使用BIM方法发展三维规划管理系统势在必行

三维规划管理系统是当前城市规划管理信息化发展的热点之一,同时对三维建筑设计也提出了更高的要求。在对其发展现状及使用技术进行了简要概述和总结,认为在建筑全寿命周期的背景下,结合建筑信息模型(BIM)方法,对新建项目构建完善的建筑信息模型,使用IFC进行数据交换,可以促进信息共享交流,避免重复性劳动,提高建设项目管理的科学性和效率。

基于GIS和模型库的土地整治三维规划设计

为探索在现有技术条件下实现土地整治三维规划设计,提高规划设计质量和效率,本研究结合无人机航测遥感技术、GIS以及三维模型库等相关技术,构建一套实用的土地整治三维规划设计技术方案。以湖北省红安县高桥镇高标准基本农田土地整治项目为例,利用无人机航测并处理得到的基础数据,构建研究区现状三维景观,在GIS中利用空间分析进行辅助规划设计,运用模型库的方法构建土地整治单体模型,并完成规划三维景观构建,将土地整治规划设计由二维转向三维,促进土地整治事业的发展。

基于数字摄影测量技术的城市三维仿真系统的建设与应用——以长沙大河西先导区三维规划审批系统为例

首先阐述了城市三维仿真系统在规划管理中的作用,然后结合长沙大河西先导区三维规划审批系统的建设实例,从三维基础数据建库、三维数据库组织管理、系统功能以及运行维护机制等方面对该系统进行阐述,其中着重介绍了采用数字摄影测量技术,利用倾斜摄影成果快速构建和更新城市三维模型的方法。最后简单地介绍利用该系统所做的成功案例。

三维规划审批建模技术的研究与应用

依据上海实施建设工程项目三维规划审批的要求,结合项目实践,介绍了三维规划审批建模的技术方法和作业流程,阐述了轮廓线提取、制作框架模型、纹理编辑、纹理贴图、渲染烘焙等关键技术,并运用到虹桥路街道古北5-2商办楼项目中。总结了三维规划审批建模与传统基础建模的区别,并对实行三维规划审批的必要性提出了自己的看法。

基于BIM的三维规划辅助决策系统研究与实现

传统的城市规划设计和建筑审查手段已经难以满足快速发展的城市规划精细化管理需求。本文综合应用BIM、3DGIS、规划分析和协同审批等理论方法及技术,开展了传统的城市规划设计和技术审查的创新管理,建成了具有高度逼真三维可视化功能的三维城市规划辅助决策系统,并详细介绍了系统的总体设计、功能实现以及关键技术。三维城市规划辅助审批系统可为三维规划审批和“数字孪生城市”建设提供有力的技术支撑。

GIS技术在构建电网三维规划设计系统中的应用

信息时代,电网三维规划设计系统应运而生.本文主要论述GIS（地理信息系统）技术在构建电网三维规划设计系统中的应用,从与电网规划设计相关的地理信息数据采集处理、地理空间数据库构建、空间数据分析应用、三维地理信息数据应用几个方面讨论将GIS技术应用于电网规划设计工作中,搭建电网三维规划设计应用系统,为电网工作服务.

