复杂地形下无人机倾斜摄影技术的校园三维实景建模

针对无人机倾斜摄影技术在复杂地形条件下三维实景建模的可行性及其精度是否满足实际大比例尺测量要求的问题,本文以福州市马尾区阳光学院校园为例,采用大疆经纬系列无人机搭载云眼系列五镜头相机的方式完成测区倾斜影像数据的采集.采用实时动态(Real-Time Kinematic,RTK)连接千寻CORS账号的量测方式完成测区控制点的采集.利用Bentley公司的实景建模软件ContextCapture对外业采集的数据进行内业处理,得到了该校园的高分辨率的三维实景模型、数字表面模型(DSM)和真正射影像(TDOM),并对三维模型进行精度分析.为了保证模型的精度,实验过程中通过布设较多控制点,分块航测,提高航向和旁向重叠度来提高模型精度.实验结果表明,与地面实测数据相比,采用上述技术所建立的校园三维实景模型的平面位置中误差和高程中误差均小于5 cm,满足实际大比例尺测量的要求,可为后期校园三维实景模型的二次开发提供重要的数据支持.     

多视影像的城市实景三维生产关键技术

鉴于传统的航空和卫星遥感手段主要针对城市建筑物顶部进行模型重建,而对地物侧面的三维重建一直缺少有效的解决方法,该文提出一套自动化实景三维模型生产流程和成果质量检测方法。利用倾斜摄影倾直两用低空相机技术,分别研究大区域高精度多视影像的获取、提高空中三角测量精度、城市实景三维模型构建等关键技术环节,并据此对全市数据成果进行了相应的分析,为倾斜摄影城市实景三维模型的生产提供参考和借鉴。     

基于数字孪生技术的三维智能化系统设计

为了提升三维智能化水平,设计基于数字孪生技术的三维智能化系统。通过现场层管理数字孪生体映射的物理实体与监测对象,为三维智能化系统提供需要的基础数据;感知层利用温度传感器与颜色传感器等,感知现场层管理的物理实体相关数据;数据存储层利用分布式文件与关系型数据库,存储感知的数据;功能层利用数据预处理模块缺失值处理存储的数据;层次化建模模块,依据缺失值处理后的数据,建立物理实体的几何模型与属性模型,融合几何模型与属性模型,得到孪生体模型;孪生体模型驱动单元,利用三维模型驱动方法,驱动孪生体模型,实现物理实体与孪生体的同步映射,得到孪生数据;仿真与预测模块依据孪生数据,可视化监测与分析物理实体的工作状态;通过应用层为用户实时呈现物理实体的动作仿真与实时监控结果。实验证明：该系统可有效感知物理实体的相关数据,建立孪生体模型;该系统可有效实现物理实体的可视化管理,提升三维智能化水平。     

数字近景摄影测量技术在矿山地表沉陷监测中的应用研究

为了解决传统的矿山地表沉陷监测方法存在的劳动强度大、不能实时观测、难以获得瞬时3维移动变形信息等缺陷,提出了一种利用基于非量测数相机的数字近景摄影测量技术进行塌陷区沉陷监测的方法。该方法首先利用标定过的高分辨率数字相机获取塌陷区的数字立体影像像对;然后采用相对定向、影像匹配等摄影测量解析处理技术提取塌陷区地表的数字高程模型;最后通过与该区域开采前数字高程模型对比分析来完成塌陷区沉陷范围、深度、体积等沉陷参数计算。应用研究结果表明,数字近景摄影测量的测定精度基本可以满足这次应用条件下沉陷监测的精度要求。该方法为矿山地表塌陷区的沉陷监测提供了一条可行的途径。     

无人机航测影像匹配方法研究

由于实景三维和数字孪生技术迅速发展,无人机倾斜摄影测量技术得到较为广泛的应用,可快速、精确地构建三维模型。在利用倾斜摄影测量技术建立三维模型的过程中,需要将航测到的影像产生关联,这个过程称为匹配。航测影像之间的匹配是至关重要的一步,匹配结果的优劣会直接影响三维模型的质量。但由于倾斜摄影测量的特点,任务载荷镜头在获取建筑物立面数据时会产生倾斜,导致航测影像的倾斜畸变较为严重,普通的匹配方法效果不佳,影响三维模型质量。基于上述情况,通过文献研究法、实验法等引入旋转不变子空间算法,基于图像频率域的相位特征进行匹配,可以实现具有较大畸变影像之间的匹配,能够克服航测影像之间难以配准的问题。采用3组无人机航测影像进行实验,结果表明了利用旋转不变子空间（RIFT）算法进行匹配具有较好的结果,对不同类的影像匹配具有一定的普适性。     

一种快速CCD目标定位方法

重心法是一种高精度的CCD像点位置提取算法 ,但由于数据量大 ,响应速度较慢 ,不适于要求实时响应的数字摄影测量系统。本文提出一种方法 :利用模数混和硬件电路对CCD图像进行预处理 ,从中只获取高于阈值的目标信号 ,再结合目标识别及定位算法确定目标像点的重心 ,使数据处理量大大减小 ,能够满足实时摄影测量的要求。     

