三维可视化服务平台的管理模型研究
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自然资源三维空间综合信息管理平台研究2 南京邮电大学,江苏南京, 210023摘要:自然资源三维空间综合信息管理平台建设,以自然资源管理对象空间地理实体为主键,将国土空间规划、自然资源调查、自然资源管理的“批、供、用、补、查、登”等法律、政治、经济要素与倾斜摄影测量三维模型相关联,建立三维空间地理信息数据库;开发自然资源三维空间综合信息管理平台,提供日常查询、统计、报表、决策分析三维可视化和要素报表、图式、地下地上三维管线等基础设施三维空间现状图、土地利用现状、土地用途区、等服务,强力推进自然资源信息化建设,为自然资源科学管理、招商引资和经济高质量发展提供技术支撑。
关键词:三维空间综合信息、倾斜摄影测量;实景三维模型1建设目的《实景三维中国建设技术大纲(2021版)》(自然资办发〔2021〕56号)确定了建设实景三维中国建设的原则[1]:需求牵引,满足国土空间规划、自然资源调查监测、自然资源政务服务等自然资源管理,以及经济社会发展各领域对实景三维数据的亟需。
创新驱动,坚持科技创新、制度创新“双轮驱动”。
通过科技创新实现关键技术安全[2]、自主、可控,通过制度创新营造良好环境,激发参与主体积极性、主动性和创造性。
协同实施,构建国家、省区、城市协作机制,加强建设内容、相关技术、标准规范以及政策机制等的接续贯通,协同推进建设工作。
边建边用,坚持边建设、边应用,将建设成果及时应用于自然资源管理及经济社会发为全面提升自然资源的业务管理水平,进一步提升社会化服务能力,利用现代测绘、航空摄影、GIS、三维空间地理信息等先进技术,建立以地理空间实体为基础,倾斜摄影测量三维模型为载体,对国土空间规划要素[3]、自然资源调查要素、法定权籍登记要素等进行融合的三维空间地理信息平台尤为重要。
自然资源三维空间综合信息管理平台建设[4],以自然资源管理对象空间地理实体为主键,将国土空间规划、自然资源调查、自然资源管理的“批、供、用、补、查、登”等法律、政治、经济要素与倾斜摄影测量三维模型相关联,建立三维空间地理信息数据库;开发自然资源三维空间综合信息管理平台(网络版),提供日常查询、统计、报表、决策分析三维可视化和要素报表、折线直方饼状分析图式、企业三维宗地图、闲置土地三维空间分布和分析工具、节约集约用地评价结果三维空间分色渲染分布图、地下地上三维管线等基础设施三维空间现状图、土地利用现状、土地用途区、建设用地管制区、城乡总体规划、详细规划、修建性规划等服务,强力推进自然资源信息化建设,为自然资源科学管理、招商引资和经济高质量发展提供技术支撑[5]。
三维可视化技术在工程项目管理中的应用研究随着科技的不断进步与发展,三维可视化技术在工程项目管理中的应用越来越广泛。
在工程项目中,利用三维可视化技术可以对项目的整体情况进行实时监测和管理,从而帮助项目管理团队更好地实现项目的目标。
本文将从三个方面探讨三维可视化技术在工程项目管理中的应用研究。
一、三维可视化技术在施工过程中的应用在工程项目的施工过程中,三维可视化技术可以为项目管理团队提供更直观的数据展示和操作界面,方便管理团队进行实时监测和决策。
通过三维可视化技术,团队可以直观地看到项目的整体情况、施工进度和质量状况等信息。
在施工的过程中,三位可视化技术去清晰的展示出工程中需要用到的钢筋、混凝土、模板等材料的摆放位置和数量等信息,更好地实现了施工中的“精细化管理”。
二、三维可视化技术在项目进度管理中的应用在工程项目的管理过程中,三维可视化技术可以为项目管理团队提供更直观的项目进展情况,因此在项目进度管理方面也有着广泛的应用。
三维可视化技术贯穿于项目的整个周期中,从创建项目的立项阶段到完成后的维护和改进,都可以利用三维可视化技术,对项目进度情况进行监测与管理。
三、三维可视化技术在风险管理中的应用在工程项目的管理过程中,风险管理是一个非常重要的环节。
