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面向CIM的多源三维模型地理配准方法研究

面向CIM的多源三维模型地理配准方法研究

作者：张伟松北京建筑大学

学位级别：硕士

智慧城市是一种城市运营和管理方式,其利用信息和通信技术提高城市生态、经济、社会和环境发展的可持续性,从而提高城市居民生活质量。城市信息模型(City Information Modelling,CIM)为智慧城市提供了一个综合性的数据平台,能够整合和... 详细信息

智慧城市是一种城市运营和管理方式,其利用信息和通信技术提高城市生态、经济、社会和环境发展的可持续性,从而提高城市居民生活质量。城市信息模型(City Information Modelling,CIM)为智慧城市提供了一个综合性的数据平台,能够整合和分析城市各个领域的数据,帮助决策者更好地管理城市。CIM为了实现对城市环境的模拟,需要对城市多源异构数据进行集成和组织,其中多源三维模型数据和地理信息系统(Geographic Information System,GIS)的集成和组织是CIM的关键步骤。由于三维模型数据的来源不同,其空间参考或地理坐标信息可能缺失或不准确,导致现有方法难以地理配准CIM中的多源三维模型数据。因此,需要开发新的三维模型地理配准方法,以解决CIM中空间参考或地理坐标信息缺失的多源三维模型数据地理配准问题。遥感图像是GIS地图数据的主要来源之一,包括卫星图像和航空图像。尽管遥感图像和三维模型数据是非同源数据,但是,利用图像处理算法识别并对应的遥感图像和三维模型中的相同特征点可以用来地理配准三维模型数据,尤其是CIM中的多源三维模型数据。然而,在大规模遥感图像中计算与三维模型相同的特征点会消耗大量时间和计算机内存,这阻碍了利用特征点进行三维模型的地理配准在CIM中的应用。本文针对以上问题,主要有以下研究内容:(1)提出了分布式三维模型地理配准框架。首先,根据遥感图像和三维模型俯视图的比例尺,将大规模的遥感图像按照滑动窗口的方式切分成小的遥感图像切片。接下来,建立一个分布式地理配准计算集群,其中每个地理配准计算单元有三个计算阶段,分别为:三维模型和遥感图像切片的图片匹配、三维模型俯视图和遥感图像的像素坐标转换矩阵的计算和三维模型的地理配准。(2)提出了在线三维模型地理配准服务。首先,建立全局遥感图像切片特征点数据库,在分布式特征点匹配计算集群中进行三维模型俯视图和每一块遥感图像切片上的特征点匹配;其次,将每个计算单元计算得到的特征点在遥感图像切片上的像素坐标转换到原来的遥感图像上,采用聚类算法以这些特征点像素坐标为数据点进行聚类,最终在生成的每个聚类簇中进行三维模型的地理配准。本文针对CIM中多源三维模型数据难以快速、精确地在GIS中地理配准提出了分布式三维模型地理配准框架和在线三维模型地理配准服务。此方法为CIM中的多源三维模型数据和GIS数据的集成和组织奠定了基础,促进了CIM在智慧城市中的发展。

关键词：城市信息模型(CIM) 建筑信息模型(BIM) 地理信息系统(GIS) 三维模型地理配准

基于2D地图的城市户外ARGIS视觉辅助地理配准技术

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测绘学报 2019年第10期48卷 1305-1319页

作者：邓晨游雄张威巍智梅霞信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450052 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

针对当前便携式位姿传感器获取的户外6DOF绝对位姿精度通常不足,致使基于位姿传感器的户外AR地理配准精度不高,提出了一种以2D地图作为参考数据进行户外视觉辅助定位进而提高ARGIS系统地理配准精度的方法和技术框架。在位姿传感器获取... 详细信息

针对当前便携式位姿传感器获取的户外6DOF绝对位姿精度通常不足,致使基于位姿传感器的户外AR地理配准精度不高,提出了一种以2D地图作为参考数据进行户外视觉辅助定位进而提高ARGIS系统地理配准精度的方法和技术框架。在位姿传感器获取初始位姿的基础上,详细阐述了基于2D地图进行图像位姿优化和辅助校正的基本原理;并通过试验验证了该方法可以对位姿传感器获取的初始位姿进行优化,进而提高户外AR地理配准精度的有效性。

关键词：户外增强现实增强现实地理信息系统地理配准视觉辅助配准混合配准位姿传感器配准精度评估地理定位

一种应急条件下的无人机影像快速地理配准方法

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测绘 2023年第3期46卷 129-134页

作者：周小迦辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123032 辽宁省测绘产品质量监督检验站辽宁沈阳110034

基于无人机的影像采集系统在测绘地理和灾害调查中发挥着重要作用。但在应急响应期间,对于数百幅影像拼接或三维模型重建,依靠传统的无人机影像处理方法需要数个甚至数十个小时,严重限制了无人机保障效率。为了解决这一问题,本文提出了... 详细信息

