顾及空间分布特征的点云数据快速可视化方法

文中提出了一种顾及空间分布特征的点云数据快速可视化方法。首先根据点云数据的空间分布特征构建自适应八叉树结构。其次,利用基于视点的动态调度算法,实现不同细节层次点云数据的快速调度。最后,设计了一种面向网络传输的三维点云瓦片存储模型,实现网络环境下点云数据的快速解析。试验结果表明,该方法能够有效提高网络环境下点云数据的可视化效率。     

LiDAR点云数据处理软件对比研究

文中利用目前国内具有代表性的两款激光点云数据处理软件LiDAR Suite和LiDAR 360进行了地势平坦城区的典型地物信息提取和地形复杂山区的数字高程模型生产实验,通过比较它们在点云去噪、滤波、建筑物分类和电力线提取四个方面的数据处理流程及效果,总结了国产LiDAR点云数据处理软件存在的优势和劣势,分析了还有待完善的软件功能,为机载LiDAR点云处理技术的进一步发展提供建议。     

基于Hough变换的点云数据直线特征提取研究

文中为了从散乱点云数据中提取直线特征,将Hough变换算法引入到三维激光扫描点云数据处理中,并针对其在点云数据处理中的局限进行改进,提出一种改进的Hough变化算法,并选取一组扫描数据进行试验,该算法能够准确的提取出直线特征,证明了该算法的可行性。     

我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题

三维激光扫描作为一种非接触式测量技术,近年来在我国矿山测量领域得到了广泛应用,涉及了矿区边坡监测、露天矿储量管理、地表沉陷监测等方面。结合近年来的相关研究成果,系统分析了我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状,并对存在的问题进行了探讨。研究表明：矿山测量工程应用及科学研究中使用的三维激光扫描设备与配套软件以国外进口为主,国产设备与软件较少;从数据采集、处理、成果应用等方面分析,主要存在的问题有采集数据质量不佳、点云数据匹配精度有待提高、点云数据滤波算法精度不高、特殊监测领域的应用成果不明显等。在上述分析的基础上,认为该领域的主要研究方向为：①高精度的空天地一体化数据采集方案,如InSAR、LiDAR、倾斜摄影测量与地面三维激光扫描技术相结合;②具有自主知识产权的点云数据处理软件开发,包括点云数据智能匹配算法、智能化高精度点云数据滤波算法等;③三维激光点云数据后期成果应用,包括面状地物变形监测理论与方法、大数据技术与人工智能技术相结合的三维激光扫描实时动态监测方法。总体来说,进一步推进三维激光扫描技术在我国矿山测量领域的应用,有助于大幅提升相关工程技术人员的空间三维数据处理能力,进而提高工作效率。     

基于LiDAR DEM不确定性分析的矿区沉陷信息提取

机载LiDAR系统能够快速获取大面积地表高分辨率、高精度的三维点云数据,可用于矿区沉陷信息提取,但LiDAR数据本身的误差、地表覆被和数据处理等会导致生成DEM中存在一定的不确定性。基于研究区2009、2012年2期机载LiDAR点云数据,在LiDAR DEM精度与不确定性分析的基础上,利用模糊推理方法建立了基于坡度、点云密度和地表粗糙度的误差相关表面,用于差值DEM不确定性的量化与DEM最小变化阈值的探测,采用基于权重滤波窗口的贝叶斯估计判定与修正,较精确地获取了研究区地表形变信息;针对地表侵蚀等导致的地形变化信息,在坡度相关性分析的基础上,通过掩膜去除了非开采沉陷导致的地形变化信息,获取了较为精确的沉陷盆地信息。实验表明该方法适用于大面积开采沉陷监测,能够快速确定沉陷区位置,较准确获取沉陷区的分布范围、面积及体积等信息,为开采沉陷监测提供了一种新的技术手段。     