三维可视化技术在风险管理方面也有着广泛的应用。
通过建立虚拟的3D模型,管理团队可以通过不同条件下的模拟实验,对项目可能遇到的各种问题进行分析和预测。
比如,利用三维可视化技术,在模型中设置规则限制和表达式,可以较为准确地模拟出工程项目在施工过程中发生风险的情况和结果预判,为风险的防控提供决策依据。
综合以上三个方面的探讨,可以看到三维可视化技术在工程项目管理中的应用体现了其在实现“一站式管理”的过程中的价值。
三维可视化技术不仅是工程项目管理中不可或缺的一项技术,也为团队提供了更准确的数据和更直观的数据展示,实现了对项目全生命周期中的精细化管理。
未来,三维可视化技术将继续推动工程项目管理的创新,为工程建设提供更好的方案和更完善的管理模式。
都市基础设施三维可视化管理系统(介绍)随着全球信息化的变革,科技的不停进步,三维模拟技术的合用领域也越来越广泛。
基础设施三维可视化管理系统(下列简称为可视化管理系统)是就对现在基础设施资源基础数据三维模拟的综合应用。
通过可视化管理系统的建立,模拟整全城的市貌,动态生成管网三维,并通过对基础设施的管理、分析,为基础设施建设、维护、指挥决策等各方面的应用提供根据。
可视化管理系统是将基础设施平面数据的三维可视化呈现,通过将平面数据以及三维数据动态的联动,增强了“所见即所得”的顾客体验。
能够通过属性查询来获取现在的三维信息,也能够通过三维图形获取对应的属性信息,达成真正的图文联动,“三维”和“属性”的互查;能够通过动态生产管网三维,展示现在管网的三维模拟效果,并在此基础上进行日常的测量、浏览、查询、分析等,加强了基础设施的数字化建设,为基础设施的建设、指挥决策提供了更加明了、更加形象的可视化根据。
可视化管理系统的建立是符合现在社会新潮、满足现在社会需要的新型产业软件,是三维模拟技术与数字化基础设施结合的产物,含有蓬勃的发展潜力。
一、系统目的建立可视化管理系统时,应在基础平台选择、数据规范、应用系统的可维护性和可扩充性等方面予以全方面的考虑和留有充足的余地,使之能随着前期目的的实现,有计划有环节地开展数据收集和建库工作,不停完善系统功效、扩大应用范畴,使系统逐步演进成一种更高层次的可视化管理系统。
结合市现在规划管理的业务特性,遵照求实可行的方针,以实用性、先进性、开放性、可靠性为原则,在统一的软硬件平台上,建立起可视化管理系统,具体目的重要有:建立多个建筑物、纹理材质以及管网附属设施模型库,是动态生成三维场景必不可少的一部分;建立三维的基础地形数据库;实现动态生成管网三维并建立对应的管网数据库;建立可视化管理系统,实现对都市管网属性的查询、管理,以及分析功效,为都市规划、建设提供决策根据和服务,为管网规划、抢险、改建、扩建等提供技术支持。
三维可视化综合运营管理方案目录综述 (2)一、Howsky3D三维综合信息管理平台简介 (3)1.1 Howsky3D平台简介 (3)1.2 Howsky3D功能简介 (4)1.2.1 城市和大楼三维地形地物表示 (4)1.2.2 建筑物内部三维表示和属性信息表达 (5)1.2.3 建筑物线框结构表达 (6)1.2.4 设备在线管理与集成 (7)1.2.5 与管理信息系统的对接 (8)1.3 Howsky3D系统架构 (9)二、三维建模与仿真表现 (11)2.1 三维建模与虚拟现实仿真技术 (11)2.3 虚拟现实技术在项目展示中的应用 (12)三、三维可视化信息管理系统 (13)3.1设备管理集成管理 (13)3.1.1 安全防范系统集成 (13)3.1.2 智能楼宇系统集成 (14)3.1.3 消防系统集成 (17)3.2 物业管理 (17)3.2.1 物业管理的需求 (17)3.2.1 物业管理功能模块 (19)3.3 固定资产管理 (21)3.3.1 总体思路 (21)3.3.2 系统功能 (22)综述浩天三维公司提供的“Howsky3D三维综合信息管理平台”是一个贯穿整个项目生命周期的三维可视化的信息管理平台,它始于项目的规划论证阶段,在设计、建设、运营期间对建筑物及其相关设备信息进行数据管理,从而在业界率先提出了“三维面向对象的建筑物数据管理”概念。