全数字摄影测量技术在莫高窟崖面保护中的应用

随着计算机技术和测绘技术的不断发展,摄影测量发展到了全数字摄影测量阶段。作为摄影测量学的一门分支学科--近景摄影测量在建筑物的变形观测,动态监测、文物保护等工作中起着很重要的作用。通过对敦煌莫高窟崖面进行数字近景摄影测量,着重介绍利用全数字近景摄影测量技术获取大范围复杂地貌崖面的高精度立面地理空间数据的方法及在文物的维护、修复中的应用。     

基于数字孪生的雕刻机人机交互系统设计

针对雕刻机应用过程中的实时监测困难,数据呈现单一,成本较高等问题,设计了一套基于数字孪生的雕刻机人机交互系统;首先使用SolidWorks软件设计与实际雕刻机高度匹配的三维孪生模型,随后根据实际系统的运动学模型建立Simulink仿真并编写控制算法控制三维孪生模型的运动,完成虚拟调试功能,最后将三维孪生模型与雕刻机结合,使模型根据实际雕刻机运行得到的实时数据完成设备状态监测功能;实验结果表明,文章所设计的雕刻机人机交互系统具有较高的实时性和精确度,能够保证良好的交互性与虚实结合性,有效提高监控效率,降低故障发生率,在工业现场具有广泛的应用价值.     

基于数字孪生机房的三维可视化监控系统的设计与实现

针对当前机房的监控管理方式单一、实时性差、透明度低等问题,构建了一种基于数字孪生机房的三维可视化监控系统。以数字孪生的五维模型为指导,构建机房虚拟场景,实现机房三维可视化。论文采用Three.js三维引擎搭建机房三维场景,使用JavaScript语言实现各模块间的功能交互,运用深度学习算法完成机房故障诊断的功能。实验证明:基于数字孪生的机房三维可视化监控系统可以实时监测系统状态,动态展示设备信息,提高了管理效率。     

面向水库型小流域的多源水利三维建模方法研究

针对大型河道三维可视化建模中采用激光雷达、声呐等传感器获取水下地形建模方式操作复杂且成本较高的缺陷,在利用基础测绘成果构建实景地形模型的基础上,采用多源三维模型融合方法对月塘水库小流域进行实景建模。首先采用倾斜摄影三维建模技术对重点水利工程进行实景建模,并利用专业建模软件对重要控制单元进行构件级建模;然后利用已有河道断面数据结合河流面状矢量数据,实现流域内胥浦河河道实景三维建模;最后通过人机交互方式对多源实景模型进行微调与相互印证,实现月塘水库小流域多源三维模型精准融合构建。研究成果可为河道型水库的预报调度与洪水风险分析提供可视化模型基础与决策支撑。     

水下传感器网络节点定位信号检测的设计

针对水下环境的特殊性和水声定位系统的要求,为降低检测水声定位信号的复杂度和硬件资源消耗,能够准确检测定位基站发射的水声定位信号,为目标基站的定位提供实时、快速的时延信息,根据水声定位信号的特点,采用码元匹配检波和编码定位信号相关的方法,确定水声定位信号的到达时间,并以FPGA为平台利用VHDL语言对水声定位信号的检测设...     

四旋翼飞行器的数字孪生系统设计

随着四旋翼飞行器在工程实践中的应用越发广泛,对其控制系统的精确性、快速性、适应性等要求也不断提高。近些年的研究热点--数字孪生,正是借助数据和模型模拟物理实体在现实环境中的行为,通过对物理对象的精准数字化,可用于提高物理实体或系统的运行效率。将数字孪生技术引入四旋翼飞行器的控制系统,建立四旋翼飞行器的数字孪生系统体系架构。详细阐述该体系架构搭建所涉及的相关技术：四旋翼飞行器的数字孪生建模;以传感器技术与无线通讯技术为载体的数据采集与传输;本地数据库配合Hadoop技术进行大数据存储、挖掘。对实际的四旋翼飞行器进行了模型仿真与实地测试,验证了所设计的数字孪生系统的有效性,达到了四旋翼飞行器的运行过程透明化和利用孪生数据优化飞行控制与机身状态的效果。     

基于GIS+BIM的滇中引水工程数字场景构建研究

本文以云南省滇中引水工程为例,采用GIS+BIM数字化技术,对滇中引水工程数字化场景构建技术进行探索,旨在为长距离引调水工程的数字孪生底座构建提供可行的技术路径。通过GIS三维模型构建、BIM模型构建及模型集成的研究,对比了主流的GIS三维建模高精度数据的采集和处理技术,阐明了三维GIS大场景搭建、工程实景三维模型建立、多类型引水建筑物建模的方法,同时提出了工程数字化模型集成的成套技术路线,采用新一代三维驱动引擎,通过投影变换算法实现长距离不同工程坐标系下BIM模型在标准GIS球面场景中的无缝拼接,达到全线模型的集成,构建了工程三维应用的数字化基础,可为水利工程数字孪生建设抛砖引玉,提供建设指引。     

