朱庆 教授

个人信息Personal Information


学历:博士研究生毕业

学位:工学博士学位

毕业院校:北方交通大学

所在单位:地球科学与工程学院

报考该导师研究生的方式

欢迎你报考朱庆老师的研究生,报考有以下方式:

1、参加西南交通大学暑期夏令营活动,提交导师意向时,选择朱庆老师,你的所有申请信息将发送给朱庆老师,老师看到后将和你取得联系,点击此处参加夏令营活动

2、如果你能获得所在学校的推免生资格,欢迎通过推免方式申请朱庆老师研究生,可以通过系统的推免生预报名系统提交申请,并选择意向导师为朱庆老师,老师看到信息后将和你取得联系,点击此处推免生预报名

3、参加全国硕士研究生统一招生考试报考朱庆老师招收的专业和方向,进入复试后提交导师意向时选择朱庆老师。

4、如果你有兴趣攻读朱庆老师博士研究生,可以通过申请考核或者统一招考等方式报考该导师博士研究生。

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    • 主要研究项目

      2021/12 2017/01 国家自然科学基金  重点项目,面向建筑物精细建模的倾斜摄影测量理论与方法,项目负责人  

      2021/06 2016/07 国家重点研发计划  全空间信息系统与智能设施管理,项目课题多模态时空对象分析与可视化,课题负责人  

      2018/12 2016/01 金穗计划  地球空间信息中德联合研究中心,西南交通大学国际科技合作基地(金穗计划),负责人  

      2018/12 2015/02 国家自然科学基金项目  41471320,面向时空变化的GIS数据模型,PI  

      2016 2014 国家标准  国家标准委:室内多维位置信息标识语言(2014年第二批国家标准计划项目,编号 :20142129-T-466),全国地理信息标准化技术委员会,国家基础地理信息中心、西南交通大学、南京师范大学、北京四维图新科技股份有限公司、高德软件有限公司、天地图有限公司、天津市勘察院  

      2016 2014 国家标准  国家标准委:室内外多模式协同定位服务接口(2014年第二批国家标准计划项目,编号 :20142130-T-466),全国地理信息标准化技术委员会,国家基础地理信息中心、南京师范大学、西南交通大学、北京四维图新科技股份有限公司、高德软件有限公司、天地图有限公司、中国测绘科学研究院、天津市勘察院  

      2016/12 2012/09 资源三号卫星应用系统工程影像处理与应用分系统定制软件  三维模型生产和可视化软件分包,国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心,PI  

      2015 2013 高分专项  高分辨率对地观测系统重大专项(民用部分), 高分灾害监测预警与评估信息服务应用示范系统(一期)(03-Y30B06-9001-13/15)子课题“灾害监测预评估与灾害多维可视化技术研究及应用示范”  

      2015 2013 863计划子课题  统一时空体系下的多源信息实时接入与异构信息自主加载技术,2013AA122301(齐华)  

      2014/12 2014/12 中德双边研讨会  中德科学中心,“全球多维制图与服务”(Multi-Dimensional Global Mapping and Services),GZ1106, PI  

      2015/12 2012/01 863课题视频GIS  视频GIS与突发公共事件的感知控制系统,2012BAH35B02,南京师范大学,930 ,

      2012.01-2015.12, 新一代警用GIS关键技术及其应用(2012BAH35B00)  

      2014 2012 卫星及应用产业发展专项  综合减灾空间信息服务应用示范(发改办高技【2012】2083) 研制总体技术负责  

      2014/12 2010/01 973计划项目  2010CB731801,复杂条件下飞行器进近可视导航的基础理论研究,飞行终端区复杂场景建模的理论与方法,PI  

      2011/03 2010/01 减灾小卫星  环境与灾害监测预报小卫星星座减灾应用系统“灾害快速评估模拟软件包”,国家减灾委员会)  

      2012/12 2009/01 国家自然科学基金项目  基于视频序列影像的建筑物立面三维自动重建方法,主持  

      2010/12 2009/01 863计划重点项目  2008AA121600,地理空间的三维建模和分析软件及其应用示范,四个课题验收均为优秀,总体组长  

      2009/12 2007/01 国家自然科学基金项目  40671158,TIN约束下的建筑物三维自动重建方法,主持人  

      2009/06 2006/12 863计划项目  2006AA12Z224,虚拟地理环境中复杂目标的自适应三维可视化关键技术,

      2006.12.1-2009.6.30,PI  2009/12 2006/01 国防973  国家安全重大基础研究项目,613610302,遥感信息应用服务方法研究,专题负责人  

      2003/12 2001/01 国家自然科学基金项目  40001017,多种类型大型空间数据库集成方法,PI   


      其他项目 

      2018/12 2014/01 四川省2014年研究生教育改革创新项目  研究生教育教学改革“地学多学科研究生教育教学国际化培养模式改革”负责人  

      2017/03 2015/03 国土资源部城市土地资源监测与仿真重点实验室开放课题  BIM与三维GIS数据集成关键技术, KF-2015-01-027  

      2016/12 2015/01 铁道第三勘察设计院集团有限公司  GIS与BIM融合关键技术研究技术服务,PI  

      2015/12 2014/01 四川省科技计划项目(科技创新研发专项--科技支撑计划)  基于北斗的全息位置地图服务及其在智慧旅游中的示范应用(2014SZ0106) 位置感知与智能服务技术,(四川省基础地理信息中心 全息位置地图服务平台研发)  

      2015/07 2014/01 中国铁路总公司科技研究开发计划课题  铁路总公司信息化管理及应用技术研究——面向铁路工程建设全生命周期的BIM应用关键技术研究(BIM与3D GIS的融合技术),2014X007-A  

      2015/07 2014/01 中铁第一勘察设计院集团有限公司  基于BIM的铁路空间信息系统关键技术及平台研发,PI  

      2014/11 2014/01 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司  三维设计成果在地理信息系统中集成应用研究-三维设计成果转换软件,PI  

      2014/09 2014/01 四川省基础地理信息中心  省级应急测绘指挥平台研究与开发,PI  

      2014/10 2014/01 中铁二院工程集团有限责任公司  三维GIS平台软件购销合同,PI  

      2013/12 2011/07 国家国防科技工业局民用航天专业技术预先研究项目  高精度高分辨率地表物理模型建模  

      2013/12 2011/07 中央高校基本科研业务费专项资金项目(重点培育项目)  分布式多维时空数据集成平台与重大工程应用软件  

      2012/12 2011/01 测绘遥感信息工程国家重点实验室2010年度开放基金项目(重点项目)  基于Oracle 11g的大规模三维GIS数据高效管理关键技术研究  2011 基础测绘生产性试验项目  真正射影像数据处理关键技术研究,国家测绘地理信息局科技与国际合作司  2011 武汉市国土资源和规划信息中心  基于GeoScope的三维数字城市数据集成与管理研究  2012/12 2010/01 高等学校博士学科点专项科研基金  基于近景影像的建筑物立面三维自动重建方法PI  

      2011/08 2009/09 数字城市联合实验室项目  PI  2010/12 2009/10 铁道第三勘察设计院集团有限公司  三维GIS及其协同设计应用软件  

      2009/12 2009/08 92493部队  **区域数字地形显示与应用系统,PI  

      2010/03 2008/04 中德国际合作项目  Enrichment, quality assessment and visualization of digital landscape models  2006/08 2005/04 东方地球物理公司物探技术研究中心  三维数据成像及辅助软件技术服务  

      2008/05 2004/05 新加坡“三维地质GIS”  

      2005/03 2005/01 新加坡Tan Chin Tuan学术交流基金  三维地质GIS  

      2006/12 2004/03 新加坡“三维GIS及其应用”  2006/05 2004/04 志莲净苑  香港“数字志莲净苑木构佛寺演示系统”  

      2004/06 2003/07 铁道第二勘察设计院  航测虚拟现实技术研究  

      2004/03 2003/09 香港裘搓基金  虚拟地理环境  

      2003/01 2001/03 武汉市科委科技计划重点项目  数码城市GIS系统软件平台商品化开发,PI


  • 学术著作

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    Reliable spatial relationship constrained feature                                                    point matching of oblique aerial images

    Hu, H., Zhu, Q., Du, Z., Zhang,                                                    Y., Ding, Y., 2015
    Journal PapersPhotogrammetric                                                    Engineering and Remote Sensing 81 (1), 49-58.

    Abstract

    This paper proposes a reliable feature point matching method                                                    for oblique images using various spatial relationships and                                                    geometrical information for the problems resulted by the                                                    large view point changes, the image deformations, blurring,                                                    and other factors. Three spatial constraints are incorporated                                                    to filter possible outliers, including a cyclic angular ordering                                                    constraint, a local position constraint, and a neighborhood                                                    conserving constraint. Other ancillary geometric information,                                                    which includes the initial exterior orientation parameters                                                    that are obtained from the platform parameters and a                                                    rough DEM, are used to transform the oblique images geometrically                                                    and reduce the perspective deformations. Experiment                                                    results revealed that the proposed method is superior                                                    to the standard SIFT regarding both precision and correct                                                    matches using images obtained by the SWDC-5 system.

    机场环境威胁态势信息在语义空间的统一建模及其导航应用

    朱庆, 谭笑, 谢林甫, 张叶廷, 曹振宇,2015
    Journal Papers武汉大学学报 (信息科学版)                                                    40 (3), 341-346

    摘要

    image
    飞行器航路前方的“威胁态势图”

    面向飞行器导航需求,针对传统空地环境警告信息繁杂导致情境意识薄弱和决策时间长等瓶颈问题,建立了机场环境威胁态势信息在语义空间的统一表示模型,提出了对多源、多尺度、多种分布类型的机场空地环境信息在语义空间的统一建模与动态更新方法,实现了从实时接入的动态观测数据中深度搜索威胁态势信息,并达到信息快速组织与检索的目的。从林芝机场的数据建模和实验结果表明,该方法能精准、高效的建立面向飞行器导航应用的动态机场环境威胁态势图。

    从灾后机载激光点云自动检测损毁房屋的等高线簇分析方法

    何美章, 朱庆, 杜志强, 张叶廷, 胡翰, 林月冠, 齐华,                                                    2015
    Journal Papers测绘学报 44 (4),                                                    407-413

    摘要

    利用灾后机载激光扫描点云的地震损毁房屋检测方法主要针对平面屋顶房屋,从局部分析屋顶的平面特征,导致只能有效检测屋顶严重破碎的损毁房屋。为此本文提出了一种等高线簇相似分析的地震损毁房屋检测方法,充分挖掘房屋等高线簇蕴含的房屋表面形状丰富的二维和三维信息,利用等高线簇形状相似度的归一化信息熵从整体上综合描述损毁房屋的损毁特征,并利用最大熵模型自动检测损毁房屋。采用2010年4月                                                    El Mayor‐Cucapah地震断裂带激光点云数据进行了试验,证明本文提出的方法能快速、准确、可靠地检测损毁房屋。

    多层次地理视频语义模型

    谢潇, 朱庆, 张叶廷, 周艳, 许伟平, 吴晨, 2015
    Journal Papers测绘学报 44 (5),                                                    555-562

    摘要

    针对公共安全应急响应中支持推理、挖掘和关联分析的地理视频建模难题,提出了一种显式表达视频变化的多层次地理视频语义模型,并用UML图进行描述.该模型的特点是:改变了传统视频流整体语义描述方法,通过面向变化的三域(特征域-行为过程域-事件域)定义地理视频语义的层次结构和数据的层次表达;在各层次语义描述中将地理环境语义与视频内容语义有机结合,支持多地理视频数据的关联表示.以公共安全事件监控视频为例阐明了模型的实用性和有效性.

    一种集成 R 树, 哈希表和 B* 树的高效轨迹数据索引方法

    龚俊, 柯胜男, 朱庆, 张叶廷, 2015
    Journal Papers测绘学报 44 (5),                                                    570-577

    摘要

    为兼顾时空索引方法的空间利用率、时间效率和查询种类,提出了一种新的轨迹数据索引方法-HBSTR树.其基本思想是:轨迹采样点以轨迹节点的形式成组集中管理,哈希表用于维护移动目标的最新轨迹节点,轨迹节点满后作为叶节点插入时空R                                                    树,另外采用B                                                    树对轨迹节点构建一维索引,既有利于提升索引创建效率,又同时满足时空条件搜索和特定目标轨迹搜索等多种查询类型.为提升时空查询效率,提出了新的时空R                                                    树评价指标和节点选择子算法改进时空R 树插入算法,同时提出了一种时空R树的数据库存储方案.试验结果表明,HBSTR                                                    树在创建效率、查询效率和支持查询类型等方面综合性能优于现有方法,支持大规模实时轨迹数据库的动态更新和高效访问.

    语义约束的 RVT 模型到 CityGML 模型的转换方法

    赵霞, 汤圣君, 刘铭崴, 朱庆, 2015
    Journal Papers地理信息世界 22 (2),                                                    15-20

    摘要

    建筑信息模型(BIM)与地理信息系统(GIS)集成,不仅使得精细化的三维模型得到极大重用,同时两者的数据集成和共享可实现从几何到物理和功能特性的多尺度综合表达,已经成为新一代数字城市三维建模的关键途径之一。本文选取典型的BIM模型数据格式(RVT),提出语义约束的RVT模型到CityGML模型的转换方法,以BIM模型丰富的语义信息为约束实现几何简化及转换,同时实现了几何部件与语义信息的一一映射及语义输出,并以建筑模型、暖通、桥梁模型为例进行了验证。

    Automatic topology derivation from IFC building                                                    model for in-door intelligent navigation

    Tang, S.J., Zhu, Q., Wang, W.W.,                                                    Zhang, Y.T., 2015
    Conference PaperInternational                                                    Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information                                                    Sciences XL-4/W5, 7-11, 21–22 May 2015, Tokyo, Japan

    摘要

    With the goal to achieve an accuracy navigation within the building                                                    environment, it is critical to explore a feasible way for building                                                    the connectivity relationships among 3D geographical features called                                                    in-building topology network. Traditional topology construction                                                    approaches for indoor space always based on 2D maps or pure geometry                                                    model, which remained information insufficient problem. Especially,                                                    an intelligent navigation for different applications depends mainly                                                    on the precise geometry and semantics of the navigation network. The                                                    trouble caused by existed topology construction approaches can be                                                    smoothed by employing IFC building model which contains detailed                                                    semantic and geometric information. In this paper, we present a                                                    method which combined a straight media axis transformation algorithm                                                    (S-MAT) with IFC building model to reconstruct indoor geometric                                                    topology network. This derived topology aimed at facilitating the                                                    decision making for different in-building navigation. In this work,                                                    we describe a multi-step deviation process including semantic                                                    cleaning, walkable features extraction, Multi-Storey 2D Mapping and                                                    S-MAT implementation to automatically generate topography                                                    information from existing indoor building model data given in IFC.

    Multi-level indoor path planning method

    Xiong, Q., Zhu, Q., Zlatanova,                                                    S., Du, Z., Zhang, Y., Zeng, L., 2015
    Conference PaperInternational                                                    Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial                                                    Information Sciences, XL-4/W5, 19-23, 21–22 May 2015, Tokyo, Japan

    摘要

    Indoor navigation is increasingly widespread in complex indoor                                                    environments, and indoor path planning is the most important part of                                                    indoor navigation. Path planning generally refers to finding the                                                    most suitable path connecting two locations, while avoiding                                                    collision with obstacles. However, it is a fundamental problem,                                                    especially for 3D complex building model. A common way to solve the                                                    issue in some applications has been approached in a number of                                                    relevant literature, which primarily operates on 2D drawings or                                                    building layouts, possibly with few attached attributes for                                                    obstacles. Although several digital building models in the format of                                                    3D CAD have been used for path planning, they usually contain only                                                    geometric information while losing abundant semantic information of                                                    building components (e.g. types and attributes of building                                                    components and their simple relationships). Therefore, it becomes                                                    important to develop a reliable method that can enhance application                                                    of path planning by combining both geometric and semantic                                                    information of building components. This paper introduces a method                                                    that support 3D indoor path planning with semantic information.