Howsky3D三维综合信息管理平台是一个完全三维表现的可视化管理平台,该平台借鉴并融合了GIS和CAD两种系统,采用了独特的数据结构和表现方式,可用点、线框、实体三种模式表达建筑物内外部结构并进行分拆与组合,方便与管理信息系统集成,弥补了传统三维仿真技术在对象管理、属性管理以及信息查询方面的不足,具有实施快速、成本低廉、功能丰富、仿真度高、应用广泛等特点。
平台能与后台大型关系数据库和管理信息系统对接,具有极为强大的信息管理、数据查询和三维表现能力。
建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状文章介绍了建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状,包括建筑三维建模的方法和技术,可视化动态展示的技术和应用,以及未来的发展方向。
下面是本店铺为大家精心编写的3篇《建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状》,供大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
《建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状》篇1一、引言随着计算机技术的不断发展,建筑三维建模和可视化动态展示技术逐渐成为了建筑设计、施工和管理的重要工具。
建筑三维建模和可视化动态展示技术可以真实地模拟建筑物的外观、结构和空间布局,为建筑设计、施工和管理提供重要的参考依据。
本文将介绍建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状,包括建筑三维建模的方法和技术,可视化动态展示的技术和应用,以及未来的发展方向。
二、建筑三维建模的方法和技术建筑三维建模是指利用计算机技术,通过三维建模软件进行建模,生成建筑物的三维模型。
建筑三维建模的方法和技术包括以下几种: 1. 传统手工建模:传统手工建模是指利用手工测量、绘制和建模等方法,生成建筑物的三维模型。
这种方法需要专业的技术人员,耗时较长,精度较低,但可以满足一些简单的建筑设计需求。
2. 激光扫描建模:激光扫描建模是指利用激光扫描仪对建筑物进行扫描,生成建筑物的三维模型。
这种方法可以快速、准确地生成建筑物的三维模型,但需要专业的技术和设备支持。
3. 卫星遥感建模:卫星遥感建模是指利用卫星遥感技术,对建筑物进行遥感成像,生成建筑物的三维模型。
这种方法可以远程、快速、准确地生成建筑物的三维模型,但需要专业的技术和设备支持。
三、可视化动态展示的技术和应用可视化动态展示技术是指利用计算机技术,通过三维建模软件和可视化技术,将建筑物的三维模型展示在屏幕上,并可以进行交互式操作。
可视化动态展示技术可以应用于以下方面:1. 建筑设计:建筑设计是指利用计算机技术,通过三维建模软件和可视化技术,进行建筑设计。
基于BIM+GIS的施工管理平台研究与应用摘要:传统工程施工管理普遍存在信息孤岛、协同性差、信息数据共享不足、管理决策效能不够、安全生产事故频发等诸多问题,迫切需要由“粗放型”向“精细化”转型发展。
基于BIM+GIS的施工管理,BIM技术可以提供三维模型和更全面的数据支持,GIS技术则能够处理空间信息和地理数据。
结合BIM和GIS,可以实现施工管理的全面数字化,提高项目效率、降低成本,并促进各方之间的协同与沟通。
因此,基于BIM+GIS的施工管理平台的研究与应用具有重要的意义。
本文就基于BIM+GIS的施工管理平台的研究意义、平台设计及平台在施工管理中的应用进行了简要论述,以期能够有效推进了项目施工信息化管理进程。
