矿区地上下三维信息模型构建算法与系统开发

研究了地上三维场景模型与地下三维矿体模型的构建方法,提出了基于散点构网的地质实体充填算法模型.结合地理信息系统的建设方法,以辽宁某铁矿为原型,开发了其地上下三维可视化信息系统,实现了各类三维模型的创建、三维显示与浏览、空间属性查询、交互操作、测量与空间分析等功能.系统既实现了地上下三维模型的快速建立,又解决了以往三维模型中只能显示,不能查询、量测、编辑等问题,可以宏观地把握、微观地洞察矿区地上下整体地形地质特征和地理信息空间分布,更客观全面地表达矿山三维地理信息实体,可作为数字矿山、智能采矿的基础.     

OpenFlight三维公路模型设计参数的获取

为快速获取人-车-路虚拟仿真系统中三维公路模型的平曲线、纵断面和横断面参数,在分析OpenFlight格式公路模型多级层次数据结构的基础上,建立了深度优先和广度优先结合的递归遍历计算模型,给出了利用OpenFlight API读取三维公路模型中平曲线半径、纵坡度、超高、缓和曲线长度以及起点、控制点和终点坐标参数的方法,开发了基于Visual C++6.0的读取程序,并在云南省保山-龙陵高速公路的运营安全评价与改善项目研究中进行了虚拟仿真应用.应用结果表明,该方法在提高建模效率的同时,使得各路段的运行帧率平均提高了1.3 f/s.     

基于八叉树的复杂矿体块段模型高效构建

针对复杂矿体结构模型三角形面片数量大、模型几何质量不高,致使基于结构模型构建块段模型非常耗时、鲁棒性不高等问题,提出通过三维到二维的转换方式,将体元与多面体内外关系的三维判断转化为在二维面上进行多边形区域内外点集筛选的方法,并结合栅格扫描法,实现三维复杂矿体的块段模型快速构建算法;通过引入伪八叉树作为规则网格与八叉树模型的桥梁,实现基于八叉树的块段模型高效构建.实验结果表明:该算法可以处理任意复杂矿体模型构建基于八叉树的块段模型,速度快、鲁棒性高,不仅适用于基于矿体结构模型构建块段模型,也适用于同类三维矢量数据向三维栅格数据的转换.     

三维矿体模型快速构建方法研究

三维矿体模型可为资源储量估算、矿山生产设计及资源管理提供可靠依据。然而,传统三维矿体模型的构建依赖于地质剖面图,需要大量的地质工作和地质经验,往往严重滞后于勘探进度。文章利用空间插值方法展开三维矿体模型的快速构建方法研究,能够很好地描述矿体的空间分布形态,适用于勘探初期矿体的基本圈定和三维模型构建。     

复杂空区群建模及在圈定矿岩移动范围的应用

以大岭西山菱镁矿为例,基于SURPAC软件平台,综合应用边界轮廓线法和Delaunay三角化方法的复杂地质体建模方法,建立了矿区的数字地表模型和空区群的三维实体模型.并以TCL语言为基础,编制了基于空区底板边界轮廓线、岩石移动角和地表投影标高的矿岩移动范围三维模型自动构建程序,对大岭西山菱镁矿进行了应用,得到了矿岩移动范围的三维实体模型,并将其与数字地表模型进行布尔运算,圈定地表移动范围.     

基于语义的矿山多模型建模方法

矿山三维模型的构建方法复杂且多样,其应用范围也因需求的不同而具备多层次性的特点,以矿山地质过程和矿山三维建模算法为基础,提出了矿山建模的语义三维尺度概念,对语义环境下矿山空间多模型建模理论进行了探讨,以矿体品位模型为例,描述了基于语义的矿山多模型建模过程和方法.     

基于Cesium 的地下三维管网3D Tiles 模型构建与可视化

Cesium作为目前日益流行的开源三维地图引擎,在各领域都有着广泛的应用前景.但目前原生Cesium不具备渲染地下管网模型可视化的条件.基于Cesium提出了一种利用shapefile二维地下管网数据自动构建三维地下管网3D Tiles模型的建模方法并完成了模型的可视化展示.具体步骤是首先将二维shapefile数据分级处理构建四叉树结构关系,通过迭代遍历各级的单块二维数据,将点、线要素分别进行逐瓦片的模型变换矩阵计算和模型构建,将点要素封装为i3dm模型,线要素封装为b3dm模型,得到3D Tiles地下管网模型;然后基于Cesium二次开发实现数据模型对接、地表透明化、裙摆关闭、摄像机地下视角等功能,完成模型的可视化展示.本方法使用辽宁省盖州市北海新区管网shapefile实例数据进行测试.结果 表明,二维地下管网shapefile数据能够快速生成3D Tiles模型,实现良好的地下三维模型可视化展示,为后续Cesium地下空间相关研究工作提供技术支持和方法参考,有助于完善B/S架构的地下空间三维可视化管理系统,支持数字孪生城市建设.     

