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激光点云数据压缩及曲面建模研究

激光点云数据压缩及曲面建模研究

作者：蔺小虎西安科技大学

学位级别：硕士

近年来,基于各种数据采集设备生成逼真的三维数字化模型已成为获取物体表面信息的主要手段之一,广泛应用于测量学、计算机视觉、计算机图形学、考古学等领域。现代科技的进步使三维激光扫描硬件设备快速的发展,而相应数据处理技术的发... 详细信息

近年来,基于各种数据采集设备生成逼真的三维数字化模型已成为获取物体表面信息的主要手段之一,广泛应用于测量学、计算机视觉、计算机图形学、考古学等领域。现代科技的进步使三维激光扫描硬件设备快速的发展,而相应数据处理技术的发展却相对较慢,成为制约三维激光扫描技术进一步发展的瓶颈,尤其是针对海量点云数据后期的存储、处理、传输和进一步的数据应用。因此,发展激光点云数据处理理论及方法已成为目前学术界研究的热点。本文详细介绍了三维激光扫描技术及点云数据获取与处理的方法,并对点云数据压缩及曲面建模算法进行了深入研究,具体研究工作总结如下:首先,针对三维激光扫描设备采集的点云数据密度大、冗余信息多,现有点云数据压缩算法存在不足的问题,将坐标增量法中一维扫描线逐点压缩扩展到二维扫描线与扫描线间点云数据的压缩,提出了改进坐标增量的点云数据压缩算法,并通过实例,借助Matlab编程,将该算法的压缩效果与坐标增量法、曲率采样法、区域重心法和随机采样法等现有算法的压缩效果比较发现,对于按行列存储的平面或曲面点云数据,该算法具有较好的压缩效果。然后,结合定性与定量的方法从精度、简度、速度及算法通用性等方面对现有算法与改进算法的压缩结果进行了对比分析,验证了改进压缩算法的可行性。并基于Geomagic Studio软件对压缩前后的点云数据进行建模,从表面积变化比和3D标准偏差等方面对本文提出的压缩算法的压缩效果进行了分析,进一步验证了该算法的保真效果与可靠性。最后,针对曲面建模,主要研究了区域生长法、B样条曲面拟合算法、反向传输神经网络法等典型的曲面拟合方法,并总结分析了现有曲面拟合方法中存在的局限性,然后基于Cyclone和Geomagic Studio软件等重建了大雁塔和卢沟桥上石狮子的三维模型,并对重建过程中的不足之处进行了分析。从而为大数据时代下海量点云数据的传输、存储、管理与分析显示提供了一定的参考。

关键词：激光点云数据压缩改进坐标增量法特征保留曲面建模

黄土丘陵沟壑区退耕驱动下土地利用变化——以陕西省安塞县纸坊沟流域为例

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山地学报 2015年第6期33卷 759-769页

作者：蔺小虎姚顽强邱春霞西安科技大学测绘科学与技术学院

随着1999年退耕还林的实施,黄土高原丘陵沟壑区土地利用发生了显著的变化,为探讨这种变化规律及其驱动机制,以安塞县纸坊沟流域1991年、2000年、2013年TM/ETM影像为数据源,结合地形图、外业调绘资料等,基于RS和GIS技术分析了纸坊沟流域... 详细信息

随着1999年退耕还林的实施,黄土高原丘陵沟壑区土地利用发生了显著的变化,为探讨这种变化规律及其驱动机制,以安塞县纸坊沟流域1991年、2000年、2013年TM/ETM影像为数据源,结合地形图、外业调绘资料等,基于RS和GIS技术分析了纸坊沟流域退耕前后的土地利用/覆被变化规律,并以2013年的土地利用格局为基础,应用CA-Markov模型确定的转移概率矩阵对2023年土地利用变化进行了模拟预测。结果显示:退耕还林提高了纸坊沟流域土地利用的年变化率;改变了各类土地之间的流转关系,很多其他类型的土地都转为林地和果园;加快了纸坊沟流域土地利用转移速率,退耕前全流域土地利用转移率仅为0.15,退耕后土地利用转移率达0.37,是退耕前的2.47倍,其中林地面积转入最为明显,主要来自耕地、草地、盐碱地面积的转出,耕地面积转入转出并存,但是以耕地转出为总趋势。预测表明:2013—2023年间土地利用将继续保持退耕后的变化趋势,总体上表现为林地和果园面积的增加,而耕地、草地和其他用地面积减少,但是随着退耕还林工程的深入,这种变化趋势会减小,最终林地、草地、耕地等面积将基本稳定,处于动态平衡之中。本研究将为黄土丘陵沟壑区后退耕时期区域的可持续发展规划提供一定的依据和指导。

