電子沙盤量測、建模

電子沙盤的量測、建模1、測量工具根據(jù)現(xiàn)場測量條件、信號強度等情況綜合比較后選擇主要設(shè)備如下：全站儀：是一種集光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)，本次用它進行水利工程高程和一些河道斷面的測量。GPS-RTK測量系統(tǒng)：包括GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)三部分，是一種高精度的測量儀器，本次用它進行河流斷面數(shù)據(jù)的測量和采集。電子水準儀：考慮到精度、速度、效率等方面，選用“天寶”電子水準儀。軟件：水上測圖軟件和繪圖軟件經(jīng)綜合比較后推薦南方測繪相關(guān)軟件。輔助設(shè)備：測量船只根據(jù)現(xiàn)場情況進行租賃。高程測量根據(jù)要求，對臺州市內(nèi)有關(guān)高程數(shù)據(jù)缺乏的水利工程的進行測量。2.1測前準備為了充分做好準備工作，為下一步的工程工程測量作業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)，按照以下原則進行前期準備：收集整理資料，確定測量對象：根據(jù)收集到的資料，確定需要進行測量的工程高程信息。（2）制定測量計劃、項目技術(shù)指導書等方案；為了有助于明確測量任務(wù)和方法，我方根據(jù)實際情況制定相應(yīng)的測量計劃書和項目技術(shù)指導書，保證實地測量過程中的順暢溝通，跟蹤和控制測量進度，從宏觀上控制實地測量。計劃書和指導書主要包括以下幾個內(nèi)容：①高程測量范圍；②高程測量對象；③高程測量內(nèi)容；④高程測量要求；⑤高程測量方案；⑥高程數(shù)據(jù)提交時間。2.2實地測量（1）水準點的選點布設(shè)，統(tǒng)一高程系，控制網(wǎng)內(nèi)或控制網(wǎng)不遠處應(yīng)有已存在的高程點；高程控制網(wǎng)的觀測，采用全站儀進行測量，嚴格按照儀器測量步驟要求進行，可在任意站點（與已知高程點通視）上架設(shè)儀器，架設(shè)棱鏡；儀器整平，保持一個測站上的儀器高和棱鏡高不變，通過計算得出測量點的高程值；每一測段都進行往返測量；當誤差不大于規(guī)定限值，則視為有效數(shù)值，否則重新進行測量。（2）在高程測量工作中，若已知點到測量點之間的距離較遠或高差較大，僅安置一次儀器無法測得兩點之間的高差，這樣就要在兩點之間設(shè)置若干個測站及轉(zhuǎn)點，測量過程同上。2.3數(shù)據(jù)處理將已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)信息，進行校核，確認正確后，結(jié)合已有數(shù)據(jù)，按照工程名稱統(tǒng)一進行整理。3、斷面測量根據(jù)方案要求，對臺州市范圍內(nèi)的主要河道進行斷面測量，斷面位置根據(jù)現(xiàn)場踏勘情況確定。測量工具以GPS-RTK測量系統(tǒng)為主，全站儀配合進行河道斷面的測量。3.1測前準備為了充分做好準備工作，為下一步的工程工程測量作業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)，按照以下原則進行前期準備：收集前期工作資料，確定測量對象：根據(jù)測量河道的特性，結(jié)合河段內(nèi)原有的水文斷面及固定斷面進行選設(shè)，確定測量對象、控制點和橫斷面。選定并收集控制點的資料，包括控制點的坐標、等級、中央子午線、坐標系。制定測量計劃、項目技術(shù)指導書等：為了有助于明確測量任務(wù)和方法，我方根據(jù)實際情況制定相應(yīng)的測量計劃書和項目技術(shù)指導書，保證實地測量過程中的順暢溝通，跟蹤和控制測量進度，從宏觀上控制實地測量。