基于DSM和TDOM的城市三维模型构建

城市三维模型的建立能够全方位并直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息,较之平面二维数据具有更多的优越性。新一代海量影像处理系统"像素工厂"可以生产高精度的DSM和TDOM,为数字城市三维建模提供更为精确的基础数据,本文主要研究了基于DSM和TDOM的城市三维模型构建方法。     

基于城市三维的信息查询系统研发

信息化目前正成为社会发展的主流,电子地图已经不能满足人们生活的需求,孤立的三维模型数据虽然直观,然而查询功能却往往不强。本文结合“鄂州三维信息查询系统”项目,将二维电子地图与三维城市模型数据相结合并研制开发出新的产品模式。     

基于Skyline的Web三维GIS决策系统的实现

随着互联网技术的不断发展,能够在浏览器端展示的内容也越来越丰富,于是在传统的二维Web GIS的基础上,采用WebGL、Cesium等三维库来进行三维展示的Web GIS也越来越受到关注。与传统二维GIS相比,三维GIS更加突出对数据进行空间分析的能力,能够最直观地展示三维数据。与此同时,倾斜摄影测量技术也在三维数据来源方面发挥越来越重要的作用,并且对它们进行网络发布也逐渐成为该领域的研究热点之一。本文依据Web三维GIS的基本理论,以上海交通大学三维模型和辽宁工程技术大学玉龙校区的倾斜摄影模型为例,在实现基本的导航浏览的基础上,实现对传统模型和倾斜摄影模型进行空间分析的功能。系统采用B Skyline平台为开发框架,其中,倾斜摄影部分调用了Wish3D Earth的API,选用JavaScript作为开发语言,最后实现对三维模型的展示浏览、空间分析等功能,从而有利于决策者做出更好的决策。此外,该设计对于类似系统建立有一定的借鉴意义和参考价值。     

三维地图服务系统的研究与实现

提出并建立一个基于融合地形影像、高程、模型、矢量等数据场景的三维地图服务系统,提供三维基本功能、二三维联动以及数据共享管理等服务。本文主要研究三维地图服务系统的具体划分和实现方式,不仅实现各类三维数据的统一调用,而且更直观、快捷地为三维应用系统提供服务接口,高效地构建三维地理信息服务平台。     

基于Skyline的三维GIS构建与研究

三维GIS是指能对区域空间内的对象进行三维描述和分析的GIS系统。随着三维GIS的发展与应用,二维GIS数据难以满足信息化的发展以及对信息数据的客观需求,三维GIS的出现弥补了二维GIS在空间上表达的不足。与二维GIS相比较,三维GIS可实现对空间信息的直观可视化表达,可进行多维度的空间分析,这使得三维GIS成为信息化建设的重要成分,是目前GIS研究和发展的主要方向。Skyline凭借其国际领先的三维可视化显示技术,可以利用遥感影像数据、数字高程数据搭建一个对现实世界进行模拟的三维大场景。Sketch Up、3DMAX都是很好的三维建模及模型渲染软件。本文总结了国内外三维GIS的研究现状,研究了基于Skyline的三维GIS构建的关键技术,包括三维场景的构建与优化、数据加载以及协同技术,以及基于Sketch Up、3DMAX的精细模型的构建、模型导入Skyline。     

OpenGL在地学三维可视化中的应用

三维地形模型无论是在直观的视觉感受还是在空间分析等方面都是二维的地学模型所无法比拟的.DEM是建立地学三维可视化的主要内容,也是三维地理信息系统GIS的主要研究内容之一.本文所实现的程序是在VC 6.0的平台基础上,基于DEM的数据,利用OpenGL提供的相关功能函数,达到地学三维可视化的目的,同时利用纹理映射技术为三维模型贴纹理建立真实感强的三维环境.     

二维地籍模型到三维地籍模型的转换方法

由于传统二维地籍管理模式已无法满足城市多元空间管理的需要,三维地籍模式逐渐成为城市地籍管理的主要方向。利用已有的二维地籍数据建立三维地籍模型,既可以避免原有数据的浪费,也可以保证管理的连续性,缩短三维地籍建立的时间。主要研究从二维地籍模型到三维地籍模型的转换方法和技术路线。在介绍二维地籍模型和三维地籍模型的各自特点的基础上,提出二维地籍数据向CO3D三维地籍数据转换的流程与算法。实例验证表明,此方法可行,转换结果正确,可以应用于实际的地籍管理工作。     

基于CityEngine的校园三维建模

针对平面地图描述建筑物不直观、复杂且具有限制性的缺点,以CityEngine软件为平台,选取铜陵学院为研究区域,对其进行三维可视化研究。利用ArcMap软件对铜陵学院的Google影像图进行矢量化,通过Cityengine软件创建新场景,基于CGA语言建立了研究区主要建筑物、道路、运动场、绿化区的三维模型。实验结果表明,虚拟三维场景地图相较二维平面图更直观、完整,对三维城市建模具有较好的应用与参考价值。     

