2 m格网数字表面模型数学精度问题研究

从2 m规则格网数字表面模型的数学精度方面,分析了房屋边缘格网误差产生的原因,对检测点落入格网的高程误差分布进行了统计,提出了在数字表面模型房屋区域检验中加入平面精度,为今后的数字表面模型(DSM)质检提供借鉴。

高山阴影区域数字表面模型匹配方法研究

针对全球测图项目中高山阴影区域数字表面模型(DSM)匹配结果不理想的问题,本文测试CIPS和INPHO两款软件关键参数值的多种组合方案,以找出适用于高山阴影区DSM匹配的软件和参数组合方案,并对覆盖俄罗斯大高加索山脉约5000 km^(2)的区域开展生产试验,对结果进行定量和定性评价。试验结果表明,CIPS软件使用7×7滤波窗口和Shuttle Radar Topography Mission(SRTM)数据辅助匹配的组合方式,能有效减少高山阴影区域匹配结果的噪声、地形丢失等现象,合理表达高山阴影区地貌形态,优化DSM匹配流程,有效提高DSM的高程精度。

CIMS环境下零件表面数字孪生模型构建方法

为了解决CIMS环境下,产品设计、工艺规划、质量检验等不同环节对多元素、多尺度、多层次零件表面质量信息的应用需求,提出一种基于数字孪生的表面综合质量信息模型构建方法。以数字孪生技术的应用准则为基础,采用面向对象的建模方法创建了包含设计几何模型、表面质量模型和表面性能模型的数字孪生表面模型,为多指标综合表征零件表面质量提供一种参考。其次,研究了数字孪生表面信息模型信息的表达与管理方法,实现几何模型与表面质量信息关联式的表达与管理,并提出一种基于XML的数字孪生表面信息模型集成应用框架,采用StAX标准编程接口规范来对XML文件进行解析,从而实现孪生数据在不同系统之间的有效传输。最后,以某卫星零件的复合加工工艺为例,构建了该零件的数字孪生模型,结合UOP UB200I金相显微镜、ZeGage Plus三维轮廓仪和西门子PLM系统Teamcenter搭建了CIMS环境,实现了该零件数字孪生表面模型的表达与集成应用,证明了所提方法的可行性和有效性。

数字表面模型成果质量检查与评价

目前数字表面模型(DSM)成果检验尚无针对性的规范及标准,因此,结合数字测绘产品质检标准及DSM成果相关规范,分析主要质量问题,探讨了当前DSM成果质量评价所参考的相关规范的不完善之处,提出了优化质量评价的内容及指标方案。确定了DSM成果六大质量元素,增加了编辑质量质量子元素,删除了图历簿等不适宜质量子元素,增加了点云类接边检查项等;并针对优化后的质量检查内容,提出了相关质量评价指标,从而更加客观、全面、合理地评价数字表面模型成果质量,有利于DSM成果质量管控和提升。

面向Web的大规模数字表面模型可视化策略研究

随着Web3D技术的兴起和云服务应用的推广,人们仅需使用一个无插件Web浏览器就可以浏览实景三维虚拟城市并获取相关地理信息服务。倾斜摄影三维重建技术生产的数字表面模型具有地表全要素三维建模特性,能够逼真地展示真实的三维场景,因此大规模三维城市模型通常采用数字表面模型。Web浏览器可视化受数据体量、网络带宽和浏览器绘制能力的影响,导致桌面端可视化平台对大规模数字表面模型的加载策略及方法已经不适用于B/S架构下Web浏览器可视化。本文针对该问题研究并提出了一种基于模型包围球的视距与屏幕空间误差判断的模型加载策略,实现了大规模数字表面模型的层次细节递进加载,有效解决了B/S架构下的大规模数字表面模型加载时出现的卡顿及帧率下降等问题。

探索水体对合成孔径雷达干涉数字表面模型的影响

干涉合成孔径雷达(Interferometric SyntheticAperture Radar,InSAR)是能够全天时、全天候工作,并且具有很强穿透能力的一种微波遥感方式,它能够穿透云、雪、雾以及植被覆盖密集区域。但当雷达波束照射到水体区域时,由于水体表面比较光滑,会产生类似镜面反射的现象,造成目标后向散射系数低,回波信号弱,从而导致相干性差,干涉相位噪声严重,残差点密集,尤其在水体面积较大时极易引起相位解缠误差的产生。本文主要利用天绘二号卫星影像,通过水体是否参与干涉数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)的过程,研究水体掩膜对干涉过程的影响,进而提高InSAR干涉DSM的精度。

Vayu,一种三维表面模型编辑与处理新工具

Vayu 1.0,一个专门用于处理三维表面模型的新的免费软件,可以广泛应用于古生物学、生命科学、医学、考古学等多种领域的三维表面模型的可视化乃至虚拟空间交互等方向的研究。Vayu 1.0提供了一整套针对三维表面模型的编辑、渲染、标注、分析等可视化工具,同时自带VR模式以及快捷的动画制作方法。详细介绍了Vayu 1.0版本和基本操作方法,对于未来古生物学乃至生命科学数字可视化方向的探索和推进具有重要意义。

