基于几何拓扑学的高精度遥感卫星对地覆盖法

在遥感卫星对地覆盖方法中应用网格点法时,当目标分析区域大且精度要求高时存在时空复杂度高和计算效率低的问题。为此,基于几何拓扑学提出一种新的遥感卫星对地覆盖方法。将卫星每次过境轨迹和目标分析区域都理解为几何图形,对其做交集运算求得覆盖区域,并对每次过境区域图形做并集运算求得总覆盖区域,再分析其他覆盖特性。在运算过程中仅使用图形边点集合进行运算,只要保证幅宽两点的计算准确即可确保算法精度。实验结果表明,与基于网格的对地覆盖法相比,该方法可有效降低算法复杂度,使计算效率得到6倍以上的提升。     

基于传感器特性不规则区域瞬时覆盖分析

星载传感器对地面区域瞬时覆盖分析的结果是卫星任务规划和星座设计等的重要因素之一,区域瞬时覆盖分析的精度和效率影响到卫星任务规划的能力。在分析不规则区域瞬时覆盖且精度要求高时,传统基于网格点法的区域瞬时覆盖存在精度低和效率低的问题。为此,研究了基于卫星轨道特性,姿态、传感器特性、地理信息系统和几何拓扑学实现了星载传感器对不规则区域的瞬时覆盖分析,基于国产自主可控的"洞察者空间信息分析系统"进行了仿真计算和可视化显示,验证了算法的可行性。     

多卫星非规则覆盖区域的通用求解算法

在综合考虑时间、空间、频谱、能量等几何和物理特性的条件下,复杂多卫星遥感系统对地球表面的覆盖区域呈非规则形状,采用解析方法难以求解和描述。为此,面向系统的综合性能和效能分析,基于点覆盖仿真方法,设计和实现了几种适合于任何瞬时覆盖条件和覆盖区形状的通用的覆盖点和覆盖区域边缘点的搜索算法,根据其特性,形象地称之为“池中投石法”、“油环点火法”和“逐步吸收法”等。该文首先介绍了生成地球表面网格点的两种基本方法一等经纬度法和等面积法,之后阐述了上述各种算法的主要设计思想和内容。     

基于改进的PHT-样条自适应等几何配点法

将传统等几何配点法扩展至任意高阶单元并且满足自适应局部细分功能,提出一种基于改进的PHT样条单元的自适应等几何配点法.改进的PHT样条单元依然具有传统PHT样条单元局部细分功能,但因为传统PHT样条函数在层级网格划分后需要对部分基函数的定义域进行截断处理,所以在层级细分过于频繁区域,部分函数可能因为严重变形而影响计算稳...     

山地农业中WSN确定节点部署策略

针对山地农业中无线传感器网络（WSN）三角区域的无缝覆盖问题,提出一种相似三角形网格部署策略。对任意三角形监测区域,利用几何分析方法,推出节点感应半径和节点间距的关系式,并设计出任意三角形监测区域的网格划分方法,从节点感应半径、覆盖比例、覆盖效率、节点个数以及网络效率五个方面进行仿真实验。结果表明,在山地农业三角区域中,相似三角形部署策略不仅能有效地避免三角监测区域的边界漏洞问题,而且比正三角形和正方形部署方式节约了37%的节点,覆盖效率和网络效率提高了约2倍。     

基于扫描线的卫星区域覆盖分析算法

针对传统网格点法评估卫星区域覆盖性能时运算量大且效率低的问题,提出一种改进的卫星区域覆盖分析算法。在卫星覆盖带多边形生成和目标区域包围盒网格划分的基础上,基于经度方向的网格点构造扫描线,将扫描线与目标区域的相交部分作为初始计算对象,通过初始计算对象与覆盖带多边形的求交实现扫描线的分段划分,统计扫描线分段数据得到覆盖率、覆盖重数等指标。算例分析结果表明,该算法具有较低的时空复杂度,当网格数量超过80万时,运算时间仅为传统网格点法的1.19%。     

基于矢量场的二维区域全自动四边网格生成

为了实现任意二维几何模型的高质量分块结构四边形网格自动生成,提出一种基于矢量场的二维区域全自动分解方法.首先利用边界元法求解拉普拉斯型控制方程,获取一个反映模型边界几何特征、覆盖整个问题域的矢量场;然后结合矢量与标架的映射关系,将计算得到的矢量场转化为标架场;最后通过分析标架场的奇异结构将问题域分解成多个四边子区域,并在每个子区域利用映射法生成高质量的结构四边形网格.通过复杂区域的网格生成实例,验证了该方法的有效性和可靠性.     

