【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测绘，具体涉及融合先验知识和密集匹配点云的桥梁三维模型构建方法。
技术介绍
1、地形级地理场景是实景三维中国建设的主体内容之一。地形级地理场景由不同比例尺dom、dem和dlg数据叠加构成，由于dom投影差、dem产品特性以及dlg不具备三维信息等问题，地形级地理场景中的建筑物、桥梁等构造物均不具有立体效果，影响了地形级地理场景的应用。
2、现阶段，关于地形级地理场景的构建，其研究工作集中在dem/dom更新效率的提高、dom色彩优化及场景的渲染效果方面，未见有公开发表的关于地形级地理场景产品优化方面的论述和实际案例。而对于三维模型的构建，有基于无人机倾斜摄影的三维模型构建方法、人工三维建模方法。这两类方法由于成本和效率的原因，都不适合于大范围建筑物、桥梁等的三维模型构建。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了解决现有地形级地理场景中桥梁等不具有真实三维坐标和纹理的问题，本专利技术提供融合先验知识和密集匹配点云的桥梁三维模型构建方法，包括如下步骤：
2、步骤1，根据分类代码，通过属性查询从基础地理信息数据自动抽取桥梁结构线，依次遍历抽取的桥梁结构线，重复步骤2~步骤7，完成全部桥梁面三维模型和阴影面三维模型构建；
3、步骤2，根据桥梁结构线宽度值建立缓冲区，获取与缓冲区相交桥梁边线；
4、步骤3，确定步骤2获取的桥梁边线的节点连接顺序，根据桥梁宽度值进行边线端点内缩，用于获取节点高程值；利用数字高程模型和三维密集匹配点云
5、步骤4，将每个节点的高程值赋给缓冲线相对应的节点，根据桥梁边线进行构面；
6、步骤5，利用步骤4中的面的最小外接矩形裁切数字正射模型，获取对应面的纹理；
7、步骤6，将纹理与面进行映射，获取桥梁面三维模型；
8、步骤7，构建阴影面模型。
9、步骤2包括如下步骤：
10、步骤2-1，通过属性查询获取桥梁的宽度值w，以r为半径构建缓冲区，r=w/2+1；
11、步骤2-2，通过空间查询获取与缓冲区相交的分类代码为桥梁边线的交通线要素，通过判断规则选取与桥梁结构线对应的桥梁边线作为构面的数据源。
12、步骤2-1中，所述以r为半径构建缓冲区具体包括：
13、步骤2-1-1，沿桥梁结构线起始点到终止点方向，在桥梁结构线的左侧按缓冲区半径作轴线的平行线段，如果遇到轴线的转折点，首先判断转折点的凹凸性，如果在凸侧，用半径为r的圆弧拟合，如果为凹侧，用与转折点关联的前后两相邻线段的平行线的交点作为对应的顶点，重复此过程，直至遇到轴线的终点，用半径为缓冲半径的半圆弧拟合终点的缓冲区；执行线段平行轴线和端点缓冲区算法：
14、线段平行轴线算法包括：
15、设定cd为线段ab前进方向左边的平行轴线，设起点a和终点b的坐标分别为（xa,ya）和（xb,yb），缓冲半径为r，则线段ab的左缓冲区线段cd的端点c的坐标（xc,yc）和端点d的坐标（xd,yd）的计算公式如下：
16、当时，设k为线段ab的斜率，，则：
17、当时：
18、，
19、，
20、当时：
21、，
22、，
23、当时：
24、，
25、，
26、当时：
27、，
28、，
29、当时：
30、，
31、，
32、当时：
33、，
34、，
35、当ab为弧线时，以两个节点为一组，依次按照上述步骤计算对应节点，按顺序链接获取弧线对应的平行线；
36、端点缓冲区算法包括：
37、折线端点处的缓冲区为半圆，使用圆弧拟合法，用等长的弦长来代替圆弧，弦的长度取决于缓冲半径r和拟合精度θ，因此弦的个数n的计算公式为：
38、，
39、其中，[]为取整函数，为拟合精度下对应的圆心角；
40、待生成缓冲区的端点为f，f右侧缓冲区线段端点为g；
41、以f为圆心，r为半径顺时针旋转180°得到半圆弧eg；则拟合后的弧段各节点坐标计算公式如下：
42、计算有向线段eg与x轴正向夹角：
43、，
44、其中为e、g两点的横坐标差，为e、g点纵坐标差；
45、当时，，
46、当时，如果，，如果，；
47、当时，；
48、第i个节点坐标计算公式为：
49、，
50、，
51、其中，i=1,2,3…，n-1；
52、步骤2-1-2，沿轴线终点到起点方向再次重复步骤2-1-1，直至遇到轴线起点，并用半径为缓冲半径的半圆弧拟合起点的缓冲区。
53、步骤2-2中，所述判断规则包括：
