数字城市地理空间框架建设项目三维城市模型建设技术研究

通过研究数字城市构建的目的、意义,确定三维城市建设先进性、规范性、开发性的建设原则,从三维城市模型建设的关键问题入手,针对城市大范围模型构建的特点,选择自动建模和精细建模两种方式,并讨论两种建模方法的优缺点,以及纹理大小、模型构建精细程度、不同地物的建模要求等问题。     

一种建立三维数字校园模型的方法探讨

当今三维校园已成各个大学追捧的对象,数字校园模型的建立,是实现数字校园三维显示的重要环节。从数据的获取、数据的处理、模型的建立和模型的导出等4个方面阐述新疆工程学院三维数字模型的构建过程,主要采用3Ds Max对校园标志性建筑进行精细建模。     

城中村批量快速三维建模方法研究及实现

针对当前三维城市建模方法中利用计算机程序对非精细模型批量建模只能保证建筑高度信息,不能利用二维数据的属性信息来控制模型的结构和纹理问题,该文提出基于参数化建模技术与3DMax插件开发技术实现城中村批量快速三维建模方法。首先,利用现有二维测绘数据的空间信息和属性信息作为建模的基础数据;然后,通过CityEngine提供的几何操作函数和几何形状属性函数,结合城中村建筑结构、屋顶结构的特点,构造生成建筑结构的函数,编制自动化参数化的建模程序,利用底面的属性信息生成模型;最后,编制Python语言批量导出模型的插件和MaxScript脚本批量导入模型的插件,提高工作效率和模型的兼容性。通过实验及性能分析,表明该方法能保证建筑三维模型的快速建立、结构和纹理的逼真与3DMax很好地兼容,并可直接进行模型修改与格式转换。     

基于规则库的三维地质自动建模技术研究

利用规则统一三维实体间的语义形式化表达,为建模提供统一的方法。利用三维矢量数据模型的框架,对直钻孔、斜孔、剖面、等值线、断层、褶皱等数据源,分别按规则制定一种数据格式,对多源地质数据进行标准化和信息融合,经过地质面和地质体的快速构建,提出了建立基于规则库的三维矢量数据模型。同时研究了适合各类地质特点的三维模型自动构建方法,包含多源数据耦合层状地质体自动建模技术、基于剖面单元格划分的分区—拼接自动建模技术、多约束下复杂地质结构快速建模技术、空间约束条件下三维地质属性建模技术等。在确保模型精度的前提下,尽量减少人工交互建模的工作量,提高了建模效率。     

基于线性参照技术的铁路三维场景快速建模方法研究

针对铁路三维场景建模速度效率低、计算程度复杂等问题,本文利用铁路空间数据的线性分布特征设计了基于线性参照技术的铁路三维场景建模方法。首先,对铁路三维场景中的实体对象进行了抽象简化;然后,对设备设施模型属性表和事件表进行设计;最后,利用动态分段技术和几何约束法进行铁路三维场景的快速建模工作。实验表明：利用线性参照技术进行铁路三维场景快速构建在一定程度上提高了铁路三维场景构建效率,能够较好地支持空间数据和属性数据的统一表达,在铁路三维地理场景的快速构建和分析方面具有优势。     

基于图形识别的建筑模型三维重建

基于二维图形数据重构三维模型是建筑三维建模的重要手段。二维图形中建筑构件的图形识别是三维建筑模型重构的关键。针对现有二维建筑图形识别算法鲁棒性缺乏、抗图形变换能力低和不易扩展等问题,本文构建了统一表达制图符号几何特征、拓扑关系特征和语义属性特征的属性图;实现了抗旋转、缩放的建筑构件识别,确保了算法的鲁棒性。系统分析了图纸空间到模型空间的语义映射关系,并利用3DMax脚本实现了三维建筑模型自动构建。     

复杂建筑物三维激光扫描与室内外精细建模

本文阐述了基于三维激光扫描技术建立复杂建筑物精细三维模型的技术方法。从扫描方案拟订、外业数据采集和内业数据处理三个方面逐层展开分析,重点探讨扫描点的拼接、降噪、三角网构建、模型重建、模型可视化等环节的原理和应用时需注意的问题。并以成都理工大学图书馆为建模对象,验证该方法的有效性。     