基于ArcEngine的三维城市地下管线流向分析算法研究

将ArcEngine技术和网络流向追踪技术应用到城市地下管线流向分析中,结合数学中的映射思想,提出基于ArcGIS网络流向模型的三维城市地下管线流向分析算法,解决了传统二维GIS系统流向分析效果不直观的缺陷,为三维城市地下管网系统的建设提供技术支撑。     

三维GIS在不动产登记管理中的应用研究

随着土地利用向立体化、复杂化发展,不动产登记管理迫切需要向立体化模式转变。将三维景观构建技术用于不动产登记管理,能够立体直观地表现地、楼、房之间的空间关系。本文研究了将二维GIS数据用于查询分析、关联三维模型用于显示的二维向三维扩展的方式,具有一定的实践意义。     

车载3D激光扫描系统集成技术

移动激光扫描技术是从上世纪90年代初逐步发展起来的一门测绘技术,也是当今测绘界最为前沿的技术之一,可用于工程测量和制图等诸多领域。地面3D激光扫描仪具有测量速度快,精度高等优点。本文以奥地利RIEGL公司的地面三维激光扫描仪VZ400为例,研究将其作为移动测量系统的主要传感器所涉及的关键技术,包括联机控制、时间基准统一和空间基准统一三个方面:解析了激光扫描仪的接口定义,并结合联机控制的开发库——RiVLIB实现的仪器的联机控与数据通信;给出了基于GPS秒脉冲信号的时间同步原理,实现了系统时间基准的传递与统一;分析了移动测量系统中的坐标系,并根据地面三维激光扫描仪的实际情况,构建了单站的参数标定模型。通过本文的研究与实验,使测量系统实现常见移动测量的二维帧扫描模式以及针对重点区域的三维全景扫描模式,同时,当它闲置时还可将激光扫描仪拆卸进行静态的扫描,丰富了系统的测量方式,提高了系统的适应性与使用效率。     

Finding outdoor boundaries for 3D space‐based navigation

Outdoor navigation is widely used in daily life, but faces various issues related to the fidelity of outdoor navigation networks. For instance, agents (pedestrians) are often guided via unrealistic detours around places without clear paths (e.g., squares) or if there are vertical constraints such as overpasses/bridges. This is partly explained by the fact that the main sources of navigation networks in current outdoor navigation are two‐dimensional road/street networks. Utilizing a three‐dimensional space‐based navigation model, compatible with some indoor approaches, is a popular way to address the above‐mentioned issues. A 3D space‐based navigation model is generated by treating 3D spaces as nodes and the shared faces as edges. Inputs of this model are enclosed 3D spaces (volumes). However, outdoor spaces are generally open and unbounded. This article puts forward an approach to enclose outdoor spaces and mimic the indoor environments to derive a network based on connectivity and accessibility of spaces. The approach uses 2.5D maps and consists of three major steps: object footprint determination, footprint classification and space creation. Two use cases demonstrate the proposed approach. Enclosing outdoor spaces opens a new research direction toward providing seamless indoor/outdoor navigation for a range of agents.     

基于Skyline的数字城市3维可视化系统的研究

城市是人类生活的重要聚集地,是人类文明成果产生、传播和发展的主要场所。随着“数字城市”理论的不断完善,构建数字城市3维可视化系统已成为地理信息系统领域的研究热点。本文依据系统开发的原则,结合“数字城市”建设的实验,对数字城市3维可视化系统的总体设计、数据处理、3维模型制作、3维场景生成以及系统功能实现等多个方面进行了综合性的研究。     

小型文物摄影测量三维建模主体对象识别

通过拍照进行三维建模的摄影测量技术是文物数字化的重要手段,然而,在摄影测量文物三维重建过程中,文物所在的场景背景也同时参与计算和建模,需要设法删除,以获得文物单体模型。针对上述问题,本文提出一种小型文物三维模型主体对象识别方法,能够自动删除文物摄影测量三维模型的背景数据。该方法分别利用深度学习网络Mask R-CNN和改进为自动获得初值的One Cut进行文物图像前景内容识别,再融合两种方法的识别结果进行文物图像主体对象分割,最后以二维图像分割结果为依据,逐三角形识别三维模型主体对象,并运用多视角约束法优化识别精度。实验表明,本文方法能够获得小型文物单体化三维模型,无需人工干预且精度较高。     

Geopositioning Accuracy of Ikonos Imagery: Indications from Two Dimensional Transformations