基于相对相位直方图的数字表面模型数据与遥感图像配准

针对数字表面模型(DSM)数据与可见光遥感图像信息融合的实际需求,提出了一种基于一致点漂移算法(CPD)与相对相位直方图(RPH)的两级配准策略来实现上述数据与图像的自动配准。首先,利用Canny算子提取图像边缘,将边缘点作为CPD算法的输入,实现两幅图像的粗匹配,从而得到初始对应点集并估算尺度因子;然后,定义了一种鲁棒且具有旋转、平移不变性的区域变化信息描述子-RPH,其在粗匹配结果的保障下还可以实现尺度不变性;最后,根据尺度因子在两幅图像中分别定义圆环模板,并利用RPH测度完成DSM图像与可见光遥感图像精配准。实验结果显示,使用RPH测度进行精配准后,基于CPD算法的粗匹配结果得到了有效校正,在数据自身存在透视失真情况下,算法配准误差约为2pixel,能够满足DSM数据与遥感图像信息融合的需求。

基于LIDAR数据的城市数字表面模型生成技术

激光雷达(LIDAR)数据是一种新型数据源,它产生的是高密度点云数据。为了更加方便地应用这些数据,首先要生成数字表面模型(DSM)。采用传统的方法生成城市DSM,对城市区域复杂性的考虑不足,也没有对数据存在的缺值情况进行相应处理,故无法生成高质量的城市DSM。该文阐述了一种新颖的生成高质量城市DSM的方法,兼顾城市的复杂性和LIDAR传感器本身的特点。试验证明,该方法生成的DSM与传统方法相比,具备更好的效果。

一种改进的高分辨率卫星影像数字表面模型生成方法

针对高分辨率卫星立体影像生成数字表面模型(DSM)过程中由于影像几何和辐射差异造成匹配困难和误匹配等问题,综合运用尺度不变特征转换(SIFT)算子和归一化互相关(NCC)算子,并考虑核线和视差约束,提出了一种基于三角网视差约束的影像分层匹配方法,同时对匹配窗口进行自适应优化改进,实现特征点、格网点和特征线的匹配,从高分辨率卫星影像生成DSM.将提出的方法应用于上海崇明WorldView-1和浙江舟山资源三号卫星影像生成对应区域的DSM,与地面控制点和已有DSM对比分析,高程精度与像素分辨率相当,验证了所提出方法的有效性.

密集点云的数字表面模型自动生成方法

针对机载航空多视影像密集匹配得到的原始点云存在大量的噪声和空洞,难以直接用于城市数字表面模型重建的问题,提出一种结合增强点云进行法向量优化的泊松表面重建方法。首先通过反投影误差约束和点云距离分布统计分析方法剔除尽可能多的噪声,并通过k邻域均值采样填补点云空缺得到增强点云,及采用固定视点法简化法向量一致化。其次,针对重建表面数据冗余的问题,在保持特征的前提下,引入最短边准则剔除大量的狭长三角形。最后采用ISPRS倾斜下视航空影像及无人机影像进行了实验。结果表明,该方法相比二维狄洛尼构网算法和快速三角化方法在表面重建效果上有一定的改进,对于多视影像的DSM自动生成是可行的。

火地塘林区数字地形模型(DTM)建立初探

通过建立数字地形模型（ＤＴＭ）（包括数据采集、算法设计、模型建立等），得出了火地塘林区局部地形透视立体图，为林区地形特征的定量分析和各类专题图自动化提供了数据。

新一代GPS系统表面模型的数字化描述与操作技术

产品尺寸和几何技术规范(Dimensional and Geometrical Product Specification and Verification,GPS)是有关产品几何特性的一系列技术标准,它贯穿于产品的研究、开发、设计、制造、验收到使用和维护的全过程。本文介绍了新一代GPS标准体系表面模型的概念及其数字化描述方法,探讨了基于新一代GPS的表面模型的操作技术。其中几何要素、特征、恒定类和恒定度等概念的引入。为实现几何技术规范的数字化描述、设计、评定与控制提供了必要的理论基础。有效地解决了产品更新换代在功能描述、规范设计和认证评定全过程中数学表达规范统一的难题。

数字表面模型与地形变化测量

在加利福尼亚州丘陵区和佛罗里达州滩涂区获得多时相航空摄影立体像对，构建数字表面模型。由于数字表面模型上记录着自然景观的三维表面坐标，我们可以测量沟壑侵蚀、河道窄化和深切以及海岸带滩涂地带盐沙地的移动，精度达到1m以内。本文使用的方法可为环境演变的定量化和进一步揭示环境演化规律提供精确参数。

