基于高分辨率影像和大比例地形图快速创建三维模型的方法研究

三维数据的制作在模型方法和软件方面存在一定的限制,利用二维数据快速创建三维地形场景,一直是三维GIS面临的挑战。以SketchUp三维建模软件为基础,在大比例地形图上叠加影像数据生成三维模型,获取影像完整的纹理信息,快速生成逼真的三维场景模型,并探讨其中的技术方法和流程。试验表明,该方法可快速得到纹理、色泽均较为满意的三维地形场景。     

航测虚拟现实中三维模型的设计

研究目的:研究在航测虚拟现实中三维模型的设计思路,以及具体的三维房屋模型、道路模型的设计方法,从而达到三维模型在视觉上的逼真重建、显示的效果。研究方法:将需要建模的诸如房屋、道路等复杂的对象分解成多个单独的"面对象",按照实际坐标进行建模,并对每一个面进行贴面,以达到真三维的效果。研究结果:对每一个真实的对象进行三维建模技术上是可行的,但是会对计算机硬件的要求非常高,实际建模时可以综合考虑。研究结论:航测虚拟现实技术,提供三维建模与可视化、数据集成管理和分析应用等功能,能逼真呈现线路所经区域的地形环境。借助这一技术,可以给决策者、设计师以直观的三维立体印象,为道路设计方案评审及优化设计提供决策的依据。可应用在铁(公)路选线、道路空间几何线形评价、行车安全评估、环境影响评估和桥、隧、站位选择等方面。     

多分辨率模型与地形实时绘制

大规模地形实时绘制是计算机图形学的基本问题 ,也是虚拟地理环境中不可缺少的因素。本文重点介绍了地形多分辨率模型生成技术 ,将地形多分辨率模型生成技术概括为基于规则网格、基于不规则三角网格两大类 ,并分别介绍了这两类方法的相关理论和生成技术。最后介绍了近期的一些地形实时显示技术。     

基于遥感数据的选线三维地理环境建模方法

遥感技术、数字摄影测量技术可以快速获取选线区域的数字高程模型和影像数据,结合计算机图形学、科学计算可视化快速建立虚拟选线系统的三维真实地理环境,从而在该三维环境中进行选线设计。针对虚拟环境铁路选线系统大规模地形的特点,给出一个与视点相关、视线方向相关、地形起伏幅度相关、格网最小间距相关的连续多分辨率简化网格模型,克服拼接裂缝问题,实现基于四叉树的动态多分辨率三维地形实时显示与漫游。试验结果表明,该方法可以很好地满足虚拟环境选线系统大规模三维地形可视化和实时漫游的要求。     

高速列车驾驶台多功能显示器虚拟仿真

本文研究了基于XNA平台的高速列车驾驶台虚拟仿真技术,着重介绍了虚拟驾驶台中多功能显示器在虚拟三维场景中的实现方法.主要涉及虚拟显示器的创建、驱动及交互等功能的实现方法,采用基于XNA平台的离屏渲染技术、动态参数驱动MFD显示和模型拾取算法,逼真地实现了实时显示高速列车驾驶台运行信息和人机交互,提高了虚拟场景的真实感、沉浸感.     

基于公共点的地形数据坐标转换软件设计与实现

设计并实现一个基于公共点的地形数据平面坐标转换软件。该软件以功能插件的形式在Auto CAD平台中运行,能够灵活的导入公共点数据,并能够根据地形数据范围自动选择公共点;提供相似变换和仿射变换两种基于公共点的坐标转换模型,显示转换精度指标和转换方程式中各个变量值;不仅能实现单个或批量地形图数据的坐标变换,还能对地形散点数据进行转换;该软件易于实现,维护、拓展方便。工程实践证明,该软件能够满足铁路工程应用。     

色流仿真技术在牵引变电所运行监控中的应用

针对铁路牵引变电所运行状态的计算机安全监控,提出了在电气主接线图中用"色流"代替电流仿真显示的新概念.根据这种思想研究了仿真数学模型、计算方法,结合具体牵引变电所的电气主接线,开发了计算机监控软件.研制的安全监控系统实际运行表明,监控计算机屏幕上的电气主接线图能够实时反应设备运行状态,设备带电情况显示更逼真、操作响应速度快,大大提高了牵引变电所运行状态监控的可视性和可靠性.     

铁路线路三维设计模型的建立方法研究

介绍了既有线路三维模型的建立理论及实现方法．通过分析它们存在的困难和不 足，提出了一种利用航测或外业勘测地形数据，在微机上建立设计线行经地区的三维空间的地形模型；利用横断面数据建立线路三维模型，通过修改地形模型达到地形上显示三维线路模型的一种方法．     

分形地形模拟研究

为了重建逼真的具有多分辨率层次的三维地形 ,详细分析了分形理论和分形布朗运动的原理 ,指出其数学模型与真实地貌特征基本吻合 ,对分形布朗运动特征参数 (H ,δ)的物理意义进行了剖析并提出了完整的估算方法 ,最后给出了实现分形地貌的算法思路 .以此为基础 ,作者在微机上用VisualC 6.0和OPENGL三维图形库结合编程 ,对分形断面和分形地貌的模拟生成进行了可视化实验研究 .结果证实了该方法的有效性和实用性 .     

铁路线路三维设计模型的建立方法研究

介绍了既有线路三维模型的建立理论及实现方法．通过分析它们存在的困难和不足，提出了一种利用航测或外业勘测地形数据，在微机上建立设计线行经地区的三维空间的地形模型；利用横断面数据建立线路三维模型，通过修改地形模型达到地形上显示三维线路模型的一种方法．     

偏压小净距隧道合理施工工序的探讨

采用数值分析手段,针对偏压状态下小净距隧道的不同施工工序进行了分析.研究显示,采用“先外后里”较之“先里后外”的施工工序,围岩-初衬的受力分布更加均匀、合理,施工中可以利用施工偏压来抵消地形偏压的影响.     

