面向GIS应用的铁路工程三维信息模型数据交换方法

为实现铁路三维信息模型在不同平台之间的互操作和信息共享,本文提出一种基于多元信息分离和独立存储、支持简化层次细节和场景构建的模型数据交换方法RIMTrans.首先,从RIM各单元要素中提取描述几何特征的参数,并通过快速网格化等算法将其转换为GIS需要的Mesh数据;其次,建立IFC与RIM语义之间的映射关系,保证了数据交换过程中语义信息的完整性;然后,引用IFC规定的属性定义和描述方式作为标准交换格式,实现属性信息的传递;最后,以语义为主导,从几何、属性、语义三个方面对RIM进行了多层次细节简化.通过选择某铁路工程设计工点案例区域,本文采用RIMTran,方法开展了设计阶段信息模型的格式转换实验.结果表明,本文提出的数据交换方法灵活可控,三维模型中附带的铁路工程语义信息完整性可达85%,与传统作业方式相比,RIM信息模型的转换时间耗用降低70%,集成到三维GIS场景中的准确度达100% .     

CityGML与IFC三维空间构模分析与比较

随着三维地理信息的快速发展,CityGML与IFC融合并受到广泛重视。从空间定位、空间剖分、几何表达等方面对CityGML与IFC的三维几何构模异同进行分析,对二者融合中面临的几何转换问题进行探讨,并通过试验对二者建模效率进行对比分析。     

视觉感知驱动的三维城市场景数据组织与调度方法

针对大规模复杂三维城市场景三维可视化的数据调度效率不高、视觉一致性差等关键问题,提出了一种视觉感知驱动的复杂三维城市场景数据自适应组织管理与动态调度方法.该方法根据三维场景数据的空间分布特征,利用自适应四叉树对复杂三维城市场景进行不同层次粒度的划分,并自底向上遍历四叉树,为中间节点生成LOD(level of detail)和计算各个层级的几何误差,构建灵活的多粒度三维瓦片模型,最后根据屏幕误差评估建筑物模型的三维几何特征(形状、尺寸、高度)等视觉感知参数,约束不同细节层次模型的自适应调度.选择了柏林4个细节层次的三维城市模型数据,进行交互式三维漫游测试.实验结果表明,基于视点相关HLOD(hierarchical LOD)动态调度,动态可视化的渲染帧率始终保持在40 f/s左右,达到了网络环境下复杂三维城市场景数据动态调度的高效性和三维可视化视觉一致性的要求.     

道路地形动态三维可视化及相关属性查询研究

采用CDT理论建立道路与地形整体模型,并转化成格网模型进行三维显示;采用小波算法对格网地形模型进行简化,成功应用在道路三维场景实时浏览中;根据OpenGL技术原理,解决了三维空间数据与地物属性数据库的连接;在三维空间中,通过鼠标点击获取三维空间目标,再从地物属性数据库中返回此目标的属性数据,供设计者参考.     

基于单目图像的列车事故场景三维重建

为了辅助铁路事故应急救援方案的制定,提出了一种基于单目图像的列车事故场景快速三维重建方法。考虑不同应用场景的2种相机投影模型,采用SIFT算法提取图像特征并与事故列车的CAD模型相匹配,通过引入车厢之间的几何约束,将三维重建转换为求解带约束的非线性最小二乘问题,最终还原事故主体的位置与姿态。为了定量与定性验证该方法的计算效果,分别对模拟列车事故场景与真实列车事故场景进行车厢的三维重建。在模拟列车事故场景中采用了较精确的有限相机投影模型进行离线标定,在真实列车事故场景中采用了较稳定的针孔模型进行自标定。分析结果表明:通过对模拟场景的定量分析,重建两节车厢中用于测量的8个节点的最大相对误差为4.54%,平均相对误差为1.85%;通过对真实场景的定性分析,结合地形信息校正,同样能够实现车厢位置与姿态的三维还原;最终借助三维可视化引擎,可在视觉上还原整个事故环境全貌。该方法还可用于应急救援电子沙盘的开发以进行铁路事故分析和安全教育。     

一种允许误差的异构图形语义匹配技术

为解决二维和三维异构图形数据匹配问题,以流程工厂协同设计为背景,提出了基于允许误差的最大语义匹配算法(MSMGE).该算法首先用类无向图描述二维和三维图形数据的工程属性和拓扑关系,消除了研究对象的异构性;然后,用语义表达式表示类无向图顶点与边的语义关系,将二维和三维异构图形数据的匹配转化为允许误差最大公共序列的匹配;最后,通过采用基于工程语义的类无向图语义分割、语义规整和语义裁剪等方法降低MSMGE的复杂度.研究表明,用此算法,匹配精度能够达到90%以上.     