    A task-oriented disaster information correlation                                                    method

    Qiu, L., Du, Z., Zhu, Q., 2015
    Conference PaperISPRS Ann.                                                    Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci II-4/W2, 169-176

    摘要

    With the rapid development of sensor networks and Earth observation                                                    technology, a large quantity of disaster-related data is available,                                                    such as remotely sensed data, historic data, case data, simulated                                                    data, and disaster products. However, the efficiency of current data                                                    management and service systems has become increasingly difficult due                                                    to the task variety and heterogeneous data. For emergency                                                    task-oriented applications, the data searches primarily rely on                                                    artificial experience based on simple metadata indices, the high                                                    time consumption and low accuracy of which cannot satisfy the speed                                                    and veracity requirements for disaster products. In this paper, a                                                    task-oriented correlation method is proposed for efficient disaster                                                    data management and intelligent service with the objectives of 1)                                                    putting forward disaster task ontology and data ontology to unify                                                    the different semantics of multi-source information, 2) identifying                                                    the semantic mapping from emergency tasks to multiple data sources                                                    on the basis of uniform description in 1), and 3) linking                                                    task-related data automatically and calculating the correlation                                                    between each data set and a certain task. The method goes beyond                                                    traditional static management of disaster data and establishes a                                                    basis for intelligent retrieval and active dissemination of disaster                                                    information. The case study presented in this paper illustrates the                                                    use of the method on an example flood emergency relief task.

    An adaptive organization method of GeoVideo data                                                    for spatio-temporal association analysis

    Wu, C., Zhu, Q., Zhang, Y., Xu,                                                    W., Xie, X., 2015
    Conference PaperISPRS Ann.                                                    Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci. II-4/W2, 29-34, Fairfax,                                                    Virginia, USA.

    摘要

    Public security incidents have been increasingly challenging to                                                    address with their new features, including large-scale mobility,                                                    multi-stage dynamic evolution, spatio-temporal concurrency and                                                    uncertainty in the complex urban environment, which require                                                    spatio-temporal association analysis among multiple regional video                                                    data for global cognition. However, the existing video data                                                    organizational methods that view video as a property of the spatial                                                    object or position in space dissever the spatio-temporal                                                    relationship of scattered video shots captured from multiple video                                                    channels, limit the query functions on interactive retrieval between                                                    a camera and its video clips and hinder the comprehensive management                                                    of event-related scattered video shots. GeoVideo, which maps video                                                    frames onto a geographic space, is a new approach to represent the                                                    geographic world, promote security monitoring in a spatial                                                    perspective and provide a highly feasible solution to this problem.                                                    This paper analyzes the large-scale personnel mobility in public                                                    safety events and proposes a multi-level, event-related organization                                                    method with massive GeoVideo data by spatio-temporal trajectory.                                                    This paper designs a unified object identify(ID) structure to                                                    implicitly store the spatio-temporal relationship of scattered video                                                    clips and support the distributed storage management of massive                                                    cases. Finally, the validity and feasibility of this method are                                                    demonstrated through suspect tracking experiments.

    An integrated virtual geographic environmental                                                    simulation framework: a case study of flood disaster simulation

    Ding, Y., Zhu, Q., Lin, H., 2014
    Journal PaperGeo-spatial                                                    Information Science 17 (4), 190-200

    摘要

    Dynamic flood disaster simulation is an emerging and promising                                                    technology significantly useful in urban planning, risk assessment,                                                    and integrated decision support systems. It is still an important                                                    issue to integrate the large assets such as dynamic observational                                                    data, numerical flood simulation models, geographic information                                                    technologies, and computing resources into a unified framework. For                                                    the intended end user, it is also a holistic solution to create                                                    computer interpretable representations and gain insightful                                                    understanding of the dynamic disaster processes, the complex                                                    impacts, and interactions of disaster factors. In particular, it is                                                    still difficult to access and join harmonized data, processing                                                    algorithms, and models that are provided by different environmental                                                    information infrastructures. In this paper, we demonstrate a virtual                                                    geographic environments-based integrated environmental simulation                                                    framework for flood disaster management based on the notion of                                                    interlinked resources, which is capable of automated accumulating                                                    and manipulating of sensor data, creating dynamic geo-analysis and                                                    three-dimensional visualizations of ongoing geo-process, and                                                    updating the contents of simulation models representing the real                                                    environment. The prototype system is evaluated by applying it as a                                                    proof of concept to integrate in situ weather observations,                                                    numerical weather and flood disaster simulation models,                                                    visualization, and analysis of the real time flood event. Case                                                    applications indicate that the developed framework can be adopted                                                    for use by decision-makers for short-term planning and control since                                                    the resulting simulation and visualization are completely based on                                                    the latest status of environment.

    An adaptive surface filter for airborne laser                                                    scanning point clouds by means of regularization and bending                                                    energy

    Hu, H., Ding, Y., Zhu, Q., Wu,                                                    B., Lin, H., Du, Z., Zhang, Y., Zhang, Y., 2014
    Journal PaperISPRS Journal of                                                    Photogrammetry and Remote Sensing 92, 98-111.

    摘要

    images
    Descriptions of the bending energy and the                                                        transformed compensation value generated during interpolation of                                                        the corresponding raster surface. (a) The interpolated                                                        raster surface, (b) the generated bending energy as a by-product                                                        of the TPS interpolation and (c) the transformed bend_gain by                                                        piece-wise linear interpolation from the                                                        bending energy raster given a upper bound of 0.3 m. The dashed                                                        curves in (a) and (b) represent the same ridge.

    The filtering of point clouds is a ubiquitous task in the processing                                                    of airborne laser scanning (ALS) data;                                                    however, such filtering processes are difficult because of the                                                    complex configuration of the terrain features.                                                    The classical filtering algorithms rely on the cautious tuning of                                                    parameters to handle various landforms.                                                    To address the challenge posed by the bundling of different terrain                                                    features into a single dataset                                                    and to surmount the sensitivity of the parameters, in this study, we                                                    propose an adaptive surface filter                                                    (ASF) for the classification of ALS point clouds. Based on the                                                    principle that the threshold should vary                                                    in accordance to the terrain smoothness, the ASF embeds bending                                                    energy, which quantitatively depicts                                                    the local terrain structure to self-adapt the filter threshold                                                    automatically. The ASF employs a step factor                                                    to control the data pyramid scheme in which the processing window                                                    sizes are reduced progressively, and                                                    the ASF gradually interpolates thin plate spline surfaces toward the                                                    ground with regularization to handle                                                    noise. Using the progressive densification strategy, regularization                                                    and self-adaption, both performance                                                    improvement and resilience to parameter tuning are achieved. When                                                    tested against the benchmark datasets                                                    provided by ISPRS, the ASF performs the best in comparison with all                                                    other filtering methods, yielding                                                    an average total error of 2.85% when optimized and 3.67% when using                                                    the same parameter set.

    Real-time control of human actions using inertial                                                    sensors

    Liu, H., He, F., Zhu, F., Zhu,                                                    Q., 2014
    Journal Papers Science China                                                    Information Sciences 57 (7), 1-11

    Abstract

    Our study proposes a new local model to accurately control an avatar                                                    using six inertial sensors in real-time. Creating such a system to                                                    assist interactive control of a full-body avatar is challenging                                                    because control signals from our performance interfaces are usually                                                    inadequate to completely determine the whole body movement of human                                                    actors. We use a pre-captured motion database to construct a group                                                    of local regression models, which are used along with the control                                                    signals to synthesize whole body human movement. By synthesizing a                                                    variety of human movements based on actors’ control in real-time,                                                    this study verifies the effectiveness of the proposed system.                                                    Compared with the previous models, our proposed model can synthesize                                                    more accurate results. Our system is suitable for common use because                                                    it is much cheaper than commercial motion capture systems.

    A Hybrid Spatio-Temporal Data Indexing Method for                                                    Trajectory Databases

    Ke, S., Gong, J., Li, S., Zhu,                                                    Q., Liu, X., Zhang, Y., 2014
    Journal PapersSensors 14 (7),                                                    12990-13005.

    Abstract

    In recent years, there has been tremendous growth in the field of                                                    indoor and                                                    outdoor positioning sensors continuously producing huge volumes of                                                    trajectory data that has                                                    been used in many fields such as location-based services or location                                                    intelligence. Trajectory                                                    data is massively increased and semantically complicated, which                                                    poses a great challenge                                                    on spatio-temporal data indexing. This paper proposes a                                                    spatio-temporal data indexing                                                    method, named HBSTR-tree, which is a hybrid index structure                                                    comprising spatio-temporal                                                    R-tree, B*-tree and Hash table. To improve the index generation                                                    efficiency, rather than                                                    directly inserting trajectory points, we group consecutive                                                    trajectory points as nodes according                                                    to their spatio-temporal semantics and then insert them into                                                    spatio-temporal R-tree as leaf                                                    nodes. Hash table is used to manage the latest leaf nodes to reduce                                                    the frequency of                                                    insertion. A new spatio-temporal interval criterion and a new                                                    node-choosing sub-algorithm                                                    are also proposed to optimize spatio-temporal R-tree structures. In                                                    addition, a B*-tree                                                    sub-index of leaf nodes is built to query the trajectories of                                                    targeted objects efficiently.                                                    Furthermore, a database storage scheme based on a NoSQL-type DBMS is                                                    also proposed                                                    for the purpose of cloud storage. Experimental results prove that                                                    HBSTR-tree outperforms                                                    TB*-tree in some aspects such as generation efficiency, query                                                    performance and query type.

    A GIS database engine for linking calculation and                                                    storage

    Wu, C., Zhu, Q., Xu, W., Zhang,                                                    Y., Xie, X., He, F., Zhou, Y., 2014
    Conference PapersIn: Proc.                                                    9th 3DGeoInfo Conference, Dubai, United Arab Emirates, November                                                    11-13

    Abstract

    三维GIS及其在智慧城市中的应用

    朱庆,2014
    Journal Papers地球信息科学学报 16                                                    (2), 151-157

    Abstract

    三维GIS 是当今乃至未来GIS 技术的主要标志性内容之一,它突破了空间信息在二维地图平面中单调表现                                                    的束缚,为各行各业以及人们的日常生活提供了更有效的辅助决策支持。本文重点介绍了三维GIS 的数据模型、                                                    数据库管理和可视化分析等关键技术及其研究进展,并以武汉市为例展示了三维GIS 对城市立体空间的整体表                                                    达,为大城市、全市域的三维数字城市建设奠定了基础,最后探讨了在智慧城市建设与城市安全中三维GIS将发挥                                                    日益重要的时空信息承载引擎与空间智能技术支撑作用。

    结合边缘编组的 Hough 变换直线提取

    王竞雪, 朱庆, 王伟玺, 赵丽科, 2014
    Journal Papers遥感学报 18 (2),                                                    378-389

    Abstract

    针对传统Hough变换用于直线检测存在的问题进行了细致的分析和归纳总结,在此基础上,提出一种结合边缘编组的Hough变换直线提取算法。该算法首先采用基于8邻域的边缘跟踪算法对Canny算子检测得到的边缘点进行编组;然后对每一个边缘组分别进行Hough变换,单独确定Hough变换原点和参数的取值范围。Hough变换过程中,采用迭代的“投票”方式,每次确定单一峰值点并删除对应像素。实验证明,该算法原理简单,能有效解决传统Hough变换存在的精度不高、计算复杂等问题。同时该算法具有较强的鲁棒性,可以有效处理不同类型的影像数据,适用于并行处理。

    应急测绘保障体系若干关键问题研究

    朱庆, 曹振宇, 林珲, 谢维挺, 丁雨淋, 2014
    Journal Papers武汉大学学报 (信息科学版)                                                    39 (5), 551-555.

    Abstract

    以“4·20”芦山7.0级强烈地震中应急测绘保障为例,系统分析了目前应急测绘保障工作的机制,以及数据获取、传输、处理、发布以及应急测绘数据共享多个环节中存在的突出问题,提出了一种新的应急测绘保障体系架构和任务驱动的聚焦服务机制。

    面向火灾动态疏散的三维建筑信息模型

    朱庆, 胡明远, 许伟平, 林珲, 杜志强, 张叶廷, 张帆,                                                    2014
    Journal Papers武汉大学学报· 信息科学版                                                    39 (7), 762-766

    Abstract

    基于三维建筑空间表达充分结合建筑防火专题语义信息建立了面向建筑物内部空间划分与通达性分析的一体化语义描述并结合防火部件层次的动态特征发展面向室内火灾动态疏散过程的三维建筑信息模型从而辅助火灾应急疏散的三维空间逃生分析                                                    基于实验构建的三维建筑信息模型及其基于语义的动态联通网络证明了其在室内火灾动态疏散中的特殊价值

    三维 GIS 中的参数化建模方法

    汤圣君, 张叶廷, 许伟平, 谢潇, 朱庆, 韩元利, 吴强,                                                    2014
    Journal Papers武汉大学学报 (信息科学版)                                                    39 (9), 1086-1090.

    Abstract

    为实现大规模地形景观和精细工程设施模型在三维GIS中的无缝集成管理,并支持工程设施全生命周期的共享应用,提出了一种可根据设计参数自动建立复杂设施三维模型并交互式编辑修改的方法,扩展了三维GIS数据模型,实现了三维几何模型与其参数信息的有机集成与同步更新,并以桥梁模型的构建为例验证了该方法的可行性和有效性。

    BIM 与 GIS 数据集成: IFC 与 CityGML 建筑几何语义信息互操作技术

    汤圣君, 朱庆, 赵君峤, 2014
    Journal Papers武汉大学学报 (信息科学版)                                                    39 (9), 1086-1090.

    Abstract

    近年来,建筑信息模型(BIM)与地理信息系统(GIS)的集成应用越来越广泛且深入,不同专业领域通过简单模型转换实现信息交互的方法由于只保留了少量的语义信息从而导致了应用的分散和独立,局限性十分明显.IFC和CityGML分别为BIM和GIS领域内通用的数据模型标准,两者之间的几何和语义信息共享将为BIM和GIS的集成奠定基础.本文基于IFC和CityGML标准,提出IFC几何要素过滤方法以及IFC到CityGML的语义映射规则,为IFC与CityGML建筑模型的几何、语义信息互操作提供一种通用手段,并通过实例进行了验证.

    基于像素高度图的三维建筑物屋顶和立面提取方法

    黄敏儿, 杜志强, 朱庆, 张叶廷, 胡翰, 2014
    Journal Papers武汉大学学报(信息科学版)                                                    39 (10), 1221-1224.

    Abstract

    针对三维建筑物屋顶和立面目标的自动提取难题提出了一种利用倾斜影像生成的像素高度图来识别和提取三维建筑物目标的方法根据高度图的梯度特征提取垂直立面目标根据高度图的最大熵阈值特征提取屋顶目标                                                    采用多角度面阵数字航空相机获取的倾斜影像数据进行实验验证了本文方法的正确性与有效性

    设计与开发大规模倾斜影像数据管理工具

    黄敏儿, 胡翰, 杜志强, 朱庆, 2014
    Journal Papers地理信息世界 21 (5),                                                    51-55

    Abstract

    多角度倾斜相机已经成为三维数字城市建设的主要数据获取手段。针对倾斜摄影测量特点,面向海量影像集成处理需求,综合考虑相机成像模型以及影像关联关系,设计与实现了一种大规模倾斜影像数据管理工具,提供了工程管理信息存储、倾斜影像分组浏览、地面覆盖范围计算、目标快速检索等功能。应用实验证明该管理工具能够满足倾斜摄影测量工程管理的实际需求,有效提高了多模式海量影像数据的检索效率。

    散乱点云数据精配准的粒子群优化算法

    韩贤权, 朱庆, 丁雨淋, 周东波, 2014
    Journal Papers武汉大学学报 (信息科学版)                                                    39 (10), 1214-1220.

    Abstract

    作为点云数据处理的关键步骤,点云数据配准的结果直接影响后续数据处理的精度.基于人工标靶和ICP思想的传统配准方法存在受环境影响、初始条件限制以及特征点提取困难等问题.针对传统地面激光扫描点云数据的高精度配准方法主要依赖人工标靶和特征点选取等局限,提出了一种改进的粒子群优化算法,以法向量叉积代数和最小作为适应度函数,对相邻点云重叠区域内的所有数据进行高效的全局搜索,在选取最佳配准点的基础上实现了散乱点云的精确配准.通过对多站扫描的高陡边坡岩体点云数据进行整体配准,并与ICP等经典算法进行对比实验,结果验证了本方法的可行性、有效性和稳定性,可以有效解决配准过程中标靶或同名特征点不易寻找的问题.

    地理信息可视化与虚拟地理环境进展研究

    朱庆, 林珲, 游雄, 龚建华, 艾廷华, 张立强, 万钢,                                                    陈静, 2014
    Book Chapter2012—2013地理学学科发展报告(地图学与地理信息系统).                                                    中国科学技术出版社, pp. 145-153.

