三维地籍测绘研究及其标准化探索

针对传统的基于二维地籍的土地管理模式不能很好地满足日趋紧张的城市空间管理需求的问题,本文首先分析三维地籍国内外发展现状,提出了基于三维地籍测绘解决土地立体化管理难点、痛点的技术路线,然后开展了三维地籍标准化探索,重点介绍《三维地籍产权体测绘技术规程》的编制过程和主要内容,并将研究路线及此标准应用到典型案例中,以证明该技术路线的可行性和标准的适用性。

正畸过程中牙齿三维方向变化的模型测量方法研究进展

牙齿三维方向上移动效率的评价是评估正畸疗效的重要内容之一。随着科学技术的发展,矫治器及矫正技术不断进步,用于研究正畸矫治牙齿三维方向移动效率的方法和工具也在不断更新。本文以牙齿移动测量方式发展为主线,介绍了由手工石膏模型测量转向利用计算机软件对数字化模型的测量过程和依据,并对三维数字化模型数据获取方式、储存文件格式及可选择的分析处理软件进行了说明,以及回顾了前人对三维数字化模型进行三维重叠的部分研究,总结了目前对光学扫描及X线扫描得到的两种三维模型数据常用的配准方法和配准区域的选择。

基于C++的三维闪电回击数据再处理系统设计

针对三维闪电数据处理算法改进之后需重新定位回击数据,以及省级三维闪电探测系统的回击数据通常更加完整,应用时要将多个省份闪电回击数据合并后重新处理出准确的云内闪电高度值等问题,本研究使用C/S架构和C++builder编程开发了三维闪电回击数据再处理系统。系统设计了回击数据查询处理界面,提供了监视控制功能。通过设定回击数据文件和配置文件,再运行软件系统对符合条件的回击数据进行排序,在完成排序的数据中提取同一闪电相关信息,经计算处理得到重新定位的三维闪电探测结果并存储。将系统部署于国家级平台查询处理全国组网的三维闪电历史回击数据,测试结果表明,再处理系统操作便捷、功能齐全,满足三维闪电回击数据再处理系统的任务要求。

基于极限平衡法的危岩倾覆稳定性三维计算方法

目前危岩防治工作中,危岩稳定性评价主要以简化后的二维剖面作为计算模型。由于自然界中的危岩形态极不规则,采用二维剖面计算模型并不能真实反映危岩受力情况。为了研究危岩稳定性三维计算方法,在前人研究基础上,基于极限平衡理论,提出了由后缘裂缝抗拉强度控制的危岩倾覆稳定性三维计算公式,采用数值积分和空间几何方法给出了在危岩单体三维模型基础上求解危岩后缘岩体抗拉力、水压力及其力矩计算公式和实现流程。以三峡库区瞿塘峡吊嘴危岩为实例开展了应用,并通过数值分析进行了验证。通过不同形态危岩的三维稳定性分析,讨论了三维与二维稳定性计算结果的关系,对比发现危岩形态对稳定性计算结果有明显影响,三维计算较二维计算更准确和实用。

船舶有航速时三维时域格林函数计算方法研究

船舶工业CAE软件势流求解器的开发对势流计算方法的可靠性提出要求,本文针对船舶有航速时深水三维时域格林函数计算方法开展研究。首先引入三维时域自由面格林函数,其瞬时项的求解采用Hess&Smith方法,自由面记忆项的求解采用美国密歇根大学Beck团队的方法。其次,分区域推导出三维时域自由面格林函数记忆项及其导数的编程所用的数学展开表达式。然后,采用间接法模型求解分布源强和速度势,并采用压力直接积分法求出时域辐射力。最后,针对Wigley I船型开展了辐射力计算,并与公开的试验及计算结果进行对比,验证本文方法的可靠性。

动态场景的三维重建研究综述

随着静态场景三维重建算法的不断成熟,动态场景三维重建算法成为近年来的研究热点和研究难点。现有的静态场景三维重建算法对静止的对象有较好的重建效果,一旦场景中对象出现变形或者是相对运动,其重建效果不太理想,因此发展对动态场景的三维重建研究工作是相当重要的。简要介绍三维重建的相关概念及基本知识、静态场景三维重建和动态场景三维重建的研究分类及研究现状;全面总结了动态场景三维重建研究最新进展,将动态场景三维重建按照基于RGB数据源的动态三维重建和基于RGB-D数据源的动态三维重建进行分类,其中RGB数据源下又可划分为基于模板的动态三维重建、基于非刚性运动恢复结构的动态三维重建和RGB数据源下基于学习的动态三维重建,RGB-D数据源下主要总结归纳基于学习的动态三维重建,对各类典型重建算法进行了介绍和对比分析;介绍了动态场景三维重建在医学、智能制造、虚拟现实与增强现实、交通等领域的应用;提出了动态场景三维重建的未来研究方向,并对这个快速发展领域中的各个方向研究进行了展望。

