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大数据时代高校空间信息类专业中的点云智能处理教育与探索

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艺术科技 2024年第9期37卷 93-95,111页

作者：郭献涛苗立志杨柳杨立君南京邮电大学物联网学院江苏南京210023

目的:当前,随着大数据、云计算、物联网与人工智能等新技术的迅速发展以及在各学科的渗透,以海量激光点云为数据基础的数字现实时代已经来临,要求点云数据处理课程面向大数据智能化推进理论和实践教学改革。方法:文章以南京邮电大学物... 详细信息

目的:当前,随着大数据、云计算、物联网与人工智能等新技术的迅速发展以及在各学科的渗透,以海量激光点云为数据基础的数字现实时代已经来临,要求点云数据处理课程面向大数据智能化推进理论和实践教学改革。方法:文章以南京邮电大学物联网学院的本科课程——点云智能处理与应用为例,阐述该课程的教学体系及课程教学内容、实践教学内容的设计,并结合当前新型激光传感器与车载、机载等移动平台以及人工智能数据处理算法发展成果,将相关大数据智能化领域的新技术、新理论以及新案例融入传统课程教学中,摒弃以往僵化的教学模式,采用整体性思维重新组织与设计教学内容,完善学生的知识体系;强化实践教学设计与提高科研竞赛参与度,在实践与科研竞赛活动中实现与理论知识的融会贯通;综合应用问题驱动法与案例教学法等多种教学方法,增强学生的学习积极性,实现此课程的初步改革设计。结果:实践表明,通过以上教学与实践改革,学生的课程参与度明显提高,学生的独立思考能力得到锻炼,实践操作水平进一步提高。结论:文章的研究为大数据智能化时代空间信息类专业相关课程改革与实践以及培养具有人工智能背景的专业人才提供了参考,具有一定的借鉴价值。

关键词：大数据空间信息智能处理教学改革点云数据

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基于地面三维激光扫描技术的多尺度变形监测

激光与光电子学进展 2023年

作者：郭献涛杨立君康亚南京邮电大学地理与生物信息学院

针对传统变形监测中整体变形模型无法有效提供监测对象局部独特详细变形信息的不足，本文基于地面三维激光扫描技术提出一种包含元变形、子变形、变形图的三层混合变形模型，并设计了一种基于单元的变形计算方法。该方法主要包括单元分... 详细信息

针对传统变形监测中整体变形模型无法有效提供监测对象局部独特详细变形信息的不足，本文基于地面三维激光扫描技术提出一种包含元变形、子变形、变形图的三层混合变形模型，并设计了一种基于单元的变形计算方法。该方法主要包括单元分割、变形估计、变形融合三方面内容，可以实现无先验监测信息条件下，自动增量地提取不同尺度的变形信息。模拟实验结果表明，在该方法下RANSAC算法平面拟合回归估计角度变化误差均值为1.21〃，估计可靠性在一定范围内随单元大小增大而提高；滑坡实例结果表明，最小值法位移估计结果噪声更少，0.2 m单元大小分割可以提供更多的变形估计细节。本文提出的方法尤其适用于具有非均匀变形特性的监测领域，对推动滑坡等人员难以到达的灾害监测从“点监测”向“面监测”的转变具有一定的理论与实际意义。

关键词：测量激光扫描变形监测混合模型三维分割变形估计

基于GIS顾及矿区地形特征的开采沉陷三维可视化

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基于GIS顾及矿区地形特征的开采沉陷三维可视化

作者：郭献涛辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

传统上对开采沉陷信息的可视化常利用二维剖面线或等值线进行实现,由于矿区地表沉陷信息在时空分布上具有三维连续性,所以利用二维图形表达开采沉陷信息具有现实的局限性,不但表达的直观性较差,而且也难以表达地表移动变形的细节,对地... 详细信息

