一种城市三维数字地图的生成方法技术

本发明专利技术提供一种城市三维数字地图的生成方法：采集城市的航空遥感影像，将城市遥感影像转化为城市二维数字地图；将城市二维数字地图数据导入三维建模软件，对建筑物进行三维建模；为三维建筑物绘制虚拟场景，并将三维建筑物场景与二维数字地图融合，形成包含三维建筑物的城市三维数字地图；浏览所述城市三维数字地图，并且可以观察到城市三维数字地图中建筑物的内部结构和场景。本发明专利技术实现了精确快速的建筑物3D建模和数字地图生成的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种城市三维数字地图的生成方法
本专利技术涉及地理信息系统领域，特别是一种城市三维数字地图的生成方法。
技术介绍
随着社会经济的快速发展，城市建设不断扩容，传统的平面城市地图已不能满足人们的需要，三维地图制作营运而生，目前三维地图制作方法主要局限于制作静态三维地图上，用这类方法制作出的三维地图虽然有立体效果，但由于缺乏实地场景功能，三维地图只能以静态方式显示，不能实时进入城区网络地图中的街道观看，特别是进入建筑物内部观看，难以产生身临其境之感。建筑物3D建模是获取建筑物3D结构信息的重要手段，在城市规划、灾害监测、通信设施建设和数字城市等领域具有非常广泛的应用。长期以来,它一直是摄影测量、遥感、计算机视觉、模式识别以及测绘等领域长期研究的重要课题。目前国际上具有代表性的研究机构有瑞士的苏黎世工业大学、德国的波恩大学、英国的牛津大学、法国国家信息与自动化研究所以及美国的南加州大学等。国内的研究机构主要有武汉大学、华中科技大学以及中科院遥感所等。建筑物3D建模逐渐成为计算机图形学，计算机视觉的研究热点。然而，传统的建筑物3D建模方法中，对于楼房呈现出不规则形状，离散性和无序性，以及不可预期性，使得直接用这些数据进行网格建模，难以找到合理的规则，将会产生巨大的误差，甚至导致3D建模失败，严重影响了3D建模的效果。
技术实现思路
基于本领域对的技术缺陷，本专利技术提供的方法，结合建筑物建模方法和数字地图生成方法，可以达到精确快速的建筑物3D建模和数字地图生成的效果。一种城市三维数字地图的生成方法，其特征在于采用下述步骤：步骤1，采集城市的航空遥感影像，将城市遥感影像转化为城市二维数字地图；步骤2，将城市二维数字地图数据导入三维建模软件，对建筑物进行三维建模；步骤3，为三维建筑物绘制虚拟场景，并将三维建筑物场景与二维数字地图融合，形成包含三维建筑物的城市三维数字地图；步骤4，浏览所述城市三维数字地图，并且可以观察到城市三维数字地图中建筑物的内部结构和场景。其中，步骤1，采集城市的航空遥感影像，将城市遥感影像转化为城市二维数字地图，还包括：对城市遥感影像进行地物识别，确定其中的公路街道、建筑物、湖泊水系、植被绿地等；所述城市二维数字地图中包含上述公路街道、建筑物、湖泊水系、植被绿地等信息。其中，所述步骤3，为三维建筑物绘制虚拟场景，具体包括：步骤3-1，绘制和调整三维建筑物的虚拟场景所需墙壁；步骤3-2，添加虚拟场景所需的地板；步骤3-3，添加虚拟场景所需的天花板；步骤3-4，添加虚拟场景所需的家具和摆设。其中，所述步骤1，采集城市的航空遥感影像，将城市遥感影像转化为城市二维数字地图，还包括对遥感影像进行预处理，具体包括：大气校正处理，消除大气和光照等因素影响；分辨率均一化，提取遥感影像分辨率属性信息，以分辨率数值最大值为基准，对其余影像数据进行重采样，去除重采样像素点中具有噪声的噪声像素点。附图说明图1本专利技术所提出的方法流程图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合附图参考实施例的描述，对本专利技术的方法进行进一步的说明。为了全面理解本专利技术，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本专利技术可以无需这些具体细节而实现。在实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件，以免不必要地使实施例繁琐。参见图1所示，本专利技术所提出的一种城市三维数字地图的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：一种城市三维数字地图的生成方法，其特征在于采用下述步骤：步骤1，采集城市的航空遥感影像，将城市遥感影像转化为城市二维数字地图；步骤2，将城市二维数字地图数据导入三维建模软件，对建筑物进行三维建模；步骤3，为三维建筑物绘制虚拟场景，并将三维建筑物场景与二维数字地图融合，形成包含三维建筑物的城市三维数字地图；步骤4，浏览所述城市三维数字地图，并且可以观察到城市三维数字地图中建筑物的内部结构和场景。