2024年5月29日发(作者：)

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科学技术创新

基于三维实景建模和Dijkstra算法的校园导航

应用程序研发

刘诗雨李泽鸣*张力晗段荟泽刘忠博

渊沈阳工学院能源与水利学院袁辽宁抚顺113122冤

摘要院当今社会经济的蓬勃发展推动了物联网技术革新袁为实现360毅全景展示虚拟校园导航系统创造了有利条件遥据不完

全统计袁我国校园总体面积相比20年前有了显著的增加袁校园面积超过5000亩的高校已不在少数袁校园内部精确定位和智慧导

航服务成为了一种学生尧老师以及校外来访者的刚需遥所以袁研发一款操作便捷尧定位精准尧能快速获取所需最优路径的校园导航

系统具有极高的现实意义遥本论文旨在开发一种以管理为基础的校园地图导航系统袁增强校园地图导航的用户体验感遥通过利用

无人机3D倾斜摄影技术生成三维实景模型袁基于百度地图应用程序接口渊ApplicationProgrammingInterface袁API冤突破原始地图

查询方式袁用先进的智能查询模式提供更便捷的位置及导航服务遥该系统能涵盖校园地图管理服务的众多环节袁利用C#语言而

实现基于安卓渊Android冤操作平台尧百度地图API接口尧狄克斯特拉渊Dijkstra冤最短路径算法及3D倾斜摄影测量建模基本知识的综

合性校园导航系统遥

关键词院3D摄影测量建模曰校园导航曰Dijkstra算法曰最优路径

中图分类号院P231

1概述

文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2021冤15-0092-03

免过大的阴影遥摄影时要选择视野遮挡小并且无信号干扰袁更

经济全球化推动人类社会科学技术快速发展袁据美国要远离高层建筑物且人群较少的地点作为无人机的起降场地袁

Zenith研究报告指出袁到2018下半年中国使用智能手机用户数

以确保仪器安全和实验数据的准确性遥布设像控点袁像控点测

量将超过13亿人次袁位居世界第一

[1袁2]

遥2020年袁5G时代的到来

量是使用RTK进行的遥内业中主要进行空中三角测量加密计

更是将人们对智能手机的需求提升到了新的层次

[3]

遥其中袁导航

算袁反复操作袁直到控制点变绿袁像素控制在0.6内袁第三到n次

定位服务作为手机用户使用最频繁的功能袁对其定位精度和智空中三角计算遥利用控制点时袁所有影像进行精准刺点袁完成空

能服务的要求愈发严苛遥因此袁研发高精度导航定位平台袁提供间后方交会与精准相对定向遥利用空间前方交会袁进行绝对定

便捷化尧智能化的位置信息服务势在必行遥

经历十余年的发展袁随着全球定位系统技术的大规模普

及袁如今只需要拥有一台智能手机袁便可以在陌生国度尧陌生城

市甚至陌生的街道里获得满足需求的位置信息袁可实现轻松地

向完成建模袁最终得到高精度的三维实景模型遥

2.2最短路径算法

2.2.1计算任意两点距离

设一个点P的纬度和经度分别为渊αp袁δp冤袁另一个点Q

找到通往目的地的最佳路径遥因此袁为适应数字化校园建设的的纬度和经度分别为渊αq袁δq冤遥以0度经线为基准袁东经为正

要求袁利用三维技术开发校园范围内高精度导航定位系统极具值袁西经为负值袁北纬取(90°-当前纬度冤袁南纬取渊90°+当前

实践意义遥纬度)袁则经过上述处理过的两点为渊αp'袁δp'冤和渊αq'袁δq'冤袁

现如今高校的占地总面积越来越大袁建筑物种类及数量越由球面计算公式可以推导出P点与Q点之间的距离D

pq

可以表

来越多袁校内的道路纵横交错尧错综复杂袁给在校师生以及来访示为院

者带来极大地不便遥以沈阳工学院为例袁校园中每两个建筑物

之间的路线并不唯一袁为辅助师生及校外来访者寻找最合适的

路线袁更加快速尧准确地获得目的地信息袁本研究研发了智慧校

园高精度定位系统遥本系统基于Android操作平台袁结合3D摄

影测量技术袁利用百度地图API接口和Dijkstra最短路径算法

进行研发遥

2关键技术研究

2.1倾斜摄影与三维实景建模

D

pq

=R×cosh

-1

[cos渊αp'-αq'冤cos渊δp'-δq'冤]×

其中袁R取值为6371km渊既地球平均半径冤遥

2.2.2最短路径算法

本系统的最短路径算计算方法采用迪杰斯特拉渊Dijkstra冤

算法袁该算法是以不断地进行对顶点标号来实现对最短路径搜

索的

[8袁9]