基于近景数字摄影测量的飞机表面模型重建

介绍了数字近景摄影测量在重建飞机三维表面模型中的应用方法。根据飞机表面的特征,结合摄影测量方法的特点,总结出包括拍摄计划制定、外业测量、内业处理的一套处理方法:根据飞机外形特征,划分适于拍摄和后期处理的拍摄带;在机身和地面布置一定数目的控制点作为对拍摄像片的控制;利用数字近景摄影测量中影像匹配、相对定向、绝对定向以及光束法平差等一系列方法的综合运用,解算拍摄像片的外方位元素;对飞机机身分块处理,以三角网为基础重建飞机完整的三维表面模型。

表面分析法对直接印模及石膏模型扫描获得数字模型的一致性分析

目的：用表面分析方法对三维激光扫描仪分别扫描石膏模型和印模获得的数字模型的准确性和一致性进行比较。方法 ：对20个病例分别采用两种方法采集上颌和下颌数字模型。将同一病例的两种数字模型输入Rapid Form软件以最佳配对算法进行叠加,并采用表面分析方法对叠加结果加以分析。测量两模型上各点的线性距离,在容差设定为0.05、0.10、0.25、0.50、0.75、1.00 mm的情况下,确定相关模型之间的重叠百分率。此外,对6个预定的线性测量指标也进行测量和分析。结果 ：平均上颌模型的线性距离是0.097~0.191 mm,而下颌模型的平均线性距离是0.092~0.257 mm。在0.50 mm容差值水平,可以得到超过94%的表面相关性。组内相关系数（intraclass correlation coefficients,ICCs）统计表明两种方法获得的数字模型间有很好的一致性（0.972≤ICCs≤0.998）。结论 ：两种方法生成的数字模型在软件中有很好的重叠,经表面分析方法分析统计两者一致性较好,表明直接从印模获取数字模型是可行的。

面向数字孪生的产品表面模型表达与生成方法

产品数字孪生模型被认为是实现物理世界和虚拟世界深度融合的一种潜在的有效解决方法。针对产品全生命周期过程对数字孪生几何模型合理准确表达的实际应用需求,提出以非理想表面模型为载体实现数字孪生模型的几何参考表达方法。引入新一代产品几何技术规范,给出了通过几何要素及相关操作实现非理想表面模型信息的完整表达方案;分析了面向数字孪生的产品非理想表面模型的两种映射生成方法和模型创建流程,通过在离散网格模型上增加几何误差信息的方式生成规范表面模型;根据逆向建模的思想,通过实际测量离散点云数据并采用离散几何及小波分析等手段进行多尺度表面形貌误差表征,从而生成认证表面模型。最后通过某零件实例分析验证了所提方法的可行性。

地形跟踪制导中数字表面模型的研究

分析研究了数字表面模型 (DSM)在飞行器地形跟踪制导中的应用 ,提出了一种大地坐标下和高斯坐标下 DSM建模的新方法。在此基础上分析了 DSM模型纵横断面采样间距对孤立障碍物的影响 ,分析定义了 DSM模型下飞行器掠地飞行的最小安全高度。仿真试验表明 ,在地形跟踪制导技术中采用数字表面模型 DSM比采用数字高程模型 DEM有更强的制导适应性。

基于PolInSAR的植被区高精度数字表面模型反演方法

针对传统方法无法估计电磁波在植被中的穿透深度导致植被数字表面模型(DSM)反演误差较大的问题,该文提出一种高精度DSM估计方法。该方法首先通过极化干涉相干最优中最大化相位差法分离得到电磁波在植被中高、低散射相位中心的干涉相位。然后提出一种归一化高、低散射相位中心高度随消光系数变化的模型,基于该模型搜索得到电磁波在植被中的最浅穿透深度。最后利用干涉处理方法得到高散射相位中心的高程,将最浅穿透深度补偿到该高程中,从而提升植被区DSM估计精度。利用PolSARpro软件在不同植被种类和不同植被高度下进行仿真试验以及机载全极化数据进行实测数据试验,试验结果表明该方法能有效提高植被区DSM反演精度。

一种适用于低空影像的数字表面模型自动获取方法

无人飞行器系统获取的低空影像数据往往倾角大、像幅小且重叠度不规则,同时在灰度与比例尺上可能不一致。针对其特点,提出了一种适用于低空影像的数字表面模型自动获取方法。首先,采用影像水平纠正、构建金字塔、Wallis滤波以及Harris特征提取等方法对低空影像进行匹配预处理;然后,对经预处理的多级影像采取由粗到精的匹配,再基于低空影像高重叠度的特点进行三视检核以剔除误匹配点;最后采用近邻内插生成规则格网的数字表面模型。试验表明,该方法有效可行,生成的数字表面模型产品精度较高,对于改进现有的生产流程具有一定的实际意义。