尖灭分叉型煤层三维地质建模研究:基于地质统计学和符号矩阵的方法

由于成煤期的泥炭沼泽基底不平以及地质环境等的变化,导致相对较大的地质区域内煤层常出现尖灭、分叉等复杂情况,影响开采设计,为高效准确定位煤层边界及分布位置,提出一种基于地质统计学和符号矩阵进行三维地质建模的方法。通过符号矩阵方法,按照一定精度离散煤层和非煤层数据,利用泛克里金法确定平面煤层厚度,反距离加权法确定每个栅格的符号距离函数估值,局部窗口对煤层进行精准定位,确定与煤层厚度相匹配的距离函数截距,建立煤层的三维地质模型,并讨论了距离函数截距对煤层精度的影响;滑动垂直窗口大小与煤层位置对建模结果中煤层连通性的影响。结果表明:该建模方法可以针对煤层尖灭、分叉等复杂情况快速建模,对大范围区域地质模型构建有一定的适用性,自动化程度高,可应用于煤层开采设计及资源评估。

地下管网三维模型的自动化构建与可视化

随着地下市政基础设施普查的全面开展,涌现出标准各异的海量地下管线普查数据。为提高管线普查数据的处理效率与利用率,基于国产化GIS平台,以浙江省地下市政基础设施数据库规范为例,提出一种地下管网三维模型的自动化构建与可视化方法。该方法在数据规范性检查与自动修正的基础上,完成三维拓扑构网;然后制定符号化规范,实现了三维管网的自动符号化。实现了从符合特定规范的管线测绘数据到模型化三维拓扑管网的全自动化处理,为大批量的规范化管线测绘数据的高效处理提供了一个解决方案。

城市三维地图综合表达研究——以深圳市为例

三维地图综合表达是当前时空信息可视化的重要工作之一。现有相关研究缺乏适用于各类型应用场景的通用设计方法;且相较于二维,三维地图表达结构更为复杂,需要表达的空间信息与属性信息更加丰富,导致信息载负量增大,从而在一定程度上制约了三维地图的应用广度与深度。本文首先分析城市三维场景中的信息载负,对城市场景进行解构,引出三维地图的概念并分析其场景—类型—内容的关系,归纳场景中的城市地理要素;其次,从视觉变量、地图符号和设计框架三方面对三维地图常用表达方法进行分析,基于三维视觉变量理论设计三维符号,构建从视觉变量输入到三维符号输出全过程的综合表达方法;最后,以深圳市为例进行比较分析。结果表明:与已有成果相比,在数据体量大大增加的情况下,三维地图量减少了87%,渲染速度提高了约90%。本文方法在同等信息负载的情况下有效减少了符号的复杂程度,优化了三维符号的抽象程度,提高了三维地图的表达效果,这说明具有可行性。

开源架构二三维管网系统设计与实现

针对商用管网GIS软件市场灵活性不足且软件采购成本高昂的特点,本着为企业降本增效、自主可控的原则,对二三维管网系统关键技术进行了深入研究,利用开源GIS数据处理类库及工具、开源GIS数据库、开源GIS服务器以及开源二三维可视化框架,实现了管网数据的加工、地图服务发布、管网空间及网络查询分析技术流程,建立了二三维WEB端及移动端管网查询分析展示系统。研究结果表明,采用开源架构体系的管网系统完全满足市面上管网需求,且在扩展以及灵活性方面具有一定的先进性,为后期版本迭代升级提供了有力支撑。

基于3D打印机的产品商标符号性艺术三维仿真设计

为了提高对产品商标符号性艺术表达的效果,需要进行产品商标符号的三维重建,提出一种基于3D打印机的产品商标符号性艺术三维仿真模型。采用帧扫描技术进行产品商标符号性艺术图形的采集,采用3D打印特征点检测方法进行产品商标符号艺术特征点检测,构建产品商标符号性艺术图形的3D打印特征点三维重构模型,结合分布灰度直方图进行产品商标符号性艺术图形的仿射不变区域检索,结合3D打印特征点的动态分布情况对产品商标符号性艺术图形进行三维重建设计。仿真结果表明,采用该方法进行产品商标符号性艺术三维设计的效果较好,3D打印效果较佳,特征配准度高达99.88%,大大提高了产品商标符号设计的艺术性。