关键词：退耕还林土地利用/覆被变化 GIS CA-Markov模型纸坊沟流域

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一种点线面约束的激光雷达和相机标定方法

武汉大学学报（信息科学版） 2021年第12期46卷 1916-1923页

作者：谢婧婷蔺小虎王甫红石欣晏凌云武汉大学测绘学院湖北武汉430079

精确稳定的外参数标定是相机和激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)融合感知定位的基础,针对Dhall标定方法在约束精度、稳定性和收敛性等方面存在的问题,提出了一种点线面联合约束的LiDAR和相机标定方法。首先,加入线-线约束和... 详细信息

精确稳定的外参数标定是相机和激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)融合感知定位的基础,针对Dhall标定方法在约束精度、稳定性和收敛性等方面存在的问题,提出了一种点线面联合约束的LiDAR和相机标定方法。首先,加入线-线约束和面-面约束并用Kabsch方法求得闭式解,减小了单一角点约束中的噪声影响,提高了标定结果的精度和稳定性;然后,利用多帧点云叠加拟合直线,并对拟合角点求均值,减小了点云噪声的影响,提高了标定方法的收敛速度和稳定性。该方法能在20帧内收敛,且角点的重投影误差小于2 cm,实验结果表明,该方法比原方法具有更快的收敛速度和更高的精度。

关键词：激光雷达相机联合外参数标定点线面约束

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贵州六盘水市土地利用动态模拟研究

山地学报 2018年第1期36卷 132-142页

作者：薛贝张红旗刘长星许尔琪蔺小虎西安科技大学测绘科学与技术学院中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室

受经济快速发展和石漠化日益严重的影响,喀斯特区域土地利用发生了显著的变化。为探究喀斯特区域未来土地利用动态变化及空间分布,本文选取喀斯特土地退化和石漠化严重的贵州省六盘水市为研究对象,基于该区域1990年、2000年和2010年三... 详细信息

受经济快速发展和石漠化日益严重的影响,喀斯特区域土地利用发生了显著的变化。为探究喀斯特区域未来土地利用动态变化及空间分布,本文选取喀斯特土地退化和石漠化严重的贵州省六盘水市为研究对象,基于该区域1990年、2000年和2010年三期土地利用现状数据,借助ARCGIS和SPSS18.0软件分析了研究区土地利用动态变化和各驱动因素对土地利用变化的影响机制,结合Markov模型和DLS模型模拟了该区域2030年在自然增长、土地优化、经济发展和生态保护四种不同情景下的土地利用空间分布。结果表明:(1)2000年以后,人类对土地资源的开发利用强度和速率明显增大,对土地利用变化的影响程度也迅速增加,主要表现在林地、建设用地和水域面积大幅度增加和耕地面积减少。(2)以2000-2010年的土地利用现状数据为基础,利用Markov模型预测未来不同情景下的土地利用需求数据,然后输入DLS模型得到不同情景下土地利用空间格局变化,结果显示:林地和建设用地面积有不同幅度的增加,主要归因于耕地和草地面积的减小,这将是未来该区域土地利用变化的趋势。(3)验证Logistic回归精度的ROC曲线面积值均大于0.7,Kappa值达96.1%,说明模型对于研究区具有良好的适用性,为该区域后期土地资源的合理分配和更好的发展规划提供了一定的参考。

关键词：土地利用 logistic回归 Markov模型 DLS模型喀斯特

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钢纤维混凝土技术在道路桥梁中的应用

交通世界 2018年第34期 142-143页

作者：蔺小虎唐山市迁西县交通运输局河北唐山064300

以钢纤维混凝土技术为分析目标,在分析钢纤维混凝土施工要求以及配比要求基础上,对钢纤维搅拌技术、浇筑及振捣技术进行研究,同时从钢纤维混凝土施工技术应用工艺着手,详细论述该技术在道路桥梁中的应用,实践可知,钢纤维混凝土在应用过... 详细信息

以钢纤维混凝土技术为分析目标,在分析钢纤维混凝土施工要求以及配比要求基础上,对钢纤维搅拌技术、浇筑及振捣技术进行研究,同时从钢纤维混凝土施工技术应用工艺着手,详细论述该技术在道路桥梁中的应用,实践可知,钢纤维混凝土在应用过程中具备抗拉抗弯、抗剪、抗力、抗磨等能力,能够切实提高道路桥梁施工质量。