54、如果与缓冲区相交桥梁边线的个数为2，则相交边线为缓冲区对应桥梁结构线的桥梁边线；
55、如果相交边线的个数小于2，构建缓冲区半径为宽度值w的缓冲区，进行空间查询，如果相交边线个数依然小于2，则跳过当前桥梁结构线，处理下一桥梁结构线；
56、如果相交边线个数大于2，执行如下步骤：
57、步骤a1，获取长度与桥梁结构线长度差小于阈值（一般为1米）的相交桥梁边线，如果获取边线数目为2，则获取要素为桥梁结构线的边线，如果不为2，执行步骤a2；
58、步骤a2，获取相交边线与x轴正向夹角、结构线与x轴正向夹角；
59、获取和差值的绝对值小于阈值5°的边线，如果获取的边线数为2，则获取边线为桥梁结构线的边线；如果获取的边线数大于2，进行步骤a3的判断；如果获取的边线数小于2，则跳过当前桥梁结构线，处理下一桥梁结构线；
60、步骤a3，设定有一结构线sl，结构线sl的边线为o1l1 和o2l2，则结构线sl与其边线o1l1的中心点p1、边线o2l2的中心点p2连线必定相交，与缓冲区相交桥梁边线之间两两组合中心点连线与桥梁结构线之间求交，如果中心点连线与结构线相交，则记录这两条边线o1l1和o2l2，并计算两边线中心点间距离；选择记录中两中心点间距离与桥梁宽度值最相近的一组，确定为桥梁结构线的边线；如果与缓冲区相交边线之间两两组合的边线中心点连线与桥梁结构线都不相交，则没有桥梁结构线对应的边线，处理下一结构线。
61、步骤3包括：
62、步骤3-1，确定边线节点构面顺序；
63、步骤3-2，确定边线端点内缩点；
64、步骤3-3，确定边线节点高程值。
65、步骤3-1包括：通过两边线首尾相连两条线段是否相交，判断边线连接方式，如果构造的两条线不相交则使用首尾相连方式，否则使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.融合先验知识和密集匹配点云的桥梁三维模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2-1中，所述以r为半径构建缓冲区具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2-2中，所述判断规则包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3-1包括：通过两边线首尾相连两条线段是否相交，判断边线连接方式，如果构造的两条线不相交则使用首尾相连方式，否则使用首首尾尾相连方式：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3-2包括：边线端点内缩点通过与其对应连接节点连线方向平移桥梁宽度的四分之一获取，节点内缩长度W/4的内缩点通过到另一边线节点方向平移W/4获得，获取所有边线节点内缩点，具体包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤3-3包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤5包括：利用
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤7包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.融合先验知识和密集匹配点云的桥梁三维模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2-1中，所述以r为半径构建缓冲区具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2-2中，所述判断规则包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3-1包括：通过两边线首尾相连两条线段是否相交，判断边线连接方式，如果构造的两条线不相交则使用首尾相连方式，...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄桦，沈正中，刘微微，张乙志，张君栋，李杰，刘阳，
申请(专利权)人：浙江省测绘科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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