基于地理實體的城市三維數(shù)據(jù)組織方法研究
發(fā)布時間：2020-12-08 02:55
隨著測繪與建模技術(shù)的快速發(fā)展,形成了多種類型的三維模型數(shù)據(jù)。這些三維模型數(shù)據(jù)對空間對象的幾何、紋理、語義等方面的描述越來越詳細。目前,諸多國內(nèi)外專家學者對三維模型的統(tǒng)一組織方法進行了大量的研究,并取得了一些階段性的成果。以往的方式是根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同選擇不同的數(shù)據(jù)組織方法,這種方式往往不能滿足不同應(yīng)用的需求。城市是人類生活的重要聚居地,這一需求在面對復(fù)雜密集的城市空間時,顯得更為突出。在3DGIS中,三維模型數(shù)據(jù)在刻畫復(fù)雜的現(xiàn)實世界時,同一地理實體對應(yīng)著多源數(shù)據(jù)在不同細節(jié)層次下的數(shù)據(jù)表達。如何實現(xiàn)多源城市三維數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織有待于進一步的研究。地理實體是指現(xiàn)實世界中具有空間位置、共同屬性的獨立自然或人工地物。《地理實體空間數(shù)據(jù)規(guī)范》中根據(jù)源數(shù)據(jù)情況,從尺度上將地理實體數(shù)據(jù)劃分大、中、小比例尺地理實體,但是難以滿足對城市三維數(shù)據(jù)的組織;CityGML是一種用于表達三維城市模板的通用數(shù)據(jù)模型。CityGML中所有的模型可以分為五個不同的連貫細節(jié)層次（LOD）,隨著細節(jié)層次的提升可以獲得關(guān)于幾何及主題的更多細節(jié)。然而,實際的數(shù)據(jù)生產(chǎn)廠商因為種種原因難以完全按照CityGML等標準的細節(jié)層次要求...
【文章來源】：北京建筑大學北京市
【文章頁數(shù)】：54 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
全文技術(shù)路線
常?喚瞿芴岣呱???剩???可以降低成本和時間代價，傾斜攝影模型數(shù)據(jù)也逐漸成為城市空間數(shù)據(jù)框架的重要內(nèi)容[26]。傾斜攝影模型常見的文件格式有OSGB、OBJ、FBX、STL等。傾斜攝影模型是連續(xù)三角網(wǎng)并貼圖的成果，各地理要素在結(jié)構(gòu)上連成一體，難以對各地理對象進行管理。要想讓傾斜攝影模型從看變?yōu)橛�，需要對傾斜攝影進行單體化，常用的單體化方法有ID單體化、切割單體化、動態(tài)單體化。這里簡要介紹一下動態(tài)單體化，其原理是繪制矢量面套合在區(qū)域范圍內(nèi)的模型表面上，從而實現(xiàn)模型的高亮顯示[27]。傾斜攝影建模流程如下圖2-1所示：圖2-1傾斜攝影建模流程Fig.2-1Obliquephotographymodelingprocess（4）三維激光掃描點云模型，三維激光掃描技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，是測繪行業(yè)里的一項新技術(shù)，具有非接觸、快速、高效的優(yōu)點。它的最大優(yōu)勢在于：可以對物體的表面進行比較完整的測量，通過測量的數(shù)據(jù)可以精準的建立三維模型。點云是具有目標表面特性的海量點集合，點云模型中的每個點都有精確的定位，通常使用直接坐標系來表示，此外還包含激光反射強度（Intensity）[28]。常見的點云格式有：*.xyz;*.pts;*.asc;*.dat;*.stl;*.imw等。三維激光掃描點云模型具有高精度、非機構(gòu)化的特點。與傾斜攝影相比，三維激光掃描點云模型的精度更高。三維激光掃描點云在產(chǎn)品檢測、文物掃描與三維顯示、牙齒及畸齒矯正、逆向產(chǎn)品設(shè)計等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。從長期來看，激光與點云測量應(yīng)用擁有越來越廣泛的市場前景。（5）BIM（BuildingInformationModeling，建筑信息模型），BIM技術(shù)是Autodesk
