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.     

岩土工程勘察场地立体空间建模与可视化信息管理

基于钻孔勘探、标准贯入、地形测量等多源异构岩土工程勘察资料,研究了岩土工程勘察场地的数据预处理、立体空间集成建模与可视化信息管理方法,开发了相应的软件系统,实现了地形、建筑物、钻孔、地层、地下水等空间对象的三维集成建模、真实感可视化、剖切分析及勘察成果的信息查询与更新,形成了岩土工程三维勘察报告新模式.经多个岩土工程实际项目的应用与验证表明:采用所提出的三维建模技术与可视化方法,可自动建立岩土工程场地的立体空间三维集成模型,对岩土工程勘察领域的三维信息化建设具有较高的应用价值.     

岩土工程勘察场地立体空间建模与可视化信息管理

基于钻孔勘探、标准贯入、地形测量等多源异构岩土工程勘察资料，研究了岩土工程勘察场地的数据预处理、立体空间集成建模与可视化信息管理方法，开发了相应的软件系统，实现了地形、建筑物、钻孔、地层、地下水等空间对象的三维集成建模、真实感可视化、剖切分析及勘察成果的信息查询与更新，形成了岩土工程三维勘察报告新模式.经多个岩土工程实际项目的应用与验证表明:采用所提出的三维建模技术与可视化方法，可自动建立岩土工程场地的立体空间三维集成模型，对岩土工程勘察领域的三维信息化建设具有较高的应用价值.     

工业园区三维模型制作方法研究

近些年来,智慧工业园区的话题越来越火热,智慧园区是以数据为基础、以业务为导向、以管理为中心,面向园区基础设施管理、土地资源利用、规划建设、企业服务、招商引资等方面建设的综合性三维可视化信息管理系统,其中采用可视化的手段对工业园区进行三维展示,实现地上地下空间一体化,是智慧园区建设的重要方向。三维建模是智慧园区最重要的组成部分。该文针对工业园区的自身特点,提出了一套纹理、模型、管线模型的园区三维模型制作流程,经实践取得了良好的效果。     

基于OpenGL的管线三维模型的可视化研究

空间实体三维建模的关键是模型特征点空间坐标的计算。本文以管线为建模对象,对管线三维模型构建的元素进行分析,建立管线的三维数据模型,并给出了基本模型构建元素的数据结构的定义。根据给出的数据模型和数据结构对管线直线部分和管线衔接处的三维建模的方法和步骤进行探讨。以VC++为程序设计语言,利用OpenGL的函数库为图形的显示工具,开发出管线三维建模的实验系统。     

城市地下空间信息三维数据模型研究

系统分析了现有的三维空间数据模型的形式和特点,为城市地下空间信息基础平台空间数据模型的选择提供了甄别的依据.针对城市地下空间信息三维建模和可视化分析的特点和要求,设计了面向空间结构信息和空间属性信息建模与可视化的三维空间数据模型.对于城市地下空间几何结构信息（包括三维地质体几何结构、地下构筑物和地下管线）的建模与可视化,设计了一种基于边界表示,面向地下空间实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型;对于地下空间属性信息的建模与可视化,采用三维栅格数据结构来组织表征地质体内部物理和化学属性参数的规则体数据;并根据地质属性建模与地质结构建模的关系和要求,实现了由三维矢量模型向三维栅格模型的转换.     

安徽师范大学三维虚拟校园系统建设研究

随着虚拟现实和三维地理信息系统技术的日趋成熟,三维虚拟校园建设已成为数字校园建设的新热点.本文结合安徽师范大学三维虚拟校园建设的实际需求,分析了三维虚拟校园建设的主要内容和系统实现的总体框架,探讨了数据源的获取和处理、建模软件的选取和应用、三维模型的建立和优化等校园三维建模的技术细节,并研究了模型的快速加载与实时漫游、二三维动态交互、基于插件技术的集成应用框架等系统实现的关键技术.根据本文提出的建设方案和技术方法,采用3DMAX建模软件制作了安徽师范大学三维校园模型,并在VisualStudio 2008平台下,基于OpenGL和.NET类库,采用插件式技术编程实现了安徽师范大学三维虚拟校园原型系统,系统在运行效率、独立性、真实感和可扩展性等方面取得了较好的效果.     

