机载激光扫描数码摄影测量系统在公路勘测设计中的应用

与成熟的传统摄影测量相比,机载激光扫描数码摄影测量是制作高精度正射影像、数字地面模型和数字线划图的新技术,2种技术各有特点和优势,但后者未来发展潜力巨大.采用该技术制作了125 km的正射影像、数字地面模型和1∶ 2 000的数字线划图.介绍了机载激光扫描数码摄影测量系统的组成、工作原理,并结合工程实例初步探讨了该系统在公路勘测设计中的应用.     

立体影像法船舱容量测量技术研究

目前国内外大容量计量应用最为广泛的是全站仪测量。其特点是单点测量精度较高,但对于较复杂或存在大曲面船舱壁的舱室而言,明显存在着采样点密度不足、人为影响因素较大、自动化程度不高等缺点。数字摄影测量的飞速发展为解决不规则复杂舱室的容量计量难题提供了新的方法。提出了一种基于结构光和近景摄影测量技术获取物体点云的便携式船舱容量测量技术,首先利用结构光为船舱内壁提供纹理信息,然后基于近景摄影测量技术获取点云,最后利用NURBS曲面拟合船舱内壁并计算体积。试验证明,该技术具有可行性和可靠性。     

基于超高燃油喷射压力的喷雾特性试验研究与模型修正

为了研究超高压喷射条件下二次破碎喷雾模型对燃油雾化特性的影响,在AVL FIRE软件平台上对燃油喷雾过程进行数值模拟,搭建可视化喷雾闪光摄影试验台架。基于超高的燃油喷射压力对燃油的雾束发展形态进行了图像采集,利用试验结果对二次破碎喷雾模型进行修正,分析模型中主要参数对燃油雾化特性的影响。结果表明：KH波破碎时间常数 C2的减小有利于缩短喷雾贯穿距离,同时避免发生燃油撞壁现象;随着RT波波长常数C4的增大,二次破碎新生油滴的直径变大,雾化效果变差;由于首次破碎过程对二次破碎过程的制约作用,导致C4对喷雾计算结果的影响不像C2那样显著。     

基于帧缓存的多角度影像精细纹理映射方法

三维建筑物模型纹理映射方法通常针对单独平面选取单一影像投影,然而单张关联影像通常存在部分遮挡问题,影响纹理映射质量. 为此,本文提出一种基于帧缓存纹理绘制技术的多角度影像精准纹理映射方法. 首先将单体化精细建筑模型和倾斜摄影测量解决方案生成的三角网模型配准,再根据建筑模型空间特征进行纹理绘制基元提取;然后根据纹理绘制基元对三角网模型生成虚拟渲染相机,利用帧缓存纹理绘制方法,获取帧缓存对象并提取纹理,最后通过纹理绘制基元映射到精细建筑物模型表面,实现三角网模型到精细单体化建筑模型的自动纹理映射. 利用倾斜摄影测量数据进行实验,实验结果表明,相比传统方法,本文方法减少了14%以上的不良纹理比率,纹理空间压缩率达到14.21%,且具有更精确的纹理映射效果,能满足精细建筑模型的纹理重建需求.      

复杂艰险山区铁路勘察设计阶段航空摄影多源数据获取研究

航空摄影作为一种可以快速获取大范围地形数据的技术手段,在铁路勘察设计阶段有着重要作用。为提高复杂艰险山区铁路勘察设计阶段的数据获取精度,尽可能缩短摄影工期,以西部地区某铁路为例,研究如何在兼顾成果精度与工作效率的前提条件下,将载人固定翼飞机、载人旋翼机(如直升机等)、无人旋翼机、无人固定翼飞机、垂直起降固定翼无人机5类飞行平台和数码摄影、机载激光雷达摄影、倾斜摄影3类传感器有效结合,并对多源数据的后续利用提出综合性方案。研究表明,(1)针对铁路勘察设计不同阶段的特点,应采用不同摄影手段;载人机与无人机相互补充,可满足点线面各类测区的摄影需求。(2)摄影方式不能仅为单一应用考虑,在航线规划时,应考虑多种数据应用方式,也要兼顾多种摄影方式数据相互补充。项目应用效果表明：在复杂艰险山区铁路勘察设计阶段采用航空摄影多源数据获取综合方案,摄影直接成本减少25%以上,部分野外工作减少40%以上,成果数据满足了不同摄影需求,成果利用率超150%。该方案具有成本管理精细化、野外作业少量化、航摄成果品质化、数据应用多元化等优势,可为今后类似工程应用提供参考。     

