【摘要】：三維地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)在智慧城市建設等領域應用日益廣泛,城市三維模型作為城市信息模型(City Information Model,CIM)的基本組成單元,如何被高效構建與管理是迫切需要解決的一個問題。目前,在三維GIS精細化應用領域,建立單體化三維模型仍主要依靠傳統(tǒng)手工建模技術,效率低,成本高,難以滿足大規(guī)模工程化應用需求。盡管近年來興起的傾斜攝影測量實景影像建模技術能夠快速構建城市大規(guī)模三維場景模型,但無法自動識別與區(qū)分三維GIS場景中的獨立地物,即單體化問題仍沒有較為完善的解決方案,嚴重阻礙了三維GIS的分析功能與行業(yè)應用�，F(xiàn)有文獻中介紹的單體化方法以及商用GIS軟件中采用的單體化方法均存在不同程度的局限性,發(fā)展更加高效的單體化建模方法已成為必然趨勢。單體化的核心就是在兼顧效率的情況下,實現(xiàn)三維場景中的模型獨立并且能夠被高效地管理與分析。本文針對現(xiàn)有城市三維模型單體化方法的研究現(xiàn)狀,探索無人機(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)遙感協(xié)同建筑信息模型(Building Information Model,BIM)的單體化方法,主要研究內(nèi)容與成果如下:(1)圍繞三維GIS建模主題的UAV、BIM、單體化研究現(xiàn)狀綜述。首先,從硬件設備、應用領域等方面,對輕小型無人機平臺的應用現(xiàn)狀進行總結分析(著重梳理了大疆、Parrot、3D Robotics世界三大輕小型無人機平臺的應用情況)。其次,對建筑紋理信息提取方法以及BIM在GIS領域的應用現(xiàn)狀進行歸納。最后,重點闡述了當前主流的三大類單體化建模方法,并對七小類單體化方法進行綜合分析。(2)UAV建筑面正視影像提取與BIM幾何結構信息協(xié)同研究。研究基于輕小型UAV遙感影像的建筑紋理提取,以遙感影像角點檢測為輔助,提取建筑實體的輪廓角點信息,實現(xiàn)建筑紋理的自動裁剪與矯正,同時以建筑物BIM各個側面的幾何結構信息為約束條件對建筑體正視紋理進行不均勻縮放變換與校準,得到面向單體化的建筑紋理塊。(3)面向三維GIS單體化應用的BIM數(shù)據(jù)重構研究。針對原始BIM幾何結構復雜,與GIS中的常用數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一,采用3dmax內(nèi)置插件功能將RVT格式的BIM數(shù)據(jù)導入鏈接到3dmax平臺中,通過適當?shù)暮附�、橋接、剔除等簡化重構操�?得到面向單體化應用的幾何白模。(4)UAV建筑正視影像與輕量化OBJ模型紋理映射研究�；贠penSceneGraph與OpenGL開源圖形圖像處理技術,對面向三維GIS單體化應用的幾何白模進行讀取解析、渲染顯示,通過法線碰撞檢測、掩碼標記、著色器渲染等算法步驟,實現(xiàn)OBJ幾何白模進行紋理映射操作。(5)UAV協(xié)同BIM的單體化建模原型系統(tǒng)OIModel研發(fā)與實證。基于C++與QT混合編程研發(fā)了無人機遙感協(xié)同BIM的單體化建模原型系統(tǒng)OIModel,該系統(tǒng)主要圍繞面向單體化的建筑紋理提取與輕量化OBJ幾何模型紋理映射兩方面展開進行總體功能設計與研發(fā),通過OIModel系統(tǒng)對本文所提出的方法進行實證研究。實驗證明,通過人機交互半自動方式,系統(tǒng)能夠有效完成建筑紋理信息提取以及幾何模型紋理映射,較好地實現(xiàn)單體化模型重建。
【圖文】：

第 1 章 緒論化方法IS 中單體化 CIM 的獲取主要采取以下三種方式：傳統(tǒng)手工維激光掃描方式實現(xiàn)三維精細建模；基于傾斜影像的全自動種建模方案單體化的研究現(xiàn)狀。動方式手工建模，該方法基于 CAD 的建模技術，以 3dmax 為代表比例尺地形圖為基礎進行城市景觀三維模型對象的人工構建數(shù)碼相機拍攝的照片對模型貼紋理[32]，示例模型效果如圖型成果精度較高，且滿足單體化的應用，即在四個三維空間屋、道路、植被等每一個建模對象進行全人工手動構建幾何表面進行紋理映射，每一個模型對象成果自然是和其它實

該實體的點云數(shù)據(jù)信息以及紋理信息，通過點云配準、點云重建、分紋理映射，，最終構建出三維模型，模型效果如圖 1-2 所示，通用的作示。田文波，楊興寶，谷明，等[46]采用天寶地基激光掃描儀，通過外業(yè)點云數(shù)據(jù)處理，再結合 SketchUp 三維建模軟件，對青島城鎮(zhèn)化項模，模型成果具有較高的精度。，傳統(tǒng)的古建筑數(shù)字化方法多采用人工接觸量測的方法，易對文物產(chǎn)而且古建筑文物結構復雜，形式多樣，人工測量統(tǒng)計分析誤差較大，后還原[47-49]。三維激光掃描技術因其超高精細化的特點，對古建筑遺得到精細的文物模型信息，有效克服了傳統(tǒng)方法的缺點。索俊鋒，劉]利用天寶 TX5 地面激光掃描儀對西北民族大學蝴蝶廳進行三維激光云數(shù)據(jù)進行點云分割、配準等一系列處理，再進一步提取輪廓線，最構的蝴蝶廳真實感三維模型，達到建筑遺產(chǎn)保護的要求。來說，兩種三維激光掃描方式所構建的三維模型雖然成果精細，但仍題，且受制于制造業(yè)發(fā)展等因素的制約，此方法工程造價成本太高，難以大范圍得到應用。
【學位授予單位】：北京建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P237

【參考文獻】

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本文編號：2700568