不同UAV航摄方法的3D建模技术及精细化量测分析

本文以云南省禄丰恐龙谷南部的典型冲沟为研究区域,分别设计两种模式进行数据采集,先采用无人机正常航测模式对试验区一进行数据采集,再用无人机贴近地面飞行的方式对试验区二进行数据采集,通过数据处理,得到两个试验区的三维实景模型、点云数据、DOM、DSM等,对无人机成像点云进行PTD滤波处理,构建高分辨率的DEM;结合三维实景模型和DEM分析不同数据采集模式的优缺点以及适用性,结果总体实证了应用近地面飞行采集数据构建的三维实景模型能够实现对复杂地物的精细化量测分析,为广大山区复杂地形的三维建模和精细化分析提供了一种思路,对复杂地形的研究分析具有参考借鉴作用。

基于GLScene采场基本顶三维精细化参数建模研究

为建立基本顶的三维计算机模型,用于精细化分析基本顶的运动情况。基于矿山压力控制理论,分析采场上覆岩层基本顶的空间运动状态,实现采场基本顶三维精细化建模从物理模型、数学模型向计算机参数建模的转化。将采场基本顶的模型分为基本顶的初次来压运动模型和周期来压运动模型,通过分析基本顶初次来压、周期来压与采煤工作面进尺间的空间关系,描述基本顶来压运动结束后形成的多岩块空间结构,建立各阶段来压过程的数学模型,实现对采场顶板各阶段、各岩块几何尺寸的定量描述;建立三维笛卡尔坐标系,实现对基本顶运动前岩层与运动后岩块的精确建模,运用GLScene的3D组件,实现对采场基本顶各岩层、各岩块的三维动态立体建模,可以实现随采煤工作面的不断推进,采场上方基本顶发生挠曲、裂断与下沉的动态演化过程,更直观地表达采场上覆基本顶的运动规律与运动状态,为预测与控制基本顶来压时引发的安全隐患提供技术支撑。通过31214综采面的建模实例,验证了采场三维精细化参数建模的技术可行性。

一种融合多源影像的精细化三维建模方法

实景三维模型是数字城市和智慧城市的重要空间底板,在自然资源规划、社会经济发展方面发挥着越来越重要的作用。本文分析了倾斜摄影测量、贴近摄影测量和近景摄影测量3种实景三维模型影像的获取方式,提出了一种融合多源影像的精细化三维建模方法。本文以常州市天宁禅寺为试验区,通过多源影像数据融合建模实验证明该方法的有效性。试验结果表明,融合多源影像的精细化三维建模方法有效解决了单一影像数据的三维建模成果细节缺失、结构变形等问题,实现了地表建筑物全方位、精细化三维重建。

判别性特征引导的零样本三维模型分类算法

基于零样本学习的三维模型分类是三维视觉领域的一个新兴话题,旨在对未经训练的三维模型进行正确分类.针对零样本三维模型分类中存在重视全局而忽视局部,强制约束而无视语义-视觉跨域差异性,导致整体性能低下的问题,提出一种判别性特征引导的零样本三维模型分类算法.首先,以三维模型的多视图表征为输入,自适应地捕获三维模型的局部判别性特征,获得具有良好语义对应性的视觉特征表示;其次,以词向量的形式引入类的语义表示,结合条件生成对抗网络生成类的伪视觉特征;最后,提出语义判别损失和内容感知损失联合监督,从语义到内容共同约束真实视觉特征和伪视觉特征的对齐,鼓励模型学习具有高局部判别性的特征,实现语义-视觉的跨域细粒度对齐.在ZS3D数据集上达到了60.9%的Top-1准确率,超越当前最好方法2.3个百分点,同时在Ali数据集的3个子数据集上也分别取得31.9%,9.9%和16.6%的准确率,均达到了较好的实验效果,验证了该算法的有效性和普适性.

