数字孪生与可视化(来源:中国林业科学研究院资源信息研究所)

来源:中国林业科学研究院资源信息研究所 发布时间:2021-12-10


第二届中国林草计算机应用大会分会场五:“数字孪生与可视化”采用线上方式召开,来自全国各单位的720余人观看交流。分会场由中国林业科学研究院资源信息研究所张怀清研究员和西北农林科技大学王美丽教授主持,包括6个特邀报告和4个专题报告。经大会评选,西北农林科技大学姜金岑,中南林业科技大学黎明慧的报告被评为优秀报告。

会议系统地梳理了数字孪生技术的发展历程,对数字孪生与可视化技术的行业应用进行了交流,会议认为,林草行业具有数据复杂繁多、三维建模难度大等特点,仍存在设备成本高、技术落地难等现实问题。建议聚焦基于林学知识的三维建模、基于自然交互的动态模拟、多端协同的林草在线可视化服务等领域展开研究,突破大规模林草资源多样性高效建模、虚实互动的智能反馈和自然交互、虚实融合的林草智能监管决策等关键技术,推动林草信息化逐步向虚实融合、智能交互和可视决策等方向发展。数字孪生与可视化技术作为智慧林草的关键技术,为智慧林业建设提供新的动力,提高林草智能化管理和决策水平,对提升林草信息化服务能力至关重要。

特邀报告

《从植物建模到实景数字孪生》北京航空航天大学周忠教授从数字孪生场景演化、植物建模相关进展、实景数字孪生技术等方面,重点介绍了数据和规则混合驱动的智能建模,以及融合几何-语义信息的三维场景图生成方法,阐述了目前常见的植物建模方法以及实景数字孪生技术方案,对林草数字孪生的任务和前景做了探讨,指出场景重建将成为人工智能落地的重要推动力。

《面向元宇宙的细粒度化Web3D关键技术与在线支撑平台》同济大学贾金原教授分享了Web3D关键技术对元宇宙发展的支撑作用,从大规模虚拟场景轻量化处理、Web3D大数据在线可视化支撑架构、渐进式对等传输机制、轻量级在线全局光照渲染等方面,说明了Web3D关键技术可为数字孪生和元宇宙提供在线可视化智慧服务的可行性。

《数字孪生的前世今生》中国科学院青岛生物能源与过程研究所吕智涵研究员从三维建模、可视化、图像处理、人机交互以及多个数字孪生真实案例入手,对数字孪生与可视化的关键技术进行了介绍,探讨了虚拟现实技术在地理生物医学中的行业化应用及相关交互技术,对数字孪生的应用前景进行了分析。

《机器视觉与人工智能技术在林木参数的精准反演及相关应用》南京林业大学云挺教授,面向包含林木空间信息的三维激光点云数据,分享了如何构建多层级多模块拼接的深度学习网络、设计计算机图形学智能算法以及建立光照环境中林分场景的建模方法,以多学科融合的思路对林木骨架结构、真实叶面积、林冠层透光率和光合有效辐射等关键参量开展了计算。

《地被植物数字化管理的思考与实践》甘肃农业大学魏霖静教授,利用生态恢复理论,对地被植物的数字化管理进行了研究,具体探讨了基于模糊相似优先比法的地被植物引种气候、土壤因子相似性分析,气候、土壤和地被植物种类数据库的建立,以及地被植物引种数量化决策系统的构建方法。该方法将传统生态植被实验环境中的经验引种方法上升到利用数学模型进行定量化、模型化的决策层面。

《林业数字孪生技术与应用》中国林业科学研究院资源信息研究所张怀清研究员,分享了林业数字孪生体的技术难点和业务需求点,就林业资源环境和生态系统的物联感知化、实体模型化和交互实时化进行了阐述,探讨了林业数字孪生在动植物智能观测、生态多样性监测、森林质量和健康诊断、森林经营与管理决策、灾害应急响应等方面的应用能力。


专题报告

《基于L1中值骨架提取的植物根茎补全研究》西北农林科技大学姜金岑硕士研究生,以自己的工作入手,提出了判断点云缺失部位位置、确定待拟合点点集、迭代优化根茎骨架、拟合缺失部分根茎点云的技术流程,提出一种具有旋转不变性的点集排序方法,拟合了真实点云根茎半径,并可以调整生成点集密度,真实感较高。

《基于三维草图的树木实时建模方法》西北农林科技大学赵励志硕士研究生,以“基于三维草图的树木实时建模方法”为题,介绍了在虚拟空间中,利用虚拟笔刷绘制林木枝干和树叶区域的方法及效果,并实现了基于KNN算法的树冠凸包区域内树枝生长算法,为虚拟环境内林木模型构建提供了一种思路。

《基于无人机三维重建的植被点云提取研究》中南林业科技大学黎明慧硕士研究生针对喀斯特地貌下的崖壁植被,利用摄影测量技术,对崖壁植被进行了倾斜摄影建模,并在模型基础上对崖壁点位分为东西南北四个方向进行崖壁植被覆盖度分析。

《基于户外拍摄的油茶果形状特征批量提取研究》中南林业科技大学棘玉硕士研究生以油茶果为研究对象,研究了基于Mask R-CNN的油茶果果实形状特征提取方法,设计了油茶果识别模型,平均识别准确率为99.55%,为大量果实特征参数的快速准确检测提供了参考。