传统上对开采沉陷信息的可视化常利用二维剖面线或等值线进行实现,由于矿区地表沉陷信息在时空分布上具有三维连续性,所以利用二维图形表达开采沉陷信息具有现实的局限性,不但表达的直观性较差,而且也难以表达地表移动变形的细节,对地表移动变形信息的判断也需要一定的经验以及数学、地图学方面的知识。GIS作为地理学的第三代语言,具有强大的数据管理与表达及空间分析能力,在地理学领域的应用中有其独特的优势,开采沉陷作为地学领域的一个分支,也应该充分运用GIS在地学方面的优势,提高本专业的数据处理、分析及表达的效率,但已有利用GIS进行开采沉陷可视化的研究都没有考虑到矿区的原始地形特征,因此生成的预计结果可视化图形,只能表达地表为水平面时的矿区开采沉陷状况,却无法顾及矿区原始地形特征,不能表现矿区塌陷后的地表状况,给一些防灾减灾工程的设计带来了不便。针对已有开采沉陷三维可视化方法中不能考虑矿区三维地形特征的不足,本文通过计算机语言编制开采沉陷预计程序对矿区地表点进行三维坐标变形预计计算与坐标融合计算,并基于数据传输的方式,进行开采沉陷专业模型与GIS的结合,把GIS在地学方面的优势引入到开采沉陷领域中,实现了顾及矿区三维地形特征的开采沉陷三维可视化。利用该方法生成的三维表面,克服了已有开采沉陷三维可视化方法中不能表现矿区地表塌陷后移动和变形状况的不足,而且能充分利用GIS强大的数据管理与空间分析功能,提高了开采沉陷预计的效率和表达的效果,克服了传统管理方式下开采沉陷空间信息难于查询、识别和更新的弱点,实现了GIS在开采沉陷领域中的良好应用,对开采沉陷防灾减灾工程的设计具有一定的实际意义。

关键词：开采沉陷概率积分法地形特征地理信息系统三维可视化

基于最小二乘三维表面匹配算法的滑坡变形测量

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岩土力学 2015年第5期36卷 1421-1427页

作者：郭献涛黄腾臧妻斌李桂华河海大学地球科学与工程学院江苏南京210098 河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454003

针对已有利用地面三维激光扫描(TLS)技术实施变形测量的局限性,如变形提取的一维性及对小变形的不敏感性。提出了一个基于重复扫描数据实施滑坡变形监测的新方法,该方法主要包括3个步骤:原始TLS数据的获取、TLS数据的总体配准以及基于... 详细信息

针对已有利用地面三维激光扫描(TLS)技术实施变形测量的局限性,如变形提取的一维性及对小变形的不敏感性。提出了一个基于重复扫描数据实施滑坡变形监测的新方法,该方法主要包括3个步骤:原始TLS数据的获取、TLS数据的总体配准以及基于子区域的变形计算。其核心是给出的一种三维表面匹配新算法(最小二乘2维图像匹配的泛化)。该方法可充分利用TLS数据的高冗余性,实现高精度的全三维变形测量,得到监测对象的位移量和旋转量,同时,在应用上具有高度的灵活性。通过模拟试验验证了该方法的性能。此外,利用该方法分析了一个滑坡变形监测实例,进一步证实了模拟试验的结果。该方法适用于变形监测,尤其是人员难以到达的面灾害监测领域。对促进变形监测从点测绘向形测绘的转变具有一定的实际意义。

关键词：滑坡变形点云地面激光扫描估计

基于“新工科”要求的GNSS创新人才实践能力培养探讨

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导航定位学报 2022年第3期10卷 178-184页

作者：张荣春岳建平乐洋苗立志衣雪峰焦东来郭献涛南京邮电大学地理与生物信息学院南京210023 南京邮电大学江苏省智慧健康大数据分析与位置服务工程实验室南京210023 河海大学地球科学与工程学院南京211100 南京邮电大学通信与信息工程学院南京210023

随着全球卫星导航系统(GNSS)应用市场化、产业化发展的规模逐渐增广、增大,GNSS相关人才的需求也在不断扩大。高校创新实验室是“新工科”背景下深化教育实践改革的重要基础,在“新工科”和“三全育人”的指导方针下,依托GNSS实验室平台... 详细信息

随着全球卫星导航系统(GNSS)应用市场化、产业化发展的规模逐渐增广、增大,GNSS相关人才的需求也在不断扩大。高校创新实验室是“新工科”背景下深化教育实践改革的重要基础,在“新工科”和“三全育人”的指导方针下,依托GNSS实验室平台,对GNSS创新人才实践能力培养进行探索,将创新创业实践项目培育、学科交叉融合的实践应用拓展、产学研协同育人、国际化工程专业认证、人工智能+GNSS作为实施保障,以期实现具有多学科交叉融合的GNSS创新实践能力的人才培养。