三维地图符号视觉参量研究

在常规地图符号参量体系上,通过引入动态特征、交互式操作等方面的参量,提出了三维地图符号的视觉参量,它由状态、动态变化和操作三个方面的参量组成,并采用认知实验研究了这些符号参量在质量特征、数量特征、关系特征以及动态特征等信息表达上的应用及功效。

三维静态军标的实时生成与标绘

三维静态军标的生成与标绘是军事信息可视化系统的重要内容,生成与标绘方法的优劣直接关系到可视化系统的运行效率和执行效果。在现有方法的基础上提出了一种结合实体模型和公告板技术的实时生成与标绘三维静态军标的方法。难点在于将GDI实时生成的二维军标图像经过提出的一种图像算法的处理产生公告板待显示的具有三维效果的军标图像。实验结果表明该方法的三维军标标绘速度快,占用内存空间小,在应用场景中三维军标的战术意义明确,真实感、立体感强,很好地满足了实际可视化系统的需求。

战场电磁态势3维可视化技术

科学直观地显示战场电磁态势,有助于电子战指挥员对战场电磁态势的准确判断,从而科学决策、合理部署电子对抗力量。根据3维符号多视觉变量的特点,设计并实现了适合于电磁态势表达的电磁态势3维仿真符号。重点解决了表达电磁目标间交互事件的动态仿真符号、表达电磁装备工作状态的序列图像符号以及表达红外箔条干扰的粒子特效符号。为战场电磁态势提供了一套基于3维符号的表示方法。

一种基于梯度域的三维军标绘制方法

为提高三维战场环境仿真中军标的标绘速度,提出一种基于梯度域的三维动态军标快速绘制方法。本方法首先提取军标覆盖区域的地形数据,通过梯度域计算获取对地形形状影响最大的若干特征点;通过特征合并对特征点进行进一步精简;通过对特征点进行样条插值,实现三维军标控制曲线的平滑过渡。实验证明,通过本绘制方法可以实现军标的快速绘制,并能使军标在动态运动过程中保持地形匹配,可显著提高军标绘制效率。

二三维联动战场可视化系统的研究与实现

采用动态分页调度算法结合LOD技术实现了海量三维地形数据的加载与显示,研究三维军标绘制技术,提出了一种基于可视范围动态计算投影区域的方法,解决了三维线、面标号纹理模糊不清问题。采用MVC设计模式搭建二三维联动战场可视化系统框架,实现了二三维在视域范围、态势标号、地理信息查询之间的联动。

黄土高原地貌形态图谱三维符号指标体系与应用

长期以来,地貌学界和制图学界一般是采用文字、地图和图像等方式来描述黄土高原独特的地貌形态,故往往不够形象,缺乏系统性。采用地学信息图谱和三维可视化的方法,对挖掘揭示黄土高原地貌形态特征规律是一个有效的方法。黄土高原地貌形态图谱三维符号的指标体系,是将地貌学家和制图学家对黄土高原正负地貌类型的认知结果经过系统化、标准化和科学化的归纳和提炼,从中提取出的描述黄土高原地貌三维特征的参数集合。既是对黄土高原地貌形态图谱三维立体特征的充分概括,又是三维形式建模表达的参考和依据。根据黄土高原地貌类型的分类和侵蚀特征规律,该体系分为正地貌形态指标体系、负地貌形态指标体系和坡度一侵蚀特征谱系描述指标,采用定性和定量相结合的方法来制定指标体系的具体参数。最后通过实例来验证指标体系在构造三维符号时的应用。细致精确的描述单个地貌类型的三维形态,将有助于对黄土高原地貌特征的认识和研究,为水土保持和生态环境建设提供帮助,同时也为其他地貌类型的信息图谱研究提供借鉴。

基于KML的三维专题图表示方法

近几年来,虚拟地理环境系统得到广泛应用。专题图制作在制图学上有着悠久的历史。但是在虚拟地理环境浏览系统中(如Google Earth)对专题要素的表达没有得到足够的重视。文中研究如何利用KML制作专题符号,并在三维虚拟地理环境浏览系统中利用基于KML的专题符号实现定点符号法、分区图表法、质别底色法等专题图表示方法。通过实验说明KML在专题图的制作中具有巨大潜力,但同时也有一些重点问题需要解决。