遥算法开始后袁每次标号一个顶点袁标号的值即为从给定

源点到该点的最短路径权值遥在所有与固定源点有边相连的顶

π

180

渊1冤

近年来袁倾斜摄影技术是测绘领域发展起来的一项高新技

点中找到离源点最近的顶点袁递归地设已找到当前最短路径的

术

[4袁5]

遥该技术能够采集地面物体的高度尧经纬度以及多角度高

一部分-由与源点距离最短的n个结点和相应的n条最短路

分辨率影像的信息袁突破了以往从垂直角度拍摄只能获得正射

径构成袁此时袁这n个结点到源点的最短路径权值将会成为它

们各自的永久标号

[10-11]

遥

影像的限制

[6袁7]

遥

以沈阳工学院为例袁进行内业与外业交互操作遥在外业进

以沈阳工学院为例院以求源楼为源点袁计算求源楼到渊图书

行3D摄影测量飞行准备时袁应选择对本次测量最有利的气象

馆尧求实楼尧校史馆尧体育场冤的最短路径袁如图1所示遥线上所

渊注院此图只为示意图袁目

条件袁并尽可能的减少或避免地表植被和其他覆盖物对摄影和

标注为相邻线段之间的距离袁即权值

测图的不良影响遥飞行过程中既要保证充足的光照度袁又要避

视长度与相邻距离并不对等冤遥以线相邻线段之间的距离作为

2021.15科学技术创新

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权值袁在线上标注出来遥Dijkstra算法在案例中具体实现如下

[1]