一种水下运动物体三维轨迹视觉测量方法

针对海洋工程中采用的设备深海悬垂法安装过程,采用多摄像头视频运动分析方 法计算水下三维运动轨迹可用于指导海洋工程的结构安装和分析设备水下运动特征。水下视频 和图像的处理获取面临着诸多挑战,首先由于水下环境悬浮物和颗粒较多,光在水下发生了散 射,使水下图像发生了退化;其次水下视频运动分析遇到的一个主要障碍是光线的折射引起的 图像误差。由于光在水、玻璃、空气不同介质间发生折射,光路发生弯曲,陆地上的摄像机成 像模型在水中不再适用,需要提出新的水下摄像机成像模型。本文引入带光线折射的水下摄像 机成像模型,研究水下摄像机的内参数和外参数标定方法,利用固定布置的 3 个水下摄像机拍 摄的目标水下运动视频来计算水下目标的轨迹。该方法适用于水池环境下水下物体大范围运动, 可以得到较为精确的轨迹,并得到了实验验证。     

基于数字孪生的火箭测试与发射过程健康管理技术研究

为了解决运载火箭对地面测试与发射过程中对数据综合分析能力,飞行过程的故障诊断和预测能力,以及故障处理措施的快速决策等能力的迫切需求,提出一种基于数字孪生技术的火箭测试与发射过程健康管理系统设计方案;该方案通过建立运载火箭测试与发射阶段数字孪生模型,实现对火箭测试和发射过程的天地镜像仿真,依托数字孪生模型,对运载火箭健康管理功能进行了设计和优化;利用真实火箭和数字孪生火箭的信息交互,可有效实现火箭测试过程数据分析、飞行过程协同诊断,以及故障处理决策支持等功能;该系统提高了火箭发射的可靠性,为火箭可靠飞行提供了技术保障;同时,该技术在运载火箭健康管理上的应用也面临一些关键技术还需要进一步突破和发展.     

基于局域网的多水下机器人仿真系统设计与实现

多水下机器人仿真系统是一个能够对多水下机器人系统的体系结构、协调控制、路径规划、学习算法等进行演示验证的分布式实时数字仿真系统,是开展多水下机器人技术研究的基础和有效手段．讨论了应用基于局域网的分布式仿真技术来解决多水下机器人系统仿真的问题,并详细说明了仿真系统的硬件组成和软件总体设计．     

基于PXI总线的海底管线检测系统

浅海海底管线检测系统的研究是“国家863计划”海洋领域820专题的子课题之一。是研究和解决高精度海底管线电缆检测与精确定位技术的高难度技术。通过对虚拟仪器与全新的开放性，模块化仪器总线规范－PXI技术和特点的分析，提出了基于PXI的海底管线检测的虚拟仪器系统集成方案，并对其硬件方案与软件方案进行了设计，同时LabWindows/CVI对该系统进行了编程。     

水下分散自重构系统设计

研究一种新的水下系统设计概念,水下分散自重构系统.该系统由数量不定的少数几类相似模块组 成,通过模块之间的连接和分离,可以实时改变系统构形.通过模块的协调变形,可以实现不同的运动方式.开发了 一个基本的样机系统,称为USS.USS目前只包括一类模块,可以实现2 种平面基本构形和2种空间基本构形.由于 具有浮力调节能力,可以通过平面构形实现海洋水体空间机动,以及海底和水下结构物中的运动.     

北大港水库数字孪生建设方案与要点探讨

为提升北大港水库工程管理现代化与智慧化水平，结合北大港水库“数字河库”建设现状和水库扩容工程规划，提出北大港水库数字孪生建设方案，搭建数字孪生工程建设总体框架与主要内容，丰富 L2 和 L3 级数据底板， 构建模型库和知识库，实现建设期和运维期的智能应用建设。对安全监测数据底板、工程安全模型等数字孪生建设难点，以及实现“四大安全”与全过程、全要素管理等进行探讨。实现北大港水库流域防洪调度、水资源管理与调配，以及其他各项业务管理的数字化、网络化、智能化水平提升，有效推进水库运营管理数字化转型和智能化升级。     

《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》解析

2022 年 3 月 30 日,水利部印发《数字孪生水利工程建设技术导则(试行)》,以指导数字孪生水利工程建设。从数字孪生水利工程建设的重要性、内涵、框架,以及数据底板、模型库、知识库、孪生引擎、监测感知、通信网络、工程自动化控制、工程安全智能分析预警、网络安全体系、运维体系等数字孪生水利工程重点内容进行解读,并对建设指标适用情况和共建共享要求进行说明。