三维建模及其应用

伴随着社会经济的发展和科技水平的提高,人们已经不能满足于传统的平面二维数据展现形式。一种更直观、多维度的数据展现方式出现了,这就是三维模型技术。本文首先展示了常见的三维建模方法,并对各种建模方法的特点进行了对比分析,然后介绍几种典型的三维模型应用场景,并根据不同应用场景的实际特点,选择相应的建模方法进行分析。     

山岭隧道地上地下一体化三维建模方法

针对山岭隧道地上地下一体化三维建模效率低、数据融合难度大的问题,提出一套基于BIM+GIS+倾斜摄影技术的建模方法。以武汉市黄龙山隧道为例,首先,按用途和施工工序对山岭隧道构件进行分类,利用Revit和Dynamo软件,采用参数化建模+自适应拼接的方法构建隧道三维结构模型;其次,通过无人机采用倾斜摄影技术获取地表影像,构建三维实景模型;通过影像匹配和滤波技术处理点云数据,生成数字高程模型(DEM),并结合钻孔数据,采用插值法和约束分区的方法构建三维地质模型;最后,基于MapGIS实现隧道结构模型、地表三维实景模型、三维地质模型的集成。该方法可以优化模型管理方式,减少数据信息的丢失,实现隧道工程信息的集成与共享。     

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.     

基于机器学习的钻孔数据隐式三维地质建模方法

针对基于钻孔数据的传统显式三维地质建模方法存在过程繁琐、模型质量难以保证等缺点,本文提出了一种基于机器学习的隐式三维地质建模方法,将地层三维建模问题转换为地下空间栅格单元的属性分类问题.分别基于支持向量机、BP神经网络等分类算法,实现了钻孔数据的自动三维地质建模.实际建模结果表明,对于有限、稀疏的钻孔数据,支持向量机方法建模准确率较高,建模效率、效果优于显式建模方法.最后通过敏感性分析研究了超参数对建模结果准确率、模型形态的影响,为可控的自动三维地质建模提供了一种新的解决思路.     

顾及语义的地上下无缝集成多尺度建模方法

在分析地学数据的多尺度性基础上,提出顾及语义对地学数据进行多尺度划分,进而给出了顾及语义差异的多尺度模型序列;将无缝集成建模原理与多尺度建模机理进行耦合,提出了一种基于6层LOD的地上下无缝集成多尺度建模的体系结构,并在Geos3D V1.0平台中软件实现.应用试验表明,提出的顾及语义的地上下无缝集成多尺度建模方法,能够较为充分地利用有关地学数据对地上、地表和地下对象进行集成建模,为地学领域多尺度集成建模提供了一种新的方法和技术方案.     

复杂矿体的三维建模方法研究

为了形象直观地展示地下复杂矿体的几何形态和分布状况,谖文基于地球物理勘探的二堆地质成果剖面和钻探数据,采用地质体的横向或纵向延伸建模方法和三维空间插值方法。有效地实现了地下复杂矿体的三维建模。复杂矿体建模实倒表明,本文提出的横向或纵向延伸建模方法和三堆空间插值方法,镌有效地利用磁汝勘探、电法勘探号的二维成果剖面和钻探数据,此外,采用的空同中值平滑滤波方法,能有效地消除空间插值带来的异常点的影响。     

三维地质模型支持下的滑坡体稳定性分析

针对具有复杂几何形状和地质条件的滑坡稳定性分析问题，提出实现基于滑坡地质体三维建模的稳定性三维分析方法与系统．根据地质勘探和二维解译资料，运用NURBS．BRep混合数据结构建模方法快速、准确地重构滑坡体三维地质模型．该模型不仅包含直观丰富的地质信息和反映空间变化的复杂滑动面，完成了滑坡的可视化表达；而且为滑坡稳定性计算提供滑坡体三维剖分几何模型和大量的基础数据，极大地方便了三维稳定计算和敏感性分析的实现．应用表明，该方法实现的系统功能强大，能获得大量的计算分析成果，满足实际分析需要，提高了滑坡稳定性三维分析的数字化与可视化水平．     

