

针对动态场景下动态目标影响激光雷达同时定位与建图算法(LiDAR SLAM)的精度和成图效果问题,该文提出一种基于惯性测量单元(IMU)辅助的多层次模糊综合评价动态点云剔除方法。通过标定IMU/LiDAR外参统一两类传感器坐标系,再将每帧点云聚类分割为若干点云簇,以此为基础,利用IMU信息辅助建立相邻帧各点云簇间的配对关系,构建点云运动状态多层次模糊综合评价模型,判定各点云簇的运动状态,最终将动态点云簇从原始点云数据中剔除。为验证该文方法的可行性和精确性,设计了动态点云剔除实验,并将剔除动态点云后的点云数据输入激光雷达里程计与建图算法(LOAM)进行定位与建图。实验结果表明,该文方法动态点云的剔除成功率为98.67%,静态点云的误剔除率为2.01%,能够有效地提高点云数据质量。相比基于原始点云数据的LOAM算法,均方根误差降低了66.06%,最大误差降低了72.78%,实现了厘米级精度的定位,并且优化了建图效果。     

融合边折叠与平面约束的建筑物模型简化方法

针对倾斜摄影测量重建的三维建筑物模型存在三角形面元数据量大的问题,该文探索了一种基于平面结构保持的建筑物模型简化方法。使用双边滤波处理模型的三维网格,从而抑制平滑区域的网格起伏和保留过渡区域的边缘特征。在此基础上,利用区域增长法提取有效的平面结构分布。将边折叠算法和平面结构约束融合,设计边折叠运算的代价函数,以迭代的方式删除多余边,直至满足模型精简的条件。通过实测数据处理并与现有先进算法进行比较分析,结果表明,该文方法可以压缩99.5%的数据量并保持良好的建筑物结构形态,在建筑物简化建模方面具备有效性。     

InSAR联合矢量倾角分段函数模型计算矿区地表下沉量

针对单轨合成孔径雷达(InSAR)仅能获取沿雷达视线(LOS)向形变和概率积分法(PIM)难以预计沉陷盆地边缘区域下沉量的问题,该文提出了一种由单轨InSAR监测的LOS形变联合移动矢量倾角模型计算矿区地表下沉量的方法。该方法首先在分析下沉盆地地表移动矢量倾角变化特征的基础上,建立主断面上地表点移动矢量倾角的分段函数模型,再结合主断面地表点的LOS向与地表移动矢量的矢量夹角与倾角的函数关系,实现由LOS向形变计算矿区地表下沉量。以马泰壕井田和上湾煤矿的两个工作面为研究对象,采用Sentinel-1A数据和水准实测数据对该方法的可行性和精度进行了验证;结果表明,在沉陷盆地边缘区域,该方法计算的地表下沉量与实测值吻合,两个矿区的监测精度均方根误差(RMSE)都约为5 mm,高于InSAR监测精度的19 mm,监测精度分别提高了74%和71%。     

基于Web的大规模三维空间模型高效可视化关键技术

在网络环境下客户端对大规模的三维空间模型进行可视化时仍存在着渲染时间长、计算量大等诸多问题,表现为模型遮挡剔除计算效率低、模型数据传输效率低以及渲染不同模型时存在性能和质量不平衡问题等方面。针对上述问题,提出了针对不同的空间模型剔除粒度的优化选择策略、基于WebGPU计算管线的遮挡剔除算法和基于多线程的大规模三维空间模型数据快速调度方案,降低了离线遮挡剔除方法的预处理时间消耗,提高了模型切换的效率和场景渲染的速率。开发了基于Web的大规模三维空间模型可视化原型系统,开展了不同尺度的三维模型加载与可视化实验,结果表明,本文方法可以有效减少网络环境下大规模三维空间模型数据可视化的加载和渲染时间,增强用户体验。     

带有不确定性的观测数据平差解算方法$

通过把不确定度作为参数融入到函数模型,建立了不确定性平差模型。依据残差中不确定性传播规律,确定了残差最大不确定度达到最小的平差准则,利用迭代算法得到了不确定性平差模型的解算方法。通过实例分析了最小二乘平差、整体最小二乘平差和不确定性平差准则下最优解的不同特点。     

相位式地面三维激光雷达实验室检校

目的 建立了地面三维激光雷达系统误差的基本模型和参考模型,推导了平差模型。综合物理意义和经验的系统误差,利用实验室检校场,对相位式地面三维激光雷达FARO Focus3D进行了检校实验。实验得到了FARO Focus3D的系统误差改进模型,并验证了其有效性。     

顾及用户体验的三维城市模型自适应组织方法

传统基于“图层付象”的组织方法,没有考虑三维城市模型的不同内容以及不同细节层次的粒度差异,导致在网络环境下的传输效率低,难以满足多用户并发访问的流畅可视化。深入分析了大范围漫游与小范围聚焦的用户体验特点,通过元数据统筹管理和对象离散化,即时响应用户请求,减少无效数据传输,保证了多用户并发环境下的高效调度和浏览。针对模型LoI)和分解的对象,设计了结构统一的对象ID,隐式存储关联关系并支持分布式模型存储管理。以分布式数据库MongoDB为平台进行实验,验证了本文方法的可行性和有效性。     

基于FME的规划数据格式转换研究

传统的城市规划成果主要是以CAD格式为主,但这种格式数据对属性信息表达不够完整,难以与实体相连接,导致数据查询、统计、分析困难,GIS空间数据库技术能有效地解决这些问题。本文从分析两种数据格式的特点着手,通过介绍传统的从CAD到GIS格式的转换方法及缺点,进而提出利用FME软件实现规划数据从CAD到GIS格式的无损转换。