【摘要】：三維地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)在智慧城市建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)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(gòu)建與管理是迫切需要解決的一個(gè)問題。目前,在三維GIS精細(xì)化應(yīng)用領(lǐng)域,建立單體化三維模型仍主要依靠傳統(tǒng)手工建模技術(shù),效率低,成本高,難以滿足大規(guī)模工程化應(yīng)用需求。盡管近年來興起的傾斜攝影測量實(shí)景影像建模技術(shù)能夠快速構(gòu)建城市大規(guī)模三維場景模型,但無法自動(dòng)識(shí)別與區(qū)分三維GIS場景中的獨(dú)立地物,即單體化問題仍沒有較為完善的解決方案,嚴(yán)重阻礙了三維GIS的分析功能與行業(yè)應(yīng)用�，F(xiàn)有文獻(xiàn)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(shì)。單體化的核心就是在兼顧效率的情況下,實(shí)現(xiàn)三維場景中的模型獨(dú)立并且能夠被高效地管理與分析。本文針對(duì)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(jī)(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(shè)備、應(yīng)用領(lǐng)域等方面,對(duì)輕小型無人機(jī)平臺(tái)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)分析(著重梳理了大疆、Parrot、3D Robotics世界三大輕小型無人機(jī)平臺(tái)的應(yīng)用情況)。其次,對(duì)建筑紋理信息提取方法以及BIM在GIS領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行歸納。最后,重點(diǎn)闡述了當(dāng)前主流的三大類單體化建模方法,并對(duì)七小類單體化方法進(jìn)行綜合分析。(2)UAV建筑面正視影像提取與BIM幾何結(jié)構(gòu)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(diǎn)檢測為輔助,提取建筑實(shí)體的輪廓角點(diǎn)信息,實(shí)現(xiàn)建筑紋理的自動(dòng)裁剪與矯正,同時(shí)以建筑物BIM各個(gè)側(cè)面的幾何結(jié)構(gòu)信息為約束條件對(duì)建筑體正視紋理進(jìn)行不均勻縮放變換與校準(zhǔn),得到面向單體化的建筑紋理塊。(3)面向三維GIS單體化應(yīng)用的BIM數(shù)據(jù)重構(gòu)研究。針對(duì)原始BIM幾何結(jié)構(gòu)復(fù)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(dǎo)入鏈接到3dmax平臺(tái)中,通過適當(dāng)?shù)暮附印蚪�、剔除等簡化重�?gòu)操作,得到面向單體化應(yīng)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。基于OpenSceneGraph與OpenGL開源圖形圖像處理技術(shù),對(duì)面向三維GIS單體化應(yīng)用的幾何白模進(jìn)行讀取解析、渲染顯示,通過法線碰撞檢測、掩碼標(biāo)記、著色器渲染等算法步驟,實(shí)現(xiàn)OBJ幾何白模進(jìn)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(shí)證�；贑++與QT混合編程研發(fā)了無人機(jī)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(jìn)行總體功能設(shè)計(jì)與研發(fā),通過OIModel系統(tǒng)對(duì)本文所提出的方法進(jìn)行實(shí)證研究。實(shí)驗(yàn)證明,通過人機(jī)交互半自動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)三維精細(xì)建模；基于傾斜影像的全自動(dòng)種建模方案單體化的研究現(xiàn)狀。動(dòng)方式手工建模，該方法基于 CAD 的建模技術(shù)，以 3dmax 為代表比例尺地形圖為基礎(chǔ)進(jìn)行城市景觀三維模型對(duì)象的人工構(gòu)建數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片對(duì)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(yīng)用，即在四個(gè)三維空間屋、道路、植被等每一個(gè)建模對(duì)象進(jìn)行全人工手動(dòng)構(gòu)建幾何表面進(jìn)行紋理映射，每一個(gè)模型對(duì)象成果自然是和其它實(shí)

該實(shí)體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息以及紋理信息，通過點(diǎn)云配準(zhǔn)、點(diǎn)云重建、分紋理映射，，最終構(gòu)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(diǎn)云數(shù)據(jù)處理，再結(jié)合 SketchUp 三維建模軟件，對(duì)青島城鎮(zhèn)化項(xiàng)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(duì)文物產(chǎn)而且古建筑文物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形式多樣，人工測量統(tǒng)計(jì)分析誤差較大，后還原[47-49]。三維激光掃描技術(shù)因其超高精細(xì)化的特點(diǎn)，對(duì)古建筑遺得到精細(xì)的文物模型信息，有效克服了傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)。索俊鋒，劉]利用天寶 TX5 地面激光掃描儀對(duì)西北民族大學(xué)蝴蝶廳進(jìn)行三維激光云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云分割、配準(zhǔn)等一系列處理，再進(jìn)一步提取輪廓線，最構(gòu)的蝴蝶廳真實(shí)感三維模型，達(dá)到建筑遺產(chǎn)保護(hù)的要求。來說，兩種三維激光掃描方式所構(gòu)建的三維模型雖然成果精細(xì)，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(jià)成本太高，難以大范圍得到應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P237

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2700568