贴近摄影与倾斜摄影测量技术融合在地质灾害调查中的应用

传统的地质灾害调查中以人员实地调查为主,不仅工作效率低、而且工作区多为复杂地形,为地质灾害调查带来了挑战,使地质工作变得较为危险。本文以探究精细化三维模型构建技术在地质灾害调查中的应用为目的,融合贴近摄影与倾斜摄影测量技术,通过采集工作区多视影像,以及对灾害点贴近摄影,融合构建精细化模型,在此基础上进行地质灾害解译。经案例证明,贴近摄影与倾斜摄影测量融合技术构建出高分辨率、高精度地质灾害底层精细模型,在地质灾害应用中效果明显,大大提高了地质灾害调查效率。

精密三维建模贴近摄影技术研究

通过对山体地质露头、岩体剖面开展高精度倾斜摄影和贴近摄影采集技术研究,探索出一套从成果精度指标理解、性能匹配的硬件配置、功能适应的软件选择、满足要求的静态控制网建立、岩壁像控点精密测量、露头剖面精细航线规划,到复杂环境下无人机控制措施应用等针对性的技术路线,成功实现航测采集分辨率2 mm以内、三维实景模型相对精度1 cm以内的目标。

基于3D-GIS的抽水蓄能电厂动态监控与仿真技术研究

文中针对抽水蓄能电厂运营信息化建设的需求与现状,依托高精度三维建模技术、设备动态监控、虚拟仿真等技术,对抽水蓄能电厂进行全方位、多视角的精细测绘与三维建模,同时集成电厂现有系统资源,搭建动态监控与仿真一体化平台,解决目前抽水蓄能电厂信息展现不集中、不直观的缺陷,为电厂三维信息化建设提供新型的解决方案。

空区探测及3D建模技术在采矿损失贫化核算中的应用

针对焦家金矿深部矿体上向水平进路充填采矿法二步骤矿柱回采降低采矿损失贫化的问题,采用VS150空区扫描系统对矿房回采后形成的空区进行精细化探测,将其结果导入3Dmine软件中生成三维模型实体。通过对模型切割水平剖面和垂直剖面,定量分析采场超、欠挖情况,计算得出矿石贫化率为5. 1%,采矿损失率为6. 8%;同时,通过垂直剖面中的矿柱轮廓,为下一步矿柱回采时炮孔精细化设计提供详细依据,从而达到降低采矿损失贫化的目的。对类似矿山二步骤矿柱回采降低采矿损失贫化具有一定的参考价值。

三维激光扫描仪在建筑物精细重建中的应用

数字城市建设的不断推进和三维数据采集技术的发展,对城市中重点地区建筑模型的精细程度提出了更高的要求。目前在大规模城市三维建模中,地面激光扫描与倾斜摄影测量联合建模的方法因其建模效率高被广泛应用。但其模型精细程度不能满足重点地区建筑物建模精细度的要求,因此采用多源点云融合进行小区域高精度的三维建模。融合建模虽然模型精细度较高,但前期点云数据处理工作量较大,影响建模效率。本文提出一种建筑物精细建模的方法,并通过实际数据进行验证对比。结果表明,该方法在实现建筑物精细建模的同时,提高了密集点云的自动化处理程度和建模效率。

基于地面LiDAR的建筑物精细化三维重建及精度分析

随着“实景三维中国”以及智慧矿山等建设的不断推进,对承载数字化建设基础数据的三维模型精细化程度提出了更高要求。基于地面LiDAR三维重建技术,提出了建筑物精细化三维重建方法。采用地面三维激光扫描仪获取建筑物的扫描数据,经过点云去噪、点云着色、多点点云拼接及坐标转换等处理,构建了基于三维激光点云的实景三维模型,并从位置精度和纹理结构信息角度对模型进行了建模质量评价。结果表明:基于地面LiDAR的建筑物三维重建方法构建的三维模型位置精度高,X方向中误差为±0.92 cm,Y方向中误差为±0.60 cm,平面中误差为±1.10 cm,高程中误差为0.77 cm;在结构纹理精度方面,能精细地表达出建筑物下部及内部的信息,纹理细腻。

