基于Smart3D及模方的实景三维模型构建及应用

运用无人机倾斜摄影技术、Smart3D三维建模技术和模方修模技术构建了水资源A2标的电子沙盘和智慧工地等实景三维模型,解决了空中三角测量计算失败的问题,删除了悬浮物,修复植被拉花,道路及水面凹凸不平,空洞等模型缺陷。最终构建了满足项目需求的高精度实景三维模型,并形成了一整套技术流程。

面向水库型小流域的多源水利三维建模方法研究

针对大型河道三维可视化建模中采用激光雷达、声呐等传感器获取水下地形建模方式操作复杂且成本较高的缺陷,在利用基础测绘成果构建实景地形模型的基础上,采用多源三维模型融合方法对月塘水库小流域进行实景建模。首先采用倾斜摄影三维建模技术对重点水利工程进行实景建模,并利用专业建模软件对重要控制单元进行构件级建模;然后利用已有河道断面数据结合河流面状矢量数据,实现流域内胥浦河河道实景三维建模;最后通过人机交互方式对多源实景模型进行微调与相互印证,实现月塘水库小流域多源三维模型精准融合构建。研究成果可为河道型水库的预报调度与洪水风险分析提供可视化模型基础与决策支撑。

基于边塌陷减面的实景三维模型轻量化技术

实景三维模型由于其丰富的场景展现能力,广泛应用在数字孪生和地理测绘等领域。然而,丰富的三维场景和细节所包含的数据量十分庞大,给实景三维模型的存储、传输、渲染与展示带来了极大的挑战。针对上述问题,本文提出了一种面向实景三维模型的轻量化处理方法,首先引入模型预处理技术,去除模型噪音和非流行边;然后通过边塌陷减面的轻量化算法,精简模型拓扑结构;最后加入反转检测算法,防止边塌陷过程中出现面反转的情况。对张家界景区4个真实场景的测试结果表明,该技术可以在保留模型整体外观和场景细节的基础上,压缩至原始模型大小的3.7%~10.9%,使得复杂场景的实景三维模型能够在计算机中更加快速真实地反映或显示世界的地理地貌或城市建筑。

实景三维北京研究建设进展(2008—2023年)

本文介绍了实景三维(3D)建设的工作背景,汇总了国家和自然资源部、北京市层面关于数字中国、实景3D中国、实景3D北京建设的政策文件和主要内容,归纳了实景3D建设标准体系、理论研究、数据生产、数据库建设、平台研发与应用等方面技术研究成果,总结了2008—2023年北京实景3D建设历程、主要成果以及新型基础测绘北京试点建设内容、关键技术和应用,对已开展的实景3D北京研究建设工作进行了分析并从产品、数据更新、应用场景等方面提出了建议。

基于实景三维的社区治理应用研究与探索

实景三维(3D)中国建设为数字中国建设提供了新一代的3D时空框架,面向社区治理应用的需求,本文分析了社区治理实体的空间特征、时间特征和专题特征,构建了基于实景3D的社区治理实体数据模型,提出了多源多态融合的社区治理实体数据组织和表达方法,面向社区领导、管理者和居民的察情、善治和宜居需求,打造了社区运行态势实时掌控、赋能城市运行一网统管和社区治理服务智慧升级三大业务场景,探索了实景3D成果支撑社区精细化治理的能力。

基于倾斜摄影的多回输电线路实景三维模型构建系统设计

为了使改进多回输电线路三维模型更加符合实际情况,该文将倾斜摄影技术引入多回输电线路实景三维模型构建系统中,提升数据获取的精准性。硬件方面,微处理器作为指令核心处理结构,负责读取并解析指令;设计多回输电线路数据采集模块和EP3SE110F1152C4数据存储器,并利用数据存储器对系统运行过程中的多项数据进行存储;软件方面,借助倾斜摄影技术,获取多回输电线路数据,并计算其对应的比例尺和航高,再对获取的数据进行优化,消除数据中的误差,并对其进行配准处理和特征匹配以及纹理映射和归一化处理,由此完成对多回输电线路实景三维模型的构建。经过实验验证,和以往的多回输电线路实景三维模型构建系统相比,设计的基于倾斜摄影的多回输电线路实景三维模型构建系统在实际应用中模型构建完整度为95.6%,构建效果更好。