基于OpenGL的煤层和巷道三维可视化研究

结合九里山矿务局实测钻孔资料,采用网格索引算法构建煤层(不规则三角网)TIN,通过计算获得TIN中各角点厚度信息后,映射出煤层顶板TIN模型,并结合实体构模的方法及在OpenGL开放式三维环境下,进行光照渲染等处理,实现了煤层的三维可视化。并利用SketchUp批量处理二维GIS数据,实现巷道三维场景建模;再采用ArcEngine开发包中的SceneControl控件进行二次开发,实现巷道三维可视化。该研究对煤与瓦斯突出预测防治、巷道布局等有指导意义。     

一种运动目标轨迹数据的时空索引方法

随着定位服务的相关技术的发展,对运动目标的查询和管理成为了国内外时空数据库研究的一个热点和难点,时空数据库同时存储运动目标的空间和时间属性数据,数据量十分巨大,为实现对时空数据的快速访问,必须建立有效的时空索引以达到提高各类时空查询效率的目的。为此,提出了一种基于B-tree,通过维度转换的方法来处理空间维,R—tree索引时间维实现对轨迹数据的索引方法,提高了时空查询的效率。     

分层式南方丘陵区机载LiDAR点云噪声剔除算法研究——以浙江省某地区为例

根据南方丘陵区地形起伏较大的地理特点,该文提出了分层式点云噪声剔除算法。选取南方丘陵区浙江省某地机载LiDAR数据进行了实例验证,并与局部点云拟合法、深度图像法的剔除效果进行了比较,结果显示了该方法的有效性。该方法对于起伏较大的丘陵地区作业具有一定的参考价值。     

钛冶金数据库条目性能优化设计研究

钛冶金数据库是基于传统数据库软件开发的,其中最重要的一部分就是各种钛冶金数据的数学计算模型。钛化合物的热力学计算数据存储形式复杂、计算过程繁琐,查询和分析计算速度都受到数据库性能的影响。为此把数据库索引建立在基础数据库上,成为索引数据库,使数据索引单独存放在该数据库中。索引数据库可以按照经济性能的比较,规划成标准大小的索引数据库,新增数据根据自身数据特点形成新的索引加入到索引数据库中,这样就利用已有数据库的处理能力对条目性能进行了优化,大大提高了钛冶金数据库的数据检索效率。     

复杂采空区激光扫描异常点云过滤研究

针对复杂采空区激光探测点云数据处理过程中传统过滤方法无法过滤所有异常点的缺陷, 综合运用弦高比和周长比判据及OpenGL编程实现了异常点云拾取删除全面过滤。首先, 在分析激光扫描轨迹线点云数据拓扑关系及异常点生成原因的基础上, 综合运用弦高比和周长比判据对点云数据初步过滤; 然后运用OpenGL编程在显示界面上直接拾取删除异常点, 实现了对点云数据二次精确全面过滤。工程应用实例表明, 该方法不仅有效保留了采空区边界形态的完整性, 也为矿山复杂采空区激光探测点云数据过滤提供了新思路, 工程实用价值较高。     

井下障碍物激光雷达动态识别技术

针对井下行人车辆、支护设施、管网线缆等环境障碍物严重影响井下无人机飞行安全的难题,防范飞行故障甚至设备损毁,提出一种井下障碍物激光雷达动态识别方法：采用机载激光雷达对井下环境进行在线扫描并获得高分辨率的点云数据,基于点云滤波预处理、随机采样一致性(RANSAC)点云分割、欧氏聚类点云聚类方法和主成分分析(PCA)包围盒方法,联合实现对井下环境障碍物的有效实时识别。该方法障碍物识别率达85%,可有效保障井下无人机飞行探测作业安全,服务于智能矿山建设和矿山安全救援需求。     

基于三维激光扫描技术的地铁隧道结构变形监测应用研究

本文将三维激光扫描监测技术应用于地铁区间隧道结构变形监测,取得了较好的效果。该方法首先采用三维激光扫描仪获取的高密度点云信息提取隧道结构信息;然后通过自动化处理软件实现点云数据的快速处理,自动提取环片的点云;最后利用提取的环片点云对环片错台、水平收敛等结构变形进行分析。本文通过对武汉某地铁项目施工中三维激光扫描应用案例介绍,说明了三维激激光扫描对隧道结构监测的优势。     

