Mapping 3D visibility in an urban street environment from mobile LiDAR point clouds     

Yi Zhao  Jianping Wu  Song Shu  Handong Liang  Min Liu 《地理信息系统科学与遥感》2020,57(6):797-812

ABSTRACT

Visibility determination is a key requirement in a wide range of national and urban applications, such as national security, landscape management, and urban design. Mobile LiDAR point clouds can depict the urban built environment with a high level of details and accuracy. However, few three-dimensional visibility approaches have been developed for the street-level point-cloud data. Accordingly, an approach based on mobile LiDAR point clouds has been developed to map the three-dimensional visibility at the street level. The method consists of five steps: voxelization of point-cloud data, construction of lines-of-sight, construction of sectors of sight, construction of three-dimensional visible space, and calculation of volume index. The proposed approach is able to automatically measure the volume of visible space and openness at any viewpoint along a street. This approach has been applied to three study areas. The results indicated that the proposed approach enables accurate simulation of visible space as well as high-resolution (1 m × 1 m) mapping of the visible volume index. The proposed approach can make a contribution to the improvement of urban planning and design processes that aim at developing more sustainable built environments.  相似文献   

Using visibility analysis to improve point density and processing time of SfM-MVS techniques for 3D reconstruction of landforms     

Álvaro Gómez-Gutiérrez  Trent Biggs  Napoleon Gudino-Elizondo  Paz Errea  Esteban Alonso-González  Estela Nadal Romero  José Juan de Sanjosé Blasco 《地球表面变化过程与地形》2020,45(11):2524-2539

Image network geometry, including the number and orientation of images, impacts the error, coverage, and processing time of 3D terrain mapping performed using structure-from-motion and multiview-stereo (SfM-MVS). Few studies have quantified trade-offs in error and processing time or ways to optimize image acquisition in diverse topographic conditions. Here, we determine suitable camera locations for image acquisition by minimizing the occlusion produced by topography. Viewshed analysis is used to select the suitable images, which requires a preliminary digital elevation model (DEM), potential camera locations, and sensor parameters. One aerial and two ground-based image collections were used to analyse differences between SfM-MVS models produced using: (1) all available images (ALL); (2) images selected using conventional methods (CON); and (3) images selected using the viewshed analysis (VIEW). The resulting models were compared with benchmark point clouds acquired by a terrestrial laser scanner (TLS) and TLS-derived DEMs. The VIEW datasets produced denser point clouds (28–32% more points) and DEMs with up to 66% reduction in error compared with CON datasets due to reduction of gaps in the DEM. VIEW datasets reduced processing time by 37–76% compared with ALL, with no reduction in coverage or increase in error. DEMs produced with ALL and VIEW datasets had similar slope and roughness, while slight differences that may be locally important were observed for the CON dataset. The new method helps optimize SfM-MVS image collection strategies that significantly reduce the number of images required with minimal loss in coverage or accuracy over complex surfaces. © 2020 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

一次浓雾过程的观测分析     

甄晓菊  吴国明  杨晓亮 《黑龙江气象》2019,36(2):6-8,22

利用DMTFM120雾滴谱仪(2-50μm)、VAISALAPWD22能见度仪和六要素自动气象站对2016年11月3日河北省中南部平原地区的一次浓雾天气进行了观测分析。这次浓雾过程主要由于夜间辐射降温形成,晴夜风速较弱,低空存在较强逆温,属于典型的辐射雾。观测表明,由于夜间长波辐射冷却作用的增强,温度迅速下降,雾滴浓度突增,导致能见度突降,出现了浓雾的爆发。这次浓雾过程的能见度最低为71m,相对湿度93%-99%;雾滴的平均浓度为89cm^-3,最小2cm^-3,最大403cm^-3;平均直径为3.9μm,最大直径13.5μm;平均含水量为0.0033gm^-3,最小含水量0.00002g·m^-3,最大含水量0.038g·m^-3。总体而言,这次过程雾滴浓度不高、含水量较低,各阶段的雾滴谱分布都偏向小滴一端,谱宽较窄,缺乏大滴,不利于向强浓雾发展。  相似文献   

台风“摩羯”与“温比亚”环流中龙卷小尺度涡旋特征及可预警性分析          下载免费PDF全文

刁秀广  孟宪贵  张立  任钟冬  赵海军 《山东气象》2019,39(3):19-28

利用多普勒天气雷达探测资料,结合常规气象观测资料和天气实况及灾情调查,对2018年8月14日台风“摩羯”（1814）和8月19日台风“温比亚”（1818）产生龙卷的环境物理量及龙卷风暴强度结构特征进行了分析,对诱发龙卷和未诱发龙卷的小尺度气旋性涡旋特征进行了对比。结果表明：两次台风减弱低压东北象限是龙卷发生的关键区,低层高湿,强的低层垂直风切变和大的相对风暴螺旋度是关键物理量;龙卷出现时都伴有ΔV＞20.0 m·s-1的小尺度气旋性涡旋,且基本出现在2.0 km高度以下,但并不是所有这种低层小尺度气旋性涡旋都能诱发龙卷;以ΔV＞20.0 m·s-1为阈值,龙卷识别具有较高的命中率,识别准确率为31.8%,空报率为67.4%,漏报率为6.7%;约35.7%的龙卷没有识别时间提前量,半数龙卷几乎没有预警时间提前量。  相似文献   

