通用日晷三维仿真系统的开发与应用

日晷是科学与艺术的结合体.日晷造型日趋多样化,其晷面上的晷影计算更加复杂.根据天文学理论计算太阳高度角和方位角和阴影形成原理,计算日出至日落之间各时刻晷针在晷面上的阴影位置,得出各时刻线的位置.在VC++开发环境下采用OpenGL图形标准,设计并实现了通用日晷三维仿真系统.系统支持不同造型日晷的三维可视化模拟以及时刻线位置模拟数据的可视化分析,并以动画的形式逼真表达一个时段内晷影的运动过程.通过比较分析仿真值与实测值之间的关系,表明整个系统能比较客观地模拟晷影位置,为日晷个性化设计、城市造景规划、科学教研、科普教育提供一个直观、便捷的模拟分析辅助工具.     

基于激光点云数据的客家土楼三维建模

传统测量方法难以获得完整准确的几何信息,且在测量过程中对文化遗产的频繁接触也存在造成文化遗产损害的隐患。利用地面激光扫描技术开展了客家土楼真实感、精细化三维建模的应用研究。首先,在现场点云数据采集的基础上提出了基于点云数据的客家土楼三维高精度重建的具体过程;其次,对点云数据处理和三维实体重建两个核心步骤,重点对点云数据的配准拼接、去噪简化和分站处理、构件轮廓线提取、三维几何建模和纹理贴图等步骤进行了详细论述。另外,对建模过程中纹理优化处理这一难点进行分析探讨,给出具体解决途径。应用结果表明:三维激光扫描技术适用于具有高复杂度几何特征的客家土楼精确化、真实感建模,为客家土楼建筑文化遗产未来的开发与保护过程的损害情况监测、恢复重建和虚拟展示等提供了高精度的数据基础。目前,技术方法已应用于世界遗产地—福建客家土楼的数字化旅游信息服务中,成效明显。     

形态结构特征约束下的树木参数化建模研究

树木建模是构建虚拟森林景观的主要环节,也是三维林业地理信息系统的基础。该文提出一种形态结构特征约束下的树木参数化建模方法,通过引进Bezier曲线控制树干以及树枝形状,并以荔枝树和马尾松为例对该方法进行设计与实现。实验结果表明,该方法能有效提高树木建模过程中的交互能力,较好地突出了树木的形态结构特征。     

基于Delaunay三角网的空间离群挖掘

空间离群是指非空间属性与其空间邻居显著不同的空间对象。空间数据的特殊性决定了空间离群挖掘需要充分考虑空间数据的特点,才能挖掘出有现实意义的离群。本文对现有主要的空间数据离群挖掘算法进行了研究分析,针对k-邻域法确定空间邻域的缺点,基于Delaunay三角网在表达空间邻近关系的有效性,通过构建Delaunay三角网确定空间邻域并生成空间权重矩阵,据此提出了基于Delaunay三角网的空间离群挖掘算法DT_SOF,并以实际生态地球化学数据进行实验检验。结果表明,算法具有较低的用户依赖性,能准确挖掘空间离群。     

基于UML的环境空间决策支持系统的分析与设计

统一建模语言(UML)是一种面向对象，定义明确的可视化系统建模语言，在地理信息系统工程的分析和设计中已逐渐被采用。以福建省海岸带环境调控空间决策支持系统为例，简述了系统建设背景和基本功能需求，研究了统一建模语言(UML)在空间决策支持系统分析和设计中的应用。重点提出了以系统需求用例图、活动图，类图和序列图为核心的UML辅助空间数据建模的基本原理和方法，并结合具体示例给出了基本操作流程过程和软件文档制品，最后给出了系统实现结果的典型用户界面。     

基于Web的空间关联规则提取及可视化的实现

提出了一种基于空间拓扑概念树的关联规则挖掘算法,基于J2EE设计了一个B/S模式的关联规则挖掘工具,给出了Web三维空间关联规则可视化的实现流程,最后将该技术应用于两个具体实例中,并给出实现的运行界面。     

利用Web Services技术构建开放式数据挖掘系统

提出了一种新颖的数据挖掘系统的体系结构,该结构把SOA与传统的挖掘系统结构相结合.在此体系结构的基础上,实现了一个开放式挖掘系统,能够动态集成挖掘算法.将该系统应用于福州地热资源的数据挖掘中,结果证明通过将WebServices技术引入数据挖掘系统的构建中,能大大增强挖掘系统的功能.     

三维园林植被景观构建与虚拟展示

绿地系统具有生态、文化、社会和审美的多重功能,由于植物形态结构复杂多样,城市规划中尚未有系统、定量化的设计。利用虚拟现实、虚拟植物和地理信息系统等新技术,提出了参数化虚拟植被景观规划设计和虚拟展示的概念模型,集成了参数化植物建模方法和植物空间布局方法。结合园林绿地实例,根据参数化植物建模方法,获取绿化植物形态结构参数,建立各种植物造型的三维模型;采用参数化描述植物空间布局的规则,基于Open Scene Graph（OSG）图形渲染引擎,集成Oculus rift虚拟现实设备,实现三维园林植被景观的虚拟构建及展示。以某大学为例,验证了整体方案的有效性。     

森林资源调查与督查的移动GIS研发及应用

为解决传统森林资源调查与督查工作中存在的通讯盲区多、效率低以及工作量大等问题,在分析森林资源调查与督查的业务基础上,结合ArcGIS for Android、北斗短报文通讯服务和移动位置服务技术,研发了面向森林资源调查与督查的移动GIS系统。该系统具有基础地图、数据导入导出、位置感知、森林资源调查与录入、违法督查管理、传感器数据的接入与展示等功能,能够提升野外工作的便携性、自动性和即时性。系统在平潭综合实验区进行应用,操作界面简洁直观,系统运行稳定,取得了较好的应用效果。     

基于点云数据的单木三维绿量估算方法

针对不同树种的树叶疏密及空间结构不同,提出基于激光点云数据,顾及冠层叶面积密度的树木三维绿量（Living Vegetation Volume, LVV）计算方法。该方法首先根据树木局部点云的主方向相似度和局部点云轴向分布密度分离枝干与树叶,剔除非光合作用成分,提取树叶点云;然后建立体元模型,引入Graham算法确定分层树冠边界,获取激光接触频率,从而基于体元冠层分析（Voxel-based Canopy Profiling, VCP）方法求出冠层叶面积密度（Leaf Area Density, LAD）;最后分层棱柱体积乘以叶面积密度,累加得到树木的三维绿量。利用Riegl VZ-400地面激光扫描仪获取13棵不同形状和树种的树木点云数据,利用该方法估算各树木三维绿量,并与传统的凸包法和台积法的结果对比。实验结果表明,台积法计算的三维绿量值最大,凸包法计算的三维绿量次之,顾及冠层叶面积密度的树木三维绿量方法计算的三维绿量值最小,为台积法的36.69%,为凸包法的47.80%。相比传统方法,顾及冠层叶面积密度的树木三维绿量计算方法侧重光合作用组分叶片点云的统计,并考虑了树冠内部树叶分布情况,更符合树木的实际情况,能充分利用三维点云数据特性,反映树冠内部三维绿量分布。