其中，步骤1，采集城市的航空遥感影像，将城市遥感影像转化为城市二维数字地图，还包括：对城市遥感影像进行地物识别，确定其中的公路街道、建筑物、湖泊水系、植被绿地等；所述城市二维数字地图中包含上述公路街道、建筑物、湖泊水系、植被绿地等信息。其中，所述步骤3，为三维建筑物绘制虚拟场景，具体包括：步骤3-1，绘制和调整三维建筑物的虚拟场景所需墙壁；步骤3-2，添加虚拟场景所需的地板；步骤3-3，添加虚拟场景所需的天花板；步骤3-4，添加虚拟场景所需的家具和摆设。其中，所述步骤1，采集城市的航空遥感影像，将城市遥感影像转化为城市二维数字地图，还包括对遥感影像进行预处理，具体包括：大气校正处理，消除大气和光照等因素影响；分辨率均一化，提取遥感影像分辨率属性信息，以分辨率数值最大值为基准，对其余影像数据进行重采样，去除重采样像素点中具有噪声的噪声像素点。其中，所述步骤2，对建筑物进行三维建模，具体包括：步骤2-1，对建筑物进行实地采样，获取建筑物表面和内部的离散原始点、原始边和原始面；步骤2-2，建立建筑物的四面体网格和三角剖分网格；步骤2-3，通过四面体网格和三角剖分网格获取建筑物数据，对建筑物进行三维建模。其中，所述步骤2-2建立四面体网格和三角剖分网格，具体包括：步骤2.1，从原始点中选取特定点，从原始边中选取特定边，从原始面中选取特定面，从而建立特定点集、特定边集、特定面集；步骤2.2，用特定点集建立初始四面体网格和初始三角剖分网格；步骤2.3，进行特定边细分迭代过程；步骤2.4，进行特定面细分迭代过程。其中，所述步骤2.1所建立的特定点集、特定边集、特定面集，满足以下约束条件：2.1.1，各特定点之间、各特定边之间、各特定面之间不重合；2.1.2，特定点如果在特定边上，则特定点一定是特定边的端点；2.1.3，如果两特定边有交点，则交点一定是特定边的端点；2.1.4，如果特定边和特定面相交，交点一定是特定边的端点；2.1.5，两特定面只在公共特定边处相交；2.1.6，所有特定边的端点都是特定点，所有特定面的边界线都是特定边。其中，所述步骤2.2用特定点集建立初始四面体网格和初始三角剖分网格，具体包括：步骤2.2.1，对特定点集进行点集的四面体剖分，得到一个初始的四面体剖分网格。步骤2.2.2，对特定点集内落在特定面上的所有的特定点进行点集的平面三角剖分，生成每个特定面的初始的三角剖分网格。其中，所述步骤2.3，进行特定边细分迭代过程，具体包括：步骤2.3.1，检查每个特定边，如果所述边在当前的四面体剖分网格中不存在空外接球，将其从中点M处细分，并将点M作为节点加入四面体剖分网格中；步骤2.3.2，同时，对于每个特定面，如果所述中点M落在特定面上，也将点M作为节点加入该特定面的当前三角剖分网格中；每个特定面都有一个三角剖分网格，并将位于特定面的边界以内的三角形标识出来。步骤2.3.3，执行步骤2.3.1和步骤2.3.2，直到所有的边在四面体剖分网格中都出现，并且标识出来的三角形可以覆盖对应的每一个特定面，得到特定边细分迭代后的四面体剖分网格和三角剖分网格。其中，所述步骤2.4，进行特定面细分迭代过程，具体包括：步骤2.4.1，检查每个特定面的三角剖分网格中的每个三角形T，如果T在四面体剖分网格中不存在空大圆外接球，计算出T的外心P，然后进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市三维数字地图的生成方法，其特征在于采用下述步骤：步骤1，采集城市的航空遥感影像，将城市遥感影像转化为城市二维数字地图；步骤2，将城市二维数字地图数据导入三维建模软件，对建筑物进行三维建模；步骤3，为三维建筑物绘制虚拟场景，并将三维建筑物场景与二维数字地图融合，形成包含三维建筑物的城市三维数字地图；步骤4，浏览所述城市三维数字地图，并且可以观察到城市三维数字地图中建筑物的内部结构和场景。

【技术特征摘要】
1.一种城市三维数字地图的生成方法，其特征在于采用下述步骤：步骤1，采集城市的航空遥感影像，将城市遥感影像转化为城市二维数字地图；步骤2，将城市二维数字地图数据导入三维建模软件，对建筑物进行三维建模；步骤3，为三维建筑物绘制虚拟场景，并将三维建筑物场景与二维数字地图融合，形成包含三维建筑物的城市三维数字地图；步骤4，浏览所述城市三维数字地图，并且可以观察到城市三维数字地图中建筑物的内部结构和场景。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1，采集城市的航空遥感影像，将城市遥感影像转化为城市二维数字地图，还包括：对城市遥感影像进行地物识别，确定其中的公路街道、建筑物、湖泊水系、植被绿地等；所述城市二维数字地图中包含上...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卓舒，纪勇，孟宪娴，
申请(专利权)人：河北卓达建材研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13