CT数据三维规划预测全髋关节置换假体型号及截骨的准确性与可复性

背景:假体型号的正确选择及生物力学的精准重建是影响全髋关节置换后功能的重要因素,精准的术前规划可以提前为术中精准重建提供信息。截骨距离与尖肩距作为股骨柄置入深度和术中控制双下肢等长的重要参考指标,术前规划测量尤为重要。目的:利用患者双髋CT数据进行三维术前规划,评估其在全髋关节置换中的准确性与可复性。方法:回顾性分析行初次全髋关节置换且使用生物型假体的患者50例52髋的病历资料,收集每例患者术前双髋CT薄层扫描数据,以DICOM格式导入Mimics 19.0软件进行髋关节三维建模;利用3D扫描仪扫描每个型号的假体样本,通过Geomagic Studio 2012软件进行逆向建模,建立三维PINNACLE髋臼杯、SUMMIT柄及CORAIL柄假体模型,将假体模型导入Mimics软件,在已建模好的髋关节模型上模拟假体置入,安放好假体后记录假体型号,测量股骨颈截骨距离和尖肩距。同样的,全髋关节置换术后测量实际截骨高度、尖肩距,比较三维术前规划与术后实际结果的差异,规划前后变量之间的相关性采用Pearson相关系数和偏相关系数进行确定。结果与结论:①基于CT数据的三维术前规划预测初次全髋关节置换髋臼杯的准确率为92%,预测股骨柄的准确率为96%,杯与柄联合的准确率为94%;②术前三维规划、术后实际测量的截骨距离及尖肩距有很强的可复性(截骨距离r=0.825,P<0.05,尖肩距r=0.862,P<0.05);再通过偏相关系数进行分析,术前、术后截骨距离、尖肩距的相关性仍然很强(截骨距离r’=0.783,P<0.05;尖肩距r’=0.843,P<0.05);截骨距离的绝对误差为(0.07±1.64)mm,尖肩距的绝对误差为(-0.24±1.58)mm;③提示基于CT数据的三维术前规划不仅预测假体型号准确性高,而且可精准重建截骨距离与尖肩距;三维术前规划在初次全髋关节置换中的可复性良好,在临床上可为术者提供参考数据,以避免术中及术后并发症的发生。

虚实坐标智能匹配与自适应三维轨迹规划

针对数字孪生增材修复任务中,物件仿真与真实坐标对应困难、三维轨迹误差较大的问题,提出虚实坐标智能匹配与自适应三维轨迹规划方法。采用图像分割方法获取实际场景下物件的分割图像,通过最小外接矩形预估物件真实坐标,仿真端据此执行旋转与平移操作,调整仿真物件的模型位置,实现坐标智能匹配;为最小化虚实坐标误差,设计基于Attention的多尺度残差UNet图像分割模型,利用多尺度残差模块获取物件多尺度特征,通过Attention策略增强网络对位置信息的描述。三维轨迹规划部分,设计融合特征高度的自适应分层算法,减少分层高度偏移,缩减阶梯误差;根据分层结果进行轮廓提取、填充,生成三维轨迹。结果表明,坐标匹配误差小于1mm,三维修复轨迹规划质量较高。

面向人员岸滩行进的三维路径规划算法研究

针对当前无法为人员岸滩行进提供科学合理的路径规划这一问题,论文基于蚁群算法提出了面向岸滩行进的最优路径规划算法。首先对基本的蚁群算法进行了改良,包括路径搜索方式、信息素更新策略和启发函数的合理设计等,改善了算法的收敛效率;然后定量结合多类岸滩场路径规划影响因子,构建了满足岸滩行进的代价函数;最终实现了面向岸滩行进的算法构建。该算法可为实现复杂地形条件下岸滩行进的最优路径解算和基于蚁群算法的相关三维路径规划分析研究提供参考借鉴。

基于深度强化学习的移动机器人三维路径规划方法

针对三维未知环境中存在的高复杂度和不确定性的问题,提出一种在有限观测空间优化策略下基于深度强化学习的移动机器人三维路径规划方法。首先,在有限观测空间下采用深度图信息作为智能体的输入,模拟移动受限且未知的复杂三维空间环境;其次,设计了两阶段离散动作空间下的动作选择策略,包括方向动作和位移动作,以减少搜索步数和时间;最后,在近端策略优化(PPO)算法基础上,添加门控循环单元(GRU)结合历史状态信息,以提升未知环境中搜索策略的稳定性,进而提高规划路径准确度和平滑度。实验结果表明,相较于A2C(Advantage ActorCritic),所提方法的平均搜索时间缩短了49.07%,平均规划路径长度缩短了1.04%,同时能够完成线性时序逻辑约束下的多目标路径规划任务。

