铁路沿线地物快速三维建模研究与实现

摘要

基于数字地球概念延伸出的数字铁路理念，从铁路信息一体化的角度出发，尽可能采集、挖掘及应用有用数据，利用数字化手段解决高速铁路信息建设过程中遇到的问题。传统的基于二维地图的表现方式已经难以满足对铁路设计、评审、施工、维护等方面的需求，因此，信息量更加丰富、表现形式更加直观的三维模型日益受到关注。铁路沿线地物的三维模型可以直观地展示铁路沿线设施与地理环境，并为铁路的科学管理和及时维护提供重要的技术支撑。如何根据已有的数据对铁路沿线地物进行快速建模已经成为铁路三维场景构建乃至数字铁路建设的关键问题之一。
　　基于此，本文利用面向对象技术采用参数化建模方法，遵循所建模型均采用真实信息的原则，以程序建模方式构建铁路沿线地物的三维模型。论文的主要研究内容及创新性成果如下:
　　(1)铁路沿线地物快速建模方法。针对铁路沿线地物的特点，采用面向对象的建模思想和基于圆柱投影的参数化建模方法，利用空间坐标与几何参数推导出地物建模所需的特征点坐标，将其分别沿X、Y、Z轴方向进行圆柱投影，在此基础上构建Delaunay三角网;最后将各三角网通过交并集运算操作实现地物的三维建模。
　　(2)利用LiDAR点云和DOM技术，以及面向铁路沿线地物三维建模的参数获取技术，获得铁路沿线地物空间位置及几何参数，并建立空间数据库，将建模数据按照不同类别入库存储管理。在建模过程中，可以按照需要自定义建模参数，也可以通过读取数据库中的数据实现快速批量建模。
　　(3)利用实验区LiDAR和DOM数据计算建模参数，进行了铁路沿线地物的三维建模实验，实验表明本文所采用的基于圆柱投影的参数化建模方法能够快速、有效地完成铁路沿线三维模型的建立。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外铁路三建模技术的发展

1．2．2 国内铁路三维建模技术的发展

1．2．3 三维建模方法研究现状

1．3 研究目标与内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 技术路线

1．4 论文工作安排

第2章 三维建模技术

2．1 LiDAR技术

2．1．1 LiDAR技术的特点

2．1．2 LiDAR与航空影像的比较

2．2 三维模型构建技术

2．2．1 三维空间数据模型

2．2．2 不规则三角网

2．3 三维图形显示技术

2．3．1 DirectX简介

2．3．2 DirectX三维显示坐标系

2．3．3 三维显示坐标系变换

2．3．4 光照模型与纹理映射

2．4 本章小结

第3章 基于圆柱投影的参数化快速建模方法

3．1 参数化建模思想

3．2 基于圆柱投影的空间三维数据转换

3．3 三角网模型生成

3．4 三维建模关键技术

3．5 本章小结

第4章 铁路沿线地物三维模型建立与实验分析

4．1 建模需求分析

4．2 系统界面与功能设计

4．3 建模区域概况与数据准备

4．3．1 建模区域概况

4．3．2 建模数据的分类

4．3．3 建模数据的获取

4．3．4 建模数据存储

4．4 铁路沿线地物三维模型的建立

4．4．1 建模实现流程

4．4．2 单个模型的建立

4．4．3 批量模型的建立

4．5 三维场景浏览

4．5．1 三维场景的交互式浏览

4．5．2 模型的输入与输出

4．6 建模效率的分析

4．7 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文