計劃書和指導書主要包括以下幾個內(nèi)容：①河道斷面測量范圍；②河道斷面測量對象；③河道斷面測量內(nèi)容；④河道斷面測量要求；⑤河道斷面測量方案；⑥河道斷面數(shù)據(jù)提交時間。3.2實地測量：為了保證測量成果的嚴謹和完整，根據(jù)實際情況，我方按照以下工作流程進行現(xiàn)場測量：在控制點上或者在開闊穩(wěn)固的地方架設(shè)基站，基站正常工作后設(shè)置啟動移動站，待一切正常后，開始進行斷面數(shù)據(jù)的采集。（2）在放樣模式下，把待測斷面生成直線放樣，以河道水面中間線為邊界，根據(jù)系統(tǒng)提示，把移動站放置在斷面線特征點上進行數(shù)據(jù)的采集。一邊采集，一邊記錄。（3）在地形高差變化大或樹木多等導致GPS信號不好的區(qū)域則采用全站儀進行數(shù)據(jù)采集。在本次的斷面測量過程中，以GPS-RTK為主，全站儀為輔。野外數(shù)據(jù)采集完畢后，再進行內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)的整理。3.3內(nèi)業(yè)處理：（1）測量數(shù)據(jù)的處理：把外業(yè)采集的點導入電腦，用Excel提取出生成斷面所需的距離和高程，根據(jù)軟件對數(shù)據(jù)格式的要求，整理斷面數(shù)據(jù)。（2）內(nèi)業(yè)繪圖：內(nèi)業(yè)繪圖采用相關(guān)行業(yè)軟件程序進行，把所有的斷面數(shù)據(jù)一次性繪制成圖，選擇適當?shù)谋壤?，并根?jù)實際地形作出相應(yīng)處理。各個斷面圖自成一圖，同時在斷面圖上繪制水面線等。4、衛(wèi)星地圖本次以GoogleEarth和GEtScreen軟件為例，就區(qū)域衛(wèi)星地圖的制作進行說明，具體步驟如下：1、獲取衛(wèi)星影像：（1）將計算機顯示器屏幕分辨率設(shè)置為1024×768（可得到1:1萬影像圖），打開GoogleEarth，調(diào)節(jié)試點使GoogleEarth內(nèi)顯示區(qū)域的比例尺適當，如下圖所示：（2）提高視點高度同時移動地圖，直到滿足要求的范圍顯示在屏幕上，如下圖：（3）利用截圖軟件GEtScreen，顯示選中的衛(wèi)星圖圖像，如下圖所示：（4）設(shè)置選擇截圖方式，有“兩點定位”和“輸入坐標”兩種方式，以“兩點定位”為例，將鼠標移到地圖中，分別在地圖的左上角和右下角單擊鼠標右鍵，出現(xiàn)一個方框，方框內(nèi)部顯示出需要進行截圖的范圍。如下圖：（5）在“工具-選項”里確認“截圖質(zhì)量”的數(shù)值為80%，如下圖：（6）設(shè)置“截圖高度”和“延遲時間”，根據(jù)地圖的分辨率和得到圖像的大小，分別輸入0.5（公里）和500（毫秒），如下圖：（7）點擊“圖片計算”，當截圖數(shù)量超過600張時，采用“網(wǎng)格截圖”，以便拼成更大的無縫文件。如下圖所示：（8）點擊“網(wǎng)格截圖”，在彈出的對話框“單個網(wǎng)格包含截圖數(shù)量”中選擇需要的數(shù)值。對于指定的截圖區(qū)域，軟件自動計算并分塊，截圖完成后，得到順序編號的分塊衛(wèi)星圖像。如下圖：2、圖片整合：坐標換算：截圖完成后，得到一個為GPS繪圖軟件OziExplorer定義的文件，包含了圖片的基準面、投影及地理校正信息，其中就記錄了對應(yīng)截圖的四個角點的十進制坐標，將其轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的國家高程坐標系；（2）繪制圖廓及公里格網(wǎng)：利用CAD繪圖軟件，按照截圖區(qū)域繪制好圖廓和公里格網(wǎng)；（3）拼接圖像：逐張將截圖插入到CAD相對應(yīng)的正確的位置，拼接成完整的圖像，獲得截圖區(qū)域的1∶1萬的高清衛(wèi)星影像圖。