三维建模技术在服装设计中的应用

应用三维建模技术进行虚拟服装的设计制作实践,利用Style3D系统生成的数据文件指导实物样品服装的制作。总结三维服装技术在服装设计制作中的作用及优势,优势主要体现在提升服装生产制造阶段的效率,达到降本增效的目的,具有一定的指导价值。

基于Transformer的三维人体姿态估计及其动作达成度评估

针对人机交互、医疗康复等领域存在的人体姿态分析与评估问题,本文提出了一种基于Transformer的三维人体姿态估计及其动作达成度评估方法。首先,本文定义了人体姿态的关键点及关节角,并在深度位姿估计网络(DPEN)的基础上,提出并构建了一个基于Transformer的三维人体姿态估计模型(TPEM),Transformer的引入能够更好的提取人体姿态的长时序特征;其次,利用TPEM模型对三维人体姿态估计结果,设计了基于加权3D关节角的动态时间规整算法,在时序上对不同人物同一动作的姿态进行姿态关键帧的规整匹配,并据此提出了动作达成度评估方法,用于给出动作的达成度分数;最后,通过在不同数据集上进行实验验证,TPEM在Human3.6 M数据集上实现了平均关节点误差为37.3 mm,而基于加权3D关节角的动态时间规整算法在Fit3D数据集上的平均误差帧数为5.08,展现了本文所提方法在三维人体姿态估计与动作达成度评估方面的可行性和有效性。

改进的3D-BoNet算法应用于点云实例分割与三维重建

为了更好地利用点云数据重建室内三维模型,本文提出了一种基于3D-BoNet-IAM算法的室内场景三维重建方法。该方法通过改进3D-BoNet算法提高点云数据的实例分割精度。针对点云数据缺失问题,提出了基于平面基元合并优化的拟合平面方法,利用拟合得到的新平面重建建筑表面模型。在S3DIS和ScanNet V2数据集上验证3D-BoNet算法的改进效果。试验结果表明,本文提出的3D-BoNet-IAM算法比原始算法分割精度提高了3.3%;对比本文建模效果与其他建模效果发现,本文方法的建模效果更准确。本文方法能够提高室内点云数据的实例分割精度,同时得到高质量的室内三维模型。

基于三维地质模型的西咸新区地下空间开发适宜性评价

地下空间开发地质适宜性评价是合理进行地下空间开发、降低开发地质风险的重要手段。传统的评价方法没有考虑地下空间复杂的垂向变化,因而无法满足越来越精确的地下空间规划要求。本文以西咸新区沣东沣西为例,结合该区地质地貌背景、工程地质特征、水文地质条件、不良地质作用以及地下空间开发现状等特点,建立地下空间开发地质适宜性评价因子体系;利用三维精细化剖分的评估单元为载体,综合使用多种三维空间分析方法从多要素地质模型中定量或定性提取各项指标,运用层次分析法模型开展研究区地下空间开发适宜性评价。评价结果表明:研究区60m以浅地下空间开发利用条件优越,总体适宜开发建设。浅层空间易受文物保护区、地面水体、活动断裂影响,中层空间受城市建成区既有设施及地下构筑物影响较大,深部地下空间主要受断裂影响。该方法能够精细刻画地下空间在垂向上的差异,评估过程与结果能够立体透明化表达,能够定性、定量地为地下空间开发利用提供辅助决策,以达到资源保护优先、协同开发的开发利用格局。

我国融合教育政策变迁的三维审视与展望

融合教育保障了残疾学生进入普通学校接受教育的权利,让每一位学生享有公平而有质量的教育。融合教育改革与发展受政策推动、引导和调整,政策反映了社会中潜在的意识形态和假设。运用“工具—要素—时间”三维分析框架对我国融合教育政策变迁历程进行分析发现:我国融合教育政策经历了解决残疾儿童入普通学校难的问题、扩大融合教育规模、兼顾规模与质量、向高质量融合教育发展迈进四个阶段。伴随政府职能转变以及融合教育发展,融合教育政策中的工具选择及其组合更为科学有效,融合教育政策中的支持要素也更加适应残疾学生的个性化需求。为实现高质量融合教育发展目标,未来的融合教育政策应做好顶层设计以推进融合教育法治化建设,合理组合多种政策工具以解决融合教育发展困境,完善融合教育政策内容以优化融合教育支持要素。