基于无人机的影像采集系统在测绘地理和灾害调查中发挥着重要作用。但在应急响应期间,对于数百幅影像拼接或三维模型重建,依靠传统的无人机影像处理方法需要数个甚至数十个小时,严重限制了无人机保障效率。为了解决这一问题,本文提出了一种无人机影像快速地理配准的方法。首先,本文讨论了无人机影像的快速地理配准模型,并采用ESRI设计和开发的全局文件来统计地理配准影像数据。然后,采用机载POS系统记录的位置和姿态数据实现直接地理配准,计算影像的左上角坐标。最后,将无人机影像与参考影像实施特征匹配,优化全局文件中影像位置参数的精度,进而减少影像地理配准的系统误差。实验结果表明,本文方法能实现无人机影像快速地理配准,其处理精度与效率满足应急保障需求,具有重要的应用价值。

关键词：无人机影像地理配准特征匹配精度分析

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户外增强现实地理配准精度测试评估

系统仿真学报 2020年第9期32卷 1693-1704页

作者：邓晨游雄智梅霞信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001 61618部队北京100094 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

地理配准技术是增强现实与地理信息系统结合应用的一项关键技术,其配准精度对ARGIS(Augmented Reality Geographic Information System)的可用性有显著的影响。针对增强现实这一应用,阐释了增强现实地理配准的基本概念与技术原理,提出... 详细信息

地理配准技术是增强现实与地理信息系统结合应用的一项关键技术,其配准精度对ARGIS(Augmented Reality Geographic Information System)的可用性有显著的影响。针对增强现实这一应用,阐释了增强现实地理配准的基本概念与技术原理,提出了地理配准精度量化评估方法;结合预先采集的高精度地理信息数据,采用多种硬件设备设计了不同的地理配准精度评估方案,实际评估了各类地理配准方法的量化精度;基于评估结果,进一步分析了配准误差因素及各方法的局限性,探讨了不同应用场景的配准方案思路,为后续研究提供参考和借鉴。

关键词：户外增强现实地理配准配准精度评估增强现实地理信息系统

基于Cesium的多源异构三维数据地理配准研究

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中阿科技论坛（中英文） 2023年第4期 121-125页

作者：郑之光四川旷谷信息工程有限公司四川成都610031

由于多源异构数据获取手段多样、数据存储格式和表达方式众多,三维可视化技术在多源异构数据处理方面面临巨大挑战。尤其在数据与地理信息配准方面,主流技术方法和商业软件均难以保证与地形贴合的准确度。本文通过对多源异构数据的格式... 详细信息

由于多源异构数据获取手段多样、数据存储格式和表达方式众多,三维可视化技术在多源异构数据处理方面面临巨大挑战。尤其在数据与地理信息配准方面,主流技术方法和商业软件均难以保证与地形贴合的准确度。本文通过对多源异构数据的格式转换、空间索引和地理配准进行研究,形成构建三维场景的3D Tiles通用格式。在地理配准过程中,提出了一种基于投影坐标和站心坐标的配准方法,使输出的模型具备坐标属性。结合该方法研究开发了配准工具,并利用Cesium平台进行模型可视化。试验结果表明,该方法简单、实用,能解决模型贴合地球曲面的难题,真实准确地反映相对位置关系,加载流畅,并保持原始模型的呈现效果。

关键词：多源异构三维数据 3D Tiles Cesium 地理配准

利用ArcGis绘制墒情等值线图及相关拓展应用

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农业技术与装备 2024年第3期 17-19页

作者：王路路东营市水文中心山东东营257000

在农业不断发展的今天,如何快速地了解土壤墒情,适时合理地给予农作物生长所需的水分,降低干旱风险,成为了人们关注的问题。而ArcGis强大的空间分析能力,可结合相关数据,将一张普通地图经过前期矢量化处理,自动生成土壤墒情等值线图,指... 详细信息

在农业不断发展的今天,如何快速地了解土壤墒情,适时合理地给予农作物生长所需的水分,降低干旱风险,成为了人们关注的问题。而ArcGis强大的空间分析能力,可结合相关数据,将一张普通地图经过前期矢量化处理,自动生成土壤墒情等值线图,指导农业用水。以东营市2023年春季土壤墒情数据为基础,详细介绍了如何利用ArcGis自动生成东营市墒情等值线图,分析东营市内各个地区的土壤墒情状况,为相关职能部门提供旱情数据支撑,有效降低干旱风险。

关键词： ArcGis 地理配准土壤墒情等值线图东营市

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航拍图像全景生成及其地理配准研究

航拍图像全景生成及其地理配准研究

作者：李陈熙东南大学

学位级别：硕士

航拍图像全景生成及其地理配准是计算机视觉领域的一个热门研究方向,不仅在工业制造、交通规划、地理勘测、灾害评估等民用领域有着广泛的应用需求,而且在军事侦察监视领域也发挥着重要的作用。然而,无人机航拍图像普遍存在几何变形、... 详细信息

