單體化問題的由來,我們先來說說什么是“單體化”。“單體化”其實指的就是每一個我們想要單獨管理的對象,是一個個單獨的、可以被選中的實體(Entity);即用鼠標(biāo)點擊時可以顯示為不同顏色(稱為“高亮”)顯示,可以附加屬性,可以被查詢統(tǒng)計等等。只有具備了“單體化”的能力,數(shù)據(jù)才可以被管理,而不僅僅是被用來查看。對于人工建模而言,單體化是一個不言而喻的事情。即在人工建模的過程中,自然會把需要單獨管理的對象(如建筑、路燈、樹木等)制作為單獨的模型,也是和其它對象分離開的。(當(dāng)然也有一些時候為了其它方面的一些考慮,人工建模時故意把幾棟樓作為一個對象來制作)
目前傾斜攝影單體化建模方法主要包括一下三類:
切割單體化是將對象物的三角面進行分割,實現(xiàn)了一定意義上的模型單體化操作,后期也能對單體化模型進行管理和應(yīng)用。
但是用這種編輯模型產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量較大,會對LOD產(chǎn)生破壞,數(shù)據(jù)也只能單獨導(dǎo)入。這種切割方法所出的單體化模型的效果較差,邊緣底部會有明顯的鋸齒和不規(guī)則形狀,在后期的管理應(yīng)用方面稍顯欠缺。
此類方法主要是對超圖SuperMap等典型性GIS軟件的應(yīng)用。進行三維渲染時,在傾斜攝影模型中將對應(yīng)矢量面進行動態(tài)疊加,該矢量面在垂直地表的方向?qū)Π鼑械纳?,并不會超過特定的閾值范圍。
結(jié)合對范圍內(nèi)的三角網(wǎng)的判斷,通過半透明顏色與三角網(wǎng)的貼合,使模型從視覺上的完整展現(xiàn)得以實現(xiàn),并且能夠?qū)崿F(xiàn)對單個操作的管理。
但是這種方法對單體的分離并不是真正意義上的,其表面雖然能夠達到單體的效果,然而從事實上來說僅僅是對對象輪廓的矢量面進行了調(diào)用,從真正意義的角度上來說,單體化的目標(biāo)并不是單體,而是為了實現(xiàn)分離。
模型重建單體化是指以傾斜攝影測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源,通過模型重構(gòu)在原始場景上實現(xiàn)分離效果,從而實現(xiàn)模型的單體化。模型貼圖是從圖像中自動收集的,使用映射完成模型貼圖。
這個方法相比矢量疊加單體化來說,對人力有著更大的需求,側(cè)重于對產(chǎn)品的提供,而并不適用于GIS。
不同的單體化方式有不同的流程,本次主要介紹模型重建單體化這種方式,并以DP-modeler為例。
如上文所說,模型重建單體化是以連續(xù)傾斜攝影測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源,通過在原有實景三維模型的基礎(chǔ)上對模型進行重建,從而實現(xiàn)不同對象的模型單體化。
對某個建筑物進行單體化時,我們應(yīng)選擇多邊形繪制工具,在頂視圖視角下對影像提取建筑頂部輪廓線。
根據(jù)傾斜影像判斷建筑物高度,設(shè)定基準(zhǔn)面,將平面模型通過擠出操作,轉(zhuǎn)化成立體模型。
通過擠出柱體將其擠出到指定高度,再用內(nèi)偏移及外擴、切割等操作來創(chuàng)建建筑物立體面以及房屋附屬結(jié)構(gòu),例如屋檐、女兒墻、單元門門洞等。
對建好的單體化模型進行一鍵貼圖,利用傾斜影像可以采集到建筑物不同層面的紋理特征,可以從相機影像中自動采集模型圖,然后可以通過一鍵完成來進行單體化模型的貼圖。
對于個別不合適的面,可以通過選擇最佳影像進行手動貼圖,以達到三維模型所需要的最佳效果。自動映射與手動貼圖所得到的模型貼圖,不免有些瑕疵,我們可以通過調(diào)用PS進行紋理修改,修改后保存的貼圖可以在在 DP-modeler 下直接進行替換,無需查找貼圖。
