收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于遥感信息的选线系统地理环境建模方法及应用研究

吕希奎  
【摘要】: 根据中国铁路中长期发展规划,到2020年,中国将建成2万多公里高速客运专线和城际铁路。高速铁路和城际铁路经行地区经济发达,城镇密布,并且铁路沿线地理环境和地质环境均较复杂,选线设计更注重环境选线、景观选线和地质选线。传统的等高线地形图模型已不能满足高速铁路和城际铁路的选线需求。将遥感技术、数字摄影测量技术、虚拟现实技术、数字地质技术综合相集成,建立一个能够同时满足地质选线和环境选线要求的三维可视化选线地理模型,让工程师在一个逼真显示的三维可视化地理环境中进行选线方案设计与决策,不仅是铁路勘测设计一体化、智能化研究领域亟待解决的课题,更是现代铁路设计的需求。基于这一思想,本文以“基于遥感信息的选线系统三维地理环境建模方法和应用”为主题,对其中的所涉及的理论方法和关键技术进行了研究,从建模方法和算法方面提出了一整套方法并予以实现。主要研究内容及研究结果如下: 1.针对铁路选线带状大范围地形的特点,以航测、卫星遥感为数据源,以全数字摄影测量系统为工具,采用于数字地形分幅采集方法,以获取铁路强带状地形特点的地形数据,能够最大程度的减少构建三维地形时的数据冗余。对采集的地形数据,提出基于改进坡度RMSE与三维可视化联合的粗差检测与剔除方法,实现了对DEM粗差有效的检测与剔除,保证三维地理环境的建模精度。 2.提出矢栅一体化的选线系统三维地质环境建模方法。首次将地质对象遥感解译影像应用于铁路选线系统。根据选线系统地理环境特点,提出地质对象文化特征概念,以地质对象的名称和ID标识号作为其文化特征,将文化特征作为地质对象特殊的矢量数据,按照准确地理位置叠加到地质对象的矢量三维目标上,实现地质对象在三维地理环境中的定位和计算机内部的有效识别。基于TIN模型、约束TIN模型实现地质对象的遥感解译影像在三维空间的准确定位,以遥感解译影像直接表达地质信息。为地质对象建立矢量、栅格影像同时存在的表达和描述模式,在此基础上建立了直观的三维地质环境。 3.提出基于超地图模型的选线系统信息管理和组织方法。基于遥感正射影像图的影像环境,首次将超地图概念引入到铁路选线系统,建立了基于地理信息、地质、水文信息、地质知识的选线超地图模型。实现基于超目录结构模型对这些信息之间关系的非线性存储、组织、管理和浏览。为选线工程师提供图文并茂的地质、地理和地质知识环境。 4.提出基于多子库铁路工程地质信息库建模方法。根据选线设计涉及的地质条件的多样性,将不同类型地质对象进行分类和标引,在地质知识表示方法上,提出基于三维可视化的用户外部知识表示方法。针对选线地质知识涉及的不同地理环境,构建了河谷、冻土、风沙地区等各类三维地理环境,并在该环境中表达知识,实现知识的三维可视化表示。为选线工程师提供三维可视的铁路工程地质知识环境。针对选线设计的复杂性,以认知心理学为依据,提出基于案例推理的知识应用方法。 5.探索了基于逼真显示的三维地理环境的地质选线技术。采用三维目标与信息数据库相连接技术,解决在三维环境中直接进行选线设计的技术问题,包括在逼真显示的三维地理环境中线路局部走向选择,基于遥感地质影像环境的不良地质区域选线方法等。根据线路穿越的不良地质对象的类型和位置,实现系统自动从知识库中提取选线地质知识,并给出选线建议,以指导选线工程师在不良地质区域的选线设计。根据山区等地形地质复杂地区的选线设计特点,从地质选线角度,提出直接根据方案的设计信息获取方案评价指标值的思想,建立了基于三维地理环境的复杂地质区域线路方案评价模型,解决线路多方案的比选问题。 6.综合应用三维空间观察原理、真实感图形绘制技术、计算机动画、虚拟现实等技术,以OpenGL图形库和VC++6.0为开发工具,实现了线路三维场景的实时动态显示。并与正射和透视两种模式设计相结合,使得三维可视化技术不仅用于设计成果的直观表达,而且融入整个设计过程中,从而实现本文提出的三维虚拟环境下的选线设计思想。 7.基于所提出的理论方法,研制了一个选线地理环境建模平台。该平台实现本文提出的基于航测和卫星信息的三维可视化选线地理环境模和应用技术。