城市3维模型构建方法研究与实现

3维模型的构建是城市3维地理信息系统建设的核心。介绍了基于现有数据资料制作城市3维模型的工艺流程,重点研究了利用城市大比例尺3维DLG数据批量获取建筑物高度的新方法和贴图制作过程。按照上述制作工艺和方法较好地解决了大面积城市3维建模这一问题,生成的模型具有很高的精度,完全满足城市3维建模的精度要求。     

1维直接线性逆变换原理及其应用研究

根据1维直接线性变换,本文提出了逆向1维直接变换公式及其解算方法,然后利用单张数码影像通过逆向1维直接线性变换公式获取建筑物的高度信息,为数字城市的建设提供基础3维数据。最后通过实验验证了该算法的可行性。     

一种获取大比例尺建筑物立面影像的方法

提出了获取建筑物大比例尺立面影像的一种理论与方法。根据数字相机倾斜影像,利用建筑物外观的几何条件与约束条件,按照透视变换原理,导出相应关系式,直接获取相同主距的“平行影像”。随后,依据最少的实地控制,将平行影像放大到给定比例尺数字城市中。该方法加快了车载系统大比例尺建筑物立面影像的获取过程,不受建筑物高度的影响,并可用于机载、固定站和人工方式等多种作业模式。     

基于灭点的单片规则建筑物三维重建方法研究

为快速获取数字城市建设所需的三维信息,文中介绍了利用单张影像中规则几何建筑物在影像中的的灭点信息,在已知内方位元素的情况下,推导出在现有二维GIS数据的辅助下解求影像外方位元素公式,提出从单张影像上量测建筑物高程（或高度）数据的方法,并简要叙述了该方法的应用领域。     

基于城市航空立体像对的全自动3维建筑物建模

城市建筑物3维建模是虚拟城市建设的关键技术之一。基于大比例尺航空立体像对提出3维建筑物建模方法。首先对2维边缘检测Canny算子进行改进，以期从城市航空影像中检测出较为精确的2维建筑物轮廓线。然后把改进的自适应最小二乘相关算法运用到金字塔匹配算法中，由于金字塔匹配算法中最为关键的问题是误差传递的有效控制，而以往的研究中尽管采用了多咱控制策略但效果不是很好，作者通过提出2种新的误差传播控制策略得到了较高精度的匹配结果。利用匹配生成的高精度3维信息对检测到的2维建筑物轮廓线进行3维插值，获得建筑物的3维信息，由此实现了建筑物3维建模。     

基于双张影像的城市建筑物高度提取方法

针对现有城市建筑物高度提取方法存在的问题,提出一种基于双张影像的城市建筑物高度简易提取方法。利用高分辨率遥感影像和建筑物立面影像,分别提取样本建筑物的阴影长度和高度,采用最小二乘法解算出影像阴影和建筑物高度的相关公式,通过阴影长度反算出建筑物的高度,从而实现大批量建筑物高度数据的获取。通过建模实例和测量对比实验表明,方法具有操作简单、快速的特点,能满足较高的精度要求,具有一定的应用价值。     

基于城市建筑物的战场环境可视分析

从城市作战实际出发,主要以建筑物为考虑因素,提出了利用DEM叠加建筑物高度信息进行城市战场环境可视分析,研究了在城市战场环境中进行可视分析时应选择的数据类型,以及DEM与建筑物高度信息的快速获取途径与各方法的特点。利用这种方法对有关城市市区进行了实验分析,验证了方法的可行性与准确性。     

基于低空航测系统的建筑物三维建模

低空航测系统的研制与应用,开拓了三维城市建模新的技术手段。本文介绍了低空航测系统相应的数据处理软件系统和立体测图软件,并阐述了基于该系统三维城市建筑物纹理的快速获取和利用3DMAX软件的三维建模方法。低空航测技术结合3DMAX三维立体建模软件的城市三维建模,可以为"数字城市"的快速发展开辟一种新的途径。     

利用多源影像数据进行建筑物变化监测的方法研究

城市内加盖、扩建违法建筑物现象严重,如何快速准确地获取城市建筑物的基本情况,监测出违法建筑物信息,成为城市规划、建设部门的一个迫切问题;根据不同时期数字表面模型(DSM)差值比对可以获取建筑物高度变化的原理,通过对雷达及光学卫星影像各自特征的对比,提出了利用多源影像数据,快速准确的发现建筑物变化信息的方法。     

