單體化問題的由來以及采集技術(shù)流程

　　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(shí)指的就是每一個(gè)我們想要單獨(dú)管理的對(duì)象，是一個(gè)個(gè)單獨(dú)的、可以被選中的實(shí)體(Entity);即用鼠標(biāo)點(diǎn)擊時(shí)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(jì)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(duì)于人工建模而言，單體化是一個(gè)不言而喻的事情。即在人工建模的過程中，自然會(huì)把需要單獨(dú)管理的對(duì)象(如建筑、路燈、樹木等)制作為單獨(dú)的模型，也是和其它對(duì)象分離開的。(當(dāng)然也有一些時(shí)候?yàn)榱似渌矫娴囊恍┛紤]，人工建模時(shí)故意把幾棟樓作為一個(gè)對(duì)象來制作)

　　一、傾斜攝影三維模型單體化方法

　　目前傾斜攝影單體化建模方法主要包括一下三類：

　　1.1矢量切割單體化

　　切割單體化是將對(duì)象物的三角面進(jìn)行分割，實(shí)現(xiàn)了一定意義上的模型單體化操作，后期也能對(duì)單體化模型進(jìn)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(huì)對(duì)LOD產(chǎn)生破壞，數(shù)據(jù)也只能單獨(dú)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(huì)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。

　　1.2矢量疊加單體化

　　此類方法主要是對(duì)超圖SuperMap等典型性GIS軟件的應(yīng)用。進(jìn)行三維渲染時(shí)，在傾斜攝影模型中將對(duì)應(yīng)矢量面進(jìn)行動(dòng)態(tài)疊加，該矢量面在垂直地表的方向?qū)Π鼑械纳桑⒉粫?huì)超過特定的閾值范圍。

　　結(jié)合對(duì)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(shí)現(xiàn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單個(gè)操作的管理。

　　但是這種方法對(duì)單體的分離并不是真正意義上的，其表面雖然能夠達(dá)到單體的效果，然而從事實(shí)上來說僅僅是對(duì)對(duì)象輪廓的矢量面進(jìn)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(shí)現(xiàn)分離。

　　1.3模型重建單體化

　　模型重建單體化是指以傾斜攝影測(cè)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(chǎng)景上實(shí)現(xiàn)分離效果，從而實(shí)現(xiàn)模型的單體化。模型貼圖是從圖像中自動(dòng)收集的，使用映射完成模型貼圖。

　　這個(gè)方法相比矢量疊加單體化來說，對(duì)人力有著更大的需求，側(cè)重于對(duì)產(chǎn)品的提供，而并不適用于GIS。

　　二、傾斜攝影三維模型單體化流程

　　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(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，通過在原有實(shí)景三維模型的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行重建，從而實(shí)現(xiàn)不同對(duì)象的模型單體化。

　　2.1通過擠出操作，轉(zhuǎn)換成立體模型

　　對(duì)某個(gè)建筑物進(jìn)行單體化時(shí)，我們應(yīng)選擇多邊形繪制工具，在頂視圖視角下對(duì)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(kuò)、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。

　　2.2一鍵貼圖

　　對(duì)建好的單體化模型進(jìn)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(jī)影像中自動(dòng)采集模型圖，然后可以通過一鍵完成來進(jìn)行單體化模型的貼圖。

　　對(duì)于個(gè)別不合適的面，可以通過選擇最佳影像進(jìn)行手動(dòng)貼圖，以達(dá)到三維模型所需要的最佳效果。自動(dòng)映射與手動(dòng)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(jìn)行紋理修改，修改后保存的貼圖可以在在 DP-modeler 下直接進(jìn)行替換，無需查找貼圖。

　　三、建筑物輪廓線采集技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　3.1輪廓線采集技術(shù)要求

　　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(shí)按照如下規(guī)則進(jìn)行矢量采集。

　　對(duì)于平頂建筑物，沿建筑物邊沿采集;

　　對(duì)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(shí)際高度，鉤出斜面;

　　對(duì)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(duì)于圓或是弧，用五、六個(gè)點(diǎn)連起來表示。

　　3.2數(shù)據(jù)采集指標(biāo)

　　(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(chǎng)，企事業(yè)單位，機(jī)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(dú)表現(xiàn);高檔住宅，沿接到兩邊的商場(chǎng)，企事業(yè)單位，機(jī)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(dú)表現(xiàn)，女兒墻表現(xiàn)時(shí)都需要以房上房的形式表現(xiàn)。

　　3.3各等級(jí)模型采集要求

　　(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(shí)際的尺寸、形狀采集，細(xì)節(jié)可以使用貼圖表現(xiàn)。

　　(4)突出門廳、進(jìn)出口大門需要采集。

　　(5)建筑頂部結(jié)構(gòu)需要按照實(shí)際情況采集，不能出現(xiàn)比例、結(jié)構(gòu)形狀與實(shí)際不符的情況。

　　(6)建筑的女兒墻需要按照實(shí)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(zhǎng)的一邊大于2米的幾何造型必須采集。

　　四、傾斜攝影模型單體化應(yīng)用

　　傾斜攝影模型只有進(jìn)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(shí)現(xiàn)通視分析，(動(dòng)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(guó)土、測(cè)繪、軍事、災(zāi)害應(yīng)急、農(nóng)林業(yè)、旅游、文物保護(hù)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(shí)感、低生產(chǎn)成本的優(yōu)勢(shì)，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(xì)化三維實(shí)景模型與GIS分析無縫整合，在智慧城市建設(shè)中具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。