基于Kriging方法的天然地基承载力三维模拟及分析

简要介绍了Kriging方法的基本原理及变异函数的模拟, 并从三维结构模型的体元离散、实验数据搜集与探究、空间变异结构分析以及插值方法应用等方面详细阐述承载力三维实体建模的基本思路。提出以三维地质实体建模技术同Kriging方法相结合的策略分析并模拟天然地基土承载力的空间分布规律, 并以三维可视化技术对其进行刻画和表达。以北京某区域为例, 利用该区887个实验样品数据, 采用Kriging插值与三维实体模型结合的方法, 构建了研究区承载力三维实体模型, 并将模拟结果与传统二维Kriging方法建模结果进行了对比分析。结果表明, Kriging插值与三维实体模型结合的方法不但精度高, 而且直观、准确的三维可视化表现方式为专家的决策提供了便利。     

基于Cesium时空三维可视化的数据调度与缓存机制

针对传统三维可视化技术存在数据调度速度慢、场景绘制效率低等问题,本文提出了一种绘制线程与调度线程并行的双线程数据调度策略。该策略将数据调入等待队列,根据视点距离进行顶点层次划分,再利用双线程渲染管线进行场景绘制。为了提升了三维场景处理速度,建立了二级缓存渲染机制与瓦片数据更新策略,并基于Cesium图形引擎,设计并开发了武夷山国家公园时空三维可视化系统,优化了三维场景绘制与数据调度性能,实现了国家公园多源数据集成,提高了虚拟场景中跨平台、跨终端三维展示与交互能力,为国家公园数字化建设提供了行业参考。     

一种三维数字城市的构建和实现方法

对三维数字城市建设中的关键技术,提出了一种三维数字城市的构建和实现方法,首先就三维地形的数据采集和建立、三维模型的建立和导入、纹理的采集和处理等方面探讨了数据的采集和处理问题;然后针对三维地理信息系统的数据量远远大于二维地理信息系统等问题,从选择合适的DEM行列数、三维模型建模规范、使用结点替换、使用LOD模型优化等方面实现了对三维数字城市海量数据的的优化,并将该技术成功应用于重庆高新区三维数字城市项目.运行结果显示,该系统运行稳定流畅,能够逼真地虚拟高新区现状.     

疏浚工程土质三维建模与可视化分析系统

为直观准确地理解和分析疏浚工程水下土质空间分布情况,提出疏浚工程土质建模与可视化分析方法。基于数据库技术、土质三维建模技术、模型检测与集成技术,建立疏浚土质集成模型。采用程序开发平台Visual Studio 2005,基于OpenGL和OpenNURBS,研制疏浚工程土质三维建模与可视化分析系统,实现了数字钻孔勘探模拟、三维任意剖切分析、土质信息实时查询、疏浚工程量计算分析以及其他成果输出等功能。实例应用表明,该系统不仅具有界面可视化、操作性强、自动化程度高、运算速度快等特点,而且其疏浚工程量计算方法提高了计算精度,计算时间缩短约50%,大大减少了土质分析工作量,能够更好地满足疏浚工程的实际要求。     

基于快速DCT对插值数据的压缩储存

在进行三维地质建模中,大数据量模拟往往带来储存难、实现难等问题.从合理及实现角度考虑,将基于二维DCT的JPEG静态图像压缩方法应用于插值数据压缩处理,从而大大节省了磁盘空间.经数据重构后,采用VC开发平台结合OPENGL进行绘制与原始数据的地层三维模拟进行比对,验证了数据压缩的效果能够被认可.那么可以认为,对插值数据进行压缩处理在三维地质建模中具有十分重要的现实意义.     

基于三维地理环境的雷达网探测威力计算与实时空情态势显控

基于三维GIS引擎,利用高清卫星图片、高程数据、各种地图要素矢量数据等信息,构建了包含地形、地貌等信息的逼真三维地理环境,实现了高效、灵活的图上查询、量测、分析、标绘等功能.基于XDraw剖面可视域分析算法,实现了地形和电磁干扰条件下雷达三维探测威力范围和二维高度层切片的实时计算与显示.以实装指挥信息系统为数据源,根据雷达情报诸元参数确定出空情目标性质后,利用相应三维模型实现了目标的逼真显示,并基于线性拟合算法实现了动目标模型的平滑控制.开发实现了三维战场态势显控系统,验证了所提方案的有效性和良好的效果.