我国“实景三维”工作开展情况综述

介绍了“实景三维”政策的出台背景,汇总了国家和省级层面“实景三维”的标准编制情况,软件开发与应用情况,以及全国试点情况。已开始构建实景三维(3D)标准体系,地方和团体层面的标准较多,国家和团体层面的标准较少。提供了18部需要且未立项的实景3D标准名称。研制出了一大批优秀实景3D软件,为实景3D中国建设提供了工具和技术保障。各试点单位均建立了数据采集、建模的技术方案,形成了系列实景3D产品,开发了相关的数字空间基座并在不同领域得到应用。应总结共性,避免重复性劳动。建立分工机制,形成成果覆盖实景3D全部技术内容。初步建立了实景3D的技术理论体系,但在实景3D数据的智能化获取、处理、服务方面仍有差距,传统存量四维(4D)产品向3D地理实体数据的转换有待突破,众源采集实景3D数据方式亟需实用化推广。

融合风貌特征的上海城市框架模型生产更新方法

城市三维(3D)模型的快速构建和及时更新是实景3D中国建设的重点之一。本文针对上海历史风貌建筑与地标性异形建筑较多的特点进行深入分析,结合城市风貌特征和使用效能,提出了一种融合简易模型和去纹理精细模型的上海城市框架模型构建方法,阐述了其概念、构建规则和生产方法,解决了传统简易模型难以表现城市特征而导致应用场景受限的问题。在此基础上提出了基于二维(2D)建筑底面和3D精细模型生产更新的城市框架模型动态更新方法,并通过试验对所提出方法进行了验证。目前该方法已应用于上海城市“一张图”数据生产更新中,服务于市国土空间信息平台、城市运行管理等场景,证明了方法的有效性。

激光雷达点云特征线检测与结构化研究进展与展望

实景三维(3D)建设是国家新型基础测绘建设的重要组成部分,是对在3D地理场景上承载结构化、语义化、支持人机兼容理解和物联实时感知的地理实体进行构建。而结构化是实现地理实体单体分割并获取其几何轮廓及组成结构的过程。随着大范围、城市级激光点云数据采集成本逐渐降低,3D点云的应用也越来越广泛。基于3D点云能完成生成地物的结构化表达,涉及线、面、体重建及语义分割、实例分割等。点云数据处理的核心内容是点云特征线检测、特征线线段化及特征线结构化。因此,点云特征线对点云处理和行业应用具有理论和实践价值。进行城市场景点云自适应特征线检测和精细结构化研究具有重要意义;研究点云特征线智能感知理论及结构化表达方法能为点云数据处理提供新的视角,对各类工程实践具有重要的理论指导意义,可服务于实景3D建设、二维(2D)、3D高清地图生成等具体应用。本文从点云特征线检测、点云特征线线段化、点云特征线结构化角度进行国内外研究现状综述,总结归纳点云特征线检测与结构化研究存在问题,并明确下一步研究思路。

室内实景三维重建技术综述

构建语义丰富、几何精确且拓扑完备的室内三维模型是实景三维中国建设中一项富有挑战性的任务,在室内导航与位置服务、虚拟现实、智能家居等领域都有重要的应用价值。室内空间结构布局复杂、实体要素类型多样及杂乱遮挡等因素给室内实景三维重建带来诸多挑战。近些年,室内实景三维重建受到广泛关注,然而关于现有方法的系统性总结仍较为欠缺。本文对室内实景三维重建最新技术的研究进展进行整理和归纳。首先,简要总结当前主流的室内空间三维数据采集手段;其次,从室内实景三维模型构建过程中涉及的关键环节出发,从实体要素语义识别和分类、实体要素几何模型生成、空间拓扑特征组织与表达方面对现有方法及其优缺点进行综述;最后,对室内实景三维重建相关研究现存的技术挑战进行分析总结,并对未来研究趋势进行展望。

