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三维工程环境构建理论与实践
作者：王国锋 等 著
出版社：科学出版社
出版时间：2021-11-01
ISBN：9787030335715
定价：¥118.00
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内容简介
《三维工程环境构建理论与实践》基于工程环境构建发展历程和三维工程环境构建应用背景，提出三维工程环境构建理论，从数据获取、数据处理、数据管理、三维工程环境构建等几个方面介绍三维工程环境构建的方法，形成基于三维工程环境的公路勘测及可视化管理成套技术，并通过具体工程案例介绍其在工程实践中的应用效果和社会经济效益。
作者简介
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目录
目录
前言
第1章 三维工程环境发展概述 1
1.1 工程环境构建发展历程 1
1.1.1 二维工程环境构建技术 1
1.1.2 三维工程环境构建技术 3
1.1.3 计算机及可视化技术 4
1.2 三维工程环境本质 5
1.3 三维工程环境构建应用背景 6
1.3.1 空间数据模型建立 6
1.3.2 系统集成技术 7
1.3.3 空间分析和模型分析能力 7
1.4 三维工程环境构建方法 7
参考文献 9
第2章 三维工程环境基准构建原理 11
2.1 传统测绘基准构建 11
2.1.1 测绘基准的概念和特征 11
2.1.2 现行国家测绘基准 12
2.2 基于大地水准面精化技术的高程基准构建 16
2.2.1 大地水准面精化理论 16
2.2.2 基于大地水准面精化技术的高程基准构建方法 20
2.3 平面基准构建 29
2.3.1 国家平面测绘基准建立 29
2.3.2 工程平面控制网的建立 30
2.3.3 图根控制测量 31
参考文献 32
第3章 基于现代空间信息技术的三维工程基础数据获取 34
3.1 工程环境基础数据类型 34
3.1.1 地形图数据 35
3.1.2 矢量数据 39
3.1.3 栅格影像数据 40
3.1.4 DEM数据 41
3.2 多源工程基础数据获取 42
3.2.1 基于摄影测量技术的基础数据获取 42
3.2.2 基于遥感影像的基础数据获取 53
3.2.3 基于激光雷达的基础地形数据获取 68
3.2.4 基于野外实测的基础数据获取 78
3.3 工程基础数据质量评价及控制 81
3.3.1 数学精度检测 82
3.3.2 质量表征 82
3.3.3 抽样检查程序 84
3.3.4 质量元素权重 85
参考文献 101
第4章 三维工程环境数据模型 103
4.1 三维工程环境数据模型设计 103
4.1.1 传统工程环境要素分类 103
4.1.2 三维工程环境下的地理空间要素组织分类 104
4.2 三维工程模型的多分辨率建模 106
4.3 三维工程模型的建立与表示 109
4.3.1 三维地形场景模型表示与建模方法 109
4.3.2 三维空间实体模型的建立与表示 118
4.3.3 常用三维空间实体建模方法 122
4.3.4 地质体要素建模方法 125
参考文献 126
第5章 三维工程环境下的数据管理 127
5.1 三维工程环境数据组织 127
5.1.1 数据浏览模式 127
5.1.2 数据组织方法 128
5.2 三维工程环境数据存储方案 129
5.2.1 矢量数据存储方案 131
5.2.2 栅格数据存储方案 132
5.3 海量数据索引技术 134
5.3.1 场景金字塔索引 135
5.3.2 子场景地物的规则划分四叉树索引 136
5.3.3 基于数据分页的动态装载 137
5.4 场景实时调度与显示 138
5.4.1 场景调度 138
5.4.2 基于海量数据显示的数据调度指标 140
参考文献 142
第6章 基于计算机可视化理论的三维工程环境构建 143
6.1 计算机可视化理论与技术 143
6.1.1 科学计算可视化 144
6.1.2 科学计算可视化的常用方法 146
6.1.3 三维图形技术 152
6.1.4 图形硬件加速及实时编程渲染 166
6.2 虚拟三维工程环境构建 175
6.2.1 虚拟现实与虚拟三维工程环境 175
6.2.2 三维工程场景绘制引擎的设计 176
6.2.3 三维工程环境的建立 179
6.2.4 应用举例 189
参考文献 190
第7章 三维工程环境在公路建管养一体化、智能交通中的应用 193
7.1 研究进展 193
7.1.1 公路建管养一体化研究进展 193
7.1.2 智能交通系统的发展 194
7.2 三维工程环境下的公路建管养一体化 197
7.2.1 公路建管养一体化方法 197
7.2.2 三维工程环境下的公路建管养一体化平台构建 200
7.2.3 三维工程环境下公路建管养一体化的应用 204
7.3 三维工程环境下的智能交通 207
7.3.1 智能交通系统体系结构 207
7.3.2 智能交通系统中应用的关键技术 207
7.3.3 三维工程环境对智能交通系统的支撑 210
参考文献 213
第8章 工程应用案例 216
8.1 三维工程环境在公路勘察设计中的应用 216
8.1.1 应用背景 216
8.1.2 三维工程环境在地震灾区中的应用 219
8.1.3 系统实现及主要功能 220
8.2 三维工程环境在公路可视化管理中的应用 224
8.2.1 三维工程环境下的公路可视化管理应用背景 224
8.2.2 三维工程环境在库阿段高速公路可视化管理中的应用 227
8.2.3 系统设计 229
8.2.4 可视化进度计划管理 232
8.3 三维工程环境在智能交通中的应用 238