    室内位置信息模型与智能位置服务

    朱庆, 熊庆, 赵君峤, 2014
    Journal Papers测绘地理信息 39 (5),                                                    1-7

    Abstract

    商业中心、交通枢纽、医院、停车场等复杂室内及地下空间的安全管理与应急响应对室内外无缝导航与位置服务的需求日益迫切,提出了一种室内位置信息模型,扩展了OGC标准CityGML和IndoorGML中的位置信息描述,提供了描述室内相对位置和室内绝对位置的本体,介绍了一种针对三维建筑物模型的室内空间自动提取方法,为智能位置服务奠定了重要基础。

    顾及用户体验的三维城市模型自适应组织方法

    吴晨, 朱庆,张叶廷,许伟平,谢潇,周艳
    Journal Papers武汉大学学报 (信息科学版)                                                    39 (11), 1293-1297

    Abstract

    传统基于“图层付象”的组织方法,没有考虑三维城市模型的不同内容以及不同细节层次的粒度差                                                    异,导致在网络环境下的传输效率低,难以满足多用户并发访问的流畅可视化。深入分析了大范围漫游与小                                                    范围聚焦的用户体验特点,通过元数据统筹管理和对象离散化,即时响应用户请求,减少无效数据传输,保证                                                    了多用户并发环境下的高效调度和浏览。针对模型LoI)和分解的对象,设计了结构统一的对象ID,隐式存储                                                    关联关系并支持分布式模型存储管理。以分布式数据库MongoDB为平台进行实验,验证了本文方法的可行 性和有效性。

    An integrated geospatial information service system for disaster                                                    management in China

    Ding, Y., Fan, Y., Du, Z., Zhu,                                                    Q., Wang, W., Liu, S., Lin, H., 2014
    Journal Paper International                                                    Journal of Digital Earth (online)
    The task-oriented FSM of the IDISS

    Abstract

    The Chinese Government and citizens face enormous challenges of                                                    disaster management as widespread devastation, economic damages, and                                                    loss of human lives caused by increasing natural disasters. Disaster                                                    management requires a complicated iterative process that includes                                                    disaster monitoring, early detection, forecasting, loss assessment,                                                    and efficient analysis of disaster reduction. Each task typically                                                    involves the use of technologists and multiple geospatial                                                    information resources, including sensors, data sources, models,                                                    geo-tools, software packages, and computing resources. However, most                                                    existing disaster management systems operate in a typical passive                                                    data-centric mode, where resources cannot be fully utilized. This                                                    impediment is partially being addressed by the increasingly complex                                                    application requirements and the growing availability of diverse                                                    resources. In this paper, we summarize and analyze the practical                                                    problems experienced by the National Disaster Reduction Application                                                    System of China. To address the issues of data-centric, centralized,                                                    isolated solutions, we propose a novel Focusing Service Mechanism,                                                    which is capable of scheduling and allocating for optimum                                                    utilization of multiple resources, to dynamically generate                                                    collaborative and on-demand disaster information services. We also                                                    demonstrate the design and implementation of the Integrated Disaster                                                    Information Service System (IDISS). Through the service strategies                                                    of Virtualizing, Wrapping, and Integrating, disaster-related                                                    resources are constructed into services in the IDISS. These services                                                    are dynamically aggregated into focusing service chains, for diverse                                                    disaster management tasks. Actual applications illustrate that the                                                    proposed service system can significantly improve the capability of                                                    disaster management in China.

    Virtual Geographic Environments (VGEs): A New Generation of                                                    Geographic Analysis Tool

    Lin, H., Chen, M., Lu, G., Zhu,                                                    Q., Gong, J., You, X., Wen, Y., Xu, B., Hu, M., 2013
    Journal Paper Earth-Science                                                    Reviews 126, 74-84.
    Structure of a complete VGE

    Abstract

    Abstract Virtual Geographic Environments (VGEs) are proposed as a new                                                    generation of geographic analysis tool to contribute to human                                                    understanding of the geographic world and assist in solving                                                    geographic problems at a deeper level. The development of VGEs is                                                    focused on meeting the three scientific requirements of Geographic                                                    Information Science (GIScience) — multi-dimensional visualization,                                                    dynamic phenomenon simulation, and public participation. To provide                                                    a clearer image that improves user understanding of VGEs and to                                                    contribute to future scientific development, this article reviews                                                    several aspects of VGEs. First, the evolutionary process from maps                                                    to previous GISystems and then to VGEs is illustrated, with a                                                    particular focus on the reasons VGEs were created. Then, extended                                                    from the conceptual framework and the components of a complete VGE,                                                    three use cases are identified that together encompass the current                                                    state of VGEs at different application levels: 1) a tool for                                                    geo-object-based multi-dimensional spatial analysis and                                                    multi-channel interaction, 2) a platform for geo-process-based                                                    simulation of dynamic geographic phenomena, and 3) a workspace for                                                    multi-participant-based collaborative geographic experiments. Based                                                    on the above analysis, the differences between VGEs and other                                                    similar platforms are discussed to draw their clear boundaries.                                                    Finally, a short summary of the limitations of current VGEs is                                                    given, and future directions are proposed to facilitate ongoing                                                    progress toward forming a comprehensive version of VGEs.

    Consistency Maintenance in Collaborative CAD Systems

    LIU, H., HE, F., ZHU, F., ZHU,                                                    Q., 2013
    Journal Paper Chinese                                                    Journal of Electronics 22 (1), 15-20

    Abstract

    The difference between real-time CSCW systems and traditional                                                    distributed systems is that the former one is supposed to provide a                                                    natural, free and fast interface for multi-user interaction.                                                    However, the typical multi-user interaction method applied in 3D CAD                                                    systems is strict consistency maintenance, such as locking mechanism                                                    and floor control, which may generate a stagnant and unnatural                                                    interface. This paper proposes a 3D semanticbased Operational                                                    transformation (OT) to support less constrained multi-user                                                    interaction and to achieve consistency in collaborative CAD editing                                                    (co-CAD) systems, and it can be used in many collaborative CAD/CAM                                                    industries.

    A flexible method for zoom lens calibration and modeling using a                                                    planar checkerboard

    Wu, B., Hu, H., Zhu, Q., Zhang,                                                    Y., 2013
    Journal Paper                                                    Photogrammetric engineering and remote sensing 79 (6), 555-571.

    Abstract

    This paper presents a flexible method for zoom lens calibration                                                    and modeling using a planar checkerboard. The method                                                    includes the following four steps. First, the principal point of                                                    the zoom-lens camera is determined by a focus-of-expansion                                                    approach. Second, the infl uences of focus changes on the                                                    principal distance are modeled by a scale parameter. Third,                                                    checkerboard images taken at varying object distances with                                                    convergent image geometry are used for camera calibration.                                                    Finally, the variations of the calibration parameters with                                                    respect to the various zoom and focus settings are modeled                                                    using polynomials. Three different types of lens are examined                                                    in this study. Experimental analyses show that high precision                                                    calibration results can be expected from the developed                                                    approach. The relative measurement accuracy (accuracy normalized                                                    with object distance) using the calibrated zoom-lens                                                    camera model ranges from 1:5 000 to 1:25 000. The developed                                                    method is of significance to facilitate the use of zoom-lens                                                    camera systems in various applications such as robotic exploration,                                                    hazard monitoring, traffic monitoring, and security                                                    surveillance.

    A semantics-constrained profiling approach to                                                    complex 3D city models

    Xie, X., Zhu, Q., Du, Z., Xu,                                                    W., Zhang, Y., 2013
    Journal Paper Computers,                                                    Environment and Urban Systems 41, 309-317

    Abstract

    A complex 3D city model contains detailed descriptions of both its                                                    appearance and its internal structure, including architectural                                                    components. Because of the topological complexity and the large                                                    volumes of data in such models, profiling is an effective method to                                                    present the internal structure, the distributed characteristics, and                                                    the hierarchical relationships of the model to provide intuitive                                                    visual information to the viewer and to reveal the relationships                                                    between the elements of the model and the whole. However, with                                                    commonly used boundary descriptions, it is difficult to                                                    comprehensively preserve the consistency of three-dimensional                                                    profiling using existing algorithms based on geometric constraints.                                                    This paper proposes a novel semantics-constrained profiling approach                                                    to ensure the consistency of the geometrical, topological, and                                                    semantic relationships when profiling complex 3D city models. The                                                    approach transforms the 3D model’s boundary description, defined                                                    using the CityGML standard of the Open Geospatial Consortium (OGC),                                                    into a set of unified volumetric features described as solids. This                                                    approach is characterized by (1) the use of the concepts of semantic                                                    relationships, virtual edges, and virtual surfaces; (2) the semantic                                                    analysis of 3D models and the extraction of volumetric features as                                                    basic geometric analytic units; (3) the completion of structural                                                    connectivity and space coverage for each volumetric feature, which                                                    is represented as a solid model; and (4) the use of a reliable 3D                                                    Boolean operation for efficient and accurate profiling. A typical                                                    detailed 3D museum model is used as an example to illustrate the                                                    profiling principle, and the experimental results demonstrate the                                                    correctness and effectiveness of this approach.

    Integration method of TINs and Grids for                                                    multi-resolution surface modeling

    Xie, X., Xu, W., Zhu, Q., Zhang,                                                    Y., Du, Z., 2013.
    Journal PaperGeo-spatial                                                    Information Science 16 (1), 61-68

    Abstract

    Highly detailed surface models and their real-time applications are                                                    increasingly popular in architecture, construction and other design                                                    and engineering fields. However, new and related problems have                                                    emerged concerning the efficient management of the resulting large                                                    datasets and the seamless integration of heterogeneous data.                                                    Moreover, the increasingly common requirements of local                                                    high-fidelity modeling combined with large-scale landscapes lead to                                                    difficulty in the seamless multi-resolution representation of hybrid                                                    triangulated irregular networks (TINs) and Grids. This paper                                                    presents a hybrid data structure with high-efficiency and a related                                                    organizational method for the seamless integration of                                                    multi-resolution models. This approach is characterized by (1) a                                                    self-adaptive algorithm for feature-preserving surface partitioning,                                                    (2) an efficient hybrid index structure for combined Grid and TIN                                                    surfaces, and (3) a view-dependent scheduling strategy with access                                                    to Grids of necessary resolution, giving priority to the dynamic                                                    loading of TINs. Experiments using typical real design datasets of                                                    highway constructions are able to achieve accuracy-preserved and                                                    real-time availability of results that prove the validity and                                                    efficiency of this approach.

    Real-Time GIS and its Application in Indoor Fire                                                    Disaster

    Xu, W., Zhu, Q., Zhang, Y.,                                                    Ding, Y., Hu, M., 2013.
    Conference PaperInt. Arch.                                                    Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XL-2/W2, 121-127

    Abstract

    GIS is now faced with the challenge how to represent and understand                                                    the fast-paced, constantly changing world, given increasingly                                                    real-time data including readings from large-scale distributed                                                    sensors and large quantities of simulation data generated by                                                    computation models. Traditional static GIS pays more attention to                                                    representing historic data and Temporal GIS(TGIS) only treats time                                                    as a occasional but not critical factor and can't support the                                                    explicit change representation. In this context, Real-time GIS(RGIS)                                                    is put forward and its data model becomes a key problem how to make                                                    an appropriate abstraction over the rapid changes implied in                                                    real-time data stream and establish the general interaction                                                    relationship between them. The paper proposes a spatiotemporal                                                    changeoriented three-domain model with the emphasis on the semantic                                                    interaction relationship of object, event and process. Based on this                                                    model, a semantic enrichment method for multi-scale spatiotemporal                                                    change is put forward. Finally, as a RGIS application, indoor fire                                                    disaster simulation is illustrated and proves the validity of the                                                    proposed model.

    Real-Time GIS and its Application in Indoor Fire                                                    Disaster

    Xiong, Q., Zhu, Q., Zlatanova,                                                    S., Huang, L., Zhou, Y., and Du, Z, 2013
    Conference PaperInt. Arch.                                                    Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XL-4/W4, 45-49, Cape                                                    Town, South Africa, Dec. 11-13

    Abstract

    Aiming at the increasing requirements of seamless indoor and outdoor                                                    navigation and location service, a Chinese standard of                                                    Multidimensional Indoor Location Information Model is being                                                    developed, which defines ontology of indoor location. The model is                                                    complementary to 3D concepts like CityGML and IndoorGML. The goal of                                                    the model is to provide an exchange GML-based format for location                                                    needed for indoor routing and navigation. An elaborated user                                                    requirements analysis and investigation of state-of-the-art                                                    technology in expressing indoor location at home and abroad was                                                    completed to identify the manner humans specify location. The                                                    ultimate goal is to provide an ontology that will allow absolute and                                                    relative specification of location such as "in room 321", "on the                                                    second floor", as well as, "two meters from the second window", "12                                                    steps from the door"

    Problems In Indoor Mapping and Modelling

    Zlatanova, S., Sithole, G., Nakagawa, M., and                                                     Zhu, Q., 2013
    Conference PaperInt. Arch.                                                    Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XL-4/W4, 63-68, Cape                                                    Town, South Africa, Dec. 11-13

    Abstract

    Research in support of indoor mapping and modelling (IMM) has been                                                    active for over thirty years. This research has come in the form of                                                    As-Built surveys, Data structuring, Visualisation techniques,                                                    Navigation models and so forth. Much of this research is founded on                                                    advancements in photogrammetry, computer vision and image analysis,                                                    computer graphics, robotics, laser scanning and many others.                                                    While IMM used to be the privy of engineers, planners, consultants,                                                    contractors, and designers, this is no longer the case as commercial                                                    enterprises and individuals are also beginning to apply indoor                                                    models in their business process and applications. There are three                                                    main reasons for this. Firstly, the last two decades have seen                                                    greater use of spatial information by enterprises and the public.                                                    Secondly, IMM has been complimented by advancements in mobile                                                    computing and internet communications, making it easier than ever to                                                    access and interact with spatial information. Thirdly, indoor                                                    modelling has been advanced geometrically and semantically, opening                                                    doors for developing user-oriented, context-aware applications. This                                                    reshaping of the public’s attitude and expectations with regards to                                                    spatial information has realised new applications and spurred demand                                                    for indoor models and the tools to use them.                                                    This paper examines the present state of IMM and considers the                                                    research areas that deserve attention in the future. In particular                                                    the paper considers problems in IMM that are relevant to commercial                                                    enterprises and the general public, groups this paper expects will                                                    emerge as the greatest users IMM.                                                    The subject of indoor modelling and mapping is discussed here in                                                    terms of Acquisitions and Sensors, Data Structures and Modelling,                                                    Visualisation, Applications, Legal Issues and Standards. Problems                                                    are discussed in terms of those that exist and those that are                                                    emerging. Existing problems are those that are currently being                                                    researched. Emerging problems are those problems or demands that are                                                    expected to arise because of social changes, technological                                                    advancements, or commercial interests.                                                    The motivation of this work is to define a set of research problems                                                    that are either being investigated or should be investigated. These                                                    will hopefully provide a framework for assessing progress and                                                    advances in indoor modelling. The framework will be developed in the                                                    form of a problem matrix, detailing existing and emerging problems,                                                    their solutions and present best practices. Once the framework is                                                    complete it will be published online so that the IMM community can                                                    discuss and modify it as necessary. When the framework has reached a                                                    steady state an empirical benchmark will be provided to test                                                    solutions to posed problems. A yearly evaluation of the problem                                                    matrix will follow, the results of which will be published.