关键词：新工科全球卫星导航系统实践能力人才培养

基于多因素的软土地铁隧道运营期沉降成因研究

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测绘通报 2014年第S2期 43-45,72页

作者：李桂华席广永赵兵帅郭献涛河海大学地球科学与工程学院江苏南京210098 郑州轻工业学院计算机与通信工程学院河南郑州450001

根据相关力学理论,在对软土地铁隧道沉降影响因素分析的基础上,推导出各影响因素与软土地铁隧道沉降之间基本的数学关系,并在此基础上应用主成分分析法,从时间和空间两个方面对各影响因素的影响程度进行了定性和量化分析。分析结果较为... 详细信息

根据相关力学理论,在对软土地铁隧道沉降影响因素分析的基础上,推导出各影响因素与软土地铁隧道沉降之间基本的数学关系,并在此基础上应用主成分分析法,从时间和空间两个方面对各影响因素的影响程度进行了定性和量化分析。分析结果较为准确地反映了软土地铁隧道沉降影响因素影响过程,具有较高的理论和实际应用价值。

关键词：地铁隧道沉降多因素软土主成分分析法

基于地面三维脉冲激光扫描技术的变形监测若干问题研究

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测绘学报 2021年第4期50卷 568-568页

作者：郭献涛黄腾(指导) 南京邮电大学地理与生物信息学院江苏南京210023 河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100 不详

在传统大地测量中,变形监测为控制网中稀疏监测点观测所驱动。近年来,随着地面激光扫描(terrestrial laser scanning,TLS)技术的迅速发展,该技术显示出应用于变形监测的巨大潜力,尤其是在危险和人员难以到达的灾害监测领域。由于TLS扫... 详细信息

在传统大地测量中,变形监测为控制网中稀疏监测点观测所驱动。近年来,随着地面激光扫描(terrestrial laser scanning,TLS)技术的迅速发展,该技术显示出应用于变形监测的巨大潜力,尤其是在危险和人员难以到达的灾害监测领域。由于TLS扫描测点的不可重复性,传统基于离散点的监测模式不再适用。为此,亟须研究与TLS技术相适应的变形监测新模式与变形提取新方法。

关键词：地面激光扫描大地测量观测所激光扫描技术变形提取地面三维不可重复性变形监测

利用TLS技术与伪单点监测模式进行滑坡变形测量

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测绘通报 2021年第6期 106-111页

作者：郭献涛黄腾贾燕张荣春南京邮电大学地理与生物信息学院江苏南京210023 河海大学地球科学与工程学院江苏南京211106

针对传统离散点监测模式不适用于TLS变形监测,以及现有基于TLS技术变形监测的一维性与仅适用于特定几何对象分析等不足,本文提出了一种基于TLS技术的伪单点变形监测模式,并基于该监测模式提出了一种以表面匹配技术为核心的变形计算新方... 详细信息

针对传统离散点监测模式不适用于TLS变形监测,以及现有基于TLS技术变形监测的一维性与仅适用于特定几何对象分析等不足,本文提出了一种基于TLS技术的伪单点变形监测模式,并基于该监测模式提出了一种以表面匹配技术为核心的变形计算新方法。通过构建广义高斯-马尔可夫模型匹配搜索估计伪单点对象的全三维变形参数,利用TLS多期点云的高密度性,实现了高精度提取全三维变形信息,尤其适用于滑坡等灾害监测领域。试验表明在扫描距离约240 m时,该方法可达到1 cm级的变形提取精度,对推动变形监测从点测绘向形测绘的转变具有一定的价值。

关键词：地面激光扫描变形监测滑坡伪单点匹配估计

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地面脉冲激光扫描仪的误差模型与自校准

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2015年第6期34卷 720-724页

作者：郭献涛刘文生孙劲光河海大学地球科学与工程学院江苏南京210098 辽宁工程技术大学土木与交通学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125105

为确保工程应用的数据质量,在实施后继稳定性或变形分析之前,建模、校准和修正所有系统的仪器误差.采用理论分析与实验的方法,系统研究了地面脉冲激光扫描仪的误差模型和自校准方法,同时阐明了这些过程的要求及应注意的问题.研究结果表... 详细信息

为确保工程应用的数据质量,在实施后继稳定性或变形分析之前,建模、校准和修正所有系统的仪器误差.采用理论分析与实验的方法,系统研究了地面脉冲激光扫描仪的误差模型和自校准方法,同时阐明了这些过程的要求及应注意的问题.研究结果表明:自校准法易于统一实施误差建模,比传统组件校准法更为快捷有效,可以可靠估计系统的TLS仪器误差,其中基于点的自校准方法已成为TLS仪器自校准的研究热点和发展趋势.

关键词：地面激光扫描误差几何建模自校准估计