采用倾斜摄影测量和几何造型方法的城市实景三维建模

近年来,数字城市在实景三维模型的基础上得到了广泛研究与应用。但是,传统三维建模手段难以满足现代数字城市更快速、更真实、更准确、更大规模的数据生产要求。本文以江苏省淮安市蒋坝古镇为例,开展快速构建城市精细化三维模型的研究,基于低空无人机倾斜摄影测量技术构建城市实景三维模型,利用几何造型方法对实景三维模型进行精细化加工。结果表明,采取的方案满足实景三维模型的应用需要,适合城市三维模型快速构建,对大规模三维模型数据生产具有一定的参考价值。     

开架式水下机器人运动的模糊非线性PD控制方法

由于水下机器人系统的非线性动力学特性和工作环境的复杂性和不确定性,如何更好地设计水下机器人作业时的运动控制器一直是其实用化过程中没能得到很好解决的问题。结合模糊逻辑和S面控制,利用T—S推理结构,设计了一种兼具局部和全局调整功能的模糊非线性PD(m)控制器,仿真结果表明,其控制效果要优于采用单一控制参数的S面控制器。     

曲面斜楔驱动的钻杆夹持机械手设计及机液联合仿真分析

为解决钻杆旋转时易偏斜的问题,设计了一种具有滚轮结构和曲面斜楔结构的机械手。该机械手保留了钻杆旋转自由度,避免拧卸时钻杆偏斜导致的螺纹破损,保障了施工安全性。为提高机械手工作稳定性,利用蓄能器和负载敏感变量泵提高液压系统的保压性能、减少了能耗。为验证机械手在实际工况中夹紧功能的可靠性,利用Recurdyn和AMEsim进行机液联合仿真分析和刚柔耦合分析,模拟在改变钻杆直径和回路额定压力的情况下钻杆受力、回路压力和机械手关键零部件所受应力的变化情况。结果表明：当钻杆直径为?127 mm、?108 mm、?89 mm和?73 mm时,回路许用压力范围分别为8～12 MPa、8～12 MPa、6～8 MPa和3～5 MPa。在许用压力范围内,机械手既满足可靠夹紧的需求,其结构强度也满足设计要求。     

基于机载LiDAR点云的道路提取方法研究

道路是建设数字交通和数字城市的重要组成部分,也是空间地理信息的重要元素。针对传统遥感技术提取道路效率低、自动化程度不高以及易受周围环境影响等问题,基于无人机搭载LiDAR测量系统获取的某城郊结合区的点云数据,提出一种点云数据预处理、道路点云分级提取和道路边界提取算法。该算法首先对获取的LiDAR点云原始数据进行去噪处理,再结合曲面拟合滤波和点云几何特征提取包含道路在内的地面点云,然后利用点云的强度信息初提取道路点云,针对与道路材质相似的停车场等地物点云,在构建TIN的基础上,使用边长和面积约束进一步对道路点云进行精提取,最后使用α-shape算法对道路边界进行提取,并利用算法对实测的点云数据进行道路提取,以准确率和误分率对本文算法进行定量分析,结果表明提出的道路提取算法能够快速准确地提取道路点云。     

吹淤取样扰动的数值分析——层理分析法

航道疏浚淤泥通过吹填成为了目前扩充城市土地的主要手段之一,分析吹填淤泥样品的扰动情况是工程的关键环节。本文基于吹填淤泥颗粒流3D模型,研究了取土器贯入过程对样品结构的扰动特征,提出了通过拟合的旋转抛物面来评价样品结构扰动的微观信息。其中:层理拟合曲面表征样品的表观变形,结构性拟合曲面的系数量化界定样品的微扰动区与破坏区。该模拟试验能够为工程地质的评价提供参考依据,优化取土器的设计参数,减少实际工况中过于保守的设计和施工产生的费用。试验结果表明:土样颗粒整体表现为向上的微隆起且层理呈倒U型分布,不同层理的扰动程度不同,同一层理的不同部位扰动程度也不同;层理的表观变形可用旋转抛物面公式拟合,各层理的特征拐点分布规律亦可用旋转抛物面公式拟合;曲面外的区域为强扰动区,曲面内的区域为微扰动区,这两个区域的体积积分占比可作为样品原状性评价的参考依据。     

基于移动曲面拟合算法和加权平均算法的DEM内插算法改进

分析了移动曲面拟合与加权平均算法的特点,提出了移动曲面拟合法与加权平均法相结合的方法,使它们能够相互取长补短,并在复杂的曲面拟合运算前对搜索到的参考点进行判断和预处理。通过从一组原始数据中随机提取的部分数据对不同内插方法进行测试,得出了各内插算法的精度,结果表明本文提出的内插算法有一定的优越性。     

三维点位不确定性中的误差椭球与误差曲面关系研究

随着三维GIS的兴起和蓬勃发展,三维位置数据的不确定性可视化显得非常重要。误差椭圆和误差曲线在平面上能用直观的二维图形对抽象的点位质量具体化、可视化,延伸到三维空间,则是误差椭球和误差曲面的可视化。本文首先推导出三维随机点的误差椭球和误差曲面方程,推证其在图形上的相互关系,并对其原理上的差异性进行讨论,认为误差椭球和误差曲面在实用上各有千秋,有着相互补充的作用。     

径向基函数方法在南泥湾油田勘探中的应用

为明确利用奇特开发井网数据拟合地质曲面拟合的合理性和可靠性,选用多二次曲面函数进行插值计算.该方法具有数学算法简单、计算灵活、易于实现及结果比较准确等诸多优点,适合用于散乱数据的插值.通过实例的分析验证,证明了该方法在建立散乱数据点地质曲面时具有良好的逼近效果,可以反映比较真实的地质现象.     

基于TRMM降水数据的空间降尺度模拟

本研究以黑河流域为例,通过在不同空间尺度上建立降水与影响因素的关系并选择最优尺度以此进行降尺度,建立了基于地理加权回归（GWR）与高精度曲面建模方法（HASM）相结合的跨尺度统计降尺度方法,对TRMM降水数据进行了降尺度模拟。最后,结合站点观测数据采用交叉验证法对降尺度结果进行了验证。结果表明,与传统的降尺度方法相比,考虑最优尺度的降尺度方法在一定程度上提高了降尺度结果的精度,同时表明对跨尺度过程中产生的误差进行修正可进一步提高结果精度。本研究所提出的方法可用于粗分辨率降水数据的降尺度模拟,可为站点稀疏地区或地形复杂地区高分辨率高精度降水数据的获取提供方法上的支持。     

基于混合最小二乘与总体最小二乘的激光雷达滤波算法

机载激光雷达点云数据滤波技术是LiDAR数据后处理最关键的内容之一。利用最小二乘平差的曲面拟合滤波算法存在一定不足,基于混合最小二乘和总体最小二乘的算法可以有效弥补不足。本文提出一种基于混合最小二乘和总体最小二乘的曲面拟合滤波算法。实验表明,本文滤波算法效果良好,满足实际应用需求。