    洪水淹没分析中的自适应逐点水位修正算法

    丁雨淋, 杜志强, 朱庆, 张叶廷, 2013
    Journal Paper测绘学报 42 (4),                                                    546-553

    Abstract

    洪涝灾害损失评估是防洪减灾科学决策的基础,其中洪水淹没分析是准确提取洪水淹没范围、水深及历时等灾情信息的关键。洪水淹没分析主要采用数字高程模型数据(DEM),由于DEM的格网分辨率与高程精度有限,常出现异常的洼地或平地,导致难以可靠计算每个格网点处的流向,而传统方法采用统一高程的洼地填平处理又使得容易出现洪水演进过程中复杂起伏地形水面爬坡以及平坦地形水位断流的问题,为此本文提出了顾及流速和淹没时间的自适应逐点水位修正算法,即在DEM坡面流模拟的基础上,根据洪水水流特性、地形、边界变化、水流速度、水深变化以及淹没点的淹没时间,计算水位修正值,对洪水演进过程中每个格网点的水位进行修正,采用多种地貌类型的DEM数据进行实验,证明洪水演进的淹没范围、水深及历时的实时计算结果准确可靠,可为快速评估灾害损失与防洪决策服务提供更为科学的依据。

    多匹配基元集成的多视影像密集匹配方法

    王竞雪, 朱庆, 王伟玺, 2013
    Journal Paper测绘学报 42 (5),                                                    691-698

    Abstract

    针对多视影像密集匹配中的遮挡问题,本文提出一种像方特征点和物方平面元集成的多视影像密集匹配方法。该方法利用规则格网划分的空间平面作为基础,对两种不同形式的匹配基元进行集成。首先通过多视影像上特征点投影范围和平面元位置相互制约,实现特征点和平面元的同时匹配,为后续匹配提供初始可靠的DSM;然后在此基础上,结合铅垂线轨迹法和基于高度遮挡检测方法对平面上规则分布的平面元进行匹配,加密初始匹配结果。最后通过对某地区四张UCX数字航空影像的匹配试验,验证了本文方法的有效性。

    一种基于三角网约束的立体影像线特征多级匹配方法

    张云生, 朱庆, 吴波, 邹峥嵘, 2013
    Journal Paper 武汉大学学报·信息科学版,                                                    38(5): 522-527

    Abstract

    针对直线匹配可靠性问题,提出了一种基于三角网约束的立体影像线特征多级匹配方法。首先采用SURF算法匹配一部分可靠的种子点,利用这些种子点约束其邻域内的直线匹配;然后,将这些种子点构建三角网,利用三角网约束直线匹配的搜索范围,进行三角网约束下的线                                                    线匹配;再次,在三角网的约束下,进行线                                                    面匹配。为了提高直线匹配相似性测度的可区分性,提出了基于移动窗口的自适应直线相关方法,不仅在表面非连续区域能取得可靠匹配,在纹理缺乏区域也能取得可靠匹配结果。利用具有典型纹理特征的近景影像和航空影像进行了试验分析,结果表明,本方法能获取可靠的直线匹配结果。

    面向对象的真正射影像纠正方法

    朱庆, 于杰, 杜志强, 张叶廷, 2013
    Journal Paper武汉大学学报信息科学版 38                                                    (7), 757-760

    Abstract

    现有"像素级"的真正射影像纠正方法由于没有充分考虑地物特征和影像像素间的关联关系,导致对DSM分辨率十分敏感,难以保持地物轮廓边缘特征的准确性和纹理结构的完整性,遮挡恢复和阴影补偿难以自动化处理,需要大量人工干预等问题。提出了一种面向对象的真正射影像纠正方法,主要内容包括:①物方和像方对象的定义及语义描述;②像方对象的全局可见性索引;③面向对象的真正射纠正和纹理优化采样。选择广东阳江地区多角度航摄影像进行了实验,结果表明,面向对象的真正射纠正方法既能保持准确的几何特征和完整的纹理结构,还能自适应地处理遮挡和阴影,为多角度高分辨率影像数据的自动化、智能化真正射纠正提供了一种有效的新途径。

    面向真正射影像处理的对象定义及其语义关联

    于杰, 朱庆, 徐冠宇, 2013
    Journal Paper地理信息世界 20 (5),                                                    21-25

    Abstract

    影像纹理划分表达的像方对象

    真正射影像作为新一代数字影像产品,其应用需求日益广泛。随着高分辨率倾斜影像的日益可得,逐像素处理的真正射影像生产方法局限性越来越突出。为此,针对面向对象的真正射影像处理,本文提出了物方对象和像方对象的概念,并描述了两类对象间的语义关联关系,并用实例分析了其特殊价值。

    Geo-information processing service composition for                                                    concurrent tasks: A QoS-aware game theory approach

    Li, H., Zhu, Q., Yang, X., Xu,                                                    L., 2012
    Journal PaperComputers &                                                    Geosciences 47, 46-59.

    Abstract

    Typical characteristics of remote sensing applications are concurrent                                                    tasks, such as those found in disaster rapid response. The existing                                                    composition approach to geographical information processing service                                                    chain, searches for an optimisation solution and is what can be                                                    deemed a “selfish” way. This way leads to problems of conflict                                                    amongst concurrent tasks and decreases the performance of all                                                    service chains. In this study, a non-cooperative game-based                                                    mathematical model to analyse the competitive relationships between                                                    tasks, is proposed. A best response function is used, to assure each                                                    task maintains utility optimisation by considering composition                                                    strategies of other tasks and quantifying conflicts between tasks.                                                    Based on this, an iterative algorithm that converges to Nash                                                    equilibrium is presented, the aim being to provide good convergence                                                    and maximise the utilisation of all tasks under concurrent task                                                    conditions. Theoretical analyses and experiments showed that the                                                    newly proposed method, when compared to existing service composition                                                    methods, has better practical utility in all tasks.

    An Efficient Point Cloud Management Method Based on                                                    a 3D R-Tree

    Gong, J., Zhu, Q., Zhong, R.,                                                    Zhang, Y., Xie, X., Gong, J., Zhu, Q., Zhong, R., 2012
    Journal PaperPhotogrammetric                                                    Engineering & Remote Sensing 74 (4), 373-381

    Abstract

    Vehicle-borne laser-scanned point clouds have become increasingly                                                    important 3D data sources in fields such as digital city modeling                                                    and emergency response management. Aiming at reducing the technical                                                    bottlenecks of management and visualization of very large point                                                    cloud data sets, this paper proposes a new spatial organization                                                    method called 3DOR-Tree, which integrates Octree and 3D R-Tree data                                                    structures. This method utilizes Octree index rapid convergence to                                                    generate R-Tree leaf nodes, which are inserted directly into the                                                    R-Tree, thus avoiding time-consuming point-by-point insertion                                                    operations. Furthermore, this paper extends the R-Tree structure to                                                    support LOD (level of detail) models. Based on the extended                                                    structure, a practical data management method is presented. Finally,                                                    an adaptive control method for LODS of point clouds is illustrated.                                                    Typical experimental results show that our method possesses                                                    quasi-real-time index construction speed, a good storage utilization                                                    rate, and efficient visualization performance.

    Mathematical morphology-based generalization of                                                    complex 3D building models incorporating semantic relationships

    Zhao, J., Zhu, Q., Du, Z., Feng,                                                    T., Zhang, Y., 2012
    Journal PaperISPRS Journal of                                                    Photogrammetry and Remote Sensing 68, 95-111.
    The LoDs produced from experimental data (for each LoD: above,                                                        illustration with original material; below, illustration with                                                        pseudo material).

    Abstract

    A complex 3D building model contains a detailed description of both                                                    its appearance and internal structure with authentic architectural                                                    components. Because of its high complexity and huge data volumes,                                                    using a less detailed representation for the distant visual                                                    application of such a model is preferable. However, most mesh                                                    simplification algorithms cannot preserve manmade features of such                                                    models, and the existing 3D generalization algorithms are mainly                                                    proposed for regular-shaped buildings. More importantly, neither                                                    method can consistently express geometry, topological relations, and                                                    semantics in multiple discrete Levels of Details (LoDs). This paper                                                    presents a novel mathematical morphology-based algorithm that                                                    generalizes the complex 3D building model in a unified manner using                                                    the following steps: (1) semantic relationships between components,                                                    which reflect structural connectivity in the building at a certain                                                    LoD, are defined and extracted; (2) semantically connected                                                    components are merged and trivial geometric features of the                                                    components are eliminated simultaneously, with semantics associated                                                    with components then updated according to the merging; and (3)                                                    post-process is carried out to further reduce the redundancy of                                                    facets. The semantic relationships extracted ensure the proper                                                    generalization of topological relations and semantics of building                                                    components, and mathematical morphological operations implemented in                                                    the algorithm are capable of handling closed two-manifold components                                                    of various shapes. Experiments on both complex 3D building models in                                                    the classical Chinese style and prismatic 3D city models prove the                                                    effectiveness of the proposed method.

    Integrated point and edge matching on poor textural                                                    images constrained by self-adaptive triangulations

    Wu, B., Zhang, Y., Zhu, Q., 2012
    Journal PaperISPRS Journal of                                                    Photogrammetry and Remote Sensing 68, 40 - 55
    Comparison of with and without edge                                                        information for the adaptive triangulations

    Abstract

    This paper presents an innovative image matching method for reliable                                                    and dense image matching on poor textural images, which is the                                                    integrated point and edge matching based on the self-adaptive                                                    edge-constrained triangulations. Firstly, several seed points and                                                    seed edges are obtained on the stereo images, and they are used to                                                    construct a pair of initial edge-constrained triangulations on the                                                    images. Then, points and edges are matched based on the triangle                                                    constraint and other constraints. The newly matched points and edges                                                    are inserted into the triangulations and the constrained                                                    triangulations are updated dynamically along with the matching                                                    propagation. The final results will be the final edge-constrained                                                    triangulations generated from the successfully matched points and                                                    edges. Experiments using typical space-borne, airborne, and                                                    terrestrial images with poor textures revealed that the integrated                                                    point and edge matching method based on self-adaptive triangulations                                                    is able to produce dense and reliable matching results. Moreover,                                                    from the final matched points and edges, 3D points and edges                                                    preserving the physical boundaries of objects can be further derived                                                    based on photogrammetric techniques, which is ideal for further                                                    object modeling applications.

    A Multi-Level Cache Approach for Realtime                                                    Visualization of Massive 3D GIS Data

    Li, X., Xu, W., Zhu, Q., Hu, J.,                                                    Hu, H., Zhang, Y., 2012
    Journal Paper International                                                    Journal of 3-D Information Modeling 1 (3), 37-48.

    Abstract

    The real-time visualization of 3D GIS at a whole city scale always                                                    faces the challenge of dynamic data loading with high-efficiency.                                                    Based on the multi-tier distributed 3D GIS framework, this paper                                                    presents a multi-level cache approach for dynamic data loading. It                                                    aims to establish in 3D GIS spatial database engine (3DGIS-SDE) the                                                    unified management mechanism of caches on three levels, including:                                                    the client memory cache (CMC) oriented to sharing application, the                                                    client file cache (CFC) organized by index, as well as the                                                    application server memory cache (ASMC) of structural consistency.                                                    With the help of the proposed optimized cache replacement policy,                                                    multi-level cache consistency maintenance as well as multithread                                                    loading model designed in the paper, the engine is able to                                                    adaptively make full use of each-level caches according to their own                                                    application properties and achieve effective coordination between                                                    them. Finally, a practical 3D GIS database based on Oracle 11g is                                                    employed for test. The experimental results prove this approach                                                    could satisfy multi-user concurrent applications of 3D visual                                                    exploration.

    面向飞行器可视导航的复杂空地环境动态三维表示模型

    谭笑, 朱庆, 赵君峤, 许伟平, 张叶廷, 杜志强, 2012
    Journal Paper 测绘学报 41 (2),                                                    177-183

    Abstract

    针对飞行器可视导航中复杂空地环境时空要素统一精准表示的难题,本文提出了面向飞行器可视导航的复杂空地环境动态3维表示的GIS数据模型和相应的时刻数据存储结构,并用UML图进行了描述。该模型综合考虑了复杂空地环境要素多维、动态、边界模糊等特点,刻画了多维动态时空数据在空间、时间、尺度、语义四个方面的特征及其相互关系。最后,以某机场的空地环境数据的组织、分析和可视化为例,验证了该模型的实用性。

    大型工程中的WMS数据获取与集成应用方法

    韩元利, 刘一平, 王汉东, 朱庆, 2012
    Journal Paper武汉大学学报·信息科学版,                                                    2012, 37(6): 741-745

    Abstract

    面向大型土木工程设计,提出了一种运用WMS共享空间数据源并实现高效应用集成的工程设计应用技术体系。首先,直接针对WMS数据服务器定向开发数据获取应用,通过高效并行多线程实现空间数据的分块网络传输,同时结合本地缓存机制与网络共享,实现了一种双轨存储访问机制;其次,基于独立的应用下载与嵌入的实时线程分配,实现了远程数据的本地化模拟应用环境与分布式共享协同;再次,针对WMS数据的应用,实现了空间数据向工程数据的高精度转换与工程制图出图体系,开发了统一的全球三维可视化平台,用于直观地综合表达各种WMS数据源。

    一种八叉树和三维 R 树集成的激光点云数据管理方法

    龚俊, 柯胜男, 朱庆, 钟若飞, 2012
    Journal Paper测绘学报 41 (4),                                                    597-604

    Abstract

    车载激光扫描点云数据已经成为数字城市和危机管理等领域越来越重要的三维空间信息源,针对大规模点云数据高效管理的技术瓶颈,提出一种八叉树和三维R树集成的空间索引方法——3DOR树,充分利用八叉树的良好收敛性创建R树叶节点,避免逐点插入费时过程,同时R树平衡结构保证良好的数据检索效率。并还扩展R树结构生成多细节层次(LOD)点云模型,提出一种支持缓存的多细节层次点云数据组织方法。试验证明,该方法具有良好的空间利用率和空间查询效率,支持多细节层次描述能力和数据缓存机制,可应用于大规模点云数据的后处理与综合应用。

    Repair and generalization of hand-made 3D building                                                    models

    Zhao, J., Stoter, J., Ledoux, H., Zhu,                                                    Q., 2012
    Conference PaperProceedings                                                    of the 15th Workshop of the ICA Commission on Generalisation and                                                    Multiple Representation jointly organised with EuroSDR Commission 4                                                    - Data Specifications, September 2012, Istanbul, Turkey,10 p.

    Abstract

    Many 3D GIS applications require 3D building models with different                                                    LoD (Level of Detail) that satisfy certain quality criteria.                                                    However, because of their complexity, most detailed 3D building                                                    models available are still produced manually, which results in                                                    inevitable geometric and topological errors. These errors hinder the                                                    downstream processing of such models. And existing researches on LoD                                                    production either focus on the simplification of smooth polygonal                                                    mesh or the generalization of regular prismatic building models. The                                                    generalization of detailed 3D building models is still immature.                                                    Aiming at producing cleaned models of different LoD for existing                                                    hand-made 3D building models, this paper starts by investigating two                                                    typical modeling errors of such models, incompleteness and                                                    separation. Repair methods with reasonable assumptions of buildings                                                    are then proposed for each type of errors. The generalization method                                                    based on morphological operations is then employed, coupled with                                                    model repair, to generate error-free simplified models.

    A triangulation-based hierarchical image matching                                                    method for wide-baseline images

    Wu, B., Zhang, Y., Zhu, Q., 2011
    Journal PaperPhotogrammetric                                                    Engineering and Remote Sensing 77 (7), 695-708
    Results of the triangulation-based                                                        affine-adaptive cross correlation: (a) a reference                                                        image with labeled study areas, (b) left image for the study                                                        area 1, (c) right image for the study area 1,                                                        (d) left image for the study area 2, and (e) right image for the                                                        study area 2.

    Abstract

    This paper presents a triangulation-based hierarchical image                                                    matching method for wide-baseline images. The method includes the                                                    following three steps: (a) image orientation by incorporating the                                                    SIFT algorithm with the RANSAC approach, (b) feature matching based                                                    on the self-adaptive triangle constraint, which includes                                                    point-to-point matching and subsequent point-to-area matching, and                                                    (c) triangulation constrained dense matching based on the previous                                                    matched results. Two new constraints, the triangulation-based                                                    disparity constraint and triangulation-based gradient orientation                                                    constraint, are developed to alleviate the matching ambiguity for                                                    wide-baseline images. A triangulation based affine-adaptive                                                    cross-correlation is developed to help find correct matches even in                                                    the image regions with large perspective distortions. Experiments                                                    using Mars ground wide-baseline images and terrestrial wide-baseline                                                    images revealed that the proposed method is capable of generating                                                    reliable and dense matching results for terrain mapping and surface                                                    reconstruction from the wide-baseline images.

    Spatial data dynamic balancing distribution method                                                    based on the minimum spatial proximity for parallel spatial                                                    database

    Zhou, Y., Zhu, Q., Zhang, Y.,                                                    2011
    Journal PaperJournal of                                                    Software 6 (7), 1337-1344

    Abstract

    Spatial data balancing distribution can evidently improve the                                                    performance of parallel spatial database in shared nothing parallel                                                    architecture. Considering spatial locality and unstructured variable                                                    length characteristics of spatial data, this paper proposes a                                                    dynamic spatial data balancing distribution method under shared                                                    nothing parallel database environment. By using Hilbert ordering                                                    code to keep spatial locality relationship between spatial objects,                                                    the presented method can fulfill spatial data static balancing                                                    distribution status, which depends on hierarchically decomposing                                                    Hilbert space-filling curve code to allocate approximately even                                                    spatial data volume to parallel nodes in distributed network. Then                                                    spatial proximity index is introduced to resolve spatial data                                                    unbalancing problem caused by spatial database dynamic updating.                                                    Through moving spatial data fragments to goal node which is the                                                    minimum spatial proximity with data moving out node, the spatial                                                    database redistributing strategy can attain dynamic data balance                                                    among all network parallel nodes. Our experimental results show that                                                    the proposed method can effectively improve parallel performance                                                    deterioration resulted from spatial data unbalancing and achieve                                                    spatial data dynamic balancing distribution in parallel spatial                                                    database.

