城市三维建模数据采集方法的研究

第 21卷第 4期 2007年 12月 黑 龙 江 工 程 学 院 学 报(自然科学版) Journal of Heilongjiang Institute of Technology Vo1．21 NQ．4 Dec．，2007 城市三维建模数据采集方法的研究 霍春玲 ，刘 达 (1．黑龙江工程学院 测绘工程系，黑龙江 哈尔滨 150050；2．黑龙江测绘局g=-r-#1F,~，黑龙江 哈 尔滨 150086) 摘 要：数字城市是信息时代发展的必然产物，城市建模是数字城市的重要内容。主要介绍基于数字摄影测量工作 站，以航空立体像对为基础进行城市三维建模数据采集的方法。 关键词：城市建模；数字摄影测量；数据采集 中图分类号：P231．5 文献标识码 ：A 文章编号：1671—4679(2007)04—0021—03 Study on methods of urban 3D modeling data acquisition HUO Chun—ling ，LIU D2 (1．De pt．of Surveying and Mapping Engineering，Heilongiiang Institute of Technology，Harbin 150050，China 2．The Second Engi— neering Department。Heilongiiang Bureau of Surveying and Mapping，Harbin 150086，China) Abstract：Digital city is a kind of necessary production in information era，and city modeling is an important part of digital city．The paper mainly introduces the workstation on digital photogrammetry，and methods of urban 3D Modeling data acquisition based on Aerial Stereo． Key words：city modelling；digital photogrammetry；data acquisition 数字城市(Digital City)源于数字地球的战略构 想，是数字地球的核心部分。数字城市建设是城市 信息建设的基础设施，是城市规划、管理必不可少的 基础数据依托。在数字城市中，建筑物是最重要的 部分，因为城市中建筑物种类繁多，结构、造型和用 途各异；每个城市又具有各自的建筑风格，描述建筑 物的数据量大，数据种类、数据结构、数据组织各不 相同，各类数据的集成有很大的难度；建筑物之间及 建筑物与其所处环境的关系也需要在数据模型中进 行描述与表达。所以在数字城市中，建筑物的三维 建模是非常重要的工作。对于大中城市，特别是居 民密集的区域，房屋的三维立体数椐采集工作量是 非常大的。选择一个技术先进、功能完善的空间数 据生产平台及数据采集的方法是十分必要的。本文 主要介绍基于数字摄影测量工作站的数据采集 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 及相关 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 。 l 数字摄影测量工作站的数据采集流程 基于数字摄影测量工作站的数据采集流程如图 1所示 收稿日期：2006—12—21 项目来源：黑龙江省教育厅科学技术研究资助项目(11511312) 作者简介：霍春玲(1963--)，女 ，高级工程师，研究方向：摄影测 1．1 解析空三数据与影像的转换 目前 ，国内外解析空三软件种类非常多，数据格 式各异，需将其数据 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 转换成数字摄影测量工作 站软件所需的格式；航摄负片经扫描数字化后，需进 行格式转换，将扫描得到的数字化图像转换成数字 摄影测量工作站软件的图像格式。 1．2 模型的建立 要进行三维测图，获取 DEM、DOM等数据，都 需要建立立体模型，即定向建模型，具体包括以下 步骤：内定 向、相对定 向、绝对定向、核线重采样． 各步骤精度要求为：内定 向 0．01 FflIn，最大可达 0．02 mm；相对定 向 0．008 mm；绝对定 向：平 面 0．5 m，高程0．5 m。 1．3 数字高程模型 DEM和数字正射影像 DOM的 获取 经过模型定向后，在建好的立体模型上进行特 征点、特征线、特征面的量测，在此基础上进行模型 匹配、等视差曲线的编辑，生成 DEM、DOM数据。 对于DTM数据的采集精度要求为1 m，最大限差不 能大于 1．5 m。主要采集内容包括特征点、线， DTM 的采点间距在平地每隔 50 m一个点，采集特 征线时尽量不要使线穿过建筑物。对上述过程生成 的数字正射影像要进行无缝拼接，保证拼接后的整 维普资讯 http://www.cqvip.com · 22· 黑 龙 江 工 程 学 院 学 报(自然科学版) 第 2l卷 个影像在对比度和颜色方面的一致性，在拼接中通 面分辨率为0．4 m。 常不允许存在自动产生的缝隙线，正射影像图的地 图 1 数据采集流程图 1．