并用实例对系统的主要功能进行了测试。验证和测试结果表明,本文提出的建模方法和应用技术是切实可行的。基于本文提出的方法所建立的原型系统,可较容易的开发实用的集遥感技术、虚拟现实技术、数字地质技术、空间数据库等技术的三维可视化选线系统。本文的研究虽然是针对铁路选线设计问题进行的,其研究成果可直接应用于公路路线系统的设计研究。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘美菊;李志;韩凤艳;;基于VRML和3DS MAX的虚拟现实系统构建[J];沈阳理工大学学报;2006年01期
2 王晞;郑斌;;昆山市政府广场三维可视化解决方案[J];现代测绘;2006年03期
3 郑绵彬;陈国华;;ArcGIS实现三维燃气管网仿真的研究[J];计算机工程与设计;2008年07期
4 刘劲松;赵力;;基于GIS公路选线方法探讨[J];科技信息;2011年17期
5 易思蓉;韩春华;段晓峰;;虚拟环境选线系统的地理超图模型[J];中国铁道科学;2006年01期
6 白涛;;基于VR的城市规划管理探讨与应用[J];科技信息;2010年07期
7 龙四春;刘文彬;林剑;李朝奎;陶建军;李博超;;基于JX4全数字摄影测量系统的DEM和DLG改进方法[J];测绘通报;2011年02期
8 杨卫东,刘玉树;地形数据在野战虚拟环境系统中的集成[J];北京理工大学学报;1998年06期
9 宫鹏,梅雪良,G.S.Biging,张祖勋;利用数字摄影测量探测橡树草原变化[J];遥感学报;1999年04期
10 彭达顺,邓文生,毋俊生,马王俊美;网络虚拟化学化工实验室应用研究[J];计算机与应用化学;2005年10期
11 陈卓;马瑾;纪伯公;;基于EON Studio 6.0的某装备虚拟训练系统设计[J];装甲兵工程学院学报;2008年05期
12 韩瑛;李斌;;虚拟现实技术在网络教学中的研究与应用[J];现代教育技术;2006年01期
13 王江春;张申生;朱挺杰;姚挺;;基于手势控制的虚拟绘画室[J];系统仿真学报;2006年01期
14 邵延华;吴斌;张红英;楚红雨;方艳红;;一种虚拟现实建模的新方法[J];信息化纵横;2009年18期
15 周廷美,肖文,陈定方;虚拟现实与室内设计[J];计算机工程;2002年09期
16 曾子明,孟波;基于MAS的电子商务谈判支持系统[J];计算机工程;2005年14期
17 吴春华;范太华;吴耀斌;;VRML在远程实验教学中的应用及关键技术[J];中国医学教育技术;2006年06期
18 唐新来;;铁路门吊司机仿真培训系统实现的关键技术[J];广西工学院学报;2008年04期
19 施侃侃;;虚拟现实技术[J];职业时空;2007年07期
20 李晖;吴禄慎;;三维激光扫描技术在虚拟现实中的应用[J];南昌大学学报(工科版);2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯超东;杨鹏;;基于SURPAC的复杂矿床三维建模技术[A];全国金属矿山采矿新技术学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年
2 张平波;王勇;陈秋林;王成道;;三维主动式汽车驾驶仿真系统的实现[A];1998年上海市系统仿真学会学术年会论文专辑[C];1998年
3 邹湘军;罗锡文;卢俊;罗陆锋;李宗樑;莫雪生;范蕾;;虚拟环境下农业移动机器人行为及其仿真建模[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
4 黄加亮;张天野;黄凯旋;蔡振雄;;船舶工程领域虚拟仿真系统的构建[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
5 崔丽红;魏庆朝;;铁路线路选线设计及评价体系[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
6 易思蓉;;虚拟环境选线系统——21世纪的选线设计技术[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(上册)[C];2002年