面向设计的集成产品装配模型

介绍了装配模型的研究现状,分析了装配模型的几种表示方式及其优点、缺点,然后提出了一种面向设计的基于广义键和层次结构模型的集成产品装配模型。这一装配模型能够描述产品的层次信息,描述零部件之间的位置关系信息、连接关系信息、运动关系信息、传动关系信息和配合关系信息,还能够描述零部件的设计参数及其约束关系、分析特征等非工程语义信息。基于产品几何模型和装配模型的设计系统,能够支持产品自上而下、逐步求精的设计     

真实感场景遥感技术在铁路工程勘察中的应用

为了进一步推广遥感技术在铁路工程勘察中的应用,在分析传统遥感技术应用局限性的基础上,提出了真实感场景遥感技术.通过引入视差函数,基于立体正射影像像对,保证视差方向与模型基线方向一致,消除夹角,获取数据精度更高的立体模型,形成了一套完善的遥感建模方法和生产应用流程;将遥感技术与协同设计平台配合使用,实现了不同专业之间数据的双向流通.研究结果表明:真实感场景遥感技术适用于铁路工程勘察的多个不同专业,尤其在不良地质调查、线路选线方面效果明显;与传统遥感技术相比,可节省外业勘察时间50%,节省内业设计时间20%.     

基于数据库的三维几何模型描述

机械ＣＡＤ中，几何实体的基本表现方法就是将几何实体以信息方式储存于计算机中，对于实体对象而言，有许多不同的表现形式，本文在讨论了最主要的表现形式后，详细阐述了在数据库支持下，三维几何模型描述的重要方面（即储存形式）。     

一种本体转换为关系数据库模式的方法

语义网是下一代互联网,本体是语义网描述逻辑的具体实现．本文提出了一种本体转换为关系数据库模式存储的方法,将本体中的每个类和属性的实例用单独的数据表存储,使用视图来体现对象之间的关系．本文提出的转换方法的优点是当本体发生修改时,不需要大量修改数据库的结构,适合于中小型本体的转换．     

土地利用数据库智能化自动综合系统研究

本文基于土地利用数据库,采用对象关系型数据库管理GIS图形和属性数据通过对土地信息系统多尺度空间数据模型的研究,建立支持土地信息多重表达的土地数据库,实现不同尺度地理空间下土地管理决策的科学化.     

基于ArcGIS的CAD到GIS数据转换

由于AutoCAD强大的绘图功能和处理矢量图形的能力,因此在数字地形图的生产中,大部分成果为AutoCAD的格式。从CAD数据与GIS数据的特点出发,以CAD数据与ArcGIS数据之间的转换为例,阐述CAD数据与GIS数据之间具体的转换方法,并以一幅地形图为例,实现CAD数据与ArcGIS数据之间的转换。     

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数字铁路是基于地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)、信息系统、物联网、虚拟化、信息集成等技术,研究中国铁路基础设施、移动装备及铁路环境的数字化,实现铁路服务资源和运力资源的全面管理和直观展示的新一代铁路信息系统. 它是在现有铁路信息系统基础上的改造和完善,对于提升铁路管理、服务的水平和形象,保证运输安全具有重要作用. 本文分析了数字铁路的主要研究内容及关键技术,提出了数字铁路总体框架和标准体系,并对其中铁路地理信息平台进行了结构设计,对于建设数字铁路具有重要指导意义.     