一种新的堤坝三维透视模型构建方法及应用研究

提出一种堤坝三维透视模型构建方法．该方法以数字地面模型生成的地形图为基础数据，首先采用标高投影理论，建立堤坝坡脚线的数学模型；然后应用透视投影理论，建立地形与地物相一致的三维透视数学模型，并使建立的模型与VC OPENGL相融合，实现堤坝的三维透视的实时交互显示．通过实例验证，本方法实用、经济、快捷．     

公路三维建模应用研究

分析了可用于公路三维建模的3种方法线框模型、表面模型和实体模型的原理和特点,并结合公路三维建模数据量大,形体不规则的特点,提出用表面模型来完成公路三维建模;同时,也提出了道路模型与地面模型叠加消隐的新方法,以消除路基边坡范围内的地面,使道路能完整地体现出来。     

基于无人机影像序列的城市精细化三维模型精度评估

为满足数字城市对精细化实景三维模型日益显著的需求,解决传统方法建模效率低的问题,提出一种基于无人机影像序列的城市精细化三维模型构建方法,通过现场25架次的航拍试验,构建了20个300 m×300 m测区范围的精细化模型和1个图书馆建筑精细化模型;利用检查点评估了全部精细化模型的精度,重点讨论了5种航拍高度和4种控制点选取方案对精细化模型精度的影响.分析结果表明:随着航拍高度降低、控制点数量增加,构建的精细化模型误差减小、精度得到提高;测区范围精细化三维模型最高精度达到平面±3.4cm、高程±3.1 cm,图书馆单体建筑精细化模型精度达到平面±3.4 cm、高程±1.5 cm;基于无人机序列影像的三维模型构建方法能够满足城市实景模型构建的精度要求,具有重要工程实用价值.     

公路交通流车速-流量实用关系模型

针对常用的公路交通流车速-流量关系模型不能进行交通流超饱和状态下交通分析的不足，本文首先应用大量的交通观测数据建立了各级公路车速-流量关系理论模型，通过对公路高峰小时超饱和状态下交通流消散过程的机理分析，研究了各级公路在不同交通负荷条件下的车速-流量关系通用模型的结构，并通过与大量观测数据的拟合，建立了各级公路在任何交通负荷条件下的车速-流量关系通用模型的函数表达式，提出了各级公路在不同设计车速下的实用模型参数．该模型成功地解决了高峰小时超饱和状态下的交通流速度预测问题，为公路网络规划类、终济分析类项目的开展提供了理论基础．     

公路视景仿真模型

针对传统的三维动画评价公路与环境配合的手段已不适应公路交通发展的需要的状况,对公路视景仿真模型进行了研究。提出了公路视景仿真的研究思路,建立了基于B rep的公路三维视景管理模型,对视景仿真中的多层次细节模型、纹理映射技术进行了应用研究。该模型对公路实时场景的生成以及进一步建立公路仿真系统具有重要的作用,所讨论的算法,对改进渲染速度具有明显的作用。     

基于WIM的福建省重载交通公路车辆荷载模型

为建立适合福建省重载交通公路的车辆荷载模型，选取车流量大、重载货车比例高的沿海地区，布设2个动态称重（WIM）系统测点。通过对WIM系统长达30个月不间断采集的车流数据的统计分析，得到福建省典型重载交通公路车辆荷载的统计特征，并建立了相应的车辆荷载模型。基于实测模型与现行规范汽车荷载标准，对典型公路简支梁桥和连续梁桥的汽车荷载作用效应进行了分析，结果表明：对福建省重载交通公路桥梁，采用公路—I级汽车荷载标准进行结构设计总体上是安全的，而采用公路—II级汽车荷载标准则偏于不安全。本文所建立的重载交通公路车辆荷载模型可供福建省公路桥梁设计或结构损伤验算时参考。     

