基于摄影测量的高精度三维城市建筑物建模技术(2)

2)利用建模软件进行自动或手动建模。对于较简单的

物重建技术,,CC2,,其城市建筑,大部分保持着法国十八、十九世纪哥特式的传统造型,密集且相互连接,一般高度在5～8层。项目工程量较大,要求测量和重建项目范围内的房屋(基本房),以及面积大于4m2或高度大于0.5m的房上房。

测量精度:按照1∶2000的制图精度。

模型要求:连接的房屋不能相交或分离;房上房必须经过编辑落在相应的大房顶上;模型在编辑后应满足共面、等高、平行或垂直。不能同时满足以上条件时,约束条件的优先顺序为共面、等高、平行或垂直。

试验内容。数据准备、数据采集、三维建模与编辑以及后续检查。

数据准备。收集相关资料,数据源是彩色航空影像,利用全数字摄影测量系统VirtuoZo进行内定向、相对定向、绝对定向和生成水平核线等工作,建立测区模型,然后统一规划人员,进行工作区的合理划分并命名编号,在此基础上就能较准确地进行工作量估计、时间进度计划和成本核算等。

数据采集。根据建筑物相应编码和测量方法,按工作区进行建筑物三维几何数据采集,获取建筑物的三维编码点云数据。这一过程需要耐心和经验,特别是巴黎建筑物一般较复杂且相互连接,需要采集人员很好地把握建筑物的结构并进行拆分和组合,构建建筑物较精确的模型。

三维建模与编辑。根据编码点云数据,利用瑞士建模软件

CC2Modeler建立建筑物的三维模型。对于简单的规则建筑物,

建筑物,一般自动建模即可;对于复杂建筑物,换法建模。

3)。4),,需在数字摄影测量平台中重新采集并按前面步骤建立模型,再追加到编辑工作区。

5)对所有建筑物边缘执行接边、平行、共面、垂直等处

理,完成三维几何模型的检查与编辑。

以上过程都需要根据应用目的和成本,按规范要求和经验在每个生产过程中进行严格检查,控制其质量,以获得满足应用要求的三维城市建筑物模型。

4　单体建筑物的三维重建

随着城市的快速发展,建筑物的变化也越来越明显,三维城市建筑物模型的重建还需要进行部分重测和补测;而且由于航测拍摄过程中不可避免的遮挡、拍摄死角产生的建筑物遗漏,以及该方法无法重建的复杂建筑物,在大范围建筑物三维重建中也面临建筑物的大量补测,这些情况用航测方法是行不通的。本节讨论一种简捷可行的方法,用数码照相机对建筑物摄影获取其数字影像,用摄影测量软件Photo2

Modeler获取构件特征点的三维坐标,对简单规则建筑物可

直接建立建筑物的三维模型,对复杂不规则的建筑物可导入

AutoCAD等进行建模。将数码相机应用于数字近景摄影测

量,是摄影测量发展的必然趋势,也为单体建筑物的三维数据获取与建模提供了一种快速、廉价且方便的方法。

PhotoModeler软件包由美国EOSSystem公司出品,是

可实现自动建模;对于复杂的不规则建筑物,则需采用人工干预。然后利用CC2Edit进行编辑检查,包括拓扑结构检查、建筑物同高检查、建筑物边缘垂直与平行检查以及建筑物共面检查等,完成后需满足项目要求,尽量保证模型精度。

图1是巴黎埃菲尔铁塔的拆分组合建模图,其中图1(a)为建筑物的左右影像,图1(b)为建筑物拆分组合并编辑完成

一个基于Windows平台的软件,利用数字近景摄影测量的原理与方法,从最简单的数据获取设备数码相机所获取的建筑物影像中,迅速捕获大量细节,提取三维测量数据,并建立建筑物含贴图的三维模型[6],其作业流程如下:

26

后的模型效果图

。

测绘信息与工程　JournalofGeomaticsOct.2007;32(5)

装图。莲花构件上的莲花中座,主体为圆形,底面内径为

756.9mm、上圆直径为1080mm、高288.2mm,由8个莲花

瓣组成。利用PhotoModeler摄影测量软件,结合AutoCAD建立其三维表面模型的实际做法如下:

在莲花构件的表面建一些标志,选择较好的天气,用数码相机(预先检校)在不同位置摄取100%重叠的6～8张像片(摄影距离1m左右,用不用脚架都行),同时用钢尺在莲

图1　巴黎埃菲尔铁塔的拆分组合建模图

花构件上准确量取至少一个长度;像片质量在现场立即检查,如果不满意则重新拍摄。

把影像数据转入计算机,先用图像处理软件,如目前流行的AdobePhotoshop软件对影像进行编辑和处理,主要是影像分割、边缘增强、色彩增强,然后存入工程影像目录。

用PhotoModeler软件进行摄影测量处理,方法及过程类似于摄影测量中的光束法平差。首先从工程影像目录中选择4～6张影像,给出相机参数信息,单独或相关标定像片上的所有待定点,至少给出一个距离相对控制,进行影像匹配,获取像片同名点坐标,DXF格式文件存入,如图3()所示。

中,,,利用

,建立宝顶莲花构件的三维

后续检查。所有工作区建筑物编辑完成后,需满足测区规范和要求,将各工作区所有建筑物叠加到该区域的DEM上,使基本房落在DEM上,这时也可检查出个别没落在基本房上的房上房,并需对其进行修正。最后将所有数据加载到一起,并对模型间所有建筑物接边情况进行严格检查。图

2

图2　巴黎测区建筑物某个区域三维重建成果图

。

2),3(b)所示。图3(c)为莲花与宝顶分构件组装图,图3(d)为宝顶与钟楼总体组装图。

图3　宝顶莲花构件及其三维模型与组装图

6　结束语

摄影测量给三维城市建筑物模型数据的获取提供了一个很好的途径,随着数字摄影测量工作站技术水平的提高,以及数码相机在摄影测量中的广泛使用,我们可以获得更丰富、更精确的三维城市模型数据,摄影测量必将在建设中国数字城市工程中独占一隅,发挥其更大的优势

[8]

[3]李德仁,朱庆,李霞飞.数码城市:概念、技术支撑和典型应用

[J].武汉测绘科技大学学报,2000,25(4):2832288

[4]张祖勋,张剑清.城市建模的途径与关键技术[C].世界科技研究

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[5]朱庆,林珲.数码城市地理信息系统———虚拟城市环境中的三维

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[6]LynnerupN,AndersenM,LauritsenHP.FacialImageIdentifica2

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[8]李新召.基于摄影测量与遥感的数据获取[J].北京测绘,2003

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[9]向浩,杜志强,林苏靖.三维城市模型小品的建模方法[J].测绘

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