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单体化问题的由来以及采集技术流程

发布日期:2023-11-16 18:10 浏览量:3297

  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。

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