智慧城市建设中建筑物数据库的设计

随着经济的飞速发展、城市化的不断推进,以及城市数量的增加和质量的提高,建设智慧城市已成为城市发展的必由之路,而建筑物管理是其核心建设内容之一。本文提出了一种建筑物数据库建设研究方案,讨论了建筑物数据库数据内容、数据库逻辑结构及物理结构设计,此外还对具体数据库系统分析设计方案进行了进一步论述,以供相关研究人员参考、讨论。     

高空间分辨率遥感影像建筑物提取方法综述

高空间分辨率光学遥感影像中建筑物的提取对城市空间数据库的更新、城市动态监测以及建设"智慧城市"等方面具有极其重要的意义。本文首先介绍了高空间分辨率遥感影像中建筑物的特点,然后介绍了基于高空间分辨率遥感影像中建筑物自动提取的四种主要方法,即多尺度分割提取方法;基于边缘和角点检测与匹配的提取方法;基于区域分割的提取方法和基于数学工具;新理论以及多种方法结合的提取方法,分析讨论了各种方法的研究进展以及各方法的优缺点,同时对建筑物提取研究中需要解决的问题和研究趋势进行了总结。最后对高空间分辨率遥感影像建筑物提取研究前景进行了展望,认为可以从多源或多时相数据、边缘检测以及阴影辅助作用等方面提取建筑物,提高建筑物提取精度和高分遥感影像的利用率。     

重庆市主城区建筑物数据库建设初探

从城市精细化管理、城市规划对建筑物信息的迫切需求出发,论述了重庆市主城区建筑物数据库建设的方法,建筑物信息调查采集的途径,开发了主城区建筑物地理信息系统,建立了建筑物信息数据库的动态更新机制,成果广泛应用于城市规划领域,大幅度提升了城市规划管理决策的信息化水平和科学性。     

基坑环境下建筑物沉降InSAR监测应用

针对近年来城市大建设背景下的基坑施工建设日益增多,对周边一定范围内的建筑物等目标产生影响的现象,该文提出面向单体建筑物的InSAR监测与应用方法。该方法基于时间序列的SAR影像进行面向对象的InSAR分析,在区分地面沉降与建筑物沉降的基础上,提取建筑物的沉降信息并结合基坑、建筑物特征等背景资料开展建筑物的灾害评估分析。以天津市和平区某基坑周边的渤海大楼为例,进行高分辨率的InSAR监测与应用分析,并以同步实测的水准数据为参考进行有效性评估。实验结果验证了该算法的有效性,适用于建筑物InSAR监测应用。     

融合随机森林和超像素分割的建筑物自动提取

建筑物是城市空间的重要部分,建筑物信息的提取对基础地理空间数据库更新、城市规划、城市动态监测等具有重要意义。基于遥感影像数据提取建筑物信息具有非常广泛的应用,本文提出了一种基于随机森林和超像素分割算法,并从机载激光点云和数字航空影像数据中自动提取建筑物的方法。试验选取广州市海珠区某处为研究区域,结果表明：在一般的城市区,90%以上建筑物可以准确快速提取,平均准确性和完整性均为90%左右,本文提出的方法具有良好的应用前景。     

基于云计算的智慧唐山时空信息平台数据库构建

随着云计算技术的不断发展,大数据与信息化时代的优势越来越突出,应用越来越广泛。时空信息平台作为智慧城市建设的重要内容,管理海量基础地理信息数据,是智慧城市建设的基础。因此,海量数据的管理成为时空信息平台设计的关键。以智慧唐山建设为例,结合云计算技术,探讨时空信息平台数据库的构建,针对云平台基础地理信息数据体系、云平台数据库体系架构以及云平台数据库管理系统等方面进行设计,明确基于云计算时空信息平台数据库建设内容,探讨适用于智慧城市建设的时空信息云平台解决方案。     

应用3DXML管理三维建筑物LOD模型

随着三维城市的建设,数据内容将日益增加,数据量不断加大,多细节层次技术、模型简化技术和数据存储管理技术日益显示出其应用的重要性。因此,本文分析了有关虚拟场景中建筑物模型多细节层次技术的层级划分和生成实现方式。从而进一步探讨了实现细节层次模型所需的建筑物模型简化方法,以及应用一种基于XML的3D图形标准的3DXML实现对城市三维建筑物模型LOD信息的管理。     

