工程院院士公示材料docWord格式.docx
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单位所在地
北京市西城区
邮政编码
100044
单位
住宅
手机
传真
电子信箱
专业或专长
大地测量与测量工程（工程测量）
技术职称
教授
遴选部门、省、自治区、直辖市
曾被提名、推荐为
年度〔工程院〕
院士候选人情况
年度〔科学院〕
二、主要学历〔从大专或大学填起，六项以内〕
起止年月
校〔院〕及系名称
专业
学位
武汉测绘学院
工程测量
学士
武汉测绘科技大学
硕士
武汉大学
摄影测量与遥感
博士
三、主要经历〔十项以内〕
工作单位
职务/职称
湖北省云梦县商业局
营业员/
哈尔滨冶金测量学校
/助理讲师
哈尔滨工程高等专科学校控制测量教研室
主任/讲师
哈尔滨工程高等专科学校测绘研究所
所长/副教授
哈尔滨工程高等专科学校测绘工程系
主任/副教授
黑龙江工程学院测绘工程系
主任/教授
院长/教授
代表性建筑与古建筑数据库教育部工程研究中心
现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室
常务副主任/教授
四、主要学术团体兼职〔六项以内〕
学术团体名称
兼职职务
中国测绘学会大地测量专业委员会
委员
中国测绘学会工程测量分会
副理事长
中国测绘学会
理事
中国测绘学会测绘学名词审定委员会
国际数字地球学会中国国家委员会
国际数字地球学会中国国家委员会激光雷达专业委员会
主任
五、在工程科技方面的主要成就和奉献〔限3000字〕
王晏民教授近10年来潜心研究激光雷达精细测量与重构技术，并把这种技术成功地应用到特大工程的精密测量和文化遗产数字化保护上，取得了重大成就。
一、激光雷达技术
激光雷达是近十几年出现的新技术，2002年左右我国开始引进该技术。
王教授经过研究发现该技术与摄影测量很有渊源，凭借扎实的摄影测量功底，很快掌握了该技术，在我国率先研究地面激光雷达精细测量与重构技术。
〔一〕精细测量
激光雷达点云配准是保证测量精度的关键，针对现有逐站配准存在误差累积大，全野外控制工作量又大的矛盾，借鉴摄影测量区域网平差的思路，提出了多站点云整体配准的方法。
消除了配准的误差累积问题，大大减少了外业控制测量工作量。
为了实现精细测量，根据点云的形态特点提取相应的特征点、线和面，利用特征进行精细测量，大大提高了测量精度。
研发了一套利用激光雷达点云制作平面图、立面图和剖面图的方法。
〔二〕点云重构
根据点云的形态特点将其分割成点云块，再分别将它们规化成平面、柱面或球面深度图像，形成规则化点云模型，将三维数据降成一维存储，还为纹理重构和几何重构打好了基础。
为了点云的快速查询，对激光雷达海量栅格点云数据栅格点云构建四叉树空间索引，对散乱点云构建R-树和K-D树混合索引。
〔三〕纹理重构
为了将纹理影像准确地加载到相应的目标上，实现纹理重构，提出了一种稳健的影像与点云配准方法，与其他方法比照，具有计算速度快、需要的同名点少、配准精度高的特点。
〔四〕几何重构
为了实现对象的几何重建，提出了一种根据激光雷达栅格点云构建结构实体几何（CSG）模型的方法，从点云中得到了对象的几何参数以及对象之间的关联关系。
经过近10年的深入研究，已经形成独具特色的激光雷达精细测量与重构技术，研制了相应的软件，目前正在与中国科学院某研究所及国内某激光雷达仪器生产厂家合作研制我国自主知识产权的激光雷达仪器及其数据处理软件。
二、文化遗产数字化保护
利用激光雷达精细重构技术完成了故宫、北海公园、焦庄户地道战遗址、国家博物馆后母戊鼎、西藏白居寺、中南海春藕斋、广西花山岩画和重庆千手观音等国宝级文化遗产的数字化保护工程，在此简要说明前3个工程。