建筑物輪廓線采集是后續(xù)制作建筑物三維模型的基礎(chǔ),采集輪廓線時按照如下規(guī)則進行矢量采集。
對于平頂建筑物,沿建筑物邊沿采集;
對于人字形房頂,按兩次采集,先采集建筑物的邊緣線,使其直角化,再采集建筑物頂部屋脊線,將其拉升至實際高度,鉤出斜面;
對于復(fù)雜結(jié)構(gòu),需要先后采集同一高度閉合的外輪廓線、各屋脊線、屋頂凸出結(jié)構(gòu)的輪廓線,對于圓或是弧,用五、六個點連起來表示。
(1)郊區(qū):房上房,高>2.5米,面積>5平方米;基本房,高>2.5米,面積>5平方米。城區(qū):房上房,高>2.5米,面積>2平方米;基本房,高>2.5末,面積>2平方米。
(2)在保持原有房屋外觀的情況下,高度差小于0.5米的以及水平方向拐折小于0.5米的房子視情況可以適當(dāng)綜合。
(3)房上房必須抬到基本房上,該接邊的房子必須接邊,兩者之間不能出現(xiàn)空隙。
(4)房屋構(gòu)造線必須均勻有序,不能雜亂無章。
(5)高檔住宅,沿街道兩邊的商場,企事業(yè)單位,機關(guān)學(xué)校醫(yī)院等建筑,凡女兒墻大于0.5米且寬度大于0.5米的要單獨表現(xiàn);高檔住宅,沿接到兩邊的商場,企事業(yè)單位,機關(guān)學(xué)校醫(yī)院以及工礦等建筑,凡女兒墻高度大于1.5米(除廣告牌)女兒墻需要單獨表現(xiàn),女兒墻表現(xiàn)時都需要以房上房的形式表現(xiàn)。
(1)政府建筑、商業(yè)建筑、公共建筑大于0.5米的凹凸部分需采集。
(2)沿街建筑大于0.8米的凹凸部分需采集。
(3)建筑的屋檐、裝飾墻等結(jié)構(gòu)大于0.8米以上需按照實際的尺寸、形狀采集,細節(jié)可以使用貼圖表現(xiàn)。
(4)突出門廳、進出口大門需要采集。
(5)建筑頂部結(jié)構(gòu)需要按照實際情況采集,不能出現(xiàn)比例、結(jié)構(gòu)形狀與實際不符的情況。
(6)建筑的女兒墻需要按照實際高度、寬度采集,居民自建房屋除外。
(7)沿街建筑如有面積較小,面數(shù)較多的情況,如百葉窗、欄桿等,可做成塊狀,直接貼影像。
(8)建筑重要面的裝飾柱(墻線)凹凸在一米以上需要采集。
(9)房屋墩、柱:直徑大于1米,且高度大于1.5米需要采集。
(10)圍墻需要采集。
(11)屋頂裝飾物:投影面大于4平方米,或者最長的一邊大于2米的幾何造型必須采集。
傾斜攝影模型只有進行單體化后才能成為真正意義上的GIS數(shù)據(jù),具備圖查屬性、屬性查圖、緩沖區(qū)查詢、制作專題圖等功能,并在三維空間分析方面實現(xiàn)通視分析,(動態(tài))可視域分析,天際線、剖面線分析,三維體渲染等操作,為智慧城市、規(guī)劃、國土、測繪、軍事、災(zāi)害應(yīng)急、農(nóng)林業(yè)、旅游、文物保護等行業(yè)提供可操作的三維數(shù)據(jù)來源,以及系統(tǒng)、完整的解決方案與服務(wù)。
基于傾斜攝影的三維建模因其高效率、高精度、高真實感、低生產(chǎn)成本的優(yōu)勢,已成為大規(guī)模城市三維重建的重要手段。根據(jù)不同生產(chǎn)需求、應(yīng)用領(lǐng)域選擇合適的單體化方式,將精細化三維實景模型與GIS分析無縫整合,在智慧城市建設(shè)中具有很強的應(yīng)用價值。
四、傾斜攝影模型單體化應(yīng)用
實景三維作為專用名詞術(shù)語,其定義為 “實景三維是對一定范圍內(nèi)人類生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間進行真實、立體、時序化反映和表達的數(shù)字空間,是新型基礎(chǔ)測繪的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,是國家重要的新型...
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