?⒅脖弧?水系、交通設(shè)施、城市配備等[30]。在2008年,CityGML的1.0.0版本被開放地理空間信息聯(lián)盟確定為城市三維模型國際開放標準。CityGML的目的是實現(xiàn)不同應(yīng)用領(lǐng)域之間的模型共享，來彌補三維模型在數(shù)據(jù)共享和互操作等方面的不足，降低城市三維模型的維護成本和建模成本[31]。CityGML的實體模型可以分為主題和拓展模塊，在很多領(lǐng)域得到了廣泛的使用，例如城市景觀規(guī)劃、環(huán)境仿真、訓(xùn)練模擬等。CityGML模型具有三個顯著的特點分別是五層LOD模型、語義幾何協(xié)同表達、CityGML擴展機制。下圖2-1為CityGML中LOD的定義。圖2-2CityGML的LOD層級描述Fig.2-2LODleveldescriptionforCityGML2.1.2.2IFCIFC是BIM領(lǐng)域通用的數(shù)據(jù)模型，基于EXPRESS的表達方式，貫穿建筑物從誕生到拆除的全生命周期，被ISO收錄為國際標準（ISO16739）。該標準由BuildingSMARTInternational為BIM應(yīng)用編寫的，定義了建筑信息模型的數(shù)據(jù)表示和交換標準[32]。IFC模型是高度復(fù)雜的模型，在語義信息方面，IFC包含900多個類，具有豐富的語義信息和多種幾何表達方式，包含了大量的建筑細節(jié)信息和建筑構(gòu)件之間的關(guān)系[33]。在幾何表
本文編號：2904328
【文章來源】：北京建筑大學北京市
【文章頁數(shù)】：54 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
全文技術(shù)路線
常?喚瞿芴岣呱???剩???可以降低成本和時間代價，傾斜攝影模型數(shù)據(jù)也逐漸成為城市空間數(shù)據(jù)框架的重要內(nèi)容[26]。傾斜攝影模型常見的文件格式有OSGB、OBJ、FBX、STL等。傾斜攝影模型是連續(xù)三角網(wǎng)并貼圖的成果，各地理要素在結(jié)構(gòu)上連成一體，難以對各地理對象進行管理。要想讓傾斜攝影模型從看變?yōu)橛�，需要對傾斜攝影進行單體化，常用的單體化方法有ID單體化、切割單體化、動態(tài)單體化。這里簡要介紹一下動態(tài)單體化，其原理是繪制矢量面套合在區(qū)域范圍內(nèi)的模型表面上，從而實現(xiàn)模型的高亮顯示[27]。傾斜攝影建模流程如下圖2-1所示：圖2-1傾斜攝影建模流程Fig.2-1Obliquephotographymodelingprocess（4）三維激光掃描點云模型，三維激光掃描技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，是測繪行業(yè)里的一項新技術(shù)，具有非接觸、快速、高效的優(yōu)點。它的最大優(yōu)勢在于：可以對物體的表面進行比較完整的測量，通過測量的數(shù)據(jù)可以精準的建立三維模型。點云是具有目標表面特性的海量點集合，點云模型中的每個點都有精確的定位，通常使用直接坐標系來表示，此外還包含激光反射強度（Intensity）[28]。常見的點云格式有：*.xyz;*.pts;*.asc;*.dat;*.stl;*.imw等。三維激光掃描點云模型具有高精度、非機構(gòu)化的特點。與傾斜攝影相比，三維激光掃描點云模型的精度更高。三維激光掃描點云在產(chǎn)品檢測、文物掃描與三維顯示、牙齒及畸齒矯正、逆向產(chǎn)品設(shè)計等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。從長期來看，激光與點云測量應(yīng)用擁有越來越廣泛的市場前景。（5）BIM（BuildingInformationModeling，建筑信息模型），BIM技術(shù)是Autodesk
?⒅脖弧?水系、交通設(shè)施、城市配備等[30]。在2008年,CityGML的1.0.0版本被開放地理空間信息聯(lián)盟確定為城市三維模型國際開放標準。CityGML的目的是實現(xiàn)不同應(yīng)用領(lǐng)域之間的模型共享，來彌補三維模型在數(shù)據(jù)共享和互操作等方面的不足，降低城市三維模型的維護成本和建模成本[31]。CityGML的實體模型可以分為主題和拓展模塊，在很多領(lǐng)域得到了廣泛的使用，例如城市景觀規(guī)劃、環(huán)境仿真、訓(xùn)練模擬等。CityGML模型具有三個顯著的特點分別是五層LOD模型、語義幾何協(xié)同表達、CityGML擴展機制。下圖2-1為CityGML中LOD的定義。圖2-2CityGML的LOD層級描述Fig.2-2LODleveldescriptionforCityGML2.1.2.2IFCIFC是BIM領(lǐng)域通用的數(shù)據(jù)模型，基于EXPRESS的表達方式，貫穿建筑物從誕生到拆除的全生命周期，被ISO收錄為國際標準（ISO16739）。該標準由BuildingSMARTInternational為BIM應(yīng)用編寫的，定義了建筑信息模型的數(shù)據(jù)表示和交換標準[32]。IFC模型是高度復(fù)雜的模型，在語義信息方面，IFC包含900多個類，具有豐富的語義信息和多種幾何表達方式，包含了大量的建筑細節(jié)信息和建筑構(gòu)件之間的關(guān)系[33]。在幾何表
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