    顾及多细节层次的三维 R 树索引扩展方法

    龚俊, 朱庆, 张叶廷, 李晓明, 周东波, 2011
    Journal Paper测绘学报 40 (2),                                                    249-255

    Abstract

    多细节层次表达是三维GIS的重要特征之一。为提高细节层次模型的管理效率,本文提出一种扩展多细节层次功能的三维R树索引方法,通过全局优化和三维聚类分析建立动态三维R树索引,研制了先自下而上、后自上而下全局搜索的节点选择算法和基于k-medoids聚类算法的节点分裂算法,保证节点尺寸均匀、形状规则以及重叠减少。基于良好的三维树形结构,本文扩展了传统的三维R树索引结构,实现R树索引和细节层次模型的无缝集成。为验证本文方法的有效性,通过仿真实验,结果证明了本文方法能很大程度地提升多细节层次三维城市模型数据库的空间查询效率,具有较好的应用前景和实用价值。

    基于 R 树索引的三维场景细节层次自适应控制方法

    龚俊, 朱庆, 章汉武, 李晓明, 周东波, 2011
    Journal Paper测绘学报 40 (4),                                                    531-534

    Abstract

    三维模型多细节层次的自适应控制是三维GIS和虚拟环境等领域研究的难点问题之一,针对大规模三维城市建模需要,本文介绍了一种基于三维R树索引的多细节层次(以下简称LOD)管理方法,从叶节点层向根节点自动生成LOD模型,并设计实现了视锥体查询和LOD检索的算法。通过实验分析,证明本文的LOD定义参数能够定量调整场景复杂度,进而自适应控制三维模型可视化的细节层次,适合建筑物类型地物的LOD描述。

    一种高效的三维犌犐犛数据库引擎设计与实现

    朱庆, 李晓明, 张叶廷, 刘刚, 2011
    Journal Paper武汉大学学报·信息科学版,                                                    2011, 36(2): 127-132

    Abstract

    针对大规模三维城市建模与数据库协同应用,设计实现了一种高效的三维GIS数据库引擎,支持基于Oracle                                                    11g的多模式数据库管理;提出了顾及语义的三维空间数据库模型,为地上下室内外三维空间数据的一体化组织管理奠定了基础。介绍了该引擎涉及的多层次三维空间索引、多级缓存、多线程调度以及异步通信传输等关键技术,并用武汉市三维城市模型数据进行了试验分析,验证了该引擎的有效性和可靠性。

    Abstract

    从基本概念、应用需求和技术动态等方面就3维GIS技术的发展与演进进行了简要评述,强调了专业化与大众化两种应用对3维GIS提出的不同挑战。

    GeoScope: Full 3D geospatial information system                                                    case study

    Zhang, Y., Zhu, Q., Liu, G.,                                                    Zheng, W., Li, Z., Du, Z., 2011
    Journal PaperGeo-Spatial                                                    Information Science 14 (2), 150-156.

    Abstract

    Aiming at the integrative management and comprehensive applications                                                    of large-scale 3D geospatial information covering the full 3D space                                                    of a city, this paper briefly introduces the design and                                                    implementation of a full 3D GIS platform: GeoScope, which provides a                                                    professional solution for the massive full three-dimensional                                                    geospatial data integration, management, analysis, visualization,                                                    and applications. GeoScope is characterized by: (1) extendible                                                    software architecture based on the hierarchical message bus,                                                    facilitates multimodal integrative applications of 2D GIS and 3D                                                    GIS; (2) unified 3D city models, support multiscale semantic                                                    representation of outdoor & indoor and aboveground & underground 3D                                                    objects; (3) high-efficient 3D geospatial database engine, supports                                                    integrated management of massive 3D geospatial data for real-time                                                    applications; and (4) high-performance visualization engine                                                    exploiting the massively parallel computation architecture of modern                                                    GPUs, supports real-time realistic rendering of large-scale                                                    complicated 3D geospatial environments. The successful pilot                                                    application of GeoScope is also illustrated with the 3D city models                                                    of 8494 km2 of the whole Wuhan City, the largest city in middle                                                    China.

    Non-cooperative Game Based QoS-Aware Web Services                                                    Composition Approach for Concurrent Tasks

    Li, H., Zhu, Q., Ouyang, Y., 2011
    Conference Paper2011 IEEE                                                    International Conference on Web Service (ICWS), Washington, DC, 4-9                                                    July, 444-451

    Abstract

    Web services make tools which used to be merely accessible to the                                                    specialist available to all, and permitting previous manual data                                                    processing and analysis tasks to be automated. One of key problem is                                                    Web services composition in terms of Quality of Service (QoS). There                                                    are many task concurrencies, such as remote sensing image                                                    processing, in computation-intensive scientific applications.                                                    However, existing Web service optimal combination approaches are                                                    mainly focused on single tasks by using "selfish" behavior to pursue                                                    optimal solutions. This causes conflicts because many concurrent                                                    tasks are competing for limited optimal resources, and the reducing                                                    of service quality in services. Based on the best reply function of                                                    quantified task conflicts and game theory, this paper establishes a                                                    mathematical model to depict the competitive relationship between                                                    multitasks and Web service under QoS constraints and it guarantees                                                    that every task can obtain optimal utility services considering                                                    other task combination strategies. Moreover, an iterative algorithm                                                    to reach the Nash equilibrium is also proposed. Theory and                                                    experimental analysis show the approach has a fine convergence                                                    property, and can considerably enhance the actual utility of all                                                    tasks when compared with existing Web services combinatorial                                                    methods. The proposed approach provides a new path for QoS-aware Web                                                    service with optimal combinations for concurrent tasks.

    Knowledge-based building reconstruction from                                                    terrestrial video sequences

    Tian, Y., Gerke, M., Vosselman, G., Zhu,                                                    Q., 2010
    Journal PaperISPRS Journal of                                                    Photogrammetry and Remote Sensing 65 (4), 395-408
    Reconstruction results from extracted line                                                        and surface features, guided by the building knowledges

    Abstract

    The paper presents an automatic method for the reconstruction of                                                    building models from video image sequences. These videos may be                                                    recorded using a hand-held camera or a camera mounted on a moving                                                    car. Such terrestrial video sequences are economic and flexible.                                                    Presenting buildings as geometric models–rather than for instance a                                                    representation from a simple meshing of 3D points–enables one to                                                    perform a wide range of analyses. However, sparse 3D points and 3D                                                    edges do not contain topological relations. Therefore, integrating                                                    building structure knowledge into the reconstruction steps plays an                                                    important role in our method. First, some rules are applied to                                                    reasonably group the extracted features. Then, a suitable outline                                                    and normal direction are specified for each surface patch. Based on                                                    these surface patches, a hybrid model- and data-driven method is                                                    used to recover a building model from both the extracted surface                                                    patches and hypothesized parts. Using the building structure                                                    knowledge leads to a simple and fast reconstruction method, and also                                                    enables one to obtain the main structures of buildings. The results                                                    show that this method correctly sets up topological relationships                                                    between generated surface patches and also obtains reasonable                                                    structure models in occluded areas. Therefore, the reconstructed                                                    models satisfy requirements for both visualization and analysis.

    Multiple close-range image matching based on a                                                    self-adaptive triangle constraint

    Zhu, Q., Zhang, Y., Wu, B.,                                                    Zhang, Y., 2010
    Journal PaperThe                                                    Photogrammetric Record 25 (132), 437-453

    Abstract

    Reliable image matching is an essential and difficult task in digital                                                    photogrammetry and computer vision. Possible problems from geometric                                                    distortions, illumination changes, scale changes and difficult                                                    texture conditions will result in matching ambiguity, especially for                                                    close-range image matching. This paper presents a multiple                                                    close-range image matching method for surface reconstruction based                                                    on a self-adaptive triangle constraint. This method features two                                                    aspects. First, the triangles constructed from the previously                                                    matched interest points provide strong geometric constraints for the                                                    subsequent point matching combined with gradient orientation and                                                    disparity constraints. The dynamic update of the triangulation                                                    adapts automatically to the changes of image textures. Secondly, a                                                    consistency check in object space is performed to remove possible                                                    mismatches. Using three sets of actual triple overlapped close-range                                                    images for the experiment, the results revealed that the proposed                                                    method provides improved matching reliability.

    An improved segmentation approach for planar                                                    surfaces from unstructured 3D point clouds

    Awwad, T.M., Zhu, Q.>, Du, Z.,                                                    Zhang, Y., 2010
    Journal PaperThe                                                    Photogrammetric Record 25 (129), 5-23

    Abstract

    The extraction of object features from massive unstructured point                                                    clouds with different local densities, especially in the presence of                                                    random noisy points, is not a trivial task even if that feature is a                                                    planar surface. Segmentation is the most important step in the                                                    feature extraction process. In practice, most segmentation                                                    approaches use geometrical information to segment the 3D point                                                    cloud. The features generally include the position of each point (X,                                                    Y and Z), locally estimated surface normals and residuals of best                                                    fitting surfaces; however, these features could be affected by noisy                                                    points and in consequence directly affect the segmentation results.                                                    Therefore, massive unstructured and noisy point clouds also lead to                                                    bad segmentation (over-segmentation, under-segmentation or no                                                    segmentation). While the RANSAC (random sample consensus) algorithm                                                    is effective in the presence of noise and outliers, it has two                                                    significant disadvantages, namely, its efficiency and the fact that                                                    the plane detected by RANSAC may not necessarily belong to the same                                                    object surface; that is, spurious surfaces may appear, especially in                                                    the case of parallel-gradual planar surfaces such as stairs. The                                                    innovative idea proposed in this paper is a modification for the                                                    RANSAC algorithm called Seq-NV-RANSAC. This algorithm checks the                                                    normal vector (NV) between the existing point clouds and the                                                    hypothesised RANSAC plane, which is created by three random points,                                                    under an intuitive threshold value. After extracting the first                                                    plane, this process is repeated sequentially (Seq) and                                                    automatically, until no planar surfaces can be extracted from the                                                    remaining points under the existing threshold value. This prevents                                                    the extraction of spurious surfaces, brings an improvement in                                                    quality to the computed attributes and increases the degree of                                                    automation of surface extraction. Thus the best fit is achieved for                                                    the real existing surfaces

    Semantics-based 3D dynamic hierarchical house                                                    property model

    Zhu, Q., Hu, M., 2010
    Journal PaperInternational                                                    Journal of Geographical Information Science 24 (2), 165-188
    Description of hierarchical levels of                                                        detail

    Abstract

    Aiming at the increasing critical issues of existing 2D plans and                                                    map‐based methodology for integrated management of advanced                                                    buildings and related dynamic property rights in complicated 3D                                                    built environments, a novel semantics‐based 3D dynamic house                                                    property model with hierarchical levels of detail is proposed in                                                    this paper, based on comprehensive analysis of 3D house property                                                    objects and various application requirements. This model is                                                    characterized by: (1) 3D geometric semantics: a 3D geometry                                                    hierarchy of exterior and interior of buildings is defined; (2)                                                    thematic semantics, comprehensive house property object and related                                                    property right relationships are illustrated; (3) temporal                                                    semantics, dynamic representation of house property driven by both                                                    geometric events and property right events is involved. This model                                                    facilitates comprehensive data mining to analyze spatial                                                    relationships and dynamic change of property rights in real 3D built                                                    environments and can also support the sale and lease of real estate,                                                    facility management, house planning and so on.

    Quantitative analysis of discrete 3D geometrical                                                    detail levels based on perceptual metric

    Zhu, Q., Zhao, J., Du, Z.,                                                    Zhang, Y., 2010
    Journal PaperComputers &                                                    Graphics 34 (1), 55-65
    The comparison results of a facade (Eq                                                        represents equal interval and exp represents exponential                                                        interval)

    Abstract

    Aiming at the fundamental issue of optimal design of discrete levels                                                    of detail (LOD) for the visualization of complicated 3D building                                                    façades, this paper presents a new quantitative analytical method of                                                    perceptible 3D details based on perceptual metric. First, the                                                    perceptual metric is defined as the quantitative indicator of the                                                    visual perceptibility of façade details at a given viewing distance.                                                    Then, according to the human vision system, an algorithm employing                                                    2D discrete wavelet transform and contrast sensitivity function is                                                    developed to extract the value of perceptual metric from the                                                    rendered image of the façade. Finally, a perceptual metric function                                                    is defined, based on the perceptual metric values extracted at equal                                                    interval viewing distances. The minimum detail redundancy model is                                                    then proposed for the optimal design of discrete LODs. This method                                                    provides a quantitative instruction for generating discrete LODs.                                                    The experimental results prove the effectiveness and great potential                                                    of this method.

    Semantic Modeling Approach of 3D City Models and                                                    Applications in Visual Exploration

    Weiping Xu; Qing Zhu;                                                    Yeting Zhang, 2010
    Journal PaperInternational                                                    Journal of Virtual Reality 9(3):67-74

    Abstract

    In recent years, the necessity of the incorporation of semantic                                                    information into three-dimensional city models (3DCMs) has become a                                                    consensus in 3D GIS field. In order to provide practical support for                                                    visual applications concerned with semantics, this paper firstly                                                    presents an extended semantic model based on the CityGML standard,                                                    which was worked out for the general storage and representation of                                                    semantics. In this model, concepts like Room, Corridor and Stair are                                                    all derived from concept Space which corresponds to the concept of                                                    Room in CityGML. This extension will benefit the indoor structure                                                    representation. Geological feature is also supported by the model                                                    for the underground analysis. Next, for the promotion of semantic                                                    modeling by this model, a semi-automatic process of semantic                                                    enrichment is implemented in a data integration tool. It provides an                                                    adaptive way to link semantics with pure geometry. Finally, two                                                    typical cases of visual exploration are illustrated to prove the                                                    model's practicability in a national 3D GIS project of China. One is                                                    indoor routing, which adopts this model to extract the geometric                                                    path and thus enrich traditional semantic-enhanced navigation                                                    routine; another case is unified profiler, where semantics are                                                    intergrated in order to fill up the cross section correctly and                                                    ensure the topological and semantic consistency.

    Design and implementation of 3D model database for                                                    general-purpose 3D GIS

    Weiping Xu, Qing Zhu, Zhiqiang                                                    Du, Yeting Zhang
    Journal PaperGeo-spatial                                                    Information Science, 13(3):210-215

    Abstract

    To improve the reusability of three-dimensional (3D) models and                                                    simplify the complexity of natural scene reconstruction, this paper                                                    presents a 3D model database for universal 3D GIS. After the                                                    introduction of its extensible function architecture, accompanied by                                                    the conclusion of implicit spatial-temporal hierarchy of models in                                                    any reconstructed scene of 3D GIS for general purpose, several key                                                    issues are discussed in detail, such as the storage and management                                                    of 3D models and related retrieval and load method, as well as the                                                    interfaces for further on-demand development. Finally, the validity                                                    and feasibility of this model database are proved through its                                                    application in the development of 3D visualization system of railway                                                    operation.

    Contextual Routing and Navigation Method in Road                                                    Networks

    Li, Y., Zhu, Q., Li, X., 2010
    Conference Paper2nd IEEE                                                    International Conference on Advanced Computer Control (ICACC),                                                    Shenyang, China, 27-29 March

    Abstract

    In this paper, a novel method, namely contextual routing and                                                    navigation, is proposed. This method is based on the author's                                                    proposed hierarchical, lane-oriented 3D road network. The key to                                                    implement contextual routing and navigation is to adopt                                                    cognition-based hierarchical routing strategy and the view-based                                                    multi-scale navigation strategy. The two strategies enable users                                                    routing on roadway centreline, carriageway or lane and provides 2D,                                                    2.5D and 3D communicating based on user defined context. A prototype                                                    is also developed in the VGEGIS system and the experimental results                                                    have confirmed the effectiveness and efficiency of the method. The                                                    paper will provide a contribution to flexible location-based                                                    services by innovatively considering the hierarchical knowledge of                                                    the road network system and contextual visualization needs.