3维地理空间信息布景关键技术研究

3维地理空间表达和描述的地理要素,往往具有多样性和复杂性的特点。3维布景作为地理空间信息表达的一种方式,可以针对特定需求,实现空间地理现象的灵活配置和合理化布设,满足人们对地理要素与环境认知的多方面需求,促进地理空间信息应用服务。此处描述了地理空间中3维布景的基本概念;论述了空间信息布景所涉及的5项关键技术,包括插件式软件架构、渲染引擎、数据结构与索引、海量数据调度和3维符号化配置;通过软件平台的开发进行了实验。

基于点云数据的三维巷道快速建模研究

基于三维激光扫描技术,进行精细巷道数据模型构建和精细巷道三维场景建立,研究由基本元素构建三维巷道空间模型的数据库组合法则,实现基本元素对象、巷道实体对象的动态快速构建。以某钼矿巷道建模实例验证了三维激光扫描技术用于巷道快速建模的可行性和技术优势。

一种基于网格控制的3维军标符号动态建模与优化方法

3维军标符号的动态建模是虚拟战场的重要内容,其对提高战场态势的直观性,增强辅助决策能力具有重要意义。提出了一种基于网格控制的3维军标符号动态建模与优化方法,首先对军标符号在2维平面上进行剖分,形成逼近线段;通过贝塞尔网格和DEM网格的约束,使逼近线段在3维空间中发生变形,控制其空间形态;依据空间线段剖分点与相邻点连线的角度,对剖分与变形后的空间点集进行优化;最后进行Delaunay三角网重构,从而得到3维空间中优化的动态模型。实验结果表明,该方法能够很好地控制3维军标符号的平面与空间形态,并能有效实现DEM地形跟随。

基于3维地图的符号设计与研究

伴随着信息化时代的到来,人们对地理环境的描述从传统的2维地图进入到电子地图、3维虚拟地理环境。地理信息的表达从2维到3维带来一次飞跃,在虚拟的3维空间里产生了相应的3维地图符号。3维地图符号是现代地图学理论、计算机理论和虚拟现实技术结合的产物。本文在调查实验的基础上,分析了3维地图符号的图形学、设计特点与原则等,对3维地图符号设计、提高符号表现力等进行了一些理论探讨和实践尝试。

3维地图符号的数据结构研究

如何用计算机的1维存储空间存放由0维、1维、2维、3维等空间目标的集合所定义的形体,是几何造型中最基本的问题。文中针对传统地图符号表现方法的局限性,分析了国内外3维地图符号的研究现状,针对3维地图符号设计的特点和要求采用参数函数和边界数据模型作为建立3维地图符号的数据结构。

三维战场态势表达中符号模型的分类研究

在基于三维环境的战场态势表达中,符号模型作为一种信息载体,扮演着非常重要的角色,但其往往数量众多且种类繁杂。重点研究如何从多角度对态势表达系统中的各种符号模型(包括直观的和抽象的)进行科学合理的分类,分别从建模方式、定位方式和组织方式对符号模型进行了分类。并在上述分类结果的基础上,基于C++模板设计并实现了一种简洁、清晰的分类实现方法,解决了使用多继承所带来的冗余、复杂的问题。

三维符号构成及建模方法研究

随着计算机软硬件技术和三维可视化技术的快速发展,二维平面电子地图正在向直观、形象的三维电子地图方向过渡,而原来的二维地图符号已难以满足三维场景逼真性的要求,它必然要求与之配套的三维符号理论和技术的产生。由于三维符号如何构成及怎样标注尚无标准可遵循,在对三维符号的构成、分类及建模方法进行分析的基础上,提出了实体模型符号的两种建模方法,实验表明它们切实可行,能较好地表达三维实体模型。

三维地形环境中矢量地图实时符号化显示技术

作为记录地理信息的主要载体,矢量地图在三维地形上的叠加显示能够增强虚拟地形环境的真实感,为三维地形的建模与分析提供重要支撑。现有的矢量地图在三维地形上叠加显示方法因表示形式过于简单,导致地图要素信息传递受限。对此提出一种基于模板阴影体的矢量地图在3维地形上的符号化显示技术,以提供更丰富的矢量地图三维显示样式。简述基于模板阴影体绘制矢量数据的基本原理,提出对模板阴影体的扩展,包括保持符号边缘光滑的算法和符号轮廓描边、交叉压盖的处理方法。实验结果表明该扩展方法能够实现矢量地图在3维地形上的实时叠加显示,符号化绘制显著提高了矢量地图显示效果。