8.3.1 精确智能导航 239
8.3.2 交通标志视认性及设置有效性模拟评价分析 242
参考文献 246
第9章 总结及展望 248
9.1 三维工程环境应用的优势 248
9.2 三维工程环境的应用方向 249
9.3 未来发展趋势 251
9.3.1 需求牵引导向的发展方向 251
9.3.2 技术推动的发展方向 254
9.4 应用展望 255
前言
第1章 三维工程环境发展概述 1
1.1 工程环境构建发展历程 1
1.1.1 二维工程环境构建技术 1
1.1.2 三维工程环境构建技术 3
1.1.3 计算机及可视化技术 4
1.2 三维工程环境本质 5
1.3 三维工程环境构建应用背景 6
1.3.1 空间数据模型建立 6
1.3.2 系统集成技术 7
1.3.3 空间分析和模型分析能力 7
1.4 三维工程环境构建方法 7
参考文献 9
第2章 三维工程环境基准构建原理 11
2.1 传统测绘基准构建 11
2.1.1 测绘基准的概念和特征 11
2.1.2 现行国家测绘基准 12
2.2 基于大地水准面精化技术的高程基准构建 16
2.2.1 大地水准面精化理论 16
2.2.2 基于大地水准面精化技术的高程基准构建方法 20
2.3 平面基准构建 29
2.3.1 国家平面测绘基准建立 29
2.3.2 工程平面控制网的建立 30
2.3.3 图根控制测量 31
参考文献 32
第3章 基于现代空间信息技术的三维工程基础数据获取 34
3.1 工程环境基础数据类型 34
3.1.1 地形图数据 35
3.1.2 矢量数据 39
3.1.3 栅格影像数据 40
3.1.4 DEM数据 41
3.2 多源工程基础数据获取 42
3.2.1 基于摄影测量技术的基础数据获取 42
3.2.2 基于遥感影像的基础数据获取 53
3.2.3 基于激光雷达的基础地形数据获取 68
3.2.4 基于野外实测的基础数据获取 78
3.3 工程基础数据质量评价及控制 81
3.3.1 数学精度检测 82
3.3.2 质量表征 82
3.3.3 抽样检查程序 84
3.3.4 质量元素权重 85
参考文献 101
第4章 三维工程环境数据模型 103
4.1 三维工程环境数据模型设计 103
4.1.1 传统工程环境要素分类 103
4.1.2 三维工程环境下的地理空间要素组织分类 104
4.2 三维工程模型的多分辨率建模 106
4.3 三维工程模型的建立与表示 109
4.3.1 三维地形场景模型表示与建模方法 109
4.3.2 三维空间实体模型的建立与表示 118
4.3.3 常用三维空间实体建模方法 122
4.3.4 地质体要素建模方法 125
参考文献 126
第5章 三维工程环境下的数据管理 127
5.1 三维工程环境数据组织 127
5.1.1 数据浏览模式 127
5.1.2 数据组织方法 128
5.2 三维工程环境数据存储方案 129
5.2.1 矢量数据存储方案 131
5.2.2 栅格数据存储方案 132
5.3 海量数据索引技术 134
5.3.1 场景金字塔索引 135
5.3.2 子场景地物的规则划分四叉树索引 136
5.3.3 基于数据分页的动态装载 137
5.4 场景实时调度与显示 138
5.4.1 场景调度 138
5.4.2 基于海量数据显示的数据调度指标 140
参考文献 142
第6章 基于计算机可视化理论的三维工程环境构建 143
6.1 计算机可视化理论与技术 143
6.1.1 科学计算可视化 144
6.1.2 科学计算可视化的常用方法 146
6.1.3 三维图形技术 152
6.1.4 图形硬件加速及实时编程渲染 166
6.2 虚拟三维工程环境构建 175
6.2.1 虚拟现实与虚拟三维工程环境 175
6.2.2 三维工程场景绘制引擎的设计 176
6.2.3 三维工程环境的建立 179
6.2.4 应用举例 189
参考文献 190
第7章 三维工程环境在公路建管养一体化、智能交通中的应用 193
7.1 研究进展 193
7.1.1 公路建管养一体化研究进展 193
7.1.2 智能交通系统的发展 194
7.2 三维工程环境下的公路建管养一体化 197
7.2.1 公路建管养一体化方法 197
7.2.2 三维工程环境下的公路建管养一体化平台构建 200
7.2.3 三维工程环境下公路建管养一体化的应用 204
7.3 三维工程环境下的智能交通 207
7.3.1 智能交通系统体系结构 207
7.3.2 智能交通系统中应用的关键技术 207
7.3.3 三维工程环境对智能交通系统的支撑 210
参考文献 213
第8章 工程应用案例 216
8.1 三维工程环境在公路勘察设计中的应用 216
8.1.1 应用背景 216
8.1.2 三维工程环境在地震灾区中的应用 219
8.1.3 系统实现及主要功能 220
8.2 三维工程环境在公路可视化管理中的应用 224
8.2.1 三维工程环境下的公路可视化管理应用背景 224
8.2.2 三维工程环境在库阿段高速公路可视化管理中的应用 227
8.2.3 系统设计 229
8.2.4 可视化进度计划管理 232
8.3 三维工程环境在智能交通中的应用 238
8.3.1 精确智能导航 239
8.3.2 交通标志视认性及设置有效性模拟评价分析 242
参考文献 246
第9章 总结及展望 248
9.1 三维工程环境应用的优势 248
9.2 三维工程环境的应用方向 249
9.3 未来发展趋势 251
9.3.1 需求牵引导向的发展方向 251
9.3.2 技术推动的发展方向 254
9.4 应用展望 255
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