〔一〕故宫古建筑
故宫从2000年左右开始古建筑大修工程，如果能在修缮之前将其现状完整地记录保存下来，使后人知道故宫古建筑真实的历史变化过程，是故宫文物保护工作者梦寐以求的。
2003年我们向故宫的有关领导介绍激光雷达技术时，故宫当即决定与我们合作研究古建筑三维重构技术。
经过反复试验研究，形成了一套激光雷达古建筑三维重构技术体系。
先后完成了太和殿等100多个古建筑的数字化三维重构。
制作了建筑平面图、立面图和剖面图，大木结构模型、柱子的柱头柱脚偏移图，建筑立面正射影像图，彩画梁的精细正射影像图。
〔二〕北海公园假山
北海公园的假山叠石的结构非常复杂，形状非常怪异，体量非常庞大，给测量造成极大地困难，用常规的测量方法根本无从下手。
北海公园了解到我们的激光雷达技术能做复杂的测量工作，请我们解决这一难题。
我们经过深入研究，研发了一套假山叠石地三维重构方案，圆满完成了静心斋假山叠石和琼岛假山古洞的数字化三维重构。
制作了静心斋立面正射影像图、假山立面正射影像图、院落平面图。
制作了琼岛假山洞主洞剖面图、附洞剖面图、琼华古洞分布图、山石分布图。
〔三〕焦庄户地道战遗址
焦庄户地道战遗址是爱国主义教育基地，地道空间狭小，参观者的安全是至关重要的。
为了对地道进行安全评估和应急通道设计，必须构建地道的准确三维模型和其与地面房屋之间的位置关系。
由于地道空间狭小，路经弯曲复杂，用常规的方法根本无法完成，遗址的修缮规划设计者咨询我们能否胜任。
经过深入试验研究研发了一套狭小多弯曲地道的激光雷达三维构建技术，完成了地道的精细三维重构，制作了地道的虚拟现实模型、遗址保护村和遗址纪念馆的虚拟现实模型，制作了地道的平面分布图、纵横断面图，为地道应急规划设计提供了可靠的现状数据。
利用激光雷达精细重构技术将文化遗产永久保存在电脑中，为其修缮提供设计依据，在其原物损毁时提供可靠的复原依据，具有重要的历史意义和社会效益，是造福人类的社会公益事业。
经过深入研究和多项工程的实践，形成了一整套激光雷达文化遗产精细重构的技术体系，目前这一技术体系已经通过培养的研究生、发表的论文等形式推广到了全国大多数文化遗产数字化保护工程，推动了我国文化遗产数字化保护的技术进步。
三、特大工程精密测量
利用激光雷达精细测量技术完成了国家体育场、国家体育馆、天津西站等多个国家重大建设项目的精密测量工程。
〔一〕国家体育场
国家体育场钢结构施工顺序是地面拼装钢结构-立24个柱结构-吊装主结构-吊装次结构，主结构合龙后卸载支撑架。
主结构预留的次结构空位与拼装的次结构是否吻合？
支撑架卸载前后钢结构的整体变形情况如何？
钢结构的整体形态大小与设计是否一致？
这些难题用常规测量手段无法解决。
王教授采用激光雷达精细测量技术来解答问题。
为了主次结构吻合，先扫描主结构牛腿，精确提取角点，再扫描胎架上拼装好的相应次结构的牛腿，精确提取角点，分别将其转换到同一坐标系在电脑中模拟吊装，如不吻合，就在胎架上调整次结构，节省大量人力物力财力和工期。
为了卸载变形分析，写在前后分别整体扫描钢结构，在电脑中对二次的点云进行变形分析，得出了准确的钢结构卸载变形分布状态，为钢结构的安全提供了数据保证。
钢结构全部安装后整体扫描，在电脑中构建钢结构的三维CAD模型，与设计模型比照，得到可靠的数据。
最后圆满地解决了全部难题。
〔二〕国家体育馆
体育馆屋顶钢结构采取拼装一榀滑移一榀的方式安装。
滑移后的钢结构与设计是否一致？
安装完后钢结构与设计是否一致？
这是评价滑移质量的重要依据。
常规测量方法不能解决这一问题。