遥感影像建筑物提取的卷积神经元网络与开源数据集方法

从遥感图像中自动化地检测和提取建筑物在城市规划、人口估计、地形图制作和更新等应用中具有极为重要的意义。本文提出和展示了建筑物提取的数个研究进展。由于遥感成像机理、建筑物自身、背景环境的复杂性,传统的经验设计特征的方法一直未能实现自动化,建筑物提取成为30余年尚未解决的挑战。先进的深度学习方法带来新的机遇,但目前存在两个困境:①尚缺少高精度的建筑物数据库,而数据是深度学习必不可少的"燃料";②目前国际上的方法都采用像素级的语义分割,目标级、矢量级的提取工作亟待开展。针对于此,本文进行以下工作:①与目前同类数据集相比,建立了一套目前国际上范围最大、精度最高、涵盖多种样本形式(栅格、矢量)、多类数据源(航空、卫星)的建筑物数据库(WHU building dataset),并实现开源;②提出一种基于全卷积网络的建筑物语义分割方法,与当前国际上的最新算法相比达到了领先水平;③将建筑物提取的范围从像素级的语义分割推广至目标实例分割,实现以目标(建筑物)为对象的识别和提取。通过试验,验证了WHU数据库在国际上的领先性和本文方法的先进性。     

改进的邻近四点法建筑物多边形化简算法

针对应用邻近四点法化简建筑物多边形时因实际数据的复杂性及该算法的不完善出现的效率下降和准确性降低问题,该文提出了一种基于邻近四点法建筑物多边形化简的改进算法。该方法排除了冗余点的干扰,避免运算耗时;细化了基本处理单元的分类,避免遗漏特殊结构类型基本处理单元的处理;对建筑物多边形进行了分类及实时标记,以达到在同时考虑基本处理单元和建筑物多边形的情况下实现建筑物多边形化简的目的。实验结果表明:此改进算法更加实用化,且提高了建筑物多边形化简的效率和准确性。     

单体建筑物点云数据的CSF净化处理

从场景整体点云数据中提取单体建筑物的点云是建筑物单体三维建模的基础。然而，现有点云提取方法在提取建筑物点云数据时往往包含部分植被、地面等非建筑数据点，不利于建筑物对象建模。针对该问题，本文提出使用CSF方法对初步提取的建筑物点云数据进行净化处理。该方法首先将场景点云数据投影生成点云图像，根据图像特征初步提取单体建筑物点云数据；然后对获得的单体建筑物点云数据采用CSF方法进行净化处理，可以获得较为纯净的单体建筑物点云数据。本文以南京师范大学仙林校区部分区域为研究对象对该方法进行了验证。结果表明，该方法可以较好地对建筑物点云数据进行净化，得到较为纯净的单体建筑物点云数据，为基于点云数据的建筑物单体模型构建打下了良好的基础。     

建筑物白模多边形的自动合并

建筑物白模多边形数据可广泛应用于许多领域,但在实际应用中,由于数据太过细致,且目前使用的建筑物白模多边形数据存在拓扑关系错误,不满足生产要求,这给地图综合中建筑物群的自动合并提出了新的要求。因此提出了一种基于约束性Delaunay三角网的建筑物白模多边形自动合并方法,在保持建筑物整体结构和视觉效果的前提下减少不必要的细节。该方法能够消除原始建筑物图形数据中的空间拓扑关系错误,并对建筑物白模多边形进行一致性处理,有利于独栋整体建筑物的三维可视化。并用C#编程语言开发桌面应用程序对该方法进行了实现,通过和ArcGIS建筑物综合工具的建筑物群合并结果进行对比分析,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于机载激光扫描数据提取建筑物的研究现状

机载激光扫描系统是集成了GPS、惯性导航系统(INS)和扫描激光测距系统并利用飞机作为运行平台,来获取地面的三维位置,进而快速生成数字表面模型(DSM)。随着机载扫描激光测距系统的不断完善和发展,获取城市DSM数据也变得越来越快速,而且方便和经济可靠,地面激光点的密度也大大提高。目前国外激光扫描系统的激光点密度一般都达到了1～20点/m2,因此利用机载激光扫描系统获取的城市DSM提取建筑物也渐渐受到重视。利用激光扫描数据提取建筑物可以分为两大类,第一类是单纯以获取的机载激光测距数据来提取建筑物,第二类是融合激光测距数据和其他相关信息的建筑物提取,如融合航空影像、融合IKONOS高分辨率卫星影像来提取建筑物。本文对国际上利用机载激光扫描测距数据进行建筑物提取的最新研究进展进行了一些分析,同时也给出了应用我国研制的机载激光扫描数据提取建筑物的试验研究和初步结果。     

