单体化问题的由来以及采集技术流程

　　单体化问题的由来，我们先来说说什么是“单体化”。“单体化”其实指的就是每一个我们想要单独管理的对象，是一个个单独的、可以被选中的实体(Entity);即用鼠标点击时可以显示为不同颜色(称为“高亮”)显示，可以附加属性，可以被查询统计等等。只有具备了“单体化”的能力，数据才可以被管理，而不仅仅是被用来查看。对于人工建模而言，单体化是一个不言而喻的事情。即在人工建模的过程中，自然会把需要单独管理的对象(如建筑、路灯、树木等)制作为单独的模型，也是和其它对象分离开的。(当然也有一些时候为了其它方面的一些考虑，人工建模时故意把几栋楼作为一个对象来制作)

　　一、倾斜摄影三维模型单体化方法

　　目前倾斜摄影单体化建模方法主要包括一下三类：

　　1.1矢量切割单体化

　　切割单体化是将对象物的三角面进行分割，实现了一定意义上的模型单体化操作，后期也能对单体化模型进行管理和应用。

　　但是用这种编辑模型产生的数据量较大，会对LOD产生破坏，数据也只能单独导入。这种切割方法所出的单体化模型的效果较差，边缘底部会有明显的锯齿和不规则形状，在后期的管理应用方面稍显欠缺。

　　1.2矢量叠加单体化

　　此类方法主要是对超图SuperMap等典型性GIS软件的应用。进行三维渲染时，在倾斜摄影模型中将对应矢量面进行动态叠加，该矢量面在垂直地表的方向对包围盒的生成，并不会超过特定的阈值范围。

　　结合对范围内的三角网的判断，通过半透明颜色与三角网的贴合，使模型从视觉上的完整展现得以实现，并且能够实现对单个操作的管理。

　　但是这种方法对单体的分离并不是真正意义上的，其表面虽然能够达到单体的效果，然而从事实上来说仅仅是对对象轮廓的矢量面进行了调用，从真正意义的角度上来说，单体化的目标并不是单体，而是为了实现分离。

　　1.3模型重建单体化

　　模型重建单体化是指以倾斜摄影测量数据为基础数据源，通过模型重构在原始场景上实现分离效果，从而实现模型的单体化。模型贴图是从图像中自动收集的，使用映射完成模型贴图。

　　这个方法相比矢量叠加单体化来说，对人力有着更大的需求，侧重于对产品的提供，而并不适用于GIS。

　　二、倾斜摄影三维模型单体化流程

　　不同的单体化方式有不同的流程，本次主要介绍模型重建单体化这种方式，并以DP-modeler为例。

　　如上文所说，模型重建单体化是以连续倾斜摄影测量数据为基础数据源，通过在原有实景三维模型的基础上对模型进行重建，从而实现不同对象的模型单体化。

　　2.1通过挤出操作，转换成立体模型

　　对某个建筑物进行单体化时，我们应选择多边形绘制工具，在顶视图视角下对影像提取建筑顶部轮廓线。

　　根据倾斜影像判断建筑物高度，设定基准面，将平面模型通过挤出操作，转化成立体模型。

　　通过挤出柱体将其挤出到指定高度，再用内偏移及外扩、切割等操作来创建建筑物立体面以及房屋附属结构，例如屋檐、女儿墙、单元门门洞等。

　　2.2一键贴图

　　对建好的单体化模型进行一键贴图，利用倾斜影像可以采集到建筑物不同层面的纹理特征，可以从相机影像中自动采集模型图，然后可以通过一键完成来进行单体化模型的贴图。

　　对于个别不合适的面，可以通过选择最佳影像进行手动贴图，以达到三维模型所需要的最佳效果。自动映射与手动贴图所得到的模型贴图，不免有些瑕疵，我们可以通过调用PS进行纹理修改，修改后保存的贴图可以在在 DP-modeler 下直接进行替换，无需查找贴图。

　　三、建筑物轮廓线采集技术标准

　　3.1轮廓线采集技术要求

　　建筑物轮廓线采集是后续制作建筑物三维模型的基础，采集轮廓线时按照如下规则进行矢量采集。

　　对于平顶建筑物，沿建筑物边沿采集;

　　对于人字形房顶，按两次采集，先采集建筑物的边缘线，使其直角化，再采集建筑物顶部屋脊线，将其拉升至实际高度，钩出斜面;

　　对于复杂结构，需要先后采集同一高度闭合的外轮廓线、各屋脊线、屋顶凸出结构的轮廓线，对于圆或是弧，用五、六个点连起来表示。

　　3.2数据采集指标

　　(1)郊区：房上房，高>2.5米，面积>5平方米;基本房，高>2.5米，面积>5平方米。城区：房上房，高>2.5米，面积>2平方米;基本房，高>2.5末，面积>2平方米。

　　(2)在保持原有房屋外观的情况下，高度差小于0.5米的以及水平方向拐折小于0.5米的房子视情况可以适当综合。

　　(3)房上房必须抬到基本房上，该接边的房子必须接边，两者之间不能出现空隙。

　　(4)房屋构造线必须均匀有序，不能杂乱无章。

　　(5)高档住宅，沿街道两边的商场，企事业单位，机关学校医院等建筑，凡女儿墙大于0.5米且宽度大于0.5米的要单独表现;高档住宅，沿接到两边的商场，企事业单位，机关学校医院以及工矿等建筑，凡女儿墙高度大于1.5米(除广告牌)女儿墙需要单独表现，女儿墙表现时都需要以房上房的形式表现。

　　3.3各等级模型采集要求

　　(1)政府建筑、商业建筑、公共建筑大于0.5米的凹凸部分需采集。

　　(2)沿街建筑大于0.8米的凹凸部分需采集。

　　(3)建筑的屋檐、装饰墙等结构大于0.8米以上需按照实际的尺寸、形状采集，细节可以使用贴图表现。

　　(4)突出门厅、进出口大门需要采集。

　　(5)建筑顶部结构需要按照实际情况采集，不能出现比例、结构形状与实际不符的情况。

　　(6)建筑的女儿墙需要按照实际高度、宽度采集，居民自建房屋除外。

　　(7)沿街建筑如有面积较小，面数较多的情况，如百叶窗、栏杆等，可做成块状，直接贴影像。

　　(8)建筑重要面的装饰柱(墙线)凹凸在一米以上需要采集。

　　(9)房屋墩、柱：直径大于1米，且高度大于1.5米需要采集。

　　(10)围墙需要采集。

　　(11)屋顶装饰物：投影面大于4平方米，或者最长的一边大于2米的几何造型必须采集。

　　四、倾斜摄影模型单体化应用

　　倾斜摄影模型只有进行单体化后才能成为真正意义上的GIS数据，具备图查属性、属性查图、缓冲区查询、制作专题图等功能，并在三维空间分析方面实现通视分析，(动态)可视域分析，天际线、剖面线分析，三维体渲染等操作，为智慧城市、规划、国土、测绘、军事、灾害应急、农林业、旅游、文物保护等行业提供可操作的三维数据来源，以及系统、完整的解决方案与服务。

　　基于倾斜摄影的三维建模因其高效率、高精度、高真实感、低生产成本的优势，已成为大规模城市三维重建的重要手段。根据不同生产需求、应用领域选择合适的单体化方式，将精细化三维实景模型与GIS分析无缝整合，在智慧城市建设中具有很强的应用价值。