    Texture data storage method based on hierarchical                                                    spatial index

    Zhou, D., Zhu, Q., Zhang, Y.,                                                    2010
    Conference Paper2010                                                    International Conference on Audio Language and Image Processing                                                    (ICALIP), Shanghai, China, 23-25 November

    Abstract

    Aiming at the massive data organization and management of textures                                                    with various sizes for real-time rendering of large-scale 3D city                                                    models, this paper proposes a new method: a texture spatial index                                                    tree is built up based on the hierarchical spatial index of 3D                                                    geometries, and then the texture data is written into mapping files                                                    structure through depth-first and hierarchical iteration for the                                                    clustering of data blocks, which facilitates the flexible                                                    size-changed disk I/O operations. Experimental results prove such                                                    kind of storage is more compact and more effective than single file                                                    storage method, and enables the fast access of texture data.

    Generalization of tiled models with curved surfaces                                                    using typification

    Guerckea, R., Zhaob, J., Brennera, C., Zhu,                                                    Q., 2012
    Conference PaperJoint                                                    International Conference on Theory, Data Handling and Modelling in                                                    GeoSpatial Information Science, 26-28 May, Hong Kong, Hong Kong

    Abstract

    Especially for landmark buildings or in the context of cultural                                                    heritage documentation, highly detailed digital models are being                                                    created in many places. In some of these models, surfaces are                                                    represented by tiles which are individually modeled as solid shapes.                                                    In                                                    many applications, the high complexity of these models has to be                                                    reduced for more x efficient visualization and analysis. In our                                                    paper, we introduce an approach to derive versions at different                                                    scales from such a model through the generalization method of                                                    typification that works for curved underlying surfaces. Using the                                                    example of tiles placed on a curved roof – which occur, for                                                    example, very frequently in ancient Chinese architecture, the                                                    original set of tiles is replaced by fewer but bigger tiles while                                                    keeping a                                                    similar appearance. In the first step, the distribution of the                                                    central points of the tiles is approximated by a spline surface.                                                    This is                                                    necessary because curved roof surfaces cannot be approximated by                                                    planes at large scales. After that, the new set of tiles with less                                                    rows and/or columns is distributed along a spline surface generated                                                    from a morphing of the original surface towards a plane. The                                                    degree of morphing is dependent on the desired target scale. If the                                                    surface can be represented as a plane at the given resolution, the                                                    tiles may be converted to a bump map or a simple texture for                                                    visualization. In the final part, a perception-based method using                                                    CSF                                                    (contrast sensitivity function) is introduced to determine an                                                    appropriate LoD (level of detail) version of the model for a given                                                    viewing scenario (point of view and camera properties) at                                                    runtime.

    Towards semantic 3D city modeling and visual                                                    explorations

    Qing Zhu, Junqiao Zhao, Zhiqiang                                                    Du, Yeting Zhang, Weiping Xu, Xiao Xie, Yulin Ding, Fei Wang,                                                    Tingsong Wang, 2010
    Conference Paper5th                                                    International Conference on 3D Geo Information, 3-4 November 2010,                                                    Berlin, Germany

    Abstract

    In recent years, the integration of semantics into 3D city models has                                                    become a consensus. The CityGML standard laid the foundation for the                                                    storage and application of semantics, which boosts the progress of                                                    semantic 3D city modeling. This paper reports an extended semantic                                                    model based on CityGML and its visual applications under the content                                                    of a three-dimensional GIS project of China. Firstly, concepts Room,                                                    Corridor and Stair are derived from concept Space which represents                                                    the similar concept of Room in CityGML. These concepts will benefit                                                    the application of indoor navigation. Geological model is also                                                    supported by this model, which enables the underground analysis.                                                    Secondly, a semi-automatic data integration tool is developed. The                                                    types of semantic concept are defined based on the Technical                                                    Specification for Three-Dimensional City Modeling of China which                                                    leads to an adaptive way to assign semantics into pure geometry. In                                                    order to better visualize the models enriched by semantics, two                                                    fundamental techniques, data reduction and selective representation                                                    are then introduced. It shows that semantics could not only help                                                    improve the performance of exploration tasks but also enhance the                                                    efficiency of spatial cognition. Finally, two exploration cases are                                                    presented, one is indoor navigation, the semantic model is used to                                                    extract the geometric path and a semantics enhanced navigation                                                    routine is used, which greatly enriches the connotation of ordinary                                                    navigation applications; the other is a unified profiler, in order                                                    to fill up the cross-section correctly, semantics are incorporated,                                                    which help ensure the topological and semantic consistency.

    Spatial data declustering method considering                                                    spatial locality for parallel spatial database

    Zhou, Y., Zhu, Q.,                                                    Zhang, Y., 2010
    Conference PaperSecond IITA                                                    International Conference on Geoscience and Remote Sensing, pp. 88 -                                                    91, Qingdao, China, 28-31 Aug

    Abstract

    Spatial data declustering is an important data processing method for                                                    parallel spatial database especially in shared nothing parallel                                                    architecture. Spatial data declustering can achieve parallel                                                    dataflow to exploit the I/O bandwidth of multiple parallel nodes by                                                    reading and writing them in parallel, which can improve the                                                    performance of parallel spatial database evidently. Aiming at the                                                    unique spatial objects locality, this paper presents a novel spatial                                                    data declustering method, which uses Hilbert space-filling curve to                                                    impose a linear ordering on multidimensional spatial objects, and to                                                    partition spatial objects logical segments according to this                                                    ordering to preserve spatial locality of spatial objects, and then                                                    to allocate logical segments to physical parallel nodes based on                                                    round-robin rule. Experimental results show that the proposed method                                                    can obtain well spatial data declustering results.

    基于语义匹配的遥感信息处理服务组合方法

    朱庆, 杨晓霞, 李海峰, 2010
    Journal Paper武汉大学学报·信息科学版,                                                    2010, 35(4): 384-387

    Abstract

    针对时域、空间、专题、分辨率等多种语义相互关联所导致的遥感信息处理服务组合的准确性难题,提出了一种基于语义匹配的遥感信息处理服务组合方法,包括多层次的遥感信息处理服务语义匹配和渐进精化的服务组合,即时构建与用户需求相关的服务关系与或图,将后续服务选择范围限定在需求相关服务的范围之内,在关系与或图中进行启发式搜索,并选择语义匹配度最高的子图作为服务组合的结果。

    基于部件可视锥的复杂目标遮挡剔除方法

    张叶廷, 朱庆, 2010
    Journal Paper武汉大学学报: 信息科学版 35                                                    (10), 1245-1249

    Abstract

    针对结构错综复杂的目标实时绘制中的遮挡剔除问题,提出了部件可视锥概念,用一个圆锥区域描述部件在考虑其邻近范围其他部件联合遮挡情况下的可视区域,并提出了基于部件可视锥的遮挡剔除算法,实现了实时绘制过程中可见性的快速判断,并以一个典型的虚拟建筑环境为例测试了本文方法的有效性。实验证明,利用可视锥能简化绘制过程中的可见性识别,大大提高实时绘制效率。

    QoS感知的多任务遥感信息服务优化组合非合作博弈模型

    李海峰, 朱庆, 杨晓霞, 欧阳怡强, 2010
    Journal Paper武汉大学学报·信息科学版,                                                    35(8): 967-970

    Abstract

    提出了QoS感知的多任务服务优化组合非合作博弈模型,准确刻画了不同任务之间的竞争关系,在此基础上设计了顾及QoS的遥感信息服务优化组合反应函数,为求解遥感信息服务优化组合奠定理论基础。理论和实验分析表明,该模型有利于减少任务并发时的资源冲突,最大化所有任务的平均效用。

    An efficient algorithm to plot flooded intertidal                                                    areas

    Zhang, L., Zhu, Q., Zhang, L.,                                                    Liang, D., Tian, Y., 2009
    Journal PaperComputers &                                                    Geosciences 35 (6), 1072-1078

    Abstract

    The efficient display of flooding in intertidal zones is crucial to                                                    coastal applications (e.g., coastal zone management and anti-flood                                                    directing systems). This paper proposes a new algorithm to plot                                                    flooded intertidal areas. Initially, a digital tide-coordinated                                                    shoreline (DTS) is traced on the basis of creating a digital                                                    intertidal zone model (DIZM) and an instantaneous water surface                                                    model (IWSM). Then unconnected depressions are obtained depending on                                                    the type of DTS. At the same time, the algorithm detects unconnected                                                    depressions by considering the influences of the changing water                                                    level, and creates an index from different water levels to                                                    corresponding depressions. Finally, unconnected depressions are                                                    effectively handled and flooded areas are plotted correctly.                                                    Experimental results demonstrate that the proposed algorithm results                                                    in a more accurate and efficient display than with traditional                                                    algorithms.

    海洋大气环境的多维动态可视化系统的设计与实现

    徐敏, 方朝阳, 朱庆, 林珲, 2009
    Journal Paper武汉大学学报 (信息科学版)                                                    34 (1), 57-59

    Abstract

    根据海洋大气环境的多维动态特征设计了应用于专业领域的可视化系统结构体系,阐述了系统开发的关键技术并实现了系统的开发,最后以一个实例介绍系统的具体应用。

    基于多层次事件的三维房产动态表示

    朱庆, 胡明远, 黄丽慧, 2009
    Journal Paper武汉大学学报: 信息科学版 34                                                    (3), 326-330

    Abstract

    房产管理的产权对象在三维空间中的变化具有显著的多样性与异步性特征,已有的模型以二维地图方式表达建筑物整体的动态变化,很难准确有效地表达真三维建筑多重产权实体变更的不同步性。本文充分利用房产对象的空间层次关联性及产权单元的语义约束知识,定义了从地块到幢、层、户和权属的多层次事件概念,建立了三维房产从外至内动态表示的概念模型,为三维城市空间中建筑物的变迁以及房地产权属异动的准确表达与时空分析奠定了基础。

    采用胶囊体进行三维城市模型的实时碰撞检测

    许伟平, 朱庆, 张叶廷, 2009
    Journal Paper 武汉大学学报·信息科学版,                                                    2009, 34(9): 1030-1033

    Abstract

    针对复杂三维城市模型动态可视化中实时碰撞检测的可靠性和高性能需求,充分顾及离散检测与连续检测的特点,建立了视点运动空间的胶囊体模型,并定义了其描述参数,提出了基于该模型进行实时碰撞检测的两步检测算法。其中,预检测用来提高计算效率,而精检测则有力地保证了检测的准确性。利用典型的虚拟建筑环境进行实验,证明了该算法的有效性。

    遥感信息聚焦服务的多层次语义约束模型

    朱庆, 李海峰, 杨晓霞, 2009
    Journal Paper武汉大学学报·信息科学版,                                                    2009, 34(12): 1454-1457

    Abstract

    针对遥感信息服务中用户需求语义的复杂性,数据维度语义的丰富性,传感器语义的多样性,遥感信息处理语义的错综复杂性和遥感信息传输语义的时变性,从用户语义约束、数据语义约束、处理服务功能语义约束和处理服务质量语义约束等4个不同层次,建立多层次语义约束模型。

    A data skew handling method based on the minimum                                                    spatial proximity for parallel spatial database

    Zhou, Y., Zhu, Q., Zhang, Y.,                                                    2009
    Conference PaperInternational                                                    Symposium on Spatial Analysis, Spatial-Temporal Data Modeling, and                                                    Data Mining, Wuhan, China | October 13

    Abstract

    Data skew is one of most important reasons to deteriorate the                                                    performance of parallel spatial database. This paper studies the                                                    issues of handling data skew in shared nothing parallel spatial                                                    database system architecture. A novel data skew handling method is                                                    proposed, which fulfill spatial data distribution balancing based on                                                    the spatial proximity of data fragments. The minimum spatial                                                    proximity is used to be the principle of moving data fragments among                                                    different network parallel nodes. Our experimental results show that                                                    the proposed data skew handling method can achieve dynamic data load                                                    balancing and offer significant improvement for reducing response                                                    time of parallel spatial queries.

    Spatial Data Dynamic Balancing Distribution Method                                                    for Parallel Spatial Database

    Zhou, Y., Zhu, Q., Zhang, Y.,                                                    2009
    Conference PaperInformation                                                    Engineering and Computer Science, 2009. ICIECS 2009. International                                                    Conference on, 19-20 Dec., Wuhan, China

    Abstract

    Spatial data balancing distribution can evidently improve the                                                    performance of parallel spatial database in shared nothing parallel                                                    architecture. Considering spatial locality and unstructured variable                                                    length characteristics of spatial data, this paper proposes a                                                    dynamic spatial data balancing distribution method under shared                                                    nothing parallel database environment. By using Hilbert ordering                                                    code to keep spatial locality relationship between spatial objects,                                                    the presented method can fulfill spatial data static balancing                                                    distribution status, which depends on hierarchically decomposing                                                    Hilbert space-filling curve code to allocate approximately even                                                    spatial data volume to parallel nodes in distributed network. Then                                                    spatial proximity index is introduced to resolve spatial data                                                    unbalancing problem caused by spatial database dynamic updating.                                                    Through moving spatial data fragments to goal node which is the                                                    minimum spatial proximity with data moving out node, the spatial                                                    database redistributing strategy can attain dynamic data balance                                                    among all network parallel nodes. Our experimental results show that                                                    the proposed method can effectively improve parallel performance                                                    deterioration resulted from spatial data unbalancing and achieve                                                    spatial data dynamic balancing distribution in parallel spatial                                                    database.

    An Extension of "SEQ-NV-RANSAC" Approach To Avoid                                                    Bad-Segmentation Cases From Unstructured 3D Point Clouds Using                                                    Topology Information

    Awwad, T.M., Zhu, Q., Li, Q.,                                                    2009
    Conference PaperInformation                                                    Engineering and Computer Science, 2009. ICIECS 2009. International                                                    Conference on, 19-20 Dec., Wuhan, China

    Abstract

    Recently many applications require an automatic processing of massive                                                    unstructured 3D point clouds in order to extract planar surfaces of                                                    man-made objects. While segmentation is the essential step in                                                    feature extracting process, but bad-segmentation results (i.e. under                                                    and over-segmentation) are still standing as a big obstacle to                                                    extract planar surfaces with best fit reality. In this paper, we                                                    propose an extension of "SEQ-NVRANSAC" approach to avoid the                                                    bad-segmentation problems using topology information and intuitive                                                    threshold value. First, in order to avoid the under-segmentation                                                    problem, we check each one group which resulted from original                                                    "SEQ-NV-RANSAC" approach to get all neighbours points which have                                                    Euclidean distance less than the threshold value as a one surface                                                    group. This process will be repeated until no more points can be                                                    adding to that surface group. Then a new surface group will be                                                    created to check the remaining points. Second, in order to solve the                                                    oversegmentation, we propose three checks; the similarity of normal                                                    vectors (NV), the perpendicular distance and the intersection zone                                                    using bounding box test.

    Optimal Composition Algorithm Concerned with                                                    Response Time for Remotely Sensed Image Processing Services

    Zhu, Q., Yang, X., Li, H., 2009
    Book ChaptersIn: Geospatial                                                    Technology for Earth Observation, Li, Deren; Shan, Jie; Gong, Jianya                                                    (Eds.), Springer, pp. 381-396. DOI: 10.1007/978-1-4419-0050-0_14                                                    ISBN: 978-1-4419-0049-4

    Abstract

    As remote sensing technologies have become ever more powerful due to                                                    the introduction of multi-platforms and multi-sensors, hundreds of                                                    terabytes of image data can be made available daily. But in many                                                    cases, raw remotely sensed images are not directly useful without                                                    further processing. There are more and more needs to aggregate                                                    remotely sensed image processing to satisfy the increasing demands                                                    of various applications. Remotely sensed image processing services                                                    are modular components that are self-contained, self-describing and                                                    can be published, located, and invoked across a network to access                                                    and process remote sensing data (Onchaga 2004). Remotely sensed                                                    image processing services encapsulate all processing functions into                                                    services and combine them into a service chain to provide a                                                    valueadded service. The various requirements of users can be                                                    achieved by combining different existing data and services into a                                                    value-added service chain.

    Research and practice in three-dimensional city                                                    modeling

    Zhu, Q., Hu, M., Zhang, Y., Du,                                                    Z., 2009
    Journal PaperGeo-spatial                                                    Information Science 12 (1), 18-24

    Abstract

    The way we interact with spatial data has been changed from 2D map to                                                    3D Virtual Geographic Environment (VGE). Three-dimensional                                                    representations of geographic information on a computer are known as                                                    VGE, and in particular 3D city models provide an efficient way to                                                    integrate massive, heterogenous geospatial information and                                                    georeferenced information in urban areas. 3D city modeling (3DCM) is                                                    an active research and practice topic in distinct application areas.                                                    This paper introduces different modeling paradigms employed in 3D                                                    GIS, virtual environment, and AEC/FM. Up-to-date 3DCM technologies                                                    are evolving into a data integration and collaborative approach to                                                    represent the full spatial coverage of a city, to model both                                                    aboveground and underground, outdoor and indoor environments                                                    including man-made objects and natural features with 3D geometry,                                                    appearance, topology and semantics.

