基于点云数据的冲沟溯源侵蚀过程动态的可视化研究与实现

摘要

传统测绘技术随着计算机技术的进步发展日益完善，但对于地形复杂且人员无法到达的区域，传统测绘技术仍然无法满足测量的需要。为了满足人类社会经济发展的需求，三维激光扫描技术是继GPS问世以来现代测绘领域又一新的变革。三维激光扫描技术凭借传统测量手段无法比拟的优势广泛使用在各个领域，在滑坡监测、古建筑保护、地形测量、三维城市建模等方面取得了令人满意的成果，特别是在复杂地形测量方面，三维激光扫描技术以非接触测量、自动化手段体现了更大的优势。结合动态可视化技术能够直观生动的再现复杂地形的形成过程。本文在了解大量三维激光扫描文献和相关可视化技术研究的基础上，结合三维激光扫描技术获取实验田模拟冲沟溯源侵蚀过程的点云数据，对具有三维坐标信息的海量点云进行处理并构建时空数据模型，通过ArcGIS10.0软件平台实现了实验田沟蚀现象动态可视化过程，论文主要研究内容为:
　　 (1)分析研究了三维激光扫描仪的工作原理和优势，以及激光扫描仪的类型和应用领域，并对激光扫描的点云数据进行点云拼接、噪声剔除等预处理。
　　 (2)以实验田模拟冲沟侵蚀状态为研究对象，采用三维激光扫描仪获取点云数据并建立DEM空间模型。对DEM模型引入时间信息构建时态数据模型，实现冲沟溯源侵蚀过程的动态可视化表达。
　　 (3)基于ArcSecne10.0软件平台，对实验田不同时刻侵蚀状态实现动态可视化演示，模拟冲沟溯源侵蚀的变化过程，并对可视化结果进行分析。
　　 (4)对实验田沟蚀过程中侵蚀体积的变量进行数据分析和图形显示，研究整个过程中不同时刻的侵蚀强度和相邻时刻之间侵蚀强度对比，再现实验田侵蚀随时间推进的变化过程。对当地冲沟溯源侵蚀的机理研究具有一定的指导意义和决策依据。
　　 本文以实验田模拟冲沟溯源侵蚀过程为研究对象，结合ArcGIS10.0软件平台，实现了实验田侵蚀过程的动态演示，并对沟蚀体积的变化做出了定量分析，为冲沟溯源侵蚀的机理研究提供一定的参考依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的研究背景和意义

1．1．1 论文研究的背景

1．1．2 论文研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 三维激光扫描技术的发展现状

1．2．2 可视化发展现状

1．3 研究内容

第2章 三维激光扫描理论技术基础

2．1 三维激光扫描技术概述

2．2 三维激光扫描工作原理

2．3 三维激光扫描仪分类

2．3．1 机载激光扫描系统

2．3．2 车载激光扫描系统

2．3．3 地面三维激光扫描系统

2．3．4 便携式激光扫描系统

2．4 三维激光扫描技术的特点

第3章 点云数据的获取和预处理

3．1 点云数据获取

3．2 点云数据处理

3．2．1 点云数据配准

3．2．2 去除噪声

第4章 点云数据模型动态可视化

4．1 可视化基本理论和技术

4．1．1 可视化概念

4．1．2 地学可视化

4．1．3 动态可视化技术以及类型

4．2 时空数据概述

4．2．1 时空数据定义

4．2．2 时空数据的特征分析

4．2．3 时空数据模型

4．3 时空数据的可视化

4．3．1．时空数据可视化概念

4．3．2 时空数据可视化表达

4．4．时空数据动态可视化概述

4．5 冲沟侵蚀过程动态可视化分析

4．5．1 动态可视化特点分析

4．5．2 动态可视化技术策略分析

4．6 动态可视化技术路线

4．7 可视化软件平台介绍

第5章 冲沟溯源侵蚀过程的动态可视化实现

5．1 冲沟侵蚀场景概况

5．2 实验田模拟冲沟溯源侵蚀过程模型构建

5．2．1 实验数据准备和初步建立模型

5．2．2 点云数据最终时态模型建立

5．2．3 建模流程

5．3 溯源侵蚀过程动态可视化实现

第6章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文