摄影测量局部场景稳健合并的并行式运动恢复结构方法

针对并行式运动恢复结构(SfM)在局部场景合并时稳健性差的问题,提出一种摄影测量局部场景稳健合并的并行式SfM方法。对整个场景的影像关联图进行分块及扩展处理,得到相互重叠的子区块,并利用一种改进的增量式SfM方法生成局部场景重建结果。在局部场景合并时,首先利用局部场景的重叠关系构建子区块关联图,并以子区块三元组为单元,进行粗差剔除;然后,利用子区块三元组的代数性质,优化得到更符合几何一致性的子区块间的相对变换;最后,从上述结果中计算得到更准确的局部场景到统一坐标系下的尺度、旋转、平移变换。试验采用无人机影像,结果表明本文方法在局部场景合并时有更好的稳健性,而且SfM结果的精确度也要优于其他并行式方法和COLMAP,在摄影测量和实景三维重建中有较大的应用潜力。

一种建筑设计方案模型融入实景三维的方法

为提升城市建设规划审批过程中对重要建筑方案三维模型比选的直观性和便利性,弥补传统三维规划审批系统的不足,本文基于SuperMap iDesktop软件平台,通过将虚拟建筑方案设计模型、无人机航摄实景三维模型以及审批用地红线进行数据融合,展示用地红线范围内设计模型建成后与周边环境匹配的效果,并制作全方位飞行视角的浏览视频,更好地还原建筑设计意图,逼真展示建筑方案实际建成后的效果,所见即所得,为规划评审提供直观准确的真三维可视化辅助,提升三维辅助规划审批的效率和水平。

光学成像卫星实景三维技术应用及启示

文章归纳总结了具有实景三维应用能力的光学成像卫星的发展,调研了目前国外卫星实景三维技术应用产品,梳理了近年国外卫星实景三维产品在高精度三维基础数据开发、目标指示等方面的应用,研究了实景三维产品在遥感领域的市场潜力,提出光学成像卫星实景三维技术应用已成为国家的重要数据资源和生产要素,在民商用领域,卫星实景三维技术应用是引领遥感产业跨越式发展的途径之一。

数字时空基底建设之上海探索

全球数字化转型的浪潮下,各国都在探索城市智能运行持续创新的前沿模式和未来发展形态。数字时空基底作为城市的承载体系,通过对空间信息数字资产进行汇聚、分析与应用支撑,赋能城市的数字化转型。本文明确了城市时空基底的内涵和特点,以超大城市上海为例,介绍了其时空基底建设的发展历程,从数据层面、能力层面和应用层面阐述了上海时空基底的建设实践情况,最后对上海时空基底建设的未来的举措和作用发挥进行了展望。

基于深度学习无人机影像道路实景三维修复

针对基于无人机倾斜影像实景三维重建中,移动目标对道路实景三维重建造成几何变形和纹理失真的问题,提出一种基于深度学习的无人机影像道路实景三维修复方法。首先,通过添加注意力机制的深度学习网络模型YOLOv8对影像中目标进行检测;其次,在得到影像对应目标标记的基础上,根据已生成三维Mesh模型中各三角面在可视影像集合中的投影位置,结合影像所标记目标的对应范围,统计各三角面的类别信息以此判定移动目标;最后,利用移动目标判定结果对移动目标造成的三维模型几何变形及纹理错误进行修复,实现道路实景三维重建。结果表明:改进的网络模型较YOLOv4、YOLOv5和YOLOv8模型,平均精度(mAP)值平均提升10.82%,移动目标判定准确率达97.43%。与流行国外商业软件相比,所提方法重建修复效果更佳,自动化程度更高。