新课标中核心素养对“双基”“三维目标”的继承与超越

继承与超越是把握核心素养与“双基”“三维目标”关系的两个关键词。素养导向的新课标承认知识在教育中的基础性地位,各学科着重培育的核心素养普遍以中国学生发展核心素养为统率,以各学科知识和技能为基础。“三维目标”在拓展教育目标的全面性等方面超越“双基”,核心素养在将知识、技能、方法、情感等课程教学目标看作有机整体等方面进一步超越“双基”和“三维目标”,核心素养语境中的知识观和技能观在强调基于真实情境的应用与生成等方面较以往有了很大进步。聚焦核心素养,新时代课程教学改革应该在继承基础上超越,构建兼容“双基”与“三维目标”的核心素养结构模型,直观呈现三者的内在统一关系;合理定位聚焦核心素养的单元和课时教学目标,抓准教学设计的“牛鼻子”;基于多种教学方式的相辅相成培育核心素养,丰富课堂教学组织形式。

无托槽隐形矫治器扩展上颌牙弓时附件差异对后牙位移的三维有限元分析

目的:利用全牙列精准扫描建模分析无托槽隐形矫治器扩展上颌牙弓时对后牙三维位移的影响。方法:选择2017年1月-2022年6月就诊于笔者医院口腔正畸科的86例成年患者为研究对象。所有患者均为安氏I类错牙合,矫治方案设计为仅通过邻面去釉的方式排齐上下前牙,在全牙列精准扫描建模的基础上,构建无托槽隐形矫治器进行上颌牙弓扩弓前以及扩弓后的后牙三维方向有限元模型的对比。结果:第5组位移量的最大值(3.315 17)与最小值(3.139 25)的比值均为所有组别中最小的。与其他组相比,第5组位移最小值与根尖的距离更近;第5组的第二前磨牙对应得到的等效应力值最小,应力的分布更为均匀。结论:施加附件作用时,对前磨牙的控根效果显著优于磨牙,其中优化后扩弓支持附件对后牙的控根效果更为优秀。

三维成矿预测关键问题

三维成矿预测是当前深部找矿预测和勘查的重要方法和手段,其方法体系和实践应用均已取得大量成果,但同时存在若干关键科学技术问题,导致其进一步发展受到制约。本文从多尺度三维成矿预测方法体系不完善、不确定性分析与优化研究薄弱、三维成矿预测要素挖掘存在瓶颈、缺少针对三维成矿预测的三维深度学习模型和方法等关键问题出发,对目前三维成矿预测领域相关方面的研究进展进行综合分析,并提出针对上述关键问题可能的解决方案和研究方向。预期未来三维成矿预测领域的研究工作将创新发展出多种方法,实现对三维预测信息的深度挖掘;构建形成适用的三维深度学习模型和训练方法,有效增强三维成矿预测结果的预测能力;通过系统性地开展三维成矿预测不确定性研究,进一步优化预测过程和结果,有效提高三维成矿预测方法的可靠性和准确性;形成面向多尺度三维成矿预测的方法体系,更有效地指导矿集区-矿田-勘查区块(矿床)等不同级别的深部矿产资源找矿勘查工作。相关关键问题的解决将进一步深化和完善三维成矿预测理论和方法体系,促进三维成矿预测理论方法的实践应用,显著提升深部找矿预测和勘查工作的效率与水平,助力深部找矿突破。

激光距离选通三维成像技术研究进展(特邀)

随着人工智能时代的到来,同时获得反映目标辐射特性和纹理特征的高分辨率强度图像以及反映目标和所处场景的三维空间信息的稠密点云数据/三维图像的激光相机雷达技术已成为激光雷达的发展趋势。传统的摄像机与激光雷达复合的技术方案存在异源数据融合问题,尤其是在雾雨雪天气条件下以及水下等传输链路中存在严重散射的情况时难以有效工作。激光距离选通三维成像技术利用单一门控成像器件可同时获得高质量二维强度图像和高分辨率三维图像,其二维图像中的像素和三维图像中的体素一一对应,并继承了激光距离选通成像透散射成像的技术优势,具有实现高性能激光相机雷达的技术潜力。论文系统综述了步进延时扫描、增益调制、距离能量相关等激光距离选通三维成像技术的研究进展,介绍了该类技术的国内外典型应用情况,最后分析了该领域所面临的挑战及进一步发展方向和应用前景。

基于Midas GTS的某近海深基坑开挖三维有限元数值模拟分析

为研究近海深基坑在桩锚支护体系下土体开挖变形规律,考虑水流渗透作用,运用Midas GTS对某深基坑开挖过程进行模拟,并结合已有资料进行分析。结果表明:该深基坑开挖后的第一步为最危险施工步,桩顶土体最大位移为13.97 mm,越往下开挖支护体系越完善,位移变化越小,实际监测最大位移值为15.36 mm;整个等效地连墙在钢腰梁与锚索位置处向基坑内部变形收缩程度最大,为6.6 mm,符合实际变形规律。Midas GTS能有针对性地指导现实施工阶段,可为基坑监测布置设置点提供参考价值。