5、三維地圖考慮到實際情況，本次分別采取不同的方法進行數(shù)字高程模型的建立，對于已有的準確測量數(shù)據(jù)，采用建立數(shù)字高程模型進行三維地形圖制作；對于缺乏測量數(shù)據(jù)的區(qū)域，根據(jù)實際地形圖及現(xiàn)場照片進行簡單的三維效果圖制作。下面以前者為例進行三維地形圖制作的說明：數(shù)字高程模型（DEM）的建立：圖1數(shù)字高程模型示意圖DEM系統(tǒng)從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上可以化分為：規(guī)則網(wǎng)格（GRID）、不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）、混合網(wǎng)（GRID-TIN），在實際應(yīng)用中，GRID和TIN選用較多，兩者各有優(yōu)缺點?；贕RID的建模常用于處理地勢較為平緩的全局數(shù)據(jù)，但對于地形破碎、地勢比較陡峭的地區(qū)不太適應(yīng)，恰恰相反，TIN更能適應(yīng)表面變化劇烈地區(qū)，具有可變的分辨率，但是數(shù)據(jù)的存儲和操作比GRID復雜。考慮到實際情況和區(qū)域地形數(shù)據(jù)量，故采用GRID法和TIN法進行建模。三維場景的建立：本次三維場景的建立選用可移植性好和效率高的OpenGL作為開發(fā)工具。三維場景的建立過程即地形圖的可視化過程，要將高程數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)貼圖疊加成一幅三維場景圖顯示在計算機屏幕上，可視化過程如圖2所示：圖2地形可視化實現(xiàn)過程（1）地形三維模型的生成①法向量計算和地形建模：通過數(shù)字建立三維地形場景的集合描述，然后通過計算DEM的各個高程點得到三維明暗圖；②轉(zhuǎn)換坐標系和投影變換：利用投影變換將二維平面轉(zhuǎn)換為三維立體影像顯示；③可見面識別方法和自動消隱：通過可見面識別方法實現(xiàn)自動消隱，使三維場景看起來更具真實感；④光柵化處理輸出到屏幕。（2）地物三維模型的生成：①三維建筑物的提??；②地形與地物的融合：通過建立“地物模型”或“地形模型”兩種解決方案，使地物、地形融合，由圖3（a）最后形成如圖3（b）、（c）、（d）所示：圖3地形與地物融合紋理映射：根據(jù)地形實景選取相同材質(zhì)，對所選材質(zhì)進行顏色調(diào)配等修改，對建筑及地形模型進行材質(zhì)貼圖。通過以上的幾個步驟，將三維地形圖和建筑模型進行了融合，并通過其他技術(shù)手段，展示三維建筑模型的相關(guān)動畫效果。6全景照片6.1原始圖像為了更好的展現(xiàn)全景效果，我方安排專業(yè)人士進行現(xiàn)場拍攝，為保證拍攝想過，相關(guān)人員在拍攝過程中應(yīng)遵守以下要求：根據(jù)具體拍攝對象選擇合適的天氣、光線、拍攝點；拍攝每一幅照片時要保持照像機在同一個高度；以一個固定點為圓心，順時針方向旋轉(zhuǎn)拍攝每一幅照片；

每一幅照片的邊界要有30%右的重疊區(qū)域；要注意將移動的物體拍攝在照片的中間，不要讓移動物體出現(xiàn)的照片相交錯的邊界上，以免對以后照片的邊界處理帶來不便。

6.2全景圖的制作將拍攝照片可通過相關(guān)軟件制作可形成全景圖，下面以“PTGuiPro”和“Pano2VR”軟件為例，說明全景圖的制作步驟：（1）使用“PTGuiPro”軟件合成全景圖片。根據(jù)提示，點擊“加載圖像”，將拍攝的全景圖原始素材導入，如下圖：（2）點擊“對準圖像”，根據(jù)