一种基于无人机倾斜摄影模型的光伏BIM屋顶自动建模方法技术

本申请涉及一种基于无人机倾斜摄影模型的光伏BIM屋顶自动建模方法，它包括如下步骤：对无人机倾斜摄影数据进行除噪；提取出三角面数据集与点数据集；建筑单体数据识别与分割；对建筑单体进行投影，生成单体建筑的屋顶灰度图像；去除灰度图像中的镂空区域；通过图像算法识别单体屋面板与构筑物的几何参数，并自动生成屋顶BIM模型，然后遍历下一个单体直至全部屋顶模型创建完成。本发明专利技术通过对无人机倾斜摄影模型数据进行屋顶自动识别和提取，生成三维可视化、结构化、可分析的三维BIM模型数据，实现既有建筑屋顶几何数据的自动化采集，提高既有屋顶测绘的效率，为分布式光伏电站设计与分析提供准确模型基础。分析提供准确模型基础。分析提供准确模型基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机倾斜摄影模型的光伏BIM屋顶自动建模方法


[0001]本申请涉及光伏电站设计BIM建模
，具体涉及一种基于无人机倾斜摄影模型的光伏BIM屋顶自动建模方法。

技术介绍

[0002]太阳能光伏产业是我国未来发展的战略性新兴产业重要领域，分布式光伏发电是太阳能光伏能源利用的重要途径之一，通过利用既有空间进行开发与建设，具有较高的土地集约性，运行方式以用户侧自发自用、多余电量上网，资源利用率更高。建筑物屋顶的光伏发电项目应用是最为广泛的分布式光伏发电系统，我国分布式光伏资源十分丰富，积极开展屋顶分布式光伏发电的规划、建设和运营，是应对能源资源约束、改善生态环境的重要举措。但屋顶分布式光伏电站在设计过程中，需采集既有建筑屋顶的实际尺寸和位置，以便更为准确的设计和应用。这一过程当前主要有GPS
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RTK测量与高精度无人机测量两种方式。
[0003]全GPS
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RTK测量通过选择视野开阔、卫星信号较好的位置架设GPS基准站，人工手持GPS移动接收端，需人工攀爬屋顶进行测量，且容易受到密林、水塘、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机倾斜摄影模型的光伏BIM屋顶自动建模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对采集的倾斜摄影数据进行除噪，删除倾斜摄影中的树木与噪点；S2：通过OSG2Tileset包进行数据解析，读取倾斜摄影OSGB模型，提取出三角面数据集与点数据集；其中，三角面数据由三个端点组成；点数据由(x、y、z)三个数据量组成，其中x、y为大地坐标数据，z表示高程；S3：将提取的三角面集与点数据集转换为平面灰度图，通过图像边界识别算法进行建筑单体范围的识别，并基于图像单体范围框逆向计算三维空间的平面范围框，进而通过范围判断，实现各单体的三角面集和点数据集的分割与提取；S4：将分割后的单体三角面投影至平面，确定该三角面投影灰度图像的范围，并根据三个端点标高计算对应栅格的灰度值，形成灰度图像；S5：通过腐蚀计算和膨胀计算对步骤S4中获得的灰度图像进行除噪处理，补全镂空区域的灰度；S6：以单体的屋面标高H作为输入参数，基于单体灰度图进行屋面板边界的提取，将提取的边界平面像素点逆向还原为平面点，进行依次连线形成边界轮廓，获得边界轮廓点集，并根据输入的屋面标高H，生成屋面板BIM模型；S7：将屋顶灰度图进行图像线形变换，保留屋顶构筑物的图像区域，过滤掉屋面及以下的图像区域，再根据灰度不同进行图像聚类与分割，并对分割后的图像提取边界，获得各个聚类的边界轮廓点集；根据屋顶构筑物边界轮廓点集、拉伸起点高度和拉伸终点高度生成屋顶构筑物BIM模型；S8：将单体的屋面板BIM模型与屋顶构筑物BIM模型进行合模，完成单体的屋面BIM模型创建，然后遍历下一个单体直至全部屋顶模型创建完成。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机倾斜摄影模型的光伏BIM屋顶自动建模方法，其特征在于，所述步骤S3的具体方法为：S301：根据提取的倾斜摄影模型的点数据集计算平面矩形包围盒尺寸，根据预设的栅格尺寸，建立平面栅格矩阵S1[X,Y]，其中，X表示栅格行数、Y表示栅格列数；S302：遍历点数据集合，为平面栅格矩阵S1[X,Y]中每个栅格赋值栅格范围内点集的最大高程值；S303：以整个点数据集中的最低点高程值与最高点高程值为范围进行等分，计算平面栅格矩阵S1[X,Y]中每个数据对应等分范围的编号并将所属编号作为每个数据灰度值，按照计算后的平面栅格矩阵S1[X,Y]生成灰度图M1；S304：通过对灰度图M1进行图像识别分割单体区域，并对每个分割区域进行单体编号，对所提取单体分割图像进行边界轮廓的识别，得到轮廓后向外扩A个像素点，以便所得轮廓能充分包含单体内的点；S305：将分割后的单体轮廓逆向还原为平面区域范围，遍历点数据集中每一个点，判断该点是否在该平面区域范围内，是则计入单体数据集，否则遍历下一个点，直至完成单体点数据集的分割；针对三角面数据集中每个三角面，判断三角面中任意一点是否在该平面区域范围内，是在则计入单体数据集，否则遍历下一个三角面，直至完成单体三角面数据集的分割。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机倾斜摄影模型的光伏BIM屋顶自动建模方法，其特征在于，所述步骤S4的具体方法为：S401：输入单体的屋面标高H，并以图像栅格尺寸Gp、灰度精度Gs和灰度起算标高h0作为控制参数；S402：计算单体的灰度图像尺寸[m，n]，其中，m为x轴方向对应的图像尺寸数量，n为y轴方向对应的图像尺寸数量，m＝(X
max
‑
X
min
)/Gp，n＝(Y
max
‑
Y
min
)/Gp，m与n的计算结果均上取整；X
max
为建筑单体点集中x坐标最大值，X

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷，陈海涛，徐振，
申请(专利权)人：江西慧航工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：