土壤环境监测点位最优网格研究——以南阳盆地农耕区土壤镉元素为例

以河南省南阳盆地农耕区为研究区,利用1∶25万土地质量调查表层土壤数据,选择镉元素为研究对象,利用Moran指数,检测研究区域内土壤镉元素空间自相关的指标;采用随机抽样法,分别形成4 km×4 km、8 km×8 km、16 km×16 km和32 km×32 km等4种尺度的网格,分别通过半方差分析、交叉验证,对不同采样尺度下的土壤镉元素的空间变异进行分析及预测精度;最后以普通克里格插值方法为例,探讨采样点数量对土壤质量指数空间分布表征的影响,研究了土壤环境监测点位的最优布设网格。通过对南阳盆地农耕区土壤数据研究发现,土壤环境监测点位采用16 km×16 km尺度的网格比较适宜。     

深部采空区点云数据预处理研究与应用

依据MDL VS150空区探测仪工作原理及点云数据空间拓扑关系的特点, 基于弦高比理论、最大夹角理论及周长比理论, 提出一种点云去噪及数据精简的点云数据完整预处理算法和实施流程, 并在广西某矿山的空区探测中开展了实际应用。结果表明;该预处理方法在实现去除噪声点、降低点云数据总量的同时, 有效保留了采空区边界三维信息的完整性, 最终得到的精确空区三维模型与实际情况符合较好, 是一种高效可靠的采空区点云数据预处理方法。     

基于云平台的分布式新能源监控数据分析方法研究

为了及时并准确地对新能源监控数据进行采集、存储以及分析,研究了基于云平台的分布式新能源监控数据分析设计,设计了一种基于云平台的Hadoop的新能源系统监控数据并行采集和分布式存储的计算构架,分析了云平台的体系构成,完成了基于HBase数据库的并行数据采集系统的模块设计、基于SCAD系统的结构化数据存储模块设计、基于MapReduce方法的分布式数据处理方案设计,解决了数据量剧增导致的存储空间不足问题以及各级单位数据交互难的问题,实现了电网检测数据的并行写入,提高了数据采集效率以及异构数据的统一存储,研究为实现高效、统一、安全的新能源监控数据的处理系统提供一定借鉴意义。     

基于GeoSLAM的矿山生产环境快速虚拟 重构研究

针对现有生产环境重构方法存在工作周期长、现场工作量大、建模精度低、设备便携性差等问题,开展基于GeoSLAM系统的矿山生产环境快速重构研究。分析了GeoSLAM系统软组成和空间点云数据定位与地图重构技术的工作原理,提出井下生产环境三维场景快速重构作业流程和基于GeoSLAM测量数据与工程测量数据组合建模技术。研究成果应用于某金矿井下生产环境重构实践,结果表明本研究提出的重构工作流程和点云建模技术行之有效,生成的模型可直接与三维资源模拟软件及开采设计软件良好衔接,为数字化开采及管理提供技术支持,为智能化、无人开采提供环境数据支撑。     

基于三维激光扫描的溜井测量与分析

以具体工程为研究背景,结合某矿山实际工况条件,深入探讨了矿石溜井精确测量与安全评估问题。首先,基于C-ALS三维扫描激光系统的基本原理和测试方法,提出了符合现场实况的扫描与测量方案并进行测试,获得了较为丰富和完整的点云数据;然后,采用Cavity Scan软件对点云数据进行处理,将点云数据转化为三维矿业软件Surpac能够支持的水平线文件,并建立了溜井及周边工程的三维实体模型,实现了三维可视化;最后,通过对典型剖面图和水平断面图的技术处理,对溜井垮塌前后三维实体模型布尔运算,取得了溜井垮塌现状实测数据,科学有效地分析了溜井的具体垮塌位置与破坏特征。研究成果为矿山溜井的运行维护、使用管理和安全治理提供了基础数据和科学依据。