关键词:BIM+GIS技术;施工管理平台;应用1基于BIM+GIS的施工管理平台的研究意义基于BIM+GIS的施工管理平台的研究意义重大,不仅可以提升施工过程的效率和质量,还能够改善信息共享与协同、提供决策支持,并促进可持续发展。
首先,通过整合BIM和GIS技术,可以实现施工过程的数字化和自动化,提高施工计划的编制、资源调配、进度控制等方面的效率,减少人为错误和重复工作。
BIM+GIS平台可以促进各参与方(如设计师、施工方、监理方)之间的信息共享和协同工作,减少沟通和协调环节,提高项目团队的合作效能。
其次,GIS技术能够处理空间和地理数据,并将其与BIM模型进行集成,使得施工管理人员能够更好地理解和分析建筑场地的地理特征、地形条件以及周边环境因素,从而更好地规划施工策略[1]。
再次,基于BIM+GIS的施工管理平台可以提供全面、准确的数据,支持决策者进行实时的风险评估、冲突检测和决策制定,从而降低潜在的风险并优化施工流程,帮助评估和优化建筑物的能源效率、环境影响等方面,促进可持续发展理念在施工管理中的应用。
2基于BIM+GIS的施工管理平台设计基于BIM+GIS的施工管理平台能够将BIM模型与GIS数据进行集成,实现对建筑物和施工场地的三维建模和可视化展示,用户可以通过平台查看建筑模型、构件属性、空间布局等信息。
智慧园区三维可视化物联网运营管理平台以3DGIS+BIM模型为基础,构建统一地理坐标系和空间参考框架的智慧园区三维可视化平台,支持室内/室外、动态/静态、直接/间接、独立/关联等数据的集中展示,运用先进信息可视化手段,加工、提炼出数据背后的隐含价值,通过大屏能够实时反映示范区真实运行状态。
包括三维综合显示各系统设备位置及状态数据,涵盖监控设备、门禁设备、能耗设备、楼宇设备、消防设备、人员定位、车辆、绿色生态等建筑设备、电气、弱电设备、各子系统的实时运行监控服务。
系统主要功能要求一、多维研判全景沙盘与数据价值的深度分析打通智慧园区各部门互联互通渠道,建立统一的数据存储总线,依托精细运营管理平台、集成服务平台和其他途径获取的业务数据,实现区域级产业运营的综合分析。
其内容可包括空间运营分析、企业360°视图、产业综合运行分析等,为园区精准招商和优化运营提供决策支撑。
以三维电子沙盘的形式,展示入驻企业,系统应能自动获取入驻企业的数据,并进行大数据分析,包括:1)园区经济贡献度:对于各专业园区的经济贡献分析,动态显示产值、税收的同比分析、环比分析,实现对目标完成率、历史排名、历年变化趋势的分析、能耗、员工数量等指标在不同专业园区的值及所占的比例进行分析。
2)财产结构分析:对于园区的财产结构分析主要是按照总收入统计分歧技术领域的值及所占的比例来分析财产的结构。
3)经济指标分组统计:可以对整个园区按照按工商注册类型、按技术领域、按重点企业进行分类统计;也可以先按照专业园区再按照按工商注册类型、按技术领域、重点企业进行分类统计企业的经济指标4)用户画像:对用户进行全方面分析,笼统出相对应的标签,拟合成的虚拟的画象,主要包含基本属性、社会属性、行为属性及心理属性。
联合用户画像可针对分歧用户类型进行个性化推荐、广告精准营销、辅佐产物设计、细化运营等多方面营销手段;5)企业大数据:运用街区各种设备例如智能摄像头、门禁对入驻企业的能源的消耗、规模等多方面信息进行分析,得到企业的活跃度、企业人员密集度、企业人员举动频次等信息,并可将分析数据提供给招商经理制作针对性的招商计划等。