关键词：钢纤维混凝土技术道路桥梁

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公路工程软土路基施工技术探讨

交通世界 2018年第31期 44-45页

作者：蔺小虎唐山市迁西县交通运输局河北唐山064300

结合实际,分析公路工程软土路基常见的几种技术,如排水固结施工技术、换填施工技术、化学固结施工技术、强夯挤密与强夯置换等技术,同时,结合工程项目实例,对软土路基处理流程进行解析,同时提出相关的施工质量控制,实践可知,在软土工程... 详细信息

结合实际,分析公路工程软土路基常见的几种技术,如排水固结施工技术、换填施工技术、化学固结施工技术、强夯挤密与强夯置换等技术,同时,结合工程项目实例,对软土路基处理流程进行解析,同时提出相关的施工质量控制,实践可知,在软土工程实践中,通过不同的技术应用能够切实提高整体路基的质量。

关键词：公路工程软土路基施工技术

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桥梁施工过程中的安全管理问题及对策

交通世界 2012年第16期 129-130页

作者：蔺小虎唐山市迁西县交通运输局地方道路管理站

随着我国公路建设事业的高速发展．桥梁建设工程呈现明显上升趋势．并逐渐朝着大跨度、高墩的方向发展。桥梁建设项目的增多和施工环境的复杂，使桥梁在施工过程中的安全问题越来越严峻，桥梁工程往往会受到施工环境、施工条件、施工难... 详细信息

随着我国公路建设事业的高速发展．桥梁建设工程呈现明显上升趋势．并逐渐朝着大跨度、高墩的方向发展。桥梁建设项目的增多和施工环境的复杂，使桥梁在施工过程中的安全问题越来越严峻，桥梁工程往往会受到施工环境、施工条件、施工难度等因素的影响，给工程带来一定的安全隐患。

关键词：桥梁工程施工过程安全管理问题建设工程施工环境上升趋势建设事业建设项目

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桥梁预应力真空压浆技术的质量控制

交通世界 2012年第13期 255-256页

作者：蔺小虎唐山市迁西县交通运输局地方道路管理站

随着公路工程的不断增多．桥梁的建设项目逐渐增加。现代桥梁的形式多种多样，所采取的施工方法和施工工艺也在不断的更新。对于预应力混凝土桥梁来说，普通灌浆技术已经无法满足日益增长的交通量对桥梁整体质量的要求。后张法预应力混... 详细信息

随着公路工程的不断增多．桥梁的建设项目逐渐增加。现代桥梁的形式多种多样，所采取的施工方法和施工工艺也在不断的更新。对于预应力混凝土桥梁来说，普通灌浆技术已经无法满足日益增长的交通量对桥梁整体质量的要求。后张法预应力混凝土桥梁的真空压浆技术能够有效提高桥梁结构的强度和承载力。目前在预应力混凝土桥梁中，真空压浆技术有着较好的应用前景，是一种较为理想的混凝土桥梁施工工艺。

关键词：预应力混凝土桥梁真空压浆技术现代桥梁质量控制施工工艺建设项目公路工程整体质量

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基于改进坐标增量的点云数据压缩算法

西安科技大学学报 2016年第6期36卷 849-856页

作者：姚顽强蔺小虎马飞薛贝西安科技大学测绘科学与技术学院陕西西安710054

为提高点云数据三维建模及其应用的效率,在保证几何特征不变的前提下,进行数据压缩显得必要而迫切。针对地面三维激光扫描获得的点云数据密度大、冗余信息多,现有压缩算法存在不足的问题,在分析研究现有算法的基础上,将坐标增量法中一... 详细信息

为提高点云数据三维建模及其应用的效率,在保证几何特征不变的前提下,进行数据压缩显得必要而迫切。针对地面三维激光扫描获得的点云数据密度大、冗余信息多,现有压缩算法存在不足的问题,在分析研究现有算法的基础上,将坐标增量法中一维扫描线点云数据逐点压缩扩展到二维扫描线与扫描线间点云数据的压缩,提出了改进坐标增量的点云数据精简压缩算法。并通过实例,借助Matlab平台编程,将该算法的压缩效果与坐标增量法、随机采样法、区域重心法和曲率采样法等现有典型算法的压缩效果进行定性和定量比较发现,对于按行或按列扫描的平面或曲面点云数据,该算法所用的时间较短,速度适中,且能很好的保留特征信息,具有较好的精简压缩效果,为大数据时代下海量点云数据的存储与管理提供了一定的参考。

关键词：坐标增量法三维激光扫描点云压缩扫描线特征保留