4 三维测图 三维测图在城市三维建模中是最根本的环节， 城市真实三维数字模型建筑物的三维空间坐标的精 度完全取决于三维测图的精度。三维测图的内容主 要包括：建筑物的采集、植被的采集和墙体的采集。 进行三维建筑模型的采集时，所采集的每一个建筑 模型(包括分割的建筑模型)都要求由一笔画成，为 建立城市三维立体模型而进行的城市建筑物数据采 集则不同于一般测图的数据采集。 2 城市三维建模数据采集方法与规范 2．1 三维建筑物数据的采集 三维建筑物数据采集的方法可根据建筑物的屋 顶形状来确定，基本上可分为鞍形屋顶、脊形屋顶、 鞍脊屋顶合成、菱形屋顶等。 鞍形屋顶的建筑物定义为脊的长度与房顶面的 长边长度相当，立体上需采集鞍形屋顶的房顶面及 房脊。编辑时房脊需要与房顶面的边线离开 5 cm。 具体表示方法如图 2所示。 脊形屋顶的房屋分类如图3所示。 图4所示为鞍脊屋顶合成建筑物采集图。 如图5所示，菱形屋顶建筑物的采集可以按照 脊形屋顶建筑物的采集规则来采集，只是将屋脊表 3 4 立体显示 如图采集 图2 鞍形屋顶采集图 ● 3茕⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 拳2 麓 4j／．⋯⋯⋯．． l - 一 - 一 一 - 一 一 - 一 - 一 一 一 一 - 一 喀 ● ● - 5 ： ⋯ ⋯ 一 6 ； 表 示数据采集 点 图3 脊形屋顶分类采集图 Il、 、、～ 、、一 一 ， ～ 一 ， ～ 一参 一 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 4期 霍春玲，等 ：城市三维建模数据采集方法的研究 ·23· 3 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ -{2 5_’_⋯ ， ， ⋯ ⋯ 一 d ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 1 立体显示 如图采集 图 4 鞍脊屋顶合成建筑物采集图 立体显 示 *表 示数 据采集点 3 一 一 一 一 一 一一 一 瞬 2 l ＼ 、 l l ＼ ． ／ I l 、 I ， 一 ’ 、 ： I 、 ／ 、、： - ● 4 ’ 一⋯ 一 ． 一 一 1 如图采集 图 5 菱形屋顶建筑物 采集图 示为一个点。 采集复杂建筑物要将其拆分为以上提到的各种 房檐类型的建筑物，采集时首先要采集主体建筑物， 其它与之相连的建筑物作为附属建筑物来采集，如 果附属建筑物的房檐高度与主体建筑物的房檐高度 相同，则可以进行综合。 复杂内部庭院由不同房檐类型的建筑物围成， ID标识以西边的建筑物为准。复杂内部庭院的地 面点由围成各类建筑物的地面点生成，而房檐点是 不需要被采集的。 2．2 墙体的采集 墙体以 3D形式采集，采集数据要体现出墙体 的绝对高度，即立体采集墙体的绝对高程，而墙体的 相对高度由墙体的绝对高程和 DTM计算得出。采 集方法为沿墙体中心位置真实采集墙体高度，三维 采集墙体的中心且有高程变化的地方如图 6所示。 位于桥上、堤坝上或者隔音设施上的墙体也要采集。 这些墙体应该独立保存。 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 为 图6 墙体采集图 PMI』) 式中：z 为墙顶起伏不平时的平均高程，PMO为墙 顶高程，PMU为墙根高程， 为所采集高程点数。 对于与房屋共边部分的围墙不要求采集，但要 注意围墙的地面高应与相邻的房屋地面高一致。 2．3 植被的采集 植被以 2D形式采集，数据只体现植被的平面 位置，植被在采集时也是和建筑模型的采集类似，采 集地面范围线，在首点或尾点取得树高。植被包括 树木、灌木和树篱。最低 3 1TI、最小范围 5 1TI的植被 位置需要表示出来。采集的植被多边形内点数最多 不可以超过 1 000个点。树丛或灌木丛应该用多边 形表示。采集植被的边线与植被的真实轮廓线可以 有±1 in的综合。 2．4 桥梁的采集 桥梁主要以特征点、线的形式采集，在此不再赘 述。 3 结束语 到目前为止，城市建模已经成为国内外建立数 字城市的热点，人们正在通过各种各样的途径进行 城市建模，而且已经取得非常重要的进展，甚至已经 成为“产品”被应用于实际生产。但是城市建模还有 不少关键问题与技术亟待解决。 参考文献 [1]罗云启，曾琨，罗毅．数字化地理信息系统建设[M]．北 京：清华大学出版社，2003． [2]张祖勋，张剑清．城市建模的途径与关键技术[J]．世界科 技研究与发展，2003(3)：24—29． [3]孙柳，宫辉力，赵文吉．从数字摄影测量到城市三维景观 模型的建立[J]．首都师范大学学报 ，2005(6)． [4]程效军，朱鲤 ，刘俊领．基于数字摄影测量技术的三维建 模[J]．同济大学学报，2005(1)． [5]胡春，张钧，田金文．城区三维景观重建中的建筑物的提 取[J]．华中科技大学学报，2004(7)． [6]王铁军 ，张禹．一种三维建筑物模型的数据描述及采集方 案[J]．测绘与空间地理信息，2006(6)． [7]肖乐斌 ，钟耳顺，刘纪元，等．三维 GIS的基本问题探讨 [J]．中国图象图形学报，2001(6)． [8]杨必胜，李清泉，梅宝艳．三维城市模型的可视化研究 [J]．测绘学报，2000(2)． [责任编辑：郝丽英] 维普资讯 http://www.cqvip.com