三维GIS的研究现状及其发展趋势刘陵;方军;陈利生;张洋洋【摘要】分别从三维空间数据获取、三维空间数据模型和三维空间数据可视化等三个不同的角度对3DGIS的研究现状进行了系统阐述与分析,在此基础上,针对目前3D-GIS的发展所面临的关键问题,提出了未来GIS的三个发展方向,即空间数据模型的合理选择、空间关系的明确定义以及海量数据的存储与高效处理.最后,对3D-GIS的发展前景进行了展望.【期刊名称】《矿山测量》【年(卷),期】2011(000)002【总页数】5页(P71-75)【关键词】3D GIS;空间数据模型;空间关系;海量数据【作者】刘陵;方军;陈利生;张洋洋【作者单位】煤炭科学研究总院唐山研究院,河北,唐山,063012;煤炭科学研究总院唐山研究院,河北,唐山,063012;煤炭科学研究总院唐山研究院,河北,唐山,063012;煤炭科学研究总院唐山研究院,河北,唐山,063012【正文语种】中文【中图分类】P208所谓3D-GIS,是将3D空间坐标(x,y,z)作为独立参数来进行空间实体对象的几何建模,其数学表示为:F=f(x,y,z),因而所建立的模型不仅可以实现3D可视化,还可以进行真三维空间分析功能。
3D-GIS与2D-GIS有着本质的区别:2D-GIS是将平面上的坐标(x,y)作为独立的参数来表达地物的属性,数学表示为F=f(x,y);而在3D-GIS 中,空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义,是在目前二维GIS中已存在的0、1、2维空间要素的基础上进行的三维扩展,它与二维GIS中定义在二维平面上的目标具有完全不同的性质:首先,表现在空间关系上,由于在3D-GIS中,空间目标是通过三维坐标来定义,使得空间关系的复杂程度较之2D-GIS更高;其次,2D-GIS对于平面空间的有限-互斥-完整划分是基于面的划分,而三维GIS对于三维空间的有限-互斥-完整划分则是基于体的划分;再次,三维GIS的可视表现也比二维GIS复杂得多,以致于出现了专门的三维可视化理论、算法和系统。
三维城市地理信息可视化服务系统的设计与实现摘要:随着城市信息化进程的加快及数字城市建设的推进,人们的工作方式、生活方式、消费方式、文化方式和人际交流方式正在发生深刻变革,人们的各种活动都与城市空间信息密切相关,传统的二维服务平台已不再满足人们对空间信息化服务的需求,同时,三维平台凭借良好的直观展示效果和精细化模型体现,正在成为可视化平台的主流,信息技术已经成为人们生活的一部分,幵且应用在各个领域,为人类的发展做出了重要的贡献。
三维城市地理信息技术在智慧城市中有重要的作用,根据地理信息系统方便对城市规划进行建设,能全面实现智慧城市的建设,仍而推动信息技术的収展,现代地理信息技术在逐渐得到宋善,在智慧城市中的应用越来越普及。
关键词:三维城市地理信息;可视化服务;设计与实现引言三维城市地理信息可视化服务系统是一个建立在分布式数据管理与集成基础上的“一站式”空间信息服务平台,本文基于数字城市空间框架,通过对各类测绘成果数据进行管理、展示、应用,形成了三维城市地理信息可视化服务系统,研究了可视化服务系统的架构特点。
结果表明,三维城市地理信息可视化服务系统是建立面向公众、政府、行业、企业及社区的公共信息服务平台、信息应用系统的重要组成部分,能够为提高城市可持续发展以及规划、建设、管理和服务水平提供借鉴和参考作用。
1三维城市地理信息可视化服务系统技术特点系统由数据处理工具、服务端、客户端3部分组成。
其技术特点如下:1.1提供了海量4D数据(DEM、DOM、DLG、DRG)、地名数据、三维模型数据的前期处理与管理、三维可视化表现、空间查询与分析、数据发布的完整解决方案;1.2多源、多比例尺4D数据、地名、三维模型一体化管理与共享发布;1.3基于服务的架构,提供GeoGlobe瓦片数据、空间数据查询、栅格数据分析、WMS与WFS服务;1.4支持分布式服务部署;1.5支持直接发布已有的基于GeoStar和ArcGISSDE的数据集;1.6提供数据制作、管理、服务器配置集成工具,方便用户制作、部署及维护;1.7提供全球三维表现的GeoGlobe客户端和基于WEB浏览器的客户端。
三维可视化服务平台的管理模型研究
发表时间:2019-09-19T10:12:57.113Z 来源:《电力设备》2019年第8期作者:杜军伟杜兰洲
[导读] 摘要:针对目前使用激光盘进行煤场库存盘点得到的三维数据点集散乱问题,提出了一种结合三维点云数据插值和计算机视觉修正方法的设计方案。