航拍图像全景生成及其地理配准是计算机视觉领域的一个热门研究方向,不仅在工业制造、交通规划、地理勘测、灾害评估等民用领域有着广泛的应用需求,而且在军事侦察监视领域也发挥着重要的作用。然而,无人机航拍图像普遍存在几何变形、特征点分布不均匀、运动目标干扰等问题,在生成全景图像时易出现鬼影和视差等现象,其地理配准的精度难以得到保证。因此本文在分析现有的全景拼接和视觉定位技术的基础上,研究了无人系统航拍图像的正射校正、全景生成和地理配准等技术,并验证了本文所提算法的可行性和有效性。本文首先分析了航拍图像产生几何形变的原理,在此基础上研究了基于相机标定的图像畸变校正算法以及基于数字高程模型和地面控制点的正射校正算法。针对传统的正射校正算法计算复杂度高、实时性差的缺点,本文提出了基于飞行姿态参数的航拍图像正射校正算法:利用无人机的俯仰角、偏航角、滚转角和航行高度计算航拍图像的像点与实际物点的对应关系,建立基于飞行姿态的几何校正模型,藉此实现航拍图像的快速校正。然后,本文提出了基于分块特征检测的图像配准算法,降低了配准算法的计算复杂度。针对全景拼接中的融合鬼影,本文提出了一种基于多分辨率融合与缝合线搜索的图像融合算法。同时剔除待配准航拍图像的运动区域,提高了航拍全景图像的显示质量。最后,传统的航拍图像定位技术主要依赖于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)的位置信息,本文从特征匹配的角度出发,研究了航拍图像与地图匹配的可行性。本文基于连通区域特征提取航拍图像道路,分别生成航拍图像道路和电子地图道路的形状上下文描述子再进行匹配。针对大视场全景图像的连通区域特征难以提取的问题,本文提出了采用快速霍夫变换算法提取直线路段,再利用随机采样一致(Random Sample Consensus,RANSAC)方法鲁棒估计出图像变换参数的算法,并通过实验说明了所提算法的有效性。

关键词：正射校正分块匹配鬼影消除全景拼接地理配准

基于物体识别地理配准的跨视频行人检测定位技术研究

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基于物体识别地理配准的跨视频行人检测定位技术研究

作者：宋亦然中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)

学位级别：硕士

跨视频行人检测是计算机视觉领域的重要分支之一,该技术在监控视频系统日益普及的今天拥有巨大的发展前景和市场价值。现有系统主要通过提取目标特征参数,采用视频检索的方法,实现跨视频目标追踪,因此国内外相关学者的研究重点主要通过... 详细信息

跨视频行人检测是计算机视觉领域的重要分支之一,该技术在监控视频系统日益普及的今天拥有巨大的发展前景和市场价值。现有系统主要通过提取目标特征参数,采用视频检索的方法,实现跨视频目标追踪,因此国内外相关学者的研究重点主要通过寻找优化的特征参数和检索方法达到更好的追踪效果。由于该方法并未解决对行人地理位置信息描述的问题,故无法获取目标行人的运动轨迹。本文主要对基于物体识别的地理配准技术以及跨视频行人追踪相关技术进行研究,通过应用示范,建立行人轨迹仿真系统,对行人实现地理信息定位。针对监控视频系统缺少地理位置信息的问题,本文提出一种基于物体识别的视频地理配准方法,获取视频监控区域的地理位置信息。针对实时视频流多视频行人追踪方法运算量大、复杂度高、应用能力弱的缺点,采用基于运动物体检测优化的快速人头识别的方法,提高行人定位速度,并获取行人地理位置信息。在多视频联动的监控场景下,行人地理位置信息作为先验数据,可应用于跨视频行人追踪。本文主要工作包括以下几点:（1）提出一种基于物体识别和空间地物拓扑匹配的视频地理配准方法:采用多种网络公开训练集结合3D模型图片的方式优化训练集,结合地物空间数据库,计算监控视频成像平面的控制点,进而实现视频地理信息配准。（2）提出一种视频人员检测定位和跨视频行人检测的方法:针对多视频联动系统数据量大的特点,设计满足实时性要求的行人检测和定位方法。结合行人地理位置信息,跨视频获取行人定位轨迹。（3）开发了基于视频流和三维地理场景虚实融合的跨视频行人检测原型系统:系统有视频接入、视频显示、监控回放和场景漫游等功能。开发了相关算法、技术对应的功能和模块,展示相关方法应用的效果。系统可实现对行人定位方法、行人检测方法以及跨视频行人检测方法的验证。

关键词：物体识别拓扑匹配地理配准行人检测定位跨视频行人检测

ArcGIS地理配准和空间分析工具在改变林地用途案件分析中的应用

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安徽林业科技 2020年第1期46卷 47-50页

作者：郭树林舒城县林业有害生物防治检疫局安徽六安231300

本文以林业案件调查中需要开展的改变林地用途地类和面积分析工作实践为例,详细介绍了利用ArcGIS地理配准和空间分析工具,将多个参考数据图层通过配准、空间叠加分析,最后得出结论的方法,有望推进森林资源调查方式的技术革新。

关键词：林地用途 ArcGIS 地理配准空间分析