基于三维大场景的铁路线路方案优化技术研究及应用

随着正射影像采集、无人机倾斜摄影、点云激光扫描等技术的发展，在GIS平台中构建三维场景的方法日趋成熟，现有的数字化选线软件多为图形、数据分离的二维设计软件，在GIS平台下开发的具备符合线路设计业务且勘察设计流程的软件较为欠缺，因此，从统筹规划、数据筛选和利用服务进行铁路选线的角度出发，开发GIS平台下的人机交互线路方案优化功能势在必行。将目前三维GIS领域的新技术应用于系统开发中，结合铁路选线的常规调整优化作业流程，提出基于GIS三维大场景中的线路方案优化流程、三维单一及二、三维组合场景下的线路方案优化方法。通过集成线路表达参数、平面交点、断链、纵断面等线路走向控制数据，对优化区域内的线路方案进行空间变换及同步调整，为线路设计提供更加直观、全面的环境信息，以及与之契合的线路空间实体。在铁路大场景系统中开发线路方案优化模块，通过对2.3 km线路方案进行功能应用，验证了本文所提方法的科学性和实用性。     

无人机LiDAR及倾斜摄影测量技术在复杂河道工程测绘中的融合研究

复杂河道工程测绘中往往受到植被茂盛、信号链接弱、山体遮挡等多种因素影响，导致传统测绘手段难以开展，通过在复杂河道工程测绘中对无人机LiDAR及倾斜摄影测量技术进行对比研究，找出两者之间的互补优势及融合方法。经试验证明，融合纹理影像信息的LiDAR数据既具有准确的空间地理信息，又具有清晰的地物边界信息。采用LiDAR数据校正的倾斜模型细节表达明显改善，模型轮廓表达清晰，人工判读更加容易。该成果有效克服了无人机单一测量技术及传统测量技术的弊端，可快速构建更加精准的河道数字孪生模型。     

基于动态流场数据的虚拟港口建模方法

为了实现港口数字化升级，提出了一种基于动态流场数据的虚拟港口建模方法；采用三维重建模型从无人机倾斜摄影影像数据中重建了港口几何特征，获取高精度三维模型；引入了基于二次误差度量的边折叠算法简化模型，以避免数据量过大致使渲染效率低的问题；分析了欧拉法数值计算过程中的高耗时环节，建立了神经网络模型学习流场演化特征，加速投影项计算得到实时变化的流场数据，通过流场数据驱动水流动态渲染，结合光滑粒子流体动力学方法表现水流与船舶、陆地的交互动态，在保证渲染实时性的同时，提高渲染真实感。研究结果表明:重建的港口三维重建模型顶点数量可达3 320 937个，重建的网格模型在Meshlab中渲染频率为78.7 Hz；经过模型简化降低90.0%的模型顶点数量后，模型顶点数量缩减为332 836个，渲染频率提升至108.7 Hz，模型简化后几何误差小于2.0%；在256×256的流场网格下，采用神经网络加速的网格流体计算方法所得水流速度场平均更新间隔约为17 ms，平均仿真精度为88.6%；通过开源图像引擎驱动流场数据和港口三维模型，平均渲染频率可达50.5 Hz。可见，该方法可有效解决高精度实时渲染中的关键问题，以达到仿真精度与渲染效率间的动态平衡，在精度损失较小的情况下实现较高精度的虚拟港口建模与实时动态仿真。      

无人机倾斜摄影与BIM技术在牵引变电所选址中的应用

针对传统牵引变电所选址方法可靠性低的问题，提出一种将无人机倾斜摄影和BIM技术相结合的选址方法，利用倾斜摄影三维实景模型和BIM模型可视化的特性进行融合分析选址。首先，让无人机在外业现场执行特定的航拍飞行路线，从低空垂直正向和斜向多个角度拍摄现场地面环境图片；接着，在计算机倾斜摄影数据处理软件中生成密集点云、关联地表纹理、重构现场三维实景模型；然后，在三维地理信息分析软件中实现三维实景模型与牵引变电所BIM模型融合；最后，在集成的三维演示环境中直观地观察和分析牵引变电所与拟选所址三维空间的位置关系，提取拟选所址区域的风险点位，自动调取风险点位关联图片，为选址方案的最终确定提供更多维度的决策支持。在工程实例中进行了方案验证，在拟选所址区域共发现8处风险点位，利用三维实景模型测量风险物体尺寸，结合数百张关联的航拍图片辨识风险物体外观，在三维实景模型中精确规划所址方案，在满足功能需求的前提下尽量规避风险点，减少征拆工程、土建工程、外电工程的投资。结果表明，本文提出的方法相比传统人工现场判视方法，能从更多维度对现场进行记录和分析，选址结果可靠性和经济性更高。