面向數(shù)字城市和智慧城市建設(shè)急需城市建筑三維模型支撐的需要,本文基于機載Li DAR數(shù)據(jù),以"顧及平整性的屋頂面片分割—屋頂層間連接—三維模型重建"為脈絡(luò),提出了一種采用層間連接和平滑策略的建筑屋頂三維模型重建方法。在屋頂面片提取過程中,充分顧及了屋頂面片的平整性;并在屋頂面片平整基礎(chǔ)上,提出層間連接點的概念,以實現(xiàn)高效、快速的模型重建工作。試驗部分,本文從屋頂面片重建完整率與正確率、重建幾何精度及建筑物高程對于重建的影響3個方面作了較為詳盡的評價與分析,并在國際攝影測量與遙感學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集支撐下,與國際同行進(jìn)行試驗對比。試驗結(jié)果表明,建筑屋頂重建的完整率和正確率分別達(dá)到90%和95%;在偏移距離評價方面,平均偏移距離和標(biāo)準(zhǔn)差最優(yōu)分別達(dá)0.05 m和0.18 m。因此,本文方法可有效完成建筑屋頂三維模型重建,重建模型準(zhǔn)確度高、完整性好。 

【文章來源】：測繪通報. 2020,(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖3 層間連接點

(2)層間連接點的(x,y)坐標(biāo)落在中心格網(wǎng)單元的邊界上(如圖4(b)所示)，則中心格網(wǎng)單元邊界的中點為層間連接點的(x,y)坐標(biāo)。同樣，層間連接點各頂點的z值分別為邊界兩邊格網(wǎng)單元中各屋頂層Li DAR點的平均高程。(3)5個格網(wǎng)單元中所有Li DAR點不屬于同一屋頂層如圖4(c)—(e)所示。說明存在墻面處于格網(wǎng)單元中，首先需要使用支持向量機線性分類器獲得不同屋頂層間的分割線。以圖4(c)為例，考慮所有Li DAR點為訓(xùn)練樣本點為樣本點的平面坐標(biāo)，yi∈{-1,1}。分割線方程式為wTx+b=0，其中w、b分別為分割線的法向量和系數(shù)。尋找最優(yōu)分割線需滿足wTxi+b=-1或wTxi+b=1，設(shè)最靠近分割線的兩個樣本點為x1和x2，則兩點之間的距離最優(yōu)分割線即為dis最大化，也即最小化，再利用Lagrange函數(shù)求解最小化所對應(yīng)的w和b，具體方法可參見文獻(xiàn)[18]。得到分割線之后，需要考慮以下3種情況:(1)當(dāng)存在不同屋頂層的格網(wǎng)單元在中心格網(wǎng)單元的左側(cè)或右側(cè)時，以中心格網(wǎng)單元的水平中線和分割線的交點為層間連接點的(x,y)坐標(biāo)，如圖4(c)所示灰色方塊;(2)當(dāng)存在不同屋頂層的格網(wǎng)單元在中心格網(wǎng)單元的上部或下部時，以中心格網(wǎng)單元的豎直中線和分割線的交點為層間連接點的(x,y)坐標(biāo);(3)如果一個相鄰格網(wǎng)單元中存在2個以上的不同屋頂層如圖4(e)所示，則用Li DAR點數(shù)最多的2個不同屋頂層來確定層間連接點的(x,y)坐標(biāo)。(1)—(3)中層間連接點各頂點的z值均為該格網(wǎng)單元中對應(yīng)各屋頂層Li DAR點的平均高程。

試驗區(qū)為南京大學(xué)鼓樓校區(qū)如圖5(a)所示和南京建鄴某居民小區(qū)如圖5(b)所示。其中，南京大學(xué)鼓樓校區(qū)所選試驗區(qū)覆蓋范圍約900 m×500 m，大約4.2×106個點，該試驗區(qū)地形起伏大，植被覆蓋密集，古舊低矮建筑與現(xiàn)代高層建筑并存;建鄴某居民小區(qū)覆蓋范圍約900 m×600 m，大約4.5×106個點，該試驗區(qū)地形平坦，植被零星覆蓋，建筑物聚集并以現(xiàn)代建筑為主。機載Li DAR點云數(shù)據(jù)平均點間距約為0.5 m。同時，以試驗區(qū)0.3 m分辨率的航空正射影像、人工建立的三維建筑模型等作為參考數(shù)據(jù)，評價三維模型的重建質(zhì)量。5.2 試驗結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3301754