Earth observation satellites with 1m resolution, such as Space Imaging's Ikonos system, offer the photogrammetric and remote sensing communities a significant new means for geospatial information collection. These satellites possess the potential for pixel-level geopositioning precision and promise timely, highly automated generation of two dimensional (2D) and three dimensional (3D) spatial information products. This paper concentrates on the pursuit of optimal accuracy and considers an essential first step in the evaluation of the Ikonos imaging system, namely the metric integrity of the sensor system. In the absence of sensor calibration information (the camera model), an empirical evaluation approach has been adopted. This involves an assessment of 2D transformations between image and planar object space. It is shown that based on results obtained in the Melbourne Ikonos Testfield, 2D geopositioning to 0.5 m accuracy is possible from the base-level "Geo"product when a modest amount of good quality ground control is available and sub-pixel image mensuration is achieved. These findings are applicable to both near-nadir imagery and oblique stereo images. Moreover, the results obtained suggest that there are no significant geometric perturbations in the sensor system and initial image processing, which augurs well for the successful application of non-collinearity based 3D orientation and triangulation models for Ikonos imagery.     

A Hybrid System of Expanding 2D GIS into 3D Space

A hybrid system that integrates two-dimensional (2D) GIS and three-dimensional (3D) visualization has been developed to provide unique solutions to application domains where traditional 2D GIS and 3D visualization cannot alone provide a solution. In this paper, we focus on three key issues in realizing such an integrated system, including large-scale terrain rendering, 2D and 3D combination display (for example, rendering 2D GIS layers in 3D space), expanding traditional 2D GIS analysis functions into a 3D environment, and visualizing 3D geographical data. A generic framework is developed to integrate 3D visualization with various types of 2D GIS, such as commercial GIS software, open source GIS software and spatial databases. A prototype 2D and 3D hybrid system that seamlessly integrates 2D GIS (developed with ArcEngine) and 3D rendering engine (developed with DirectX) is then developed based on the framework. In this hybrid system, 2D and 3D data are viewed within the same scene. Multiple 2D GIS layers are overlaid on the base terrain using a Level of Detail (LOD) model. Advanced query functions, data accessing, data management and spatial analysis, which are executed in the traditional 2D GIS, are provided to users in a 3D environment by continuously transforming information between the 2D GIS subsystem and the 3D subsystem. The 3D data are organized and displayed by Keyhole Markup Language (KML) and textured 3D models in the COLLAborative Design Activity (COLLADA) format. The prototype demonstrates that this hybrid system has effectively addressed the three key issues identified above and that it can seamlessly integrate 2D GIS and 3D visualization. The hybrid system has great potential to be employed in many application domains, such as urban planning, landscape design and environmental decision making, among others, to enhance the 3D design capability and facilitate public participation in the planning, design and decision-making process.     

3维GIS面向对象数据模型的研究与应用

3维数据模型是3维GIS研究中亟待解决的一个核心问题。在充分分析现有3维数据模型的基础上，从实际应用出发，针对传统模型的不足，提出1种3维GIS面向对象数据模型，以解决空间不规则实体本身，以及实体间复杂关系的描述、表达和组织等关键问题，并给出此模型应用实例，证明此模型的可行性和实用性。     

Mobile Visibility Querying for LBS

This article describes research carried out in the area of mobile spatial interaction (MSI) and the development of a 3D mobile version of a 2D web‐based directional query processor. The TellMe application integrates location (from GPS, GSM, WiFi) and orientation (from magnetometer/accelerometer) sensor technologies into an enhanced spatial query processing module capable of exploiting a mobile device's position and orientation for querying real‐world spatial datasets. This article outlines our technique for combining these technologies and the architecture needed to deploy them on a sensor enabled smartphone (i.e. Nokia Navigator 6210). With all these sensor technologies now available on off‐the‐shelf devices, it is possible to employ a mobile query system that can work effectively in any environment using location and orientation as primary parameters for directional queries. Novel approaches for determining a user's visible query space in three dimensions based on their line‐of‐sight (ego‐visibility) are investigated to provide for “hidden query removal” functionality. This article presents demonstrable results of a mobile application that is location, direction, and orientation aware, and that retrieves database objects and attributes (e.g. buildings, points‐of‐interest, etc.) by simply pointing, or “looking”, at them with a mobile phone.     

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。     

基于3DMax与CityEngine的城市道路路灯快速批量自动建模方法

针对三维城市建模过程中采用手工建模方法对道路附属设施路灯等进行建模与摆放,效率低,位置不精确等缺点,提出基于3DMax与CityEngine的城市道路路灯批量建模与摆放方法。首先,在3DMax中建立不同的路灯模型;其次,分析路灯坐标点与道路中心线的空间关系计算邻近角,再导入到CityEngine中,通过规则程序调整路灯的大小与方向,实现在路灯坐标点上的批量自动建模。所建模型可转换为obj、3ds等通用的三维数据交换格式,可方便地实现数据共享和重复利用。最后对该建模方法进行验证,并将生成的路灯模型与道路模型进行整合,结果表明该方法实用、可靠,可节约三维城市道路附属设施数据建设的时间和成本。