基于点云的建筑物立面图快速绘制

随着三维激光扫描技术的成熟,借助点云数据获取建筑物信息已成重要方法。建筑物立面测量是城市规划中的重要工程,传统测量方式有着种种问题。本文引入三维激光扫描仪,通过分析现有点云数据,研究了建筑物立面图绘制过程。借助多软件平台联合作业,提出了一种快速绘制建筑物立面图的方法。并借助实验数据验证其可行性,同时借助该方法获取的建筑物立面图后续可应用于城市规划、三维数字城市建设。     

利用高分辨率影像阴影重建建筑物三维模型的算法研究

城市建筑物三维模型的建立对城市规划、城市建设管理以及城市灾害评估等其他应用方面均有积极的意义,利用高分辨率影像建筑物阴影提取建筑物信息进而计算建筑物高度完成三维建模的方法,以其方便快捷、精度较高等优点越来越被研究者所关注;本文通过对该方法基本原理及算法的叙述,以求能够对遥感图像中建筑物信息提取方法有更深层次的认识并熟练应用。     

序列比例尺地图缩编中建筑物综合算法

针对在序列比例尺地图综合中较少涉及如何构建面向大规模工程化应用的、顾及不同居民地分布特征的建筑物综合算子的现状,该文以广州地区为例,从纵横两条线开展。纵向上,对建筑物随尺度变换依次从单幢房屋向建筑群组、建筑区域、街区转换过程中涉及的综合操作和关键算子进行研究;横向上,主要研究同一尺度转换过程中顾及空间分布特征的建筑物多边形分组合并方法,基于"分而治之"的思想对城区、城中村、郊区等三种典型样本设计综合算子。该文设计的算子兼顾了适用性和效率,在广州地区序列比例尺空间数据库快速构建中得到了应用。     

基于CityEngine的建筑物三维建模技术研究

传统手工建模的方式虽然能够建立精细的建筑物三维模型,但是建模周期长,成本高。本文介绍了基于规则进行三维建模的方法,在CityEngine平台下,充分利用现有的建筑物基底投影分布数据及内部各楼层的房间分布矢量化数据,通过规则文件驱动生成了大场景建筑物外立面三维模型,并进一步建立了建筑物内部的三维模型。因此,CityEngine基于规则的建筑物建模技术,能够充分利用现有GIS数据,快速、批量地对建筑物内外部进行三维的立体建模,提高了三维建模效率,为建筑物三维建模领域提供了一种全新的手段。     

三维城市模型中建筑物LOD模型研究

建筑物模型在三维城市模型(3DCM)中占有相当大的比重,建筑物模型多细节层次(LOD)的建立和表达直接关系到三维城市模型的整体显示效率和真实表现力,是三维城市模型的重要研究内容之一。本文从建筑物模型的纹理特征和几何结构出发,论述了建筑物LOD模型的建立原则,并从应用角度就建筑物各个细节层次模型的特点、应用范围与数据获取等方面进行了分析。     

语义辅助的CityGML模型一致性检测方法

CityGML数据因建模方法、模型优化及数据转换等原因所导致的模型几何、拓扑、语义不一致性广泛存在,影响了对其的进一步应用.本文提出并构建了顾及语义约束的CityGML建筑物模型拓扑一致性规则集,设计了对CityGML LOD2/LOD3/LOD4多细节层次建筑物模型数据进行自动检测与修复的算法,并采用OGC官网公开数据对算法进行了验证试验.试验结果表明,所构建一致性规则集具有较好的完备性,算法能够检测出CityGML建筑物模型数据存在的绝大多数拓扑不一致问题,并能对其中部分的拓扑错误和几何错误进行自动修复.     

基于LIDAR数据的建筑物提取和三维重建的研究进展

本文阐述了基于LIDAR数据提取建筑物以及对其三维重建的一般过程,着重介绍LIDAR数据中建筑物信息提取的有关算法以及进行三维重建的可行性方法.     

建筑物基础沉降数学模型研究

建筑物的基础沉降情况对建筑物的安全运营至关重要。已越来越受到人们的重视。本文在分析建筑物基础沉降成因的基础上，吸取当前常用数学模型的优点，经综合分析，事理成为一种全新的数学模型，并应用工程实测数据，对该数学模型的精度、预报能力等进行了验证，证明该模型是一种较有效的数学模型。