院

楼冤袁从顶点s开始计算曰

渊2冤引进两个集合S和U遥其中袁S记录已求出的最短路径

顶点以及相应最短路径的长度曰U记录还未求出最短路径的顶

点以及其到起点s的距离遥初始时袁S中只包含起点s曰U中则为

除s之外的全部顶点且U中顶点路径是s到这些顶点的距离曰

渊3冤从U中找出最短距离路径的顶点将其加入到S中曰

渊4冤更新U中的顶点和顶点对应的路径曰

渊5冤重复渊3冤~渊4冤操作袁直到遍历完所有顶点遥

匹配影像同名特征点袁生成密集点云数据遥然后按照影像处理

操作等袁最终得到高精度的三维实景模型袁如图2所示遥

渊1冤在计算图1中的最短路径时袁需要指定起点s渊求源

的一般流程袁依次进行三维重建尧计算三角点颜色和纹理映射

图1沈阳工学院Dijkstra路网示意图渊部分冤

3系统的总体设计

本系统以沈阳工学院为例袁调查了本校师生对校园导航的

需求并整理获得预期要实现的功能袁主要包括导航信息的获

取尧用户个人账号登录尧校园二维尧三维地图实景信息查看等袁并

向用户提供实时定位功能袁即无论用户在校园任何位置袁都能

通过该系统进行实时精准定位曰另外袁系统还提供临近位置的

3.3最优路径规划

此功能区别于其他大尺度定位服务系统袁基于定位信息获

图2实时定位图

提醒功能袁可以让用户及时获取自己的所在地变化信息和周边取不同功能区的感兴趣点渊PointsofInterest袁POI冤遥当用户提供

信息曰最后袁提供最佳路径选择服务袁用户通过选择当前位置与所需路径的起止点时袁系统会根据起点和终点的位置进行路线

目的地袁系统将自动选择一条通往目的地的最佳路径袁为用户规划袁结合百度地图API接口和Dijkstra最短路径算法袁向用户

提供便利袁极大地减少了用户的行程时间遥

3.1功能设计

本系统为了满足校园师生的日常需求袁设计了以下功能院

最优路线规划等功能遥

3.2实时定位服务

提供能够到达目的地的最佳路线遥

4结论与讨论

本研究在实现校园导航过程中主要针对校园特色进行了

局情况袁利用Dijkstra算法可以较快且精准的计算最短路径遥通

过本系统的实践研发袁加强了学校信息化建设遥该系统为校内

导航信息获取尧实时定位服务尧临近位置提醒尧周边信息搜索尧设计袁利用三维模型更直观的让用户了解到校园内部环境与布

该系统可以随时通过手机无线网络对用户当前的所在位师生和外访人员提供了一个全新的信息化服务平台袁并打造了

置进行基站定位袁向用户提供当前所在位置的精准坐标袁该位一个对外宣传学校的媒介袁提升了学校知名度袁为学校的信息

置信息会以功能区名称的形式显示在用户手机的地图上袁然后化建设提供助力遥在系统的研发过程中袁既提升了学生的团队

用户可根据自己的需要袁获取不同地点和功能区的位置信息遥协作能力袁也增加了学生的实践经验遥

例如周边教学楼的名称尧道路的名称和超市等遥系统将呈现两

种形式地图供用户选择院

主要提供线状路径袁方便用户对所需路线进行筛选曰

3.2.2三维立体地图袁显示周边建筑物群及名称渊求源楼和

是通过使用大疆Phantom4Pro无人机采集校园主要教学楼的定遥

正射影像与倾斜影像袁再将影像导入到ContextCaptureCenter

渊3冤本系统建立的校园虚拟环境只是简单的三维全景袁与真

Engine软件与ContextCaptureCenterMaster中进行照片对齐袁

正的三维空间还有较大差距袁今后仍需进一步研究袁渊转下页冤

在对本系统进行成果调研时发现以下问题院

渊1冤Android手机续航问题一直是人们的诟病袁因此在校园

续航的影响遥

渊2冤在运行速度上袁应优化后台系统袁减少数据冗余袁如对重

3.2.1交通线路图渊包含每条道路的名称袁用户所在方位冤袁

导航系统的功耗上袁应改善功耗问题袁使系统减少对手机正常

博思楼等冤袁方便用户对周围功能区信息进行获取遥该地图形式复区域影像适当舍弃等袁使校园导航系统运行更加流畅和稳

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科学技术创新

大数据时代元器件质量数据应用研究

邱云峰李玉学

渊贵州航天计量测试技术研究所袁贵州贵阳550009冤

摘要院大数据是现今信息时代的一个重要特征袁在大数据时代的背景下袁利用大数据尧人工智能等先进工具尧方法和手段进

行元器件质量数据挖掘分析与应用袁实现数据与知识的转化遥本文以此为出发点袁研究了元器件质量数据来源袁分析了传统元器

件数据平台特点袁提出了元器件质量大数据平台架构设想和质量数据挖掘分析方法遥

关键词院元器件曰质量大数据曰大数据挖掘分析

中图分类号院TN60文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2021冤15-0094-03

1概述

电子元器件是构成系统的基本单元袁元器件的可靠性是各

类电子整机及装备可靠性的基础遥元器件生产尧选用尧采购尧检

验尧使用全寿命周期内会产生大量质量相关数据袁受数据标准不

统一袁传输链路不通畅等影响袁质量数据通常散落在不同的数据

平台渊如PDM尧TDM冤袁难以有效的整合袁质量数据无法得到有效

应用袁无法体现其价值遥元器件质量数据资源是做好武器装备

质量与可靠性工作袁确保型号产品质量与可靠性的重要基础遥

随着武器装备质量与可靠性工作的深入开展袁元器件质量数据

的建设与应用工作越来越显示出其重要的价值和作用遥

实现元器件质量数据的有效应用袁首先应建立一个元器件

质量大数据平台遥传统元器件质量数据平台呈现离散化和系统

性不强的特点袁缺乏统一数据源和集成融合技术支撑袁以及独立

的数据体系和统一的信息载体袁对质量数据的相关业务流程无

法做到统一存储尧组织尧管理和控制袁很难实现对装备质量问题

的多维追踪查询和分析尧质量数据的跟踪及溯源以及全生命周

期质量数据的可追溯和管理遥

2元器件质量数据来源

元器件质量数据源是指在元器件的质量保证过程中所产生

的描述元器件可靠性水平及状况的各种数据袁可以包括数字尧图

表尧曲线等多种形式袁这些数据涵盖了元器件的生产尧选用尧采

购尧检验尧使用的整个过程遥为了便于数据管理将质量数据分为

基础数据尧质量保证数据尧质量管理数据尧使用信息4个大类袁质

量保证数据为核心遥生产过程会产生产品规格信息尧性能指标尧

环境指标尧质量等级尧典型应用信息尧EDA模型等基础数据袁生

产过程合格品率尧例行试验数据尧鉴定试验数据尧筛选数据等可

靠性保证数据袁产品变更尧新品替代尧停产信息等质量管理信息曰

选用过程会产生选用目录尧合格供方尧选用评审尧超目录审批等

质量管理信息曰采购过程会产生采购订单尧技术协议尧供货周期尧

渊转下页冤

产品价格等质量管理信息曰检验过程会产生复验

将虚拟三维校园环境设计得更加逼真袁更符合校园规划要求且能飞行器航迹规划算法[J].西北工业大学学报,2020,38(06):1284-

实用价值更高遥

参考文献

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的校园快递服务集中区选址研究--以五邑大学为例[J].现代商

基金项目院沈阳工学院校级青年科研基金野辽宁省滨海湿地

作者简介院刘诗雨渊2000-冤袁女袁汉族袁籍贯院辽宁辽阳袁沈阳

通讯作者院李泽鸣渊1987-冤袁男袁汉族袁籍贯院辽宁沈阳袁沈阳

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工学院能源与水利学院袁18级在读本科袁测绘工程专业遥

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工学院能源与水利学院袁讲师袁主要研究方向院地理信息与遥感

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技术遥

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