语义知识规则约束下公路三维模型的重建与优化研究

发布时间：2017-04-22 20:07

  本文关键词：语义知识规则约束下公路三维模型的重建与优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：虚拟现实技术(VR)作为当今科技发展的新热点,是以计算机技术和一系列传感辅助设施为依托,在计算机上生成一个逼真的虚拟地理环境,使人产生身临其境的感觉。随着三维可视化应用的发展,地形与地物的仿真模拟已经成为虚拟地理环境的重要内容。公路作为典型的线状地物,在现有的三维空间数据可视化系统中,对线状公路的表达往往采用映射真实地表的二维纹理的方式,可视化效果较差,不符合人们对于真实公路的认知。数字高程模型自提出以来在各领域都取得广泛的应用,尤其在道路设计方面,在公路平面线形大体位置确定的情况下,可通过DEM内插出公路的纵、横断面的地形数据信息,而不必进行野外的实地测量,一定程度上提高了公路设计的效率。本文以DEM数据为下垫面数据,以已建成的公路的矢量中心线为公路的平面线形数据,以各级公路的设计、施工规范为语义约束规则,在满足相关规范约束的条件下,建立多种纵断面路线方案。在此基础上,依据公路横断面各特征点之间的数学关系还原出不同路线方案公路横断面三维数据。最后,以公路横断面特征点的高程中误差值及填挖方总量为分析对象,探讨DEM分辨率及不同变坡点组合对公路三维模型的影响,确定相对最优路线方案。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1)实验公路语义知识规则的确定根据实验公路的等级、类型以及地形条件,查阅《公路路基设计规范(JTG D30-2004)》、《公路路线设计规范(JTGD20-2006)》等公路设计、施工系列规范与标准,确定实验公路的语义知识规则信息。其中,纵断面规则信息包括:最大、最小纵坡坡长,最大、最小纵坡坡度,竖曲线(凹、凸)半径等知识规则;横断面规则信息包括:路基宽度、中间带宽度、路肩(硬路肩、土路肩)宽度、车道数、车道宽度、路拱等知识规则。2)多种路线方案的生成根据所选实验路段的总里程长度,依据纵断面语义知识约束规则,确定公路纵断面可能的线形方案;依据公路的横断面特征点之间的数学关系,完成不同DEM分辨率、不同纵断面方案下公路横断面数据生成,实现多种路线方案下公路三维模型的模拟。3)相对最优路线方案的比选以高程中误差及填挖方总量最小为判断依据,对比分析不同DEM分辨率与不同变坡点组合下路线方案实验结果。实验表明,DEM分辨率对模型结果影响显著,且纵断面变坡点的选择与公路设计中的相关要求相吻合,说明公路三维重建模型的公路路线设计过程中具有一定的可行性。
【关键词】：DEM 道路选线 误差分析 模型优化 模型评价
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U495
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 研究背景及意义14-16
• 1.2 国内外研究现状16-19
• 1.2.1 线状地物数据与地形融合方法的研究现状16-17
• 1.2.2 公路三维模型重建的研究现状17-19
• 1.2.3 存在的问题分析19
• 1.3 研究内容及技术路线19-22
• 1.3.1 研究内容19-20
• 1.3.2 技术路线20-22
• 1.4 论文的组织结构22-24
• 2 语义知识规则约束下公路三维模型重建的基本原理与方法24-45
• 2.1 公路建设的基本原理与方法24-32
• 2.1.1 公路平面设计原理与方法24
• 2.1.2 公路纵断面设计原理与方法24-28
• 2.1.3 公路横断面设计原理与方法28-32
• 2.2 公路三维模型的优化重建32-40
• 2.2.1 公路纵断面优化重建32-36
• 2.2.2 公路横断面特征点解算36-40
• 2.3 公路三维模型重建流程40-43
• 2.4 本章小结43-45
• 3 语义知识规则约束下公路三维模型的优化45-55
• 3.1 公路选线的概念45
• 3.2 公路选线的步骤45
• 3.3 模型优化评价指标确定45-48
• 3.4 模型优化高程中误差评价指标48-50
• 3.5 模型土石方总量计算50-53
• 3.6 模型优化评价方法53
• 3.7 本章小结53-55
• 4 实验分析与结果评价55-92
• 4.1 山区公路模型的建立与误差分析55-72
• 4.1.1 实验数据介绍及预处理55-56
• 4.1.2 公路纵断面优化重建56-64
• 4.1.3 公路横断面特征点坐标解算64-66
• 4.1.4 实验结果定量分析66-72
• 4.2 丘陵区公路模型的建立与误差分析72-89
• 4.2.1 实验数据介绍及预处理72-74
• 4.2.2 公路纵断面优化重建74-81
• 4.2.3 公路横断面特征点坐标解算81-83
• 4.2.4 实验结果定量分析83-89
• 4.3 实验分析总结89-90
• 4.4 本章小结90-92
• 5 结论与展望92-94
• 5.1 研究工作总结92-93
• 5.2 展望93-94
• 参考文献94-98
• 致谢98

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