基于倾斜摄影线特征的建筑物模型快速重构方法

针对以点云为基础进行建筑物三维建模时存在的点云数量庞大、构网复杂等问题,提出了一种基于倾斜影像线特征进行建筑物三维模型快速重构的方法。首先对三维线特征进行仿射平面剖分以及构建特征角点;然后以特征角点为引导基于拓扑顺序进行平面构建;接着采用各种规则构建与补充平面边界形成平面块,对模型进行精纠正后生成最后的建筑物三维模型。实验结果表明,该方法可基于线特征自动完成建筑物三维模型的重构,建模效率远高于基于点特征的三维建模,且精度符合要求,其为非精细化城市建筑模型的快速批量自动构建提供了高效且实用的解决方案。     

数字校园室内外一体化三维模型制作

首先利用无人机测绘技术进行校园航拍,并通过摄影测量内业处理软件制作校园正射影像图和数字线划图;再利用测距仪精准量测建筑物室内结构和属性信息,结合SketchUp三维建模软件绘制精准建筑物室内平面图,并构建标志性室内外精细模型;然后采用场景建模软件CityEngine进行校园批量模型生产;最后集成SketchUp的标志性建筑物模型,实现校园三维模型室内外一体化制作,可提高学校对外宣传力度和促进校园信息化建设进程.     

从实景三维建模到数字孪生建模

从实景三维建模到数字孪生建模是国家数字经济和智慧社会建设与发展的基本需求。本文探讨了实景三维建模和数字孪生建模的关键技术内涵,介绍了数字乡村、未来社区和智能铁路等典型应用场景。广域范围实景三维建模在低成本高效数据采集和智能化自动化三维精细建模与动态更新方面面临挑战,城市级或重大工程级的数字孪生建模在全要素整体性的表征数据与机理模型集成表达方面还存在关键技术瓶颈。测绘技术亟须多学科交叉融合创新,突破天空地有机协同实时动态获取多细节层级实景三维数据、智能化处理多专业多尺度多模态时空数据、不完备数据条件下复杂场景的三维实体化精细建模、表征数据与机理模型结合的全生命周期数字孪生模型动态构建等核心关键技术,形成通用地理空间智能,实现测绘技术的高质量发展和对经济社会发展不可替代的更有力的基础支撑。     

基于GIS和PCA的住宅房产特征价格模型

本文针对房产特征价格估价模型特征变量量化和函数拟合不准确的问题,提出了基于GIS和PCA建立住宅房产特征价格模型的思路:利用GIS管理分析功能辅助特征变量量化,避免了量化的主观随意性,提高量化精度;利用PCA方法提取房产特征变量量化值的主成分,然后进行拟合分析,从而解决函数拟合中变量相关性问题,提高了函数拟合准确性;以构建的模型为基础开发了房产估价决策支持系统软件,最后利用该软件系统对赣州房产进行估价实践,表明该模型能有效提高房产估价精度和可信度。     

基于ArcGIS的三维场景自动化精细建模

主要研究将ArcGIS强大的图形、属性数据组织和管理能力与CityEngine基于CGA规则的建模思想相结合,进行大面积三维场景的自动化精细建模,高效实现三维可视化.不但能够实现GIS数据中各种属性的快速、自动建模,还能实时修改规则,调整模型显示,降低了三维GIS建模的成本,缩短了三维建模的周期,同时也扩展了参数化精细建模的应用领域.     

CGA参数化快速建模的研究与实现——以雨母山古寺庙建筑群为例

参数化建模是通过属性参数进行实时、动态、快速三维建模的新方法。本文基于CityEngine的CGA参数化建模技术,结合地理设计的框架,并与Sketch Up、3ds Max建模软件实现了模型共享,完成了衡阳市雨母山古寺庙建筑群的三维精细模型的集中展示,对古建筑文化基因进行了较为友好的三维诠释。通过拓展已有参数化规则,创建了符合中国古建筑群三维建模的规则模板,集中展示了各式各样特色造型与样式,拓宽了三维建模技术的应用范围,为古寺庙建筑群三维基因图谱的构建和虚拟旅游规划设计提供了详细系统方案与新的理念。     

规则的兰州古城三维建模方法

针对CityEngine中使用基于规则的三维建模方法建立古代城市三维模型的应用问题,该文利用DEM、遥感影像、古籍和古字画等数据复原清代兰州古城的布局,并使用基于规则的三维建模方法在CityEngine中构建古城的三维模型。研究结果表明,基于规则的三维建模方法可以快速地对古城进行精细的参数化三维建模,这种三维建模方法同样适用于其他地区及朝代的三维建模工作中。     

实景三维精细建模优化方法探索与实践

对比分析目前常用的几种实景三维建模方法及适用性,剖析倾斜摄影三维建模技术在几何结构和模型纹理等方面存在的问题,提出了实景三维精细建模的优化方法和技术路线,着重阐述了高低空航摄相结合的关键技术,明显改善了模型效果,提高了建模的质量与效率,为实景三维数字城市建设提供了技术参考.     