基于聚类的本征距离简化以及测地距估算

测地距是曲面上两点之间最短的距离,它在几何分析和运算中起非常重要的作用。目前精确计算测地距方法的时间复杂度非常大,为了加快测地距的估算,提出了通过分析网格模型的本征距离来快速估算任意两点间测地距的算法。首先根据网格模型的第一基本式对其进行聚类分块,然后通过调整其参数化方式将每块的共形参数模型简化为二次曲面模型,最后通过共形参数对测地距进行快速估算。实验结果表明,该方法可以极大地减少计算时间,快速地估算出网格模型上位于不同块上的任意两点间测地距。     

基于抽样理论的改进型星座覆盖分析方法

针对传统网格点方法在分析星座对目标区域的覆盖性能时,存在着计算效率不高的问题,利用抽样理论中借助样本统计量对总体参数进行估计的思想,对传统网格点方法加以了改进;通过分析星座对目标区域内所有网格点的覆盖情况与网格点经纬度之间的关系,确立了对所有网格点构成的总体采用先分层后随机的抽样方式,并分析了层的划分和样本量在各层的分配;根据不同指标的统计特征,给出了不同星座覆盖性能指标的估计方法和不同精度条件下总样本量的计算过程,并建立了改进网格点法的实施流程;最后利用改进方法计算了仿真时段内北斗卫星导航系统对某一地面区域的平均PDOP值,通过与传统网格点方法的仿真结果进行比较并对仿真数据进行分析,证明了该改进方法在保证计算精度的同时,有效地提升了计算效率。     

用于注塑模分析软件的网格自动生成技术

本文将物体迭代细分法与逐次单元移去法相结合,形成了适用于任意二维区域的网格自动剖分方法;提出了一种新的确定区域分割线的判据、编制了相应的程序。该程序与几何造型等程序构成了注塑模分析软件的前处理器,大大提高了分析效率。     

基于格网划分的大数据集DEM三维可视化

提出基于格网划分的实时LOD分层方法，该方法基于DEM和影像数据固有的栅格特点，使用简单的几何算法即可实现DEM数据的动态分层，计算量小，可实现对大数据集DEM数据的实时漫游。     

基于大数据的电网规划精益分析平台研究与应用

随着新能源的大量接入和用户的广泛参与,电网企业的数据呈指数级增长,电网规划部门迫切需要运用大数据的分析手段提高规划决策的精准性。本文以地市供电公司的实体业务为切入点,基于地理位置信息,在数据融合贯通的基础上,运用数据可视化技术多维度动态展示地区电网负荷分布和电网供给能力,辅助规划人员快速发现负荷分布规律和电网薄弱点。运用大数据分析挖掘方法构建基于负荷特性分析的负荷预测模型,支撑电网项目和运行方式安排。打破电网负载问题的单一评价方法,建立可度量的电网综合评价体系及模型,为电网项目统筹提供量化依据。基于大数据的电网规划精益分析平台通过电网负荷可视化展示,有效提升了电网诊断分析效率,运用大数据分析方法提高了地区最大负荷的预测精度,实现了电网问题的数字化评估,提高了电网规划投资决策的精准性。     

牙颌点云数据的显著性特征提取

随着激光扫描测量技术的发展,其数据测量精度的逐渐增高使得获取的几何模型表面点云数据的细节信息越丰富,能更准确的反应物体几何表面特征,但如此海量的点云数据同时也带来对应的技术挑战,海量的点云数据在计算机文件存储、数据后期进一步处理以及软件可视化方面都不方便且效率低下.本文中的算法首先采用栅格法对点云进行空间划分及领域关系的建立,其次利用局部表面拟合的方法估算点云法向量,然后利用点云K领域法的向量求解坐标点的显著性值,最后根据显著性的值构建点云八叉树.该算法实现了对点云显著性特征的提取和对点云数据量的进一步简化,它不仅保留了对点云细节特征保持方面的优势,而且在时间效率上得到了提高.     