工程地质三维模型精细构建方法研究

上海三维城市地质信息系统有很好的地质建模基础,但是由于地质数据及其应用本身所具有的复杂性和不确定性,建立的三维地质模型与实际的地质条件之间还有不小的差距。本文结合上海地质条件和钻孔数据情况,对当前的钻孔自动建模方法流程进行了分解、对实现过程缺陷进行了剖析,从工程地质条件分析、数据预处理方法、建模算法优化三个层面开展了建模流程的精细优化,并选择典型的中山公园场地进行建模验证和精度分析,通过将建模结果与人工生成的成果图进行精度评估,取得了较好的建模效果。

基于无人机模型的危岩运动模拟及风险区划

研究目的:青藏高原东南缘板块交界处的金沙江区域海拔高,地壳活动频繁,岩体较破碎,沿岸地形起伏大,高位危岩发育。传统的地质勘察手段人力难以企及,安全风险极高且效率低下,因此亟需开展非接触式测量、运动模拟及风险区划技术的相关研究与实践,探索出一套适宜高原山区的危岩落石勘察和风险评价分析体系。研究结论:(1)针对高原山区海拔高、低温低氧、地形起伏大、风速大等不利环境因素,选定了非接触式的无人机平台及精细化建模技术,替代了高原山区传统的勘察工作模式;(2)获取了高陡边坡、高位危岩落石区域的真实地形表面特征,可实现高陡边坡高位危岩落石的解译识别、岩体结构几何信息的定量提取、三维滚落运动模拟及特征分析和落石时空风险区划;(3)通过大量的应用实践,这种新型勘察评价体系可极大地提高勘察精度和效率,保障勘察设计施工的安全,研究成果可为高原山区勘察工作提供借鉴和参考。

大规模中心城区精细化建模及可视化研究

无人机倾斜实景三维模型在数据缺失时会出现扭曲、变形等现象,模型精细程度不高,同时由于建模机制等原因无法直接用于智慧城市的管理应用。本文以南京市江宁区100 km^(2)中心城区的精细化建模为研究对象,融合应用多源异构数据构建出大场景实景三维模型,基于三维模型完成了各类城市基础设施的单体精细化建模及三维可视化研究。结果表明,构建的精细化模型数学精度高、模型表达细腻、完整性优,基于数字孪生平台搭建的三维可视化系统可承载海量三维模型数据的快速加载及运行,并可为智慧城市的管理提供服务应用。本文为大规模三维精细化城市模型的建设提供了一定的参考价值。

地层精细划分下的储层岩石学特征三维建模分析

可信度低的储层岩石学特征三维模型,会使得三维模型的应用价值下降。针对上述问题,构建地层精细划分下储层岩石学特征三维优化模型。选择Petrel软件作为储层岩石学特征三维建模工具,从钻井、沉积相、孔隙水等多个方面准备数据样本;模拟储层成岩与演化过程,设计地层结构精细划分标准,精细划分储层结构;从岩石颜色、矿物组分和沉积构造3个方面,分析储层岩石学特征,求解孔隙度、渗透率、含油饱和度等特征属性;按照优化设计的离散型变量和连续型变量,得出储层岩石学特征三维建模结果。通过模型验证实验得出结论:优化设计的储层岩石学三维模型的拟合度以及特征属性误差均满足预设要求,即构建的三维模型具有较高的可信度。

基于低空无人机影像的智慧楼宇精细化三维模型构建方法

由于智慧楼宇矢量数据难以获取,影响构建的三维模型精细度,提出基于低空无人机影像的智慧楼宇精细化三维模型构建方法。基于低空无人机摄影获取智慧楼宇影像数据,预处理影像数据,通过影像的密集匹配、三角网构建以及纹理映射步骤构建智慧楼宇精细化三维模型,修补三维模型空洞,确保模型精细化程度。实例应用结果表明:本文方法构建的智慧楼宇精细化模型平面中误差6.13 cm,高程中误差6.21 cm,验证该方法的正确性,可以构建高精度、高质量的智慧楼宇三维模型。