7 鲍平;孙道恒;王一菊;;VR技术综述[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
8 管华;杨家华;;应用AutoCAD开发3D图库的尝试[A];面向21世纪的图学教育——第十二届全国图学教育研讨会暨第三届制图CAI课件演示交流会论文集[C];2000年
9 张文君;付光远;缪栋;杨小冈;;军事训练DIS建模研究[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
10 雷小永;戴树岭;王行仁;;基于VR技术的肩射导弹仿真训练系统[A];第五届全国仿真器学术会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕希奎;基于遥感信息的选线系统地理环境建模方法及应用研究[D];西南交通大学;2008年
2 刘帅;面向陆地边界场景的三维建模方法研究[D];中南大学;2011年
3 易思蓉;虚拟环境铁路选线设计系统的理论与方法研究[D];西南交通大学;2000年
4 邹湘军;虚拟环境下基于知识融合的机械产品建模与设计研究[D];广东工业大学;2005年
5 蒋红裴;铁路线路三维可视化设计原理与方法的研究[D];中南大学;2001年
6 陈岭;分布式虚拟环境关键问题研究[D];浙江大学;2004年
7 张威巍;虚拟环境中阴影的实时绘制算法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
8 程成;虚拟环境人机交互技术研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2002年
9 王茹;古建筑数字化及三维建模关键技术研究[D];西北大学;2010年
10 刘振平;工程地质三维建模与计算的可视化方法研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈月凤;基于虚拟环境的工程图学三维建模系统的开发[D];山东大学;2010年
2 唐凯;空间战场虚拟环境技术研究[D];西北工业大学;2004年
3 杨桂华;基于PC的虚拟环境建模技术的研究[D];广东工业大学;2002年
4 张翔;虚拟环境下汽车驾驶安全主动干涉控制技术研究[D];广东工业大学;2011年
5 崔炳荣;分布式虚拟环境应用研究[D];电子科技大学;2003年
6 周波;构造基于Internet的虚拟环境开发平台的关键技术研究[D];西安电子科技大学;2002年
7 林柏纬;PC架构的多投影面沉浸式虚拟环境及其应用[D];浙江大学;2003年
8 林丰;基于虚拟环境的仿真设计研究与实践[D];武汉理工大学;2003年
9 刘华峰;基于Web的分布式虚拟环境预研及原型设计[D];国防科学技术大学;2002年
10 蒋燕萍;虚拟环境漫游中的关键技术[D];北方工业大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 逢丹;PKI与IBE结合构建可信虚拟环境[N];通信产业报;2011年
2 本报记者 郭涛;Vision Solutions强健虚拟环境[N];中国计算机报;2011年
3 ;构建平稳而灵活的IT环境[N];网络世界;2009年
4 美《InfoWorld》专栏作家 Eric Knorr;云安全的真正含义是什么?[N];网络世界;2011年
5 甘泉;虚拟化技术主宰存储未来[N];计算机世界;2005年
6 谢;优化虚拟环境性能VMware DRS提高应用整合率[N];电脑商报;2009年
7 马庆胜 赵清;虚拟环境下存储系统的选择[N];网络世界;2010年
8 胡红军;软件业应注重搭建行业知识库[N];经济日报;2007年
9 ;安装、使用易上手[N];网络世界;2006年
10 本报记者 黄滢;在虚拟环境中体验南宁未来[N];南宁日报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978