Visualization of geometric algorithms

Investigates the visualization of geometric algorithms. We discuss how limiting the domain makes it possible to create a system that enables others to use it easily. Knowledge about the domain can be very helpful in building a system which automates large parts of the user's task. A system can be designed to isolate the user from any concern about how graphics is done. The application need only specify “what” happens and need not be concerned with “how” to make it happen on the screen. We develop a conceptual model and a framework for experimenting with it. We also present a system, GASP (Geometric Animation System, Princeton), which implements this model. GASP allows quick generation of 3D geometric algorithm visualizations, even for highly complex algorithms. It also provides a visual debugging facility for geometric computing. We show the utility of GASP by presenting a variety of examples     

序列图像三维重构中点云精简算法的研究与改进

点云精简是基于图像的三维重建过程中的一个关键步骤,精简后点云的数量和分布质量将直接决定重建的效率。针对传统方法易在平缓区出现孔洞和无法保证均衡分布的缺点,在保留传统精简方法精简后点云依据曲率自适应分布特点的基础上,给出了一种改进的点云分类精简算法。首先对点云进行小栅格包围盒精简,可初步简化点云并方便点云的特征计算,然后通过点的法向夹角系数和弯曲度进行点云分类并分别采样,最后给出了一种简易的方法来进行精简效果的评估。实验结果表明,该方法能较好保留点云几何特征,克服传统方法的缺点。     

基于笛卡尔切割单元法的复杂河道地理信息系统环评可视化

复杂河道中污染物扩散计算及其在地理信息系统(GIS)上的可视化,对于地表水环境影响评价(EIA)具有非常重要的意义,但在网格生成、污染物计算模型及计算结果可视化方面存在着诸多困难。针对点源岸边排放河流污染物计算及基于GIS可视化中的难点问题,提出了基于切割单元法的地面水环境影响评价可视化方法。将切割单元法应用于网格剖分,通过切割单元交点追踪算法及河道轮廓线内背景网格筛取算法,生成了复杂河道笛卡尔网格。提出了基于污染物二维稳态衰减模式的网格自适应加密与稀疏算法,在非结构化笛卡尔网格基础上采用了基于河流几何信息判断的点源岸边排放河流污染预测算法与区域填充算法,实现了环境影响评价计算结果的可视化显示。通过一个河流污染环境影响评价可视化的实例,验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于几何覆盖率算法的传感器覆盖优化策略

区域覆盖率是传感器网络节点调度过程中的一项重要指标。现有的栅格统计法会因为栅格大小划分而导致计算精度与计算速度的矛盾,不利于大面积传感器网络的规划调度。针对栅格统计法的不足,提出了一种基于圆弧并面积算法的几何覆盖率算法,这种算法使用简单的几何运算代替栅格统计法中大量的循环统计,是一种快速且精确的算法。结合遗传算法,并利用几何覆盖率算法设计判冗余机制,形成了传感器网络覆盖优化策略,仿真结果表明利用几何覆盖率算法的优化策略能有效提高规划效率和计算精度。     

基于网格数据图的自适应细分及边缘提取

文章针对网格数据计算的可视化表达,给出了网格数据图有限元自适应细分方法;进而提出了网格计算与图形及数字图像处理的信息融合提取算法,实现了数据的自适应采样细分、图像分割与边缘提取。实验结果表明,该方法在不增加太多的计算及数据量情况下,可以很好地提高特征区域数据分辨率和网格数据计算的效率。     

基于投影网格的三维雷达包络融合方法

针对雷达探测范围的三维可视化问题,给出了投影网格融合算法（FatPig）。该算法在多个雷达包络的重叠区域构建面积较小、长度合适的网格,分别对每组重叠雷达包络对做竖投影和侧投影,逐步过滤得到较多的重叠区探测点和较少的非重叠区探测点,并以较低计算复杂度完成多个雷达包络的三维融合。采用标准重叠区探测点对比库方式,得到最优的网格长度,采用成对投影的策略从宏观角度降低计算复杂度,克服以往算法复杂度较高的弊端。分析了FatPig计算复杂度,并实验验证了算法的有效性。     

一种基于任意点对的相机标定方法

提出了一种基于任意点对的几何标定方法,用于标定相机外部参数．该方法考虑点对而不是单个点与相机的几何关系．首先根据三个标定点对估计旋转矩阵,然后根据相机和一个点对的几何关系直接计算平移向量．整个标定过程无需任何点对的绝对位置信息,而且对点对的位置关系也没有任何限制．试验结果表明了该方法的有效性．