    Knowledge-based topological reconstruction for                                                    building facade surface patches

    Tian, Y., Zhu, Q.,                                                    Gerke, M., Vosselman, G., 2009
    Conference Paper3D-ARCH 2009:                                                    "3D Virtual Reconstruction and Visualization of Complex                                                    Architectures", 25-28 February 2009, Trento, Italy

    Abstract

    3D city models constructed from ground based data are becoming an                                                    interesting and challenging problem as they present the realistic                                                    facades, which contain more details than the models constructed from                                                    aerial data. Such kind of information is interesting for quite a                                                    lot of applications. This paper presents a new method for connecting                                                    building façade surface patches that generated from video                                                    image sequence, which integrates building structure knowledge into                                                    reconstruction. Therefore reasonable and correct topological                                                    relationship can be built up between them even when some surface                                                    patches are not observed or wrongly detected. The results show                                                    our method correctly set up topological relationship between                                                    generated surface patches and getting reasonable structure model                                                    about                                                    area with occlusions

    Perceptually guided geometrical primitive location                                                    method for 3D complex building simplification

    Zhu, Q., Zhao, J., Du, Z., Liu,                                                    X., Zhang, Y., 2009
    Conference PaperISPRS                                                    Archives – Volume XXXVIII-3-4/C3, 2009,'GeoWeb 2009 Academic Track -                                                    Cityscapes', 27-31 July,Vancouver, BC, Canada

    Abstract

    Because of detailed geometrical components based description, 3D                                                    complex building contains the most elaborated perceptual and                                                    comprehensive semantic information. However, since the lack of                                                    optimal simplification method, the automatic LOD generation of                                                    such kind of model becomes a bottle neck which prohibited the                                                    high-fidelity 3D city applications. This paper proposed a                                                    perceptually guided geometrical primitive location method for the                                                    optimal simplification of 3D complex buildings. Firstly, the                                                    rendered image is snapped and a 2D discrete wavelet transform based                                                    human vision system filtering approach is adopted to extract                                                    the imperceptible details in the image, and then a kind of visual                                                    difference image is generated with sufficient perceptual                                                    information.                                                    Secondly, a ray-casting like method is proposed to precisely map the                                                    perceptual information from the image onto the geometric                                                    primitives. The statistics is carried out to determine whether a                                                    traced primitive is to be preserved or simplified. The results show                                                    that                                                    this method is able to efficiently locate the perceptible primitives                                                    and leave the imperceptible and undisplayable primitives to be                                                    further handled by simplification operations which enable a strong                                                    perceptual feature preserved simplification of 3D complex                                                    building models.

    3D GIS database model for efficient management of                                                    large scale underground spatial data

    Liu, G., Zhu, Q., He, Z., Zhang,                                                    Y., Wu, C., Li, X., Weng, Z., 2009
    Conference PaperGeoinformatics,                                                    2009 17th International Conference on 12-14 Aug. 2009, Fairfax, VA,                                                    USA

    Abstract

    One issue of GIS is management of huge amount of spatial data.                                                    Nowadays, acquisition capacity of 3D spatial data with various                                                    scales and resolutions is much more convenient due to new 3D                                                    acquisition technologies. It is a difficulty that how to efficiently                                                    and synthetically organize and manage large scale underground 3D                                                    spatial data with contents of continuous distribution and                                                    nonuniformity. A 3D GIS data management system framework with three                                                    layers is proposed to deal with large scale underground data                                                    integrated management. The related key issues and methods include:                                                    (1) Multi-scale underground spatial object concept model. (2) 3D                                                    spatial database model considering spatial and semantic relationship                                                    and corresponding data structure is introduced to support extendable                                                    storage environment such as file system, typical commercial database                                                    management system and cluster parallel system. (3) True 3D spatial                                                    index considering level of detail (LOD). (4) Efficient dynamic                                                    dispatch method of great amount of 3D spatial data is adopted based                                                    on 3D data content and associated information. (5) 3D spatial data                                                    engine (SDE) provides a uniform access interface for file management                                                    system, relational database management system and cluster parallel                                                    system and other applications. The 3D GIS database model focuses on                                                    the key issues of massive underground 3D spatial data provides a new                                                    way for the high performance database organization and management of                                                    true 3D geological data as well as its integration with the                                                    aboveground spatial data.

    Scheme evaluation of urban design using 3D visual                                                    analysis

    Zhang, X., Zhu, Q., 2009
    Conference PaperInternational                                                    Symposium on Spatial Analysis, Spatial-Temporal Data Modeling, and                                                    Data Mining, Wuhan, China | October 13, 2009

    Abstract

    The evaluation of urban landscape and the design of urban space are                                                    in need of a scientific visual analysis tool that can wholly include                                                    the qualitative analysis, the quantitative analysis and the                                                    orientation analysis. With the outstanding saving, management,                                                    visualization and analytical functions of 3D space information,                                                    3DGIS can exactly provide powerful technique support for this. Based                                                    on the humanistic analysis conception, the concept of visual                                                    openness index is introduced, and some visual analysis functions are                                                    designed and implemented based on VGEGIS platform. Finally a case                                                    study for the application of visual analysis is carried out and the                                                    results show that the urban design scheme evaluation is improved                                                    distinctively.

    A Solution to the Ambiguity Problem in Depth                                                    Contouring

    Zhang, L., Liu, Y., Zhu, Q.,                                                    Xiao, F., Henrik, A., 2008
    Journal PaperJournal of                                                    Applied Sciences 8 (21), 3845-3853

    Abstract

    Depth contours on a chart are important for safe navigation. The                                                    ambiguity problem can appear when points of equal depth are joined                                                    in contouring. Unreasonable solutions may mistake a shallow area for                                                    a deep one, which could result in a potential danger for navigation.                                                    A solution is presented to solve the ambiguity problem using                                                    constrained lines formed by two shallow depths. The constrained                                                    lines are used to limit the joining of the points with equal depth.                                                    Experimental results demonstrate that the proposed solution can                                                    reduce the dangers of producing non-existent deep areas in                                                    bathymetric contouring.

    Hierarchical lane‐oriented 3D road‐network                                                    model

    Zhu, Q., Li, Y., 2008
    Journal PaperInternational                                                    Journal of Geographical Information Science 22 (5), 479-505
    From 2D to 3D road networks

    Abstract

    The existing road‐network models based on the 2D link‐node of roadway                                                    centrelines have inhibited lane‐oriented network flow analysis and                                                    multi‐dimensional inventory management in complicated 3D urban                                                    environments. This paper proposes a hierarchical lane‐oriented 3D                                                    road‐network model (HL‐3DRNM), with a unified modelling language                                                    (UML) diagram. HL‐3DRNM is a non‐planar topological model with the                                                    support of a 3D lane ribbon cartographic display, which is                                                    characterized by: (1) multiple topological and cartographic                                                    representations and various abstraction levels (street, road                                                    segment, carriageway and lane); and (2) referenced multi‐dimensional                                                    road information (point, line, area and volume) at lane level.                                                    HL‐3DRNM provides solid mathematical foundations for a more detailed                                                    inventory management, effective network analysis and realistic                                                    navigation in the increasingly complicated 3D urban transportation                                                    systems.

    A sub‐pixel location method for interest points by                                                    means of the Harris interest strength

    Zhu, Q., Wu, B., Wan, N., 2007
    Journal PaperThe                                                    Photogrammetric Record 22 (120), 321-335
    Sub-pixel location of interest points in                                                        actual aerial image: (a) the reference image; (b) zoomed image                                                        section (4x) with interest points detected by Harris detector                                                        (grey x crosses) and their corresponding precise location                                                        (black + crosses); (c) zoomed image (15x) section, in which the                                                        white dashed lines indicate the actual edge of the                                                        road in the square.

    Abstract

    The sub-pixel location of interest points is one of the most                                                    important tasks in refined image-based 3D reconstruction in digital                                                    photogrammetry. The interest point detectors based on the Harris                                                    principles are generally used for stereoscopic image matching and                                                    subsequent 3D reconstruction. However, the locations of the interest                                                    points detected in this way can only be obtained to 1 pixel                                                    accuracy. The Harris detector has the following characteristics: (1)                                                    the Harris interest strength, which denotes the distinctiveness of                                                    an interest point, is a grey scale descriptor which computes the                                                    gradient at each sample point in a region around the point, and (2)                                                    the Harris interest strengths of the pixels in a template window                                                    centred on the interest point exhibit an approximately paraboloid                                                    distribution. This paper proposes a precise location method to                                                    improve the precision of the interest points on the basis of these                                                    characteristics of the Harris interest strength. Firstly, a least                                                    squares fit of a paraboloid function to the image grey scale surface                                                    using the Harris interest strength is designed in a template window                                                    and a Gaussian-distance algorithm is employed to determine the                                                    weight. Then, the precise coordinates of this interest point are                                                    obtained by calculating the extremities of the fitting surface. The                                                    location accuracy of this method is studied both from the                                                    theoretical and the practical point of view. Experimental analysis                                                    is illustrated with synthetic images as well as actual images, which                                                    yielded a location accuracy of 0·15 pixels. Furthermore,                                                    experimental results also indicate that this method has the desired                                                    anti-image-noise and efficiency characteristics.

    Propagation strategies for stereo image matching                                                    based on the dynamic triangle constraint

    Zhu, Q., Wu, B., Tian, Y., 2007
    Journal PaperISPRS Journal of                                                    Photogrammetry and Remote Sensing 62 (4), 295-308
    The propagating process of image                                                        matching.

    Abstract

    For the purpose of reliable stereo image matching, this paper                                                    discusses a novel propagation strategy of image matching under the                                                    dynamic triangle constraint. Firstly, the construction and the                                                    dynamic updating method for the corresponding triangulations on the                                                    stereo pairs are introduced, which are used as both constraints and                                                    carriers during the matching propagation. Then, three propagation                                                    strategies: the stochastic propagation, the adjacent propagation                                                    based on the topological relationship of triangles, and the                                                    self-adaptive propagation, which considers the texture features are                                                    proposed. The detailed algorithms of these three propagation                                                    strategies are also presented. To compare these strategies, a stereo                                                    pair with typic texture features is employed to describe the                                                    different propagation manners of these three strategies, and an                                                    experimental analysis is illustrated with different aerial stereo                                                    pairs. From test results, the following has been found: (1)                                                    stochastic propagation gives the worst matching results; (2)                                                    self-adaptive propagation performs better than the adjacent                                                    propagation by making use of the global “best first” strategy. From                                                    these conclusions, the self-adaptive propagation strategy is                                                    recommended for reliable stereo image matching under the dynamic                                                    triangle constraint.

    An efficient 3D R-tree spatial index method for                                                    virtual geographic environments

    Zhu, Q., Gong, J., Zhang, Y.,                                                    2007
    Journal PaperISPRS Journal of                                                    Photogrammetry and Remote Sensing 62 (3), 217-224

    Abstract

    A three-dimensional (3D) spatial index is required for real time                                                    applications of integrated organization and management in virtual                                                    geographic environments of above ground, underground, indoor and                                                    outdoor objects. Being one of the most promising methods, the R-tree                                                    spatial index has been paid increasing attention in 3D geospatial                                                    database management. Since the existing R-tree methods are usually                                                    limited by their weakness of low efficiency, due to the critical                                                    overlap of sibling nodes and the uneven size of nodes, this paper                                                    introduces the k-means clustering method and employs the 3D overlap                                                    volume, 3D coverage volume and the minimum bounding box shape value                                                    of nodes as the integrative grouping criteria. A new spatial cluster                                                    grouping algorithm and R-tree insertion algorithm is then proposed.                                                    Experimental analysis on comparative performance of spatial indexing                                                    shows that by the new method the overlap of R-tree sibling nodes is                                                    minimized drastically and a balance in the volumes of the nodes is                                                    maintained.

    A filtering strategy for interest point detecting                                                    to improve repeatability and information content

    Zhu, Q., Wu, B., Wan, N., 2007
    Journal PaperPhotogrammetric                                                    Engineering and Remote Sensing 73 (5), 547-553

    Abstract

    This paper compares several stereo image interest point detectors                                                    with respect to their repeatability and information content through                                                    experimental analysis. The Harris-Laplace detector gives better                                                    results than other detectors in areas of good texture; however, in                                                    areas of poor texture, the Harris-Laplace detector may be not the                                                    best choice. A featurerelated filtering strategy is designed for the                                                    Harris-Laplace detector (as well as the standard Harris detector) to                                                    improve the repeatability and information content for imagery with                                                    both good and poor texture: (a) the local information entropy is                                                    computed to describe the local feature of the image; and (b) the                                                    redundant interest points are filtered according to the interest                                                    strength and the local information entropy. After the filtering                                                    process, the repeatability and information content of the final                                                    interest points are improved, and the mismatching then can be                                                    reduced. This conclusion is supported by experimental analysis with                                                    actual stereo images.

    An efficient depression processing algorithm for                                                    hydrologic analysis

    Zhu, Q., Tian, Y., Zhao, J.,                                                    2006
    Journal PaperComputers &                                                    Geosciences 32 (5), 615-623
    Comparison of extraction on a plain region.                                                        (a) Extraction result of proposed method. (b) Extraction result                                                        of method implemented                                                        in ArcGIS.

    Abstract

    Depression filling and direction assignment over flat areas are                                                    critical issues in hydrologic analysis. This paper proposes an                                                    efficient approach for the treatment of depressions and flat areas,                                                    based on gridded digital elevation models. Being different from the                                                    traditional raster neighborhood process which is time consuming, a                                                    hybrid method of vector and raster manipulation is designed for                                                    depression filling, followed by a neighbor-grouping scan method to                                                    assign the flow direction over flat areas. The results from                                                    intensive experiments show that there is a linear relationship                                                    between time efficiency and data volume, and the extracted                                                    hydrologic structures of flat areas are also more reasonable than                                                    those proposed by the existing methods.

    Seed point selection method for triangle                                                    constrained image matching propagation

    Zhu, Q., Wu, B., Xu, Z.X., 2006
    Journal PaperGeoscience &                                                    Remote Sensing Letters IEEE 3 (2), 207-211
    Automatic selection of seed points

    Abstract

    In order to select proper seed points for triangle constrained                                                    image-matching propagation, this letter analyzes the affects of                                                    different numbers and different distributions of seed points on the                                                    image-matching results. The concept of distribution quality is                                                    introduced to quantify the distribution of seed points. An intensive                                                    experimental analysis is illustrated using two different stereo                                                    aerial images and, based on the experimental results, a seed point                                                    selection strategy for triangle constrained image-matching                                                    propagation is proposed. An automatic selection method is then                                                    introduced that gives good distribution quality for a defined number                                                    of seed points.

    Triangulation of well-defined points as a                                                    constraint for reliable image matching

    Zhu, Q., Zhao, J., Lin, H.,                                                    Gong, J., 2005
    Journal PaperPhotogrammetric                                                    Engineering & Remote Sensing 71 (9), 1063-1069
    The matching propagation in a water area of                                                        poor texture: (a) initial matching result,                                                        (b) further matching result, (c) final matching result.

    Abstract

    This study demonstrates the utilization of the well-defined points to                                                    improve the reliability and accuracy of image matching. The basic                                                    principle is: (a) to triangulate a few well-defined points within                                                    the stereo model area to form a coarse triangulation; (b) to detect                                                    certain amount of corners within each triangle for further matching;                                                    (c) to propagate the matching of corner points from the reference                                                    points (i.e., the three triangle vertices) to obtain the best                                                    matching for each of these corners; (d) to dynamically update the                                                    triangulation by inserting the newly matched corner; and (e) to                                                    further detect corners and perform matching for them until a                                                    pre-defined criteria (the minimum size of triangle or the largest                                                    number of points matched) is reached. Experimental results reveal:                                                    (a) the false matching caused by the occlusion and repetitive                                                    texture is diminished; (b) the accuracy is improved, i.e., with a                                                    reduction of RMSE of check points (located in different types of                                                    terrain areas) by 12 percent to 62 percent, and a reduction of the                                                    largest error by up to two times; and (c) most building corners and                                                    boundary points of main objects could be matched directly and                                                    accurately.