基于三维空间面积划分的轨迹相似性度量算法

针对大部分轨迹相似性度量算法无法区分方向相反轨迹的问题,提出了一种基于三维空间面积划分的三维三角分割(3TD)算法。首先,按照3TD算法的时间转换规则将轨迹集的绝对时间序列转变为相对时间序列;然后,在由经度、纬度以及时间三要素构成的三维空间坐标系中,通过划分规则将轨迹间面积分割成若干互不重叠的三角形,累加三角形面积并计算轨迹相似度;最后,在从船舶自动识别系统(AIS)收集的随机采样轨迹数据集上,与最长公共子序列(LCSS)算法和三角分割(TD)算法等进行了对比实验。实验结果表明:3TD算法对实验数据集中异向轨迹识别精确度达到100%;同时该算法面对海量数据集以及轨迹点部分缺失的数据集时,也能维持准确的度量结果以及较高的运算效率,能更好地适应异向轨迹相似度量工作。

单目三维视觉测量技术研究进展

单目三维视觉测量在视觉测量领域具有低成本、简便性、结构紧凑等优势,是以智能化、网络化制造为特征的先进制造典型技术之一。经过不断发展,单目三维视觉测量技术已成功应用于无人机导航、智能机器人、工业检测、医疗健康等领域,如今呈现出精准化、快捷化、微型化、自动化、动态化等发展趋势。以孔径数量为标准,将单目三维视觉测量技术分为单孔径及多孔径两大类,分别综述两类方法的研究现状和发展历程,重点论述了应用较广的运动恢复结构法(Structure From Motion,SFM)和光场三维测量方法,并对单目三维视觉测量技术的未来方向进行了展望。

川滇主要断裂带应力应变积累速率的三维有限元模拟:初步结果

川滇地区构造活动强烈,活动断裂众多,强震活动频繁.了解主要活动断裂的应力应变积累速率对于评估该区的长期地震危险性具有重要参考作用.本文新建立川滇地区及其主要活动断裂的三维黏弹性有限元模型,其中考虑了该区的岩石圈结构分层以及介质在水平和深度方向的不均匀性;采用1996—2018年的平均GPS水平速度场约束模型的侧边界,同时考虑川滇地块深部介质的拖曳力过程,模拟计算了构造加载作用下模型的动力学响应——区域变形特征和断裂的应力积累速率.模拟的位移场能很好拟合GPS观测的速度场,模拟的水平主应力方向在川滇块体和华南块体西缘与地震震源主应力方向相符,反映所建模型与模拟结果有较好的可信度.尝试将模拟的应力积累速率与基于GPS/GNSS观测的应变速率相结合,计算能反映区域地壳应变积累程度的弹性应变能密度分布;讨论了主要断裂带的背景应力、弹性应变能密度和库仑应力积累速率与M≥6.0地震发生的关系.结果显示除了模型边界附近的应力奇异地带外,川滇其余地区1996年以来M≥6.0地震大多数发生在模拟应力积累速率高或次高的断裂带(段),以及弹性应变能密度积累速率中偏高的断裂带(段).在模拟的背景应力速率高而且库仑应力增长快的龙门山断裂带南段和鲜水河断裂带最南段,分别在本文写作和定稿阶段发生2022年6月1日四川芦山M6.1地震和2022年9月5日四川泸定M6.8地震.认为研究区具有类似高或者次高的模拟应力和弹性应变能密度积累速率、但至今无强震发生和记录的断裂带(段),潜在的地震危险性需要关注.

基岩中入射波三维时域反演及自由场构建

基岩入射波一维和二维时域反演不能反映入射方位角和斜入射角的空间任意性,导致构建的自由场可能与实际偏离较远,因此有必要开展基岩入射波三维时域反演研究。基于波函数组合法,利用基岩中P波、SV波和SH波的入射波时程表达地表控制点自由场,建立基于设计地震动的基岩入射波三维时域反演方法,并进一步构建了多波组合斜入射下的空间非一致自由场,分析了基于一维和二维反演方法构建的自由场偏差,揭示了不同反演和自由场构建方法对于沥青混凝土心墙土石坝地震响应的影响机制。结果表明:基于地震动三维反演方法构建的自由场具有空间非一致性,能够更全面地反映场地的地震动场情况。当入射方位角在0°~60°、斜入射角在40°~90°范围内,与三维反演方法相比,一维反演方法构建的特征点x向自由场偏差较大,位移峰值最大偏差为55.8%;当入射方向与某个水平坐标轴平行时,二维反演方法构建的特征点另一个水平向自由场偏差较大,位移峰值最大偏差为100%。介质泊松比增大,一维反演下x向自由场偏差减小,二维反演下x向自由场偏差增大,特征点位移峰值最大偏差分别为46%和36%。与基于地震动三维反演方法获得的心墙拉应力最大值相比,二维和一维反演下拉应力最大值分别减小了83.3%和20.0%。