王教授利用激光雷达技术成功解决难题，每滑移一榀扫描一次，提取特征点与设计之比照评价滑移质量，保证安装工作顺利进行。
钢结构安装完后再整体扫描，进行几何重构，与设计模型比照，评价整体安装质量。
〔三〕天津西站
天津西站是亚洲最大的铁路站房，屋架为大跨度箱型联方网壳钢结构，屋盖分为两侧的拱脚段和中间大拱段三部分。
施工时先安装两侧拱脚，中间大拱先在二层楼面胎架上拼装，然后整体提升与拱脚合龙。
胎架上的大拱与拱脚合龙时能否吻合上？
将决定提升工程能否成功。
安装完后钢结构的实际形状和大小如何？
将为膜结构安装提供设计依据。
由于大拱的体量庞大，直接用国家体育场的技术无法完成，王教授采用精密控制加多站多仪器扫描法成功解决了这些难题。
总之，王教授带领团队深入研究激光雷达技术，取得多项创新成果，为我国激光雷达技术进步做出了重要奉献。
该技术成功应用到我国重大建设工程，解决了工程中重大难题，为国家重大工程建设做出了重要奉献。
该技术成功应用到文化遗产数字化保护中，解决了文化遗产信息永久保存的重大难题，为我国文化遗产保护做出了重要奉献。
这些成就推动了测绘科技进步，拓宽了测绘应用领域，提升了测绘科技水平。
这些成果分别获国家科技进步奖二等奖1项（第一），省部级一等奖2项（1项第一，1项第二）、二等奖2项（1项第一，1项第九）。
申请了发明专利11项，已授权1项，正在登记办证2项，公开8项。
发表了学术论文70余篇，EI检索11篇。
培养了青年教师5名，培养博士研究生毕业5名，在读2名。
培养硕士研究生毕业22名，在读14名。
六、重要科技奖项[包括国家三大奖，省、部级一、二等奖等，限填六项以内〔同一成果及相关科技奖项，只填写一项最高奖项〕。
请在“基本信息”栏内按顺序填写成果〔项目〕名称，类别〔国家、省、部〕名称，获奖等级，排名，获奖年份，证书号码，主要合作者]
序号
基本信息
本人作用和主要奉献〔限100字〕
1
特大异型工程精密测量与重构技术研究及应用，国家科技进步奖，二等奖，排名：
第一，2010年，证书号码：
2010-J-252-2-13-RO1，主要合李广云、秦长利、徐亚明、朱光、过静珺、张胜良、罗德安、李宗春、邹进贵。
全面负责项目的组织、方案设计和实施，提出了多站点云数据的整体配准方法，提出了激光雷达钢结构安装质量检测技术，提出了激光雷达钢结构整体变形监测技术。
2
三维激光扫描测量建模技术研究及在故宫古建筑测绘中的应用，省部级，一等奖，排名：
第一，2009年，证书号码：
2009-01-01-03，主要合晋宏逵、朱光、石志敏、胡锤、陈秀忠、罗德安、朱凌、王莫、张瑞菊、危双丰。
全面负责项目的组织和实施,设计了三维激光扫描测量建模的技术流程，提出了大木结构模型的制作方法，设计了柱头柱脚偏移图的表达方案，设计了古建筑立面正射影像图和彩画正射影像图的制作方法。
3
激光雷达古建筑与代表性建筑精密测量与建模，省部级，二等奖，排名：
2009城-2-005-01，主要合晋宏逵、朱光、石志敏、胡锤、陈秀忠、罗德安、朱凌、王莫、张瑞菊。
全面负责项目的组织和实施,提出利用激光雷达技术进行古建筑和代表性建筑进行精密测量与建模方法，利用标靶和点云进行不同扫描站数据配准，利用摄影测量方法进行影像纹理映射。
4
国家体育场（鸟巢）精密施工测量技术研究与实施，省部级，一等奖，排名：
第二，2008年，证书号码：
2008-01-01-01，主要合秦长利、李久林、马海志、马全明、马尧成、陈大勇、王荣权、龙正武、刘增希、董伟东、王思锴。
项目总体方案的设计、技术路线制定，技术开发，组织了项目实施。
提出利用GPS技术进行精密施工控制网测量的方法。
提出应用地面激光雷达技术进行钢结构拼装和吊装质量检测和钢结构卸载整体变形监测的新方法。
5