复杂艰险山区铁路牵引变电所接地网设计研究

我国即将建设以川藏铁路为代表的一大批复杂艰险山区的高标准铁路。受地质条件及电力系统影响,牵引变电所的接地设计将面临地形受限、高填方、土壤电阻率高、短路电流大等诸多困难和挑战。基于CDEGS软件建立的牵引变电所接地网仿真计算模型,分别对常规接地网、深井接地、外引接地以及提出的双层接地网模型进行仿真计算和指标考核,分析接地电阻、接触电势校核以及经济指标的对比。数据显示常规、深井及外引接地方式在地形受限的复杂环境中效果不明显,而双层接地网结构在经济、技术综合指标中最优。该方式在西成高铁的秦岭山区牵引变电所应用,效果非常明显,证明双层地网结构非常适合在复杂艰险山区铁路高填方地段的牵引变电所采用。     

高速公路三维几何建模研究

介绍了利用既有地形图和施工设计图为数据源 ,选择相关软件建立高速公路及沿线地形三维几何模型的流程。并通过实验建立了重庆至合川高速公路某段三维几何模型。实验表明 ,这种建模的效果令人满意 ,是一种快速有效的建模方法 ,特别是对大范围区域更显示其优越性。     

基于ArcView实现地形可视化

介绍了ArcView在处理地形数据以及实现地形可视化方面所表现出的强大功能,并以实例描述了利用Arcview可以直观地体现地形、地貌以及地物,阐述了该软件在RGIS中的巨大作用.     

基于保角变换法的不同地形对地面落雷分布的影响研究

针对高铁在地形复杂区域的落雷密度较难估算问题,提出了一种基于保角变换法与雷电先导发展理论相结合的方法求解不同地形条件下的落雷密度.首先对对称地形的保角变换函数进行拓展验证,使其满足实际复杂地形形状的需求,并得到地形参数与保角变换参数的数学对应关系;再结合雷电先导发展理论建立落雷分布计算仿真模型,在不同地形条件下进行落雷分布仿真,对仿真数据进行整理统计形成落雷分布概率密度函数曲线,通过对曲线进行对比得到落雷分布的差异性.该方法拓展了保角变换函数的应用范围,为估算复杂地形区域的落雷密度问题提供了一种新思路、新方法.     

三维地形可视化技术在铁路电力设计中的应用

三维地形可视化技术一直是地理信息系统、数字摄影测量、虚拟现实等领域的研究热点.铁路电力线路设计过程中,通过三维地形可视化技术,可以使设计人员对地形有较直观的认识,提高贯通线路设计的效率和质量.根据数字高程模型(DEM)数据,利用VC++6.0和OpenGL作为平台,重点讨论建立地形三维可视化系统的关键技术和实现过程.     

基于BIM的三维地形自动修正和拟合方法

在铁路工程BIM设计中,利用测绘资料生成的三维地形面是BIM设计的基准数据。现有铁路BIM设计软件一般利用已知特征点、线直接生成三角网,由该方法生成的面存在无法反映实际特征以及三角面之间过渡突兀等问题。针对此方法的不足,提出一种基于高斯过程回归模型的三维地形面拟合及修正方法,即利用少量特征点、线拟合三维地形面,也可以在顾及原始曲面三维特征的前提下,利用少量高精度特征点、线进行纠正,得到更高精度的地形面。该方法已应用于京张高铁BIM设计中,为路基、桥梁、隧道、建筑以及站后各专业提供了准确的地形基准,具备良好的实际应用价值。     

450MHz频段电波传播路径损耗模型的研究

高速铁路450MHz频段的无线覆盖是系统设计和建设的重点和难点。通过对电波大尺度传播模型的理论分析,结合我国高速铁路穿越复杂地形的实际特点,利用最小平方差估计法对高速铁路典型地形条件下450MHz频段电波传播进行建模。基于某客运专线试验段测试数据,分别对平原、路堑、桥梁、车站及丘陵等典型地形条件下的路径损耗指数n、标准差σ和相关系数γ进行统计,求解出上述五种地形条件下的电波传播模型,并对模型中参数的差异进行分析,最终建立高速铁路完整电波传播模型。     

南方CASS软件在地形测量中的应用

随着测绘新技术的发展,数字化地形测量将逐步取代传统地形测量方式,CASS软件作为一种基于AutoCAD平台技术的数字化地形地籍成图软件,为现代地形图测绘提供了一种新的技术手段。概述了南方CASS软件在铁路地形测量中的应用和体验,并与传统成图方法进行了比较,指出了其优点及不足。     

武汉长江大桥长期健康监测和安全评估系统研究

本文介绍武汉长江大桥长期健康监测和安全评估系统的设计方案、结构体系、主要监测内容、传感器布设安装与防护要求、数据库管理与查询的主要功能、安全评估方法与报警功能。该系统针对这座老桥的具体情况,以桥梁结构整体性能监测及列车信息和环境信息监测为主,采用分片小集中数据采集、星形组网方式,由多种参数、多种传感器和相关调理仪、多测站及两级计算机局域网构成。运行结果表明:监测系统抗干扰能力强、传输速率快、故障率低,工作性能稳定,数据结果准确、可信;全部数据边采边显,波形显示形象逼真,刷新速度快;数据库管理科学,数据查询简便、快捷;安全评估理论和方法可行,可操作性强。