数字铁路框架体系的研究

数字铁路是基于地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)、信息系统、物联网、虚拟化、信息集成等技术,研究中国铁路基础设施、移动装备及铁路环境的数字化,实现铁路服务资源和运力资源的全面管理和直观展示的新一代铁路信息系统. 它是在现有铁路信息系统基础上的改造和完善,对于提升铁路管理、服务的水平和形象,保证运输安全具有重要作用. 本文分析了数字铁路的主要研究内容及关键技术,提出了数字铁路总体框架和标准体系,并对其中铁路地理信息平台进行了结构设计,对于建设数字铁路具有重要指导意义.     

Industry foundation classes based integration of architectural design and structural analysis

The numerous construction projects in China provide the best environment for the development of information technology applied in building design. Various commercial CAD/CAE software applications are purchased by design firms for multi-disciplinary design tasks. However, researches on integration and interoperability are seldom considered. This study pursues a breakthrough point of integration in the architectural and structural domains and expects further development in other aspects. A central building information modeling (BIM) framework based on the industry foundation classes (IFC) is proposed to handle the data exchange between IFC-compatible architectural models and structural models. A central XML(extensible markup language)-based unified finite element model (FEM) is proposed for model conversion among various commercial structural CAE software applications. In addition to bidirectional data interfaces among IFC-based BIM, XML-based FEM and various commercial FEMs, some other components such as visualization, calculation and model editing/check are also equipped into the prototype system.     

模糊层次分析与三维GIS集成的升压站选址方法

为了克服传统风电场升压站选址方法的局限性,基于模糊层次分析选址综合评价方法,在三维GIS中对升压站的选址进行了可行性比对分析. 首先从施工成本、选址地形因子、灾害指标、临近资源及障碍区域五个类别的准则建立风电场升压站选址递阶层次结构;其次集成三维地理信息系统与模糊层次分析法构建一种新的选址评估模型;通过预设几何初选规则获取模型输入参数,最终解算模糊评价矩阵实现升压变电站自动选址. 通过对不同地形的已建成风电场升压变电站选址结果进行比对研究实验表明:以风机分布区域范围内的2 m分辨率的数字高程模型作为实验数据,系统解算时间均在10 min内. 平原最佳选址的站址评分为0.957 8优于已建成站址评分0.941 2;山地最佳选址的站址评分为0.743 5优于已建成站址0.706 8. 该方法有效地提升了选址的时间效率且具备较高的精准性及较好的适用性.      

一种三层结构的铁路GIS模型

基于对地理信息系统(GIS)应用模式的分析，阐述了三层结构体系的基本思想和特点，设计了基于三层结构的铁路GIS集成应用模型，探讨了铁路GIS的整体规划，并采用MapObjeets组件和C Builder开发了一个应用系统。基于三层结构铁路GIS应用模型构建的铁路企业信息系统具有高效、稳定和可扩展等特点。实践表明，根据铁路信息化特点采用多层分布式技术建设铁路GIS是可行的。     

基于GIS的地区级路面管理系统的开发与应用

公路网建设的完善和信息化管理的快速发展,使得路面管理系统成为道路养护管理的一种重要的辅助工具.基于GIS的路面管理系统能够实现空间数据、属性数据的共享和路面使用性能的评价,为各级养护管理部门提供及时、准确的决策辅助信息,初步实现路面养护工作的可视化管理.     

Semantic driven design reuse for 3D scene modeling

The increasing scale and complexity of 3D scene design work urge an efficient way to understand the design in multi-disciplinary team and exploit the experiences and underlying knowledge in previous works for reuse. However the previous researches lack of concerning on relationship maintaining and design reuse in knowledge level. We propose a novel semantic driven design reuse system, including a property computation algorithm that enables our system to compute the properties while modeling process to maintain the semantic consistency, and a vertex statics based algorithm that enables the system to recognize scene design pattern as universal semantic model for the same type of scenes. With the universal semantic model, the system conducts the modeling process of future design works by suggestions and constraints on operation. The proposed framework empowers the reuse of 3D scene design on both model level and knowledge level.     

CSG/BR方法在铁路构筑物三维建模中的应用研究

根据铁路构筑物形状规则性的特点,在CSG、BR等三维模型表示方法的基础上,研究了CSG/BR混合模型表示法在铁路构筑物三维建模中的应用。以往的铁路三维模型重在可视化方面,CSG/BR模型可以关联属性数据,进行空间查询和分析,并以桥墩为例分析了此方法的建模过程。