机载LIDAR技术在城市建筑物高度分级中的应用

机载LIDAR技术解决了如何快速、准确地获取地物高度的难题,同时为地物高度信息的应用提供了有效的技术手段。本文根据地理国情普查中建筑物分类指标体系,分析离散点云数据高程关系和分类过程,实现了一种基于点云阶层式分类的城市建筑物高度分级的技术方法,并在Terrascan软件环境下验证了该方法的可行性和快速性。     

利用IKONOS卫星图像阴影提取城市建筑物高度信息

在分析IKONOS卫星图像上建筑物阴影与实际高度关系的基础上,阐述了估算城市建筑物高度的原理和方法,并在以北京市中关村、天坛公园和北海公园为例的试验中,较为准确地得到了建筑物高度信息,从而显示出卫星遥感在城市园林规划与环境数值模拟等方面应用的巨大潜力。     

倾斜航空影像的城市建筑物三维模型构建研究

针对当前城市建筑物三维模型构建的需要,本文提出一套利用无人飞艇载四组合特宽角相机同时实现高精度空中三角测量和建筑物景观三维建模的技术路线。一方面通过基于四相机重叠影像自动匹配的自检校,达到设备轻小型化条件下的精密等效中心投影构像,用以支持高精度空中三角测量;另一方面,通过自检校的4个方向倾斜的相机,达到一次飞行同时获得四方向建筑物侧面影像的目的,为城市景观的三维表达、精细建模和可视化提供一种新的、快捷的技术方案。     

一种修改建筑物底部DEM和DLG的实用方法

三维快速建模在实现三维数字城市建设进程中起着举足轻重的作用。针对JX-4G数字摄影测量系统测得的数字高程模型（DEM）和数字线划图（DLG）,提出一种改进的方法,主要对建筑物底部的DEM和道路DEM处存在的不匹配问题进行修改,并对DLG数据中建筑物高度信息的缺失进行改进。改进后的DEM和数字正射影像图（DOM）能生成更高精度的数字表面模型（DSM）,为高效率、高精度地建立三维数字城市模型奠定基础。     

建筑点群在城市3维形态量化中的应用

利用将建筑实体进行高度抽象，提出了建筑点群，以GIS的空间分析理论为依据，通过实体高度、起伏度、空间聚集度三个指标对城市的3维形态进行量化与分析。选取南京市主城区为实验样区，提取该区域的建筑点群，用三个指标对实验样区内3维形态的空间分布格局和时间发展特点进行定量分析与描述。实验结果证明，这三个指标从不同角度分析了建筑实体在区域内的组合方式，能够在一定程度上反映城市3维形态的基本特征，有助于对城市空间分布格局及城市历史演变过程的研究。     

基于移动激光扫描点云数据和遥感图像的建筑物三维模型快速建模方法

建筑物的三维建模是城市三维建模和可视化的重要组成部分。本文提出一种基于点云数据与遥感图像的建筑物三维模型快速建模方法。首先,运用改进的RANSAC法从点云数据中提取建筑立面,根据立面区分平顶建筑与人字形屋顶建筑;在此基础上,进一步对建筑物的高度进行提取;之后,利用区域增长法从遥感图像中提取建筑物屋顶轮廓,利用形态学方法对提取出的轮廓进行规则化处理,并基于Freeman链码提取轮廓角点,得到规整的轮廓;最后,根据提取出的建筑高度属性对屋顶轮廓拉伸并进行纹理映射,实现对建筑物的三维重建。通过实例证明,提出的方法能快速、高效地实现建筑物三维模型的重建。     

基于MicroStation V8的立体采编系统开发与实现

在VC环境下进行MicroStation的二次开发,实现了一套基于MicroStationⅤ8平台的全数字摄影测量立体采编系统。该系统在核线立体模型建立之后,利用摄影测量基本原理解算三维坐标,直接通过鼠标进行立体切准和量测,实现了面向地物要素的立体采集和立体编辑。     

Building modeling for 3D city model

New development in urban planning, cityscape, real estate management and the like, calls for new demands for 3D city model. There are so many objects in 3D city model such as building, river, road, and so on. The building model is very important in 3D city model. In recent years, a lot of research work about visualization has been done. In our opinions, visualization is only a part of 3D city model, while interactive operation about buildings is rather important as well. In order to implement interactive operation (create, edit, query, etc.), good data structure and model must be developed.