多源点云数据融合的建筑物精细化建模

三维建模技术能够实现建筑物的数字化存档,在古建筑保护与修复和现代建筑规划与改造中具有不可替代的作用。针对倾斜摄影测量和三维激光扫描建模技术中建筑物模型存在的问题,本文提出了一种倾斜摄影测量和三维激光扫描生成三维点云模型相融合的建筑物精细化建模方法。选用无人机和三维激光扫描仪作为试验设备,利用ContextCapture、SCENE软件完成点云拼接、生产和编辑,通过ICP算法完成点云精细匹配,实现多源点云数据融合建模;对比单一建模方法模型,从纹理结构和模型精度两方面对融合建模模型进行质量评价。结果表明,融合建模模型纹理清晰,几何结构完整,模型距离中误差和高差中误差的均值均低于倾斜摄影测量模型的值,接近三维激光扫描模型。     

基于点云数据的不规则文物三维重建——以经幢为例

海量点云数据可以较好地构建文物的三维建模,针对文物复杂的表面结构,传统的算法很难达到精细建模,为了解决复杂模型表面的空间三角网构网问题,本文结合空间三角形的法向量构建三角网,以空间三角网表面的曲率为约束条件,构建物体表面的空间三角网,然后对构建的空间三角网进行精细建模。以昆明市文物——经幢为例进行三维重建试验,结果表明,新方法适合室内文物的三维建模,可以达到较好的效果。     

顾及局部特征的城市三维模型多尺度表达方法

当前,城市三维模型在可视化过程中多使用渐进式传输方法,在多尺度表达时会出现局部特征表达不突出、绘制相对延后、用户有效等待时间较长等问题。从多尺度不规则三角网(triangulated irregular network,TIN)建模、局部特征度评价、多尺度表达3个方面开展研究,提出了顾及局部特征的城市三维模型多尺度表达方法,实现了城市三维模型多尺度快速加载。首先,将城市三维模型数据分层分块地进行多尺度TIN建模;然后,在多尺度层次下构建局部特征度评价模型;最后,优先加载传输局部特征度高的细节数据,甚至跨层级表达,从而实现多尺度表达。实践结果表明,该方法可切实优化并提升城市三维模型加载传输的效率。     

构件模型库的客家古村落三维建模方法——以白鹭古村为例

针对客家历史的重要载体--客家古村落正在面临着被破坏甚至消亡的风险问题,该文对其开展了三维建模方法研究,以进行数字化保护。通过分析客家古村落的建筑特点,首先对客家古村落中的建筑群整体布局展开研究,合理划分出单体古建筑;其次,将单体古建筑拆分成不同类型的子构件并研究各自建模规则,创建了面向客家古村落的建模体系与框架;最后采用CityEngine的规则建模技术为主,结合3DS Max三维建模软件,对子构件进行三维精细建模,构建了基于模型库的客家古村落三维建模方法。并以白鹭古村为例,利用此方法完成了白鹭古村古建筑群的三维精细模型的展示,并开发出了白鹭古村三维仿真系统。实验表明:该方法能够大大提高三维建模效率,快速完成对客家古村落的三维建模。     

基于倾斜摄影测量的三维精细建模研究——以睿智五号楼为例

传统的三维建模方法,不仅工作量大,而且效率低下、成本高。利用倾斜摄影测量技术建立的三维模型,不但大大提高了工作效率、降低了综合成本,而且建立的三维模型轮廓清晰可见、纹理映射真实,有较好的视觉效果。但倾斜三维模型会出现局部模型有孔洞和变形扭曲的情况。本文以云南师范大学睿智五号楼为例,利用倾斜摄影测量技术进行三维模型构建,然后基于SketchUp进行精细建模。采用这种结合的方法构建三维模型,不仅模型效果真实,而且还能提高工作效率、降低成本,是一种较为方便、快捷的三维精细建模方法。