复杂施工环境下空间弯扭箱型构件大跨度单层筒壳安装及主动控制提升关键技术，省部级，二等奖，排名：
第九，2011年，证书号码：
中钢结构（奖）2011-2-001-09，主要合张伟、高玉兰、陈硕辉、王益民、董巍、沈斌、刘明、卞永明、叶逎。
提出并实施利用激光雷达技术监控筒壳安装质量，在筒壳进行主动控制提升时利用激光雷达技术进行提升控制，保证了提升工作的顺利进行。
利用激光雷达技术进行筒壳安装焊接下载前后整体变形监测。
七、发明专利情况[限填六项以内。
请在“基本信息”栏内按顺序填写实施的发明专利名称，批准年份，专利号，发明〔设计〕人，排名，主要合作者，本人在专利发明和实施中的主要奉献。
如无实施证明材料则视为专利未实施]
基于深度图像的三维空间数据处理方法与装置，2011年，专利类型：
发明专利，专利号：
200910077846.4，排名：
第一，主要合危双丰。
全面负责项目的组织与实施，提出深度图像三维空间数据模型和数据处理方法，提出深度图像基准面的拟合方法，定义深度图像最小外包盒，建立最小外包盒与深度图像的空间关系。
一种地面激光雷达数据纹理影像配准方法，2013年，专利类型：
201110250748.3，排名：
第一，主要合胡春梅王国利郭明。
项目负责人，方法技术路线的设计，提出用罗德里格矩阵和重心化坐标进行配准计算。
一种基于海量激光雷达栅格点云数据的建模方法，2013年，专利类型：
201110250746.4，排名：
第一，主要合郭明王国利。
全面负责技术的研发，设计了方法的技术路线，提出用四叉树索引栅格点云数据，将三维数据用二维索引。
八、论文和著作[限填有代表性的论文和著作十篇〔册〕以内。
请在“基本信息”栏内按顺序填写论文、著作名称，年份，排名，主要合作者，发表刊物或出版社名称]
多尺度GIS集中式数据模型，2001年，排名：
第一，主要合李德仁、龚健雅，发表刊物：
黑龙江工程学院学报。
提出了一种基于弧模型的多尺度GIS集中数据模型，具有存储量小、存取速度快的优点，用关系数据库的结构实现了该模型。
矢量曲线的特征点提取，2002年，排名：
第一，发表刊物：
测绘工程。
提出了一种改良的Douglas-Peucker法,使速度有很大提高。
还提出了一种新的方法-逐点前进法。
试验说明,新方法比前述方法的保真度要好,曲线起伏变化大时速度大大快于前者。
多函数分段拟合的曲线数据压缩，2002年，排名：
第一，主要合李德仁，发表刊物：
哈尔滨工业大学学报。
用多个函数按最小二乘法对曲线进行识别和分段,找出以一定精度最符合曲线或其分段的曲线函数,用该函数的参数代替曲线或其分段的顶点坐标,实现数据压缩。
一种多比例尺GIS方案及其数据模型，2003年，排名：
武汉大学学报信息科学版。
提出分层分级分区式多比例尺GIS方案,在空间数据模型基础上,按地图综合方法,发展了多比例尺GIS空间数据模型,并通过试验说明了新方案及其模型的正确性和可行性,讨论了实施中几种情况的解决方法。
快速处理大数据量三维激光扫描数据的技术研究，2006年，排名：
第二，主要合张瑞菊，发表刊物：
测绘科学。
提出基于内存映射文件技术、虚拟内存技术、多线程技术、数据库技术快速显示三维模型的技术等解决手段。
6
利用三维激光扫描技术制作古建筑正射影像图，2006年，排名：
第一，主要合郭明,赵有山,李玉敏,胡春梅，发表刊物：
北京建筑工程学院学报。
提出了激光雷达的方法制作古建筑正射影像图的方法，利用该方法成功地制作了故宫太和殿和太和门立面正射影像图。
7
激光雷达国家体育馆屋顶钢结构安装滑移质量监测，2009年，排名：
第一，主要合王国利，发表刊物：
工程勘察。