三维桡骨成角楔形截骨术前自动规划算法

针对桡骨成角畸形,仅凭经验很难找到准确的截骨位置,为此提出一种三维(3D)桡骨成角楔形截骨术前自动规划算法,以精确定位具体截骨位置并计算出最佳复位角度。首先,以补偿差异的对侧桡骨镜像模型为参考模板,计算骨畸形区域;其次,基于关节解剖区域的权重配准桡骨远端关节,创建旋转轴方向向量,通过三次样条插值法求解XOZ平面的畸形轮廓曲线,确定复位旋转轴方位;最后,利用单目标优化算法优化迭代,计算最优的截骨位置和复位角度,自动生成楔形截骨矫形术前计划。选择6例桡骨成角实例,以外科医生在三维空间手动截骨矫形规划方法作为实验对照组,对比关节解剖区域的配准精度。仿真结果表明,与Miyake等提出的外科医生手动截骨复位方法相比,所提算法获得的关节解剖区域的配准均方根误差(RMSE)减小0.09~0.42 mm;与Fürnstahl等提出的自动规划方法相比,所提算法可明确楔形类型,临床可行性更高。

基于改进蚁群优化算法的AUV三维路径规划

针对蚁群算法在三维路径规划时收敛速度慢且难以收敛至最优的缺点,提出一种新的改进蚁群算法,并将其应用于自主式水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)三维路径规划。与现有算法相比,改进算法优点主要体现在3个方面:首先,引进伪随机状态转移概率提升算法全局搜索能力;其次,将距离和轨迹限定因子引入启发式函数,距离因子保证搜索不断趋近目标点,在轨迹限定因子约束下,轨迹累计转角更小,以此提升收敛速度和精度;最后,通过扩大信息素增量差距并逐步提高信息素衰减系数,进一步提高路径规划效率。实验结果表明,改进蚁群算法能够获得累计转角更小路径,且路径长度更小,收敛速度更快。

基于改进海鸥优化算法的多场景多障碍无人机三维路径规划

无人机三维路径规划目标为在避开障碍物和满足约束条件的情况下规划出高效且可行的飞行路径。为此,针对无人机路径规划应用的广泛性和计算的复杂性提出一种改进海鸥优化算法(TP-SOA),求解多场景多障碍下无人机的三维路径规划问题。首先引入非线性收敛因子调整海鸥优化算法的迭代进程,使个体能够在算法前期保持较大的随机性,在后期快速收敛;其次在搜索方式上采用莱维飞行机制,扩大局部搜索的有效区域,提高个体跳出局部最优的能力;最后引入个体最优策略,增加个体对历史最优个体位置的学习过程,提高算法的优化性能。仿真实验结果表明,TP-SOA能在复杂的多障碍场景中规划出高质量路径,收敛精度和稳定性相较对照算法更高,表现出较明显的优势。

IACO-GA-IPSO融合算法AUV三维全局路径规划

为了解决传统蚁群算法收敛速度慢,易陷入局部最优,传统粒子群算法搜索精度差,初始路径不规则等问题,提出一种融合了改进蚁群算法(IACO)、改进粒子群算法(IPSO)和遗传算法(GA)的IACO-GA-IPSO路径规划算法。首先定义三维海洋环境模型,将工作空间沿Z轴方向划分成水平的栅格平面;其次建立多标准的路径优劣评价模型;最后由融合算法规划路径:IACO算法生成次优种群,GA算法优化种群多样性,IPSO算法快速收敛到全局最优。实验结果表明,融合算法能充分发挥每种算法的优点,克服种群规模和收敛速度的矛盾,优化初始种群,提高全局搜索能力、局部搜索精度和算法运行效率,加快收敛速度并避免陷入局部最优路径。

基于数字地形平滑和人工势场的无人机近地三维路径规划

根据无人机在地形跟随和地形规避任务中的特殊要求,提出了一种基于数字地形平滑技术的无人机三维飞行路径规划新方法。该方法包括以下2个步骤:第1步是通过访问SRTM数字地形模型,并设置安全高度、减少坡度和曲率等参数,对数字地形进行平滑处理,生成一个安全的飞行表面。第2步在所获得的安全飞行表面的基础上,考虑了无人机的机动约束和威胁指标,设计了一种改进的向量场方法来搜索从给定起点到指定目的地的最优飞行路径。利用所设计三维路径规划仿真程序进行了仿真试验,仿真结果表明,所设计的路径规划方法可以在避开威胁源的情况下获得最佳的3D飞行路径,具有良好的可行性和有效性。