(山东电力工程咨询院有限公司山东济南 250013)
摘要:针对目前使用激光盘进行煤场库存盘点得到的三维数据点集散乱问题,提出了一种结合三维点云数据插值和计算机视觉修正方法的设计方案。
通过对三维点云数据进行插值,根据插值结果进行三维网格点绘图,再根据电厂每日煤量进、耗、存实时基础数据进行修正,可以提高所绘的网格图与实际形状的拟合精度,利用Web、Unity3D与数据库进行数据交互,实现三维可视化展示,可实时提供煤场存煤量信息,动态修改网格图形状,为燃煤发电煤场煤场科学增效管理提供决策支撑。
关键词:数据插值; Unity3D;三维可视化
三维可视化建模在20世纪90年代初期开始为人类所重视,并逐渐成为数学地质、石油勘探、岩土工程、GIS和科学计算可视化领域的研究与应用热点。
所谓三维可视化地质建模,按照Simon W Houlding的观点是指运用计算机技术,在三维环境下将空间信息管理、地质解译、空间分析、地学统计与预测、实体内容分析以及三维图形可视化等技术工具结合起来,实现地质模型的三维显示,并用于地质分析的技术。
1、三维可视化模型的建立
1.1资料收集
工作所收集的资料主要包括区域及各流域水文地质报告、构造分布图、水文地质图、地貌图、水文地质剖面图、第四系埋深图、潜水埋深图、电子地理底图、地表高程等值线图、各含水层顶底板高程等值线图、二维剖面图以及最重要的钻孔数据资料等,为模型建立做准备。
由于峰峰煤矿曾进行过不同目的、不同精度的地质调查与评价工作,积累了大量的资料。
1.2资料分析
(1)在原有钻孔资料的基础上,加入从电子底图上提取的地面高程点数据,显示地表面的起伏状态;(2)当已有钻孔资料不足时,应在已有钻孔资料的基础上,依据剖面图、地质图和地质报告中的相关内容,虚拟一些钻孔;(3)结合工作区和现有资料,对钻孔数据进行修正和补充;(4)整理资料,录入GMS中。
1.3三维可视化模型构建
利用GMS软件建模时,应先建立坐标系,即将地理底图导入到GMS中定位。
然后,利用GIS模块将*.shp文件转化到MAP模块中,根据定位好的地理底图,绘制确定计算区域边界,再由这些边界生成TINs。
将整理好的钻孔资料导入到GMS中的Borehole模块中形成钻孔数据,以便对钻孔资料进行管理。
通过编辑钻孔岩性及对每个钻孔进行编号,将每个钻孔上不同岩性的连接处设置水平地质,创建钻孔剖面,进而显示地层;在Borehole模块中选择Horizons->Solid命令,采用相应的插值方法,从而生成地质结构体,建立地质结构模型。
Solid 则是水文地质结构模块。
我们可以利用该模块来根据需要分解和组合不同的层,在任意层位、任意位置切剖面,查看剖面上地层的展布情况,并可对模型进行空间上的旋转,从不同角度观察模型结构。
2、曲面拟合
2.1 原始数据预处理
目前盘煤仪的数据较为精确,但是由于盘煤仪每次盘点耗时较长,不宜频繁使用;日存取煤总量则是与生产量直接对应,精度较高,但是由于缺乏煤场取煤位置信息,难以直接生成煤场立体图;皮带秤的数据则由于测量误差较大,仅作为参考与辅助;视频数据则是,煤场进行直接取样,需要复杂建模,方可提取有用数据;人工丈量是当前常用的方法,但是由于人为因素,丈量误差较大,可作为辅助数据。
激光扫描仪为三维煤场动态测控系统的主要传感器,按照一定频率发射激光线获取煤堆表面二维数据,并结合扫描仪激光器云台辅助旋转实现一定范围的三维数据快速采集。
煤场激光盘煤仪主要是利用二维高频率激光扫描仪对料场的表面进行高频率断面扫描获得高密度的断面数据,结合行程测量器获得的料场长度和回程测量器获得的扫描仪偏转角度数据,实现料场体积的计算、料场三维模型的显示。
由于煤场表面非规则,即使扫描步距一定,最后得到的仍是三维散乱数据点集。
因此图形显示及体积计算的关键在于曲面拟合,而曲线拟合的基础是准确的数据插值。
2.2 数据插值计算
由激光盘煤仪获得的三维散乱点云数据不能直接用于图像复现和图形拟合,所以要进行插值运算。