将激光雷达技术应用于国家体育馆屋顶钢结构安装质量监测，该方法有效快捷地完成了钢结构安装与滑移监测工作。
8
一种地面激光雷达点云与纹理影像稳健配准方法，2012年，排名：
第一，主要合胡春梅，发表刊物：
测绘学报。
应用重心化的空间相似变换模型和正交旋转矩阵与反对称矩阵的关系推导解算配准参数角元素的模型。
将配准结果当做初始值。
然后,应用一种基于共线方程的改良丹麦法选权迭代法进行降权精确配准,确定配准参数的精确值。
9
大规模点云数据的二维与三维混合索引方法，2012年，排名：
第一，主要合郭明，发表刊物：
采用二维四叉树和三维最小外包盒结构管理原始点云,以3D-R树管理多站点云,利用对象关系数据库管理全部点云模型和相关属性数据。
利用古建筑大规模点云数据在微机上实现了点云模型的数据存储与可视化。
10
DigitalProtectionofHistoricBuildingbyCombiningTerrestrialLiDARwithDigitalImage，2007年，排名：
第三，主要合朱光、王国利、郭明、李玉敏、胡春梅，发表刊物：
Optical3-DMeasurementTechniquesVIII.2007.。
首创提出利用地面激光雷达技术和数字影像技术相结合对历史建筑进行数字化保护的方法核技术，成功地对故宫50多座古建筑进行了数字化保护。
九、工程设计、建设、运行、管理方面的重要成果〔限填五项以内〕
成果简介
国家体育场施工钢结构安装激光测量：
在钢结构吊装时分别扫描已安装主结构和正拼装的次结构牛腿，在电脑中模拟拼装主次牛腿，如不符合要求则修改次结构牛腿；
在钢结构卸载前后分别扫描钢结构进行整体变形分析。
全面负责项目的组织实施，首创提出了激光雷达扫描主次结构电脑模拟拼装检测吊装质量的方法，首创提出用激光雷达扫描进行超大型复杂钢结构卸载前后整体变形分析的方法，对国家体育场的成功建设做出了奉献。
天津西站站房钢拱结构施工形态监测:
采用地面激光雷达技术进行三维扫描测量钢拱拼装后的上下接口偏差和钢拱形态、钢拱预提升时上下接口偏差和钢拱形态、卸载前后钢拱形态，上下接口测量误差不大于2mm。
全面负责项目的组织实施，设计了控制测量、上下借口扫描、牛腿角点拟合提取等技术方案，发明了专用的多仪器同心标靶基座，为钢拱结构顺利整体提升提供技术质量保证。
故宫古建筑数字化精细测量与建模:
用激光雷达对太和殿等100多个古建筑进行分辨率1cm的精细扫描，构建古建筑的精细三维模型，加载彩色影像构成彩色模型，永久保存，制作平立剖面图和正射影像图用于修缮设计。
全面负责项目组织与实施，设计了激光雷达古建筑数字化的技术流程，提出了多站点云自动配准的方法，提出了三角网、NURBS外表模型相结合的剖面图制作方法，提出了古建筑立面正射影像图的制作方法。
北海公园假山叠石数字化测量：
对静心斋假山进行了精细扫描，建立了假山彩色点云模型、平面图和正射影像图，对琼岛的山洞进行了精细扫描，建立了山洞游客通道三维模型，绘制了纵断面图和横断面图。
全面负责项目组织与实施，设计了假山点云模型构建、平面图和立面图制作的技术流程，设计了琼岛山洞三维模型构建、纵横断面图制作的技术流程。
焦庄户地道战遗址数字化：
对保护村民房和精细扫描，构建了房屋的三维彩色模型，绘制了焦庄户历史保护村平面图。
对地道进行了精细扫描，构建了地道的精细三维模型，绘制了地道的平面分布图、纵横断面图。
全面负责项目组织与实施，设计了房屋三维彩色模型构建的技术流程，设计了地道精细扫描的技术方案，解决了地道空间狭窄结构复杂对扫描带来的困难。
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