基于循环神经网络的单站能见度短临预报试验          下载免费PDF全文

李昕蓓  张苏平  衣立  韩美  潘宁 《山东气象》2019,39(2):76-83

由于能见度具有局地性和复杂的非线性变化特征,一直是精细化预报的难点。人工神经网络对复杂变化过程的模拟能力较高,为解决这一难题提供了可能性。本文采用循环神经网络,利用福州气象观测站地面观测数据,建立了福州单站能见度短临预报模型,并就预报能力进行了评估。随机检验结果表明,在1 h、3 h、6 h时效上,循环神经网络的预报与观测的变化趋势一致性较好;均方根误差比基于实况的预报分别减小15.75%、31.66%、41.26%,说明具备较好的预报能力;平均绝对值误差比传统BP神经网络分别减小12.90%、24.45%、 38.99%,表明循环神经网络对能见度预报具有优势,为能见度的精细化短临预报提供了新途径。  相似文献   

高斯曲线优化能见度与气溶胶光学厚度转换模型   总被引：3，自引：0，他引：3  

余娟  龚威  朱忠敏 《遥感学报》2011,15(5):1008-1023

大气气溶胶是影响对地观测定量精度的最主要不确定性因素。随着定量遥感的发展,对气溶胶光学厚度数据的精度提出了更高要求。在广泛应用的基于辐射传输模型大气校正研究中,需要输入气溶胶光学厚度等关键参数,但与对地观测影像数据同时相的气溶胶光学厚度获取较难,而水平能见度作为表征气溶胶光学特性的间接参数可通过广泛分布的气象台站获得,可将能见度转换得到的气溶胶光学厚度数据作为同时相数据输入传输模型进行大气校正计算。本文以实测的能见度和气溶胶光学厚度数据为基础,通过拟合气溶胶标高其随时间的变化对Peterson模型进行了修正。对修正后的模型进行精度验证得到RMSE为0.254,结果表明优化的模型对精度有较大提升。  相似文献   

大气能见度研究   总被引：9，自引：1，他引：8  

傅刚  李晓岚  魏娜 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2009,39(5)

回顾总结了国内外有关大气能见度的理论研究、仪器观测和数值模拟方面取得的成果;介绍大气能见度研究的基本理论、消光系数的概念及计算方法;总结了几种白天大气能见度探测仪的使用原理及优缺点;介绍测量夜间大气能见度和数字摄像法探测大气能见度的方法;并着重介绍4种计算与雾有关的大气能见度的经验公式,基于2004年4月11日黄海海雾个例的RAMS模式数值模拟结果,采用4种方法分别计算了大气能见度的分布并进行了比较。总结出大气能见度研究中存在的问题和今后研究的主要方向,并针对其中仍然存在的问题提出一些建议。  相似文献   

一次黄海海雾成因分析及数值模拟试验   总被引：2，自引：0，他引：2  

程相坤  程航  徐杰  马雁军 《气象与环境学报》2013,29(6):15-23

根据GOES-9(Geostationary Operational Environmental Satellite）可见光卫星云图和韩国济州岛探空资料等,利用RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)模式（6.1版）对2009年3月17-18日发生在黄海海域的一次大风条件下出现的海雾天气进行模拟。结果表明：与卫星云图所显示的雾区范围相比,模拟结果对海雾的生成、发展、移动都有较好吻合;云水混合比是影响大气水平能见度分布的主要因子,云水混合比大值区主要集中在距地面300 m以下的低空;雾区存在几个云水混合比大值区,并分布在不同的高度,说明海雾的团状不均匀结构;海上平流雾常发生在风速较大的情况下,RAMS模式对此具有一定的模拟能力。  相似文献   

桂林城区大气能见度与颗粒物浓度和气象因子关系研究     

龙凤翔  张瑀琳 《气象与环境学报》2020,36(1):21-27

利用2015年1月至2017年6月桂林国家基本气象站能见度、相对湿度、气温、气压、降水等气象要素和PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0颗粒物质量浓度资料,分析桂林城区大气能见度与颗粒物浓度和气象因子之间关系。结果表明：桂林城区大气能见度和PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0呈对数关系,相关系数分别为-0.341、-0.461、-0.509,颗粒物对大气能见度影响在相对湿度为60%—70%时最为显著。在各气象因子中,大气能见度与风速的相关性最好,其次为相对湿度,与风速呈二次函数关系,与相对湿度呈幂指数关系,与温度相关性较小,与气压在秋冬季节呈正相关,相关系数冬季可达0.301,但在春、夏季节相关性不显著;利用颗粒物浓度和气象要素建立8种大气能见度非线性统计回归模型,比较后发现利用PM_1.0、风速、相对湿度、气温等因子建立的不同季节大气能见度拟合公式在实际检验中效果最优,能较好地模拟桂林地区大气能见度的变化。  相似文献   

概论机场能见度的准确预报     

张晓晖 《成都信息工程学院学报》2002,17(3):166-169

通过对影响能见度的因素的分析，提出了一种能见度预报方法－综合分析法，极大地提高了能见度的预报准确率。  相似文献