数字露头实景三维Web平台研究与云端地质考察应用

露头是地质考察的重点,结合无人机倾斜摄影测量技术构建数字露头实景三维模型并实现露头可视化研究能够为解决传统地质研究中存在的效率低、危险性高和数据复用性差等问题提供全新的思路。论文研究了倾斜影像三维建模、数字露头三维可视化和全景影像可视化等三维技术,并基于Cesium开源三维地球引擎研发了数字露头实景三维Web平台。平台实现了高精度露头实景三维模型的可视化,并将露头相关的描述、图片、视频、全景、文献、观察点、地质标绘等信息与露头三维模型有效结合,实现了露头三维模型上传与实景漫游、露头相关地质信息自主提供、分享、互动与可视化展示。论文通过实例证明了平台云端地质考察应用的有效性和新颖性。该平台作为第21届国际沉积学大会虚拟野外地质路线考察的首选,已成功应用于15条路线中的12条。相比传统地质研究手段,露头云端三维可视化研究能够帮助地质学者更加全面、直观地理解露头地质现象的时空展布和地质特征,并且支持数字环境下露头资源的共建、共享,节省了地质考察的时间和成本。

城市建筑三维实体自动化建模技术集成与实践

城市建筑实体是实景三维中国建设中基础地理实体生产的重要内容之一。针对建筑物体块三维模型,现有基于点云数据的建模算法和软件普遍存在自动化程度低、精细程度不足、规模化生产受限等问题,本文提出了面向城市建筑实体的自动化三维重建方法。首先,采用点云分割实例算法识别独立建筑物点云,自动提取并优化其底面轮廓信息;然后,将点云数据进行精简结构管理,通过欧式聚类获取各个顶面构件点集并映射拟合为多边形,引入底面轮廓作为硬约束条件进行后处理精化与合并;最后,研发实现了城市建筑实体自动化三维重建软件,该软件集成了大规模建模、编辑、可视化及质检等功能。上述关键技术及方法已在宁波、南昌和楚雄3个实景三维建设项目进行了验证。验证结果表明,本文方法支持万级以上建筑物体块三维模型快速重建,且建模速度优于16栋/s,可为实景三维建筑实体的规模化生产建设提供有力支撑。

数字孪生城市空间地理数字底座构建及应用

数字孪生是智慧城市建设的全新路径以及实践模式,数字底座是数字孪生城市建设的重要空间基底。通过数字孪生空间地理数字底座建设,最大限度采集生产数字孪生模式下的空间地理数据,可以为城市数字化转型提供有力支撑。本文根据上海智慧城市建设实践,从分析城市数字孪生以及空间地理数字底座的概念出发,提出了以数字孪生空间地理数据资源建设、数字孪生智能中枢构建以及时空数据服务体系建立为核心的城市数字孪生空间地理底座构建的技术架构和构建途径,并结合服务三维(3D)规划审批、土地利用全生命周期管理、智慧公安等具体应用场景,为城市空间地理数字底座在城市治理中的进一步应用提供参考。

消费级无人机倾斜摄影测量的室内实景三维模型构建方法

随着无人机技术的日益成熟,倾斜摄影测量数据可有效支撑实景三维展示。消费级无人机具有快速、灵活、高性价比等显著优势,受到广泛关注。然而有关该类无人机室内场景倾斜摄影测量的研究较少。本文开展了基于消费级无人机的室内倾斜摄影三维建模研究。在无GPS辅助情况下,通过少量地面控制点,应用ContextCapture软件,将航摄像片数据经过空三加密、自动建模、贴图等操作后,快速构建出室内实体三维模型。结合对生成模型3MX格式文件的代码分析和编辑,实现了多模型的定位和组合。通过某室内试验大厅的实例验证了该方法的可行性,为消费级无人机在室内实景三维建设方面应用提供了技术参考。

基于无人机倾斜摄影的地质公园三维实景建模探讨及应用

为探究无人机倾斜摄影技术在地质公园中应用的可行性和价值,通过对不同地区不同类型地质遗迹的实地航摄,采集和分析像片数据,利用Context Capture建模软件开展地质遗迹三维实景建模,探究实地航测和建模过程中重要参数设置和数据处理对内外业工作以及建模质量的影响,探讨模型数据在地质公园中的应用价值。结果表明,无人机倾斜摄影技术可以对地质遗迹进行真实的立体化展示,同时可以对地质遗迹特征参数进行高精度测量。结合Global Mapper等GIS软件,还可生成大比例尺高精度地形数据,为地质遗迹调查评价工作提供了新的技术手段和资料,为地质公园规划建设提供了可视化方案,为空间数据库和高精度三维实景公园建设提供了可能。