贴近摄影测量环绕式航线规划方法研究

精细三维模型不仅能够记录建筑物的原始三维信息,还能够记录其纹理信息,可以为建筑物的重建、保护、展示、修缮等工作提供重要的基础数据。以日照市灯塔为例,在初始场景信息的基础上进行了无人机的环绕式航线规划,以此探索了贴近摄影测量技术在建筑物精细三维模型建设中的应用流程。研究结果表明:贴近摄影测量可以达到毫米级的地面分辨率精度,在建筑物的三维信息获取中取得了显著成效。

基于三维激光扫描技术的变电站精细建模技术研究与应用

变电设施是电力系统中的重要组成部分之一[1],其不同于常规的民用建筑工程,内部有众多的电气设备,分布数量大且电力电缆相互交错,载荷情况十分复杂。同时变电站处于实时运行状态,不允许停止运行,否则不能正常为人民生产和生活供电,给人民财产与人身安全造成重大损失与伤害[2]。文章通过利用3ds Max等成熟的建模软件还原设施设备的实景情况,架站式三维激光扫描技术采集变电站中的外业信息,直接反映出变电站实地的设施布局与设备安装的具体变化与差异,通过数字化手段获得变电站当下的布局规划,生产维护,参数铭牌,设施建设等一系列三维数字化信息,让运维人员更加安全,直接,高效的运行与管理变电设备。

基于三维地质建模技术的溶土洞精细化勘察

常规岩土工程勘察结合三维地质建模技术是实现未来精细化(三维)勘察的发展之路。基于EVS三维地质建模软件,依托某建设项目的常规岩土工程勘察资料,对场地中溶土洞的三维勘察进行了研究,研究了如何把离散的二维勘察孔数据通过三维地质建模,采用邻点法的算法,形成可视化的三维地质模型。基于可视化的三维地质模型,分析了场地内溶土洞的分布情况及体积,为溶土洞处理提供了可靠依据。实践证明,利用可视化的三维地质模型,在处理溶土洞,水泥使用量比实际值少14%,化学浆液使用量比理论值少24%,工期比实际工期节约20 d,费用比实际费用节约24%。

提高特高含水期油田剩余油描述精度的方法

提高特高含水期油田剩余油描述精度是油藏工程师追求的目标。为此，采用“模式预测绘图法”绘制沉积相带图，提高储层描述精度，深化了储层平面非均质性认识；通过建立精细构造模型，深化了断层分布特征认识；通过实现精细地质研究成果数字化，建立相控＋岩控的三维地质模型，提高了地质模型精度，深化了储层空间非均质特征的认识；综合应用精细地质研究成果、取心井资料、监测资料、分层注水资料以及新井和油水井动态资料实施油藏精细数值模拟，提高了数值模型精度，深化了油水分布特征的认识。从而实现了精细描述和研究剩余油分布，进一步提高了剩余油描述精度。

大庆长垣油田特高含水期精细油藏描述技术

针对特高含水期剩余油高度零散、复杂的问题，大庆油田开展了高含水后期精细油藏描述技术研究与现场应用试验，形成了以储层沉积微相为基础的相控地质建模和大规模并行数值模拟为主要内容、具有大庆特色的精细油藏描述技术。实践表明，大庆油田精细油藏描述研究充分定量应用了精细地质研究成果，细化、量化了剩余油分布，优化了综合调整挖潜，措施可以落实到单井、单层，对控制油田产量递减和含水上升起到了很好的作用，必将成为现代化油藏管理的有效模式。从理论和实践两个方面系统论述了大庆油田精细油藏描述技术的发展历程、思路、要点、成果和认识，并指出了今后的发展方向。