基于Multi-Agent的公路仿真系统框架

为了建立公路仿真系统对公路设计的合理性进行评价，研究了公路仿真系统结构问题。公路仿真系统是连续变量动态系统和离散事件动态系统相互作用的混杂系统，通过分析公路仿真系统的特征，建立基于Multi-Agent理论的公路仿真系统框架。将系统划分为3类相互作用的A-gent，即反应Agent、合作Agent和界面Agent，给出了适合公路仿真特点的Agent元定义，建立了各Agent的协商模型，并对其运行机制进行了讨论。该仿真框架的建立，从软件工程的角度解决了仿真过程中混杂性的问题，对于合理设计仿真系统结构具有重要作用。     

基于DEA模型的高速公路建设项目质量管理

在工程质量管理文献述评基础上,针对高速公路建设项目的质量监控问题,通过质量监控体系数据库、理论建模等方法,搭建了关于高速公路建设项目质量监控的分析性框架.改造并运用了基于DEA数学模型,从而实现了高速公路建设项目质量分析和监控的自动化.     

基于汽车动力响应模型的路线使用质量评价

运用当前汽车系统动力学的研究思路，根据设计实践的需要，建立了4轮5自由度的简化汽车振动模型，同时筛选部分输出的动力学指标，结合某段公路设计方案对模型的评价功能进行了仿真运算．运算结果显示：汽车动力模型对速度变化的敏感程度没有传统刚体模型大，而对线形的平纵指标变化反应更灵敏，反映出传统设计由于对汽车本身的刚体假设和更偏向安全需求，而使线形指标采用过于保守，存在资源浪费的可能；但对实际使用质量却考虑不够，往往导致线形舒适性和统一性下降．     

基于MATLAB神经网络工具箱的边坡冲刷量计算

介绍了人工神经网络BP模型和MATLAB神经网络工具箱。在分析坡面冲刷过程与神经网络模型特点具有某些相似的基础上，以MATLAB—NNT为工具对6种模型结构进行试验，证明ANN4效果最好。利用ANN4对土的冲刷量进行模拟及预测，通过与连徐高速公路邳州段路堤边坡冲刷试验观测资料分析比较，显示具有较好的模拟预测效果。     

公路隧道水泥混凝土路面设计方法

针对公路隧道水泥混凝土路面结构,建立了水泥混凝土路面结构的三维有限元分析模型.在考虑各种计算参数下采用了多元非线性回归方法,得出板纵向边缘中部底面拉应力和板角顶面拉应力的计算公式,并根据容许疲劳拉应力为设计指标提出公路隧道水泥混凝土路面设计方法,推导出水泥混凝土板厚计算公式.通过一个工程实例验证了该方法的有效性,为公路隧道水泥混凝土路面结构设计提供了理论依据.     

公路桥梁长加载区间的多车道车辆荷载概念模型

高速公路多车道荷载及其响应的差异一直是桥梁设计与研究关注的重点,目前的多车道荷载模型对这种差异表述不合理,特别是长加载区间效应.选取2009~2013年实测的2车道和4车道28d自由通行的WIM(Weigh-in-motion)数据,研究车辆的车道选择和荷载的空间分布特性,分析长加载区间的多车道荷载响应,提出了考虑多车道荷载模型的新思路,并校核了该概念模型的系数取值.研究表明,应选用至少3周以上数据进行车辆及荷载分析才具有统计意义,多车道中各分车道的车辆及荷载分布具有显著差异,我国规范基于车道荷载同分布的假定不成立.车道荷载分位值差别显著,而最大值却大致相同,说明多车道荷载模型无法兼顾不同加载区间的修正要求.长加载区间上分车道荷载响应之间的比值趋于稳定数量关系,表明各车道不仅不能达到相同水平极值,且不能同时达到.推荐的多车道概念模型能科学考虑长加载区间上分车道及总车道响应极值的关系,更具工程意义,校核的系数表明推荐模型合理可用.     

基于改进约束Delaunay三角形算法的公路虚拟环境建模

针对目前公路设计缺乏公路CAD系统深层次支持的现状，提出公路虚拟环境的概念，以提高公路CAD系统对设计支持的深度和层次。对公路虚拟环境中的自然环境建模算法进行了研究，分析了基于约束Delaunay三角形（CDT）算法建模存在的问题，提出了改进约束CDT算法，建立的边结构解决了建模过程中拓扑更新问题。建立了基于删除操作的多层次细节模型简化算法。测试结果表明，该算法具有建模快、健壮性等优点，适合公路虚拟模型的建立。