    CyberCity GIS (CCGIS): Integration of DEMs, Images,                                                    and 3D Models

    Zhong, Z., Zhang, Y., Li, D., Huang, D., Zhu,                                                    Q., 2002
    Journal PaperPhotogrammetric                                                    Engineering & Remote Sensing 68 (4), 361-368

    Abstract

    This paper examines the differences between CyberCity,                                                    three-dimensional (3D) geographic information systems (GIS) and                                                    CyberCity GIS (CCGIS). A CyberCity is defined as a virtual                                                    representation of a city that enables a user to explore and interact                                                    in cyberspace with the vast amount of environmental and cultural                                                    information gathered about the city. The technical characteristics                                                    of a CyberCity GIS prototype software are reported, including the 3D                                                    hierarchical modeling technique, the integrated database structure,                                                    and the interactive method of visualization of the 3D data of urban                                                    environments. The effective integrated data organization strategy                                                    for dynamical loading and progressive rendering, which enables CCGIS                                                    to support the development, design and presentation of a large                                                    CyberCity, is stressed. A pilot application for municipal planning                                                    and land information publications has been implemented. This pilot                                                    application proved that the hierarchical 3D modeling method and data                                                    model are significant to the 3D GIS; the real-time visualization of                                                    a large CyberCity needs elaborate data organization and a dynamic                                                    loading strategy.

    Effects of Various Factors on the Accuracy of DEMs:                                                    An Intensive Experimental Investigation

    Gong, J., Li, Z., Zhu, Q., Sui,                                                    H., Zhou, Y., 2000
    Journal PaperPhotogrammetric                                                    Engineering & Remote Sensing 66(9). 1113-1118

    Abstract

    This paper describes a series of tests that measured the effects of                                                    4 factors (accuracy, density of source data, characteristics of the                                                    terrain surface, and modeling approaches) on the accuracy of digital                                                    elevation models (DEMs). A large area covered by 2 1:10,000-scale                                                    maps was selected for testing. The terrain types ranged from flat to                                                    hilly to mountainous. Results and conclusions are provided.

    Virtual Geographic Environments

    Lin, H., Zhu, Q., 2005
    Book ChapterIn: Large-scale 3D                                                    Data Integration: Challenges and Opportunities, CRC Press, New York.                                                    p.                                                    256

    Abstract

    Large-scale 3D models are the cutting edge of computer technology                                                    for understanding and planning our urban environments and                                                    infrastructures. These models have emerged from two modelling                                                    structures — systems for architecture, engineering, and construction                                                    (AEC) and geographic information systems (GIS). The problems and                                                    challenges facing today’s modelers, developed for different                                                    purposes, focus almost exclusively on data integration — the ability                                                    to use data originally developed in one modeling system in the other                                                    and vice versa. This need for data transportability is not new, as                                                    evidenced by several authors in this volume. What is new is the                                                    desire to go beyond various conversion programs into an environment                                                    where data is truly integrated, where the modeling framework is more                                                    universal, and where data standards cut across software programs and                                                    vendor-specific platforms.
                                                       This book captures the excitement of researchers, organizations, and                                                    vendors in this quest. The border between data structures used                                                    within GIS and AEC continues to diminish. As these two principal                                                    forms of modeling continue to merge, as the result of increased                                                    interest in large-scale 3D models, the need for data structures                                                    capable of supporting both types of modeling efforts, as well as new                                                    types of modeling efforts that combine the best features of both                                                    simple efforts, is manifest.

    Multidimensional and dynamic vehicle emergency                                                    routing algorithm based on 3D GIS

    Zhu, Q., Li, Y., TOR, Y.K., 2008
    Book ChapterIn: Geospatial                                                    Information Technology for Emergency Response, Taylor & Francis,                                                    Inc, Bristol, PA, USA                                                    p.                                                    256

    Abstract

    When disaster occurs, the response phase is viewed as the most                                                    critical in terms of saving lives and protecting property. Exploring                                                    the development of increased efficiency in emergency services, this                                                    volume covers technological advances that allow wider, faster, and                                                    more effective utilization of geospatial information. It discusses                                                    advances in positioning, virtual reality, and simulation models                                                    leading to improved response times in emergency situations. The book                                                    also discusses legislative attempts to promote the broader sharing                                                    and accessibility of vital information. The authors cover data                                                    collection, data production, data management, and 3D routing, as                                                    well as lesser known emerging technologies.

    数字城市三维建模技术与实践

    宁振伟, 朱庆, 夏玉平, 2013
    Book测绘出版社, 北京, p. 260. ISBN                                                    978-7-5030-3301-8

    Abstract

    本书全面、系统总结了城市三维建模技术的最新研究成果,分别对三维城市建模技术规范、三维空间数据获取、三维建模与更新、三维建模资料准备、三维建模工艺与质量控制、三维城市模型集成处理、常用的城市三维建模辅助工具等主要内容进行了详细介绍。本书力求阐述城市三维建模技术的系统性与可操作性,图文并茂,理论与实践相结合,使具备一般计算机技术的工程技术人员都可以读懂本书。

    面向任务的遥感信息聚焦服务

    李德仁, 朱庆, 朱欣焰, 眭海刚, 2010
    Book 科学出版社, p. 204

    摘要

    书系统介绍了面向任务的遥感信息聚焦服务理论与方法,包括遥感信息共享的多维动态全局逻辑模型——遥感信息球模型,以及基于此模型的任务理解、语义搜索与动态聚合的服务

    Digital terrain modeling - principles and                                                    methodology

    Li, Z., Zhu, Q., Gold, C., 2005
    BookCRC Press, New York. p.                                                    340

    Abstract

    Digital terrain modeling has been a research area for more than 40                                                    years in geo-sciences and has become a rather self-contained                                                    subject. Digital Terrain Modeling: Principles and Methodology is the                                                    only authored book to provide comprehensive coverage of recent                                                    developments in the field. The topics include terrain analysis,                                                    sampling strategy, acquisition methodology, surface modeling                                                    principles, triangulation algorithms, interpolation techniques,                                                    on-line and off-line quality control in data acquisition, DTM                                                    accuracy assessment and mathematical models for DTM accuracy                                                    prediction, multi-scale representation, data management, contouring,                                                    visual analysis (or visualization), the derivation of various types                                                    of terrain parameters, and future development and applications

    数码城市地理信息系统:虚拟城市环境中的三维城市模型初探

    朱庆, 林珲, 2004
    Book 武汉大学出版社, 武汉, p. 282.

    序言

    城市化是一个国家经济发展的重要标志。据联合国《世界城市化展望: 2003年回顾》发布的数字,2003                                                    年世界人口已有48%居住在城市,预计在2007年将达到50%以上,历史上第一次超过农村人口。我国国家统计局最近发布的结果,2003年有40.53%的人口居住在城市,与1990年同项数据18.96%相比,可以看出我国城市化的进程是逐步加快的,发展迅猛。这一方面反映了我国经济的快速增长,另一方面也对我国城市建设及相关的配套设施与政策法规提出了严峻的挑战。面对如此紧迫的形势,加快城市建设信息化的步伐将是解决城市化过程中所出现的各种新老问题的有效办法。
                                                         城市信息化的通俗解释就是建设“数字城市”。它是要构建一个以城市地理空间(Geospace)数据和专题数据为基础,以网络计算和通信为工具,协助“人”来更有效地认识、规划、建设和管理城市,也为“人”的生存、工作、生活和安全提供保障的科技、人文环境。
                                                         朱庆、林珲二位教授的《数码城市地理信息系统》一书的出版正是应对城市信息化建设的新形势,解决“数字城市”建设中的理论与技术问题,并预见城市信息化前景的一本非常及时的专著。作者在城市地理信息系统的概念、原理和方法上设置了一个十分确切的解释空间,搭建了一个建立数字城市地理信息系统的认知框架,并将多年来国内外同行们在这一领域所取得的丰硕成果经过分析、评价之后融入其中。为我们提供了一条能直接而便捷地进入领域核心地带的途径。
                                                         这本书还反映了作者及其团队多年来的科研成果和经验,特别是在数字城市理论方法的深化过程中提出的空间建模、多维分析、数据质量控制等方面的见解,都有很强的启发性和指导意义。
                                                         “数字城市”既是目标,也是一个过程。最终要达到什么样的境界目前还说不太清楚。但是可以肯定的说它不是一个单纯的技术系统,而是一个“以人为本”,人机结合的大型综合集成体系。本书在这个问题上的描述有明显的特色和亮点,尽管国内外的研究探索只是刚刚起步,但方向是清晰的,应该引起我们的重视。例如,书中提出的构建分布式的虚拟地理环境,开始强调人与虚拟环境的交互与关系;讨论了地理协同(                                                    Geocollaboration)理论在分布式虚拟地理环境中的应用,这必然会引出认知主体和客体,虚拟与实在(                                                    Reality)等跨计算机、心理学和哲学的多种问题,并将引导“数字城市”研究与开发的深化。
                                                         在全球化的网格(Grid)技术的新环境中,城市信息化建设将有新的思路和新的举措。本书可以为这一即将到来的新变革打下一个稳固的基础。感谢作者多年的工作及在地理信息科学的学术交流方面所做的努力和贡献。

    前言

    城市在这个星球上的出现已经有了五千多年的历史。然而,大规模城市化是过去一百多年中发生的事情。城市的发展是与创新分不开的,这里不仅是指科技方面的创新,也包括文化方面的创新。例如,云南丽江古城凭借文化创新也迎来了发展的机会。近二十年来,城市信息化似乎成为许多中国城市发展的创新契机,并被冠以“数字城市”建设的美喻。与此同时,我们也应该看到城市本身的发展对于城市信息化也提出了挑战。譬如,珠江三角洲和长江三角洲城市群的协调发展,也呼唤出“城市群地理信息系统”的新思路。
                                                         近年来,受到“数字地球”(digital earth)概念的影响,“数字城市”(digital                                                    city)在不同的认识层次和学科领域得到了不同的理解,因而具有两层明显不同的含义:广义上被用于描述城市信息化的目标,而狭义上则主要指城市空间信息基础设施。不管如何理解,城市地理信息系统都是其重要的核心内容,并正在积极向动态、多维和网络化方向发展。为了突出虚拟现实技术在城市空间信息交流方面的重要意义,“虚拟城市”(virtual                                                    city)也被用于描述通常由三维场景组成的城市地区,用户能够在里面移动和交互。
                                                         城市逼真的三维数字表示由于其在城市基础设施管理、无线通讯网络规划、城市开发决策支持、污染分布仿真、土木工程与军事行动支持等众多领域显现出巨大的应用潜力,从而成为普遍关注的热点问题。如何从二维地理信息系统向城市环境三维描述(三维地理信息系统)转变正日益成为城市数据管理的时髦问题。城市的三维逼真描述——三维城市模型不仅具有传统虚拟现实表现的高度真实感,而且具有三维GIS数据库管理与分析应用等特殊功能并能与其他社会经济信息互联。因此,三维城市模型常被作为CyberCity的代名词,有关其数据获取与管理的研究受到了广泛重视。格林(Gruen)等学者将三维城市模型数据库系统称为“CyberCity                                                    Spatial Information                                                    System”(CyberCity空间信息系统)。针对城市地理环境应用,笔者认为CyberCity Geographic                                                    Information System(CyberCity                                                    GIS)的提法更为恰当,并将其翻译为数码城市地理信息系统。我们认为,数码城市地理信息系统是“数字城市”空间数据基础设施的重要组成部分,也是“虚拟城市”的核心内容;同时,也将其作为GIS向“虚拟地理环境”(virtual                                                    geographic                                                    environment)方向发展的一个初步原型。因此,本书以“数码城市地理信息系统——虚拟城市环境之三维城市模型初探”作为书名。
                                                         尽管有关三维城市模型的研究与实践在国内外已经十分广泛,但大多数成果由于立足于特定的有限领域而且都还是分散的、不全面的。比如,广泛应用于城市规划设计评价和旅游目的的各种“虚拟城市”往往侧重于其逼真的视觉表现,而忽略了可靠的空间数据获取方法和灵活的海量数据管理与分析能力。本书力图比较全面地论述当今国内外关于数码城市地理信息系统最先进的理念和研究进展,从摄影测量与遥感和地理信息工程的角度着重论述三维城市模型的数据内容与数据快速获取方法,多种类型数据的一体化管理与集成应用,海量数据的动态交互式可视化等关键技术,为我国正在开展的城市数字化工程建设提供必要的理论铺垫和技术支持。相比其他领域,城市问题具有特别的复杂性,其对                                                    GIS技术提出了更高的要求。因此,本书关于数码城市地理信息系统的理论方法和关键技术对数字化国土、数字化战场环境和地下工程等其他相关领域的应用实践也具有一定的适用性。同时,本书集中反应了数码城市地理信息系统平台软件CCGIS4.0(2003年度国产GIS软件测评推荐软件)研发和大量工程应用实践的成果,争取在理论研究及技术应用两方面均获得发展和创新,体现先进性、系统性、实用性和可操作性的时代要求。当然,由于研究工作的局限,有关虚拟城市环境的其他问题如时态、城市人文环境等还有待在今后的版本中予以充实。书中的许多观点也期待进一步更加广泛的争论。
                                                         本书的完成还得到了许多人直接或间接的无私贡献。有关数码城市地理信息系统的研究与实践一直得到了武汉大学李德仁院士和龚建雅教授的关心与支持。李德仁院士在百忙中审阅了书稿,提出了宝贵的建议并给予了鼓励。解放军信息工程大学高俊院士不顾繁忙的学术活动亲自审阅全书并欣然作序,使本书增色许多,令作者深受鼓舞。要感谢测绘遥感信息工程国家重点实验室(武汉大学)和地球信息科学联合实验室(香港中文大学)有关的教师、博士研究生和硕士研究生们给予的极大支持。在几年前首次策划本书内容时,香港理工大学的李志林教授提出了许多宝贵的意见和建议,它们已经体现在今天的书稿当中。作者要感谢眭海刚博士,吴波、赵杰、黄铎、张霞、胡海棠、王静文、韩李涛、李逢春、龚俊、张叶廷、钟正等博士研究生,高玉荣和周艳等硕士研究生的辛勤付出。同时,作者还要感谢香港裘搓基金会赞助朱庆在香港中文大学地球信息科学联合实验室的访问和学术交流,使其有机会与龚建华研究员、辛晓红博士、沈大勇博士、孔云峰博士、杨育彬博士、李响、赵一斌、施晶晶和王纲胜等博士研究生进行深入讨论,并有颇多收益。本书得到了国家973项目“虚拟现实的基础理论、算法及其实现”(2002CB312101)、                                                    国家863项目“ 虚拟地理环境的研究与开发 ”(                                                    2001AA135130)和国家自然科学基金项目“多种类型大型空间数据库集成方法”(40001017)的资助。
                                                         最后,作者要感谢武汉大学出版社责任编辑任翔先生以及参与本书出版编辑工作的所有老师艰苦细致的审编工作,使该书顺利面世。
                                                       朱庆、 林珲
                                                       2004年2月20日
                                                            香港中文大学 未圆湖畔

  • 针对三维数字地表建模与分析这一国际学术前沿问题和国家重大需求,以该领域中的地形表面和地物目标实体及其相互关系的抽象与表达为主线,研究了三维数字地表建模与分析和三维GIS等基本问题。建立了统一几何、拓扑、外观与语义的多细节层次三维数字地表模型,包括顾及特征的2.5维和3维Delaunay                                    三角形网络数字高程模型、面向实际车道的多层次三维道路网络模型和基于语义的多层次三维动态房产模型;提出了基于约束Delaunay三角形网络模型的高精度数字地形快速建模与分析的一系列算法、基于感知测度的离散三维几何细节层次定量分析方法、以及三维模型保持语义和外观特征的自动简化算法;提出了三角形约束的立体影像自适应匹配传播的理论方法和模型驱动的建筑物立面几何重建方法,初步形成了独具特色的复杂影像特征点可靠密集匹配和复杂表面几何自动重建的技术体系,开辟了基于多角度影像自动获取高精度三维空间数据的新途径;负责研制了3种自主知识产权的连续地形表面和离散地物实体3维空间数据建模系统(GeoTIN,VGEGIS                                    或CCGIS和GeoScope),参与制定了DEM规范和城市三维

    研究方向

                                                                   

    • 数字摄影测量
                                             

      • 倾斜摄影测量

      • 行星测绘

    • 多维动态GIS
                                             

      • 实时GIS

      • 视频GIS

      • 时空过程模拟

    • 虚拟地理环境
                                             

      • BIM

      • 全息位置地图

    建模技术规范等国家标准,开展了国家级数字高程模型(DEM)数据库建设等应用工程


  • 暂无内容