山区物流配送的无人机三维路径规划问题研究

由于我国山区乡村地貌复杂且生态环境多样化,为了提高乡村物流效率解决当前山区物流中存在的末端配送难题,文章提出了一种利用无人机作为山区物流配送工具的解决方案。以无人机的航行路径规划代价最小作为目标函数,综合考虑了航程代价、避障代价、航行高度代价和转向代价四个影响因素,构建了山区物流配送的无人机三维路径规划模型。通过模拟山区地形并设置障碍物来贴近真实山区复杂地形的任务环境,并在MATLAB平台采用粒子群优化算法对该模型进行仿真实验,求解给出了无人机的三维配送路径。实验结果表明,构建的模型用粒子群优化算法可以给在山区物流配送的无人机提供可行的路径规划方案,使其能在山地环境下规避各种障碍物,尽量避免在过多调整航行高度的同时缩短航程,并在执行转向操作时尽可能保证安全平稳,以此有效地解决了山区乡村物流末端配送的难题。

启发式快速探索随机树的电力杆塔三维航线规划研究

为了完成对电力杆塔运行状态的有效监测与故障诊断,要求无人机规划最优三维航线。文章基于快速探索随机树(rapidly exploring random trees,RRT)算法,提出一种启发策略的无碰撞三维航线规划方法,该方法集成启发式搜索策略进行代价函数设计,加速算法收敛,确保航线最优。在仿真环境与实际场景下的实验结果表明,同传统的RRT与改进的RRT*算法相比,本方法针对电力杆塔所规划的无碰撞三维航线,具有稳定可靠的最短路径长度,能够满足智能监测的应用需求。

基于改进混合灰狼优化算法的无人机三维路径规划

针对传统灰狼优化(Grey Wolf Optimization, GWO)算法求解无人机三维路径规划问题时会出现收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题,提出一种改进混合灰狼优化算法——CLGWO。基于Cat混沌映射和反向学习策略初始化灰狼种群,为算法全局搜索过程中丰富种群多样性奠定基础;提出新型非线性收敛因子的改进策略,提高算法全局搜索能力。在灰狼位置更新中提出引入狮群优化(Lion Swarm Optimization, LSO)算法的扰动因子和动态权重,使灰狼具有主动的搜索能力,避免因灰狼失去种群多样性而陷入局部最优。为验证改进算法的有效性,进行了8个国际通用的标准测试函数收敛性对比实验和无人机三维路径规划仿真实验。实验结果表明,CLGWO算法在单峰、多峰函数上均有较好的收敛性、较高的寻优精度;三维路径仿真环境下,CLGWO算法的平均路径长度、平均迭代次数、平均运行时间相比于GWO算法分别优化了33%、31%、52%,且路径转折少,能较好地得到全局最优值,验证了CLGWO算法的有效性。

基于自适应动态窗口改进细菌趋化算法的UAV三维路径规划

针对UAV三维路径规划问题,提出一种自适应三维动态窗口(self_3D_DWA)改进细菌趋化(3D_IBF)算法的混合三维路径规划算法(3D_IBASDWA).该算法在二维动态窗口和标准细菌趋化算法基础上,结合全局和局部路径规划,既能计算出复杂环境中全局最优解,又能实现局部抗干扰动态避障.此外,该算法还引进Logistics混沌策略进一步优化细菌趋化算法全局路径计算,从而规划出具有较高计算精度和较快收敛速度的参考路径.接着,基于参考路径,UAV通过自身携带的传感器实时感知动态障碍物,并利用自适应三维动态窗口算法实现局部抗干扰动态避障.仿真实验证明基于改进算法的UAV三维空间路径规划在计算精度、收敛速度和动态避障等方面都有明显提升.