近30年来,有很多的算法被提出来,大多数适用于中小规模的点云数据,主要的算法有:与距离成反比的加权算法、径向基函数插值法、有限元法等。
点云数据的差值问题描述如下:设在二维平面上有n个点(xi , yi)(i=1,2,…,n)并有Zi=f (xi, yi)。
插值计算的主要目的是要构造一个具有C1连续的函数F(x,y)。
(1)与距离成反比的加权法。
(3)有限元方法。
该方法主要是基于求解偏微分方程,在给出具有双自变量的点云数据点vi(xi , yi)及其函数zi=f(xi , yi)(i=1,2,…,n)以后,首先求出二维平面上点云点vi的凸包,并对其进行三角剖分,形成一系列的三角形Tj,k,l。
然后,构造一系列的面片,使其插值于所有pi点的函数值zi。
有限元方法需要对二维点集进行三角剖分,构造出插值于各点函数值的平面三角面片,要求各面片间具有C1连续的插值方法。
通过对比上述3种算法可知,与距离成反比的加权算法是最容易实现,而且算法复杂度最小;径向基函数法相对较难实现,复杂度居中;有限元方法中的积分微分运算量最大,算法较为复杂。
因此对点云数据的插值来说,径向基函数法的插值效果最为合适。
图1为由盘煤仪获得的点云数据经过径向基函数插值后得到的立体图。
2.3 三维渲染
三维数据场显示技术主要包括基于等值面重建的面绘制技术和采用体模型的直接体绘制方法[5],其中体绘制方法不依赖于视点,对场
景和物体的复杂度不敏感,因而易于表示大体积的采集数据或模拟数据,可以清楚地显示内部结构,易于实现并行算法。
采用曲面逼近和曲面插值方法的面绘制技术能有效描述复杂表面的煤堆。
然而,在这些模型中曲面的拼接、消隐和求交等处理的计算复杂度要比平面模型大得多。
四面体网格模型是一种真三维数据模型,用其来模拟煤堆,不仅方便处理计算,而且便于煤堆的立体显示。
3、煤场三维可视化展示
煤场立体虚拟展示平台采用Flash+Unity 3D的综合技术基于B/S架构跨操作系统平台设计。
利用三维虚拟现实展示平台Unity 3D技术,煤场对三维模型进行仿真和视觉效果实时渲染处理。
三维可视化展示平台系统主要由元数据模型、数据库、Unity3D服务、应用层和表现层5层结构组成。
其中元数据模型包含场景数据库和业务数据库,场景数据库的元数据包括建模、材质、动作;业务数据库的元数据包括坐标、煤场参数等信息,可以根据需要进行扩展。
通过Unity 3D服务实现模型的放大缩小、旋转平移、视角转换、动作触发等运行逻辑。
此外Unity 3D服务不能完成的部分,可通过二次开发完成(如访问业务数据库,进行实时数据的展示),二次开发语言可选择C++、JavaScript、C#等,可降低系统复杂度,并将逻辑层与系统和用户的行为分离。
应用层主要指系统的业务逻辑,在Unity3D服务提供接口的基础上进行场景展示等业务数据操作,为表现层提供实时展示信息。
表现层包括用户界面等,同时还包括动画效果、模型特效等处理部分。
4、結语
针对激光盘煤得到的三维数据点集散乱问题,对三维点云数据插值计算方法进行对比分析,提出了一种结合三维点云数据径向基函数插值和计算机视觉修正方法。
通过Delaunay三角剖分,生成网格化的三维立体图,结合燃煤发电煤场每日煤量进、耗、存实时基础数据进行修正,从而提高了绘制网格图与实际形状的拟合精度,利用Web和Unity 3D与数据库进行实时交互,实现了三维可视化展示,并可实时提供煤场存煤量信息,动态修改网格图形状。
参考文献:
[1] 张海洋,臧杰.三维数字化管理系统应用实践[J].华电技术,2017(5)
[2] 唐泽圣.三维散乱数据场可视化[M].北京:清华大学出版社,2009
[3] 颜七笙,郑盛贵.与距离成反比加权法的数据插值方法及程序实现[J].东华理工学院学报,2015(1)
[4] 孙岩,邓小刚,王光学.基于径向基函数改进的Delaunay图映射动网格方法[J].航空学报,2014(3)。