【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维建模，特别是一种三维语义模型的多层次结构智能派生方法及装置。
技术介绍
1、建筑物三维建模目前语义表达能力较差，导致三维地理信息系统(geographicinformation system，gis)利用率低，难以满足建筑物部件信息查询、能耗分析和精细化管理等深层次应用。此外，由于缺乏统一的建模标准，许多三维数据格式互不兼容，可重用性差，而且无法反应空间之间的位置关系的数学化，导致建筑物三维模型互操作和数据共享困难，同时缺乏语义和空间定位之间建立关系。因此，如何增强三维模型的语义特征的新映射关系，减少三维模型制作维护成本，方便实现其数据的检索和共享、互操作，已成为当前智慧城市建设中亟需解决的难题。
2、城市地理标记语言(citygeography markup language，citygml)是开放地理空间信息联盟(open geospatial consortium，ogc)推出的虚拟三维城市模型存储和交换国际开放标准，也是三维gis领域一种通用语义信息模型。citygml模型强调几何、拓扑和语义表达的一致性，其弥补了传统三维模型在数据共享和互操作方面的不足，增强了三维模型重用性，因而在城市规划、建筑物光照估计、能源需求分析、阴影分析、噪声传播估计及三维地籍和设施管理等众多领域有广泛应用。在建筑物三维表达方面，citygml不仅定义了屋顶、墙面、地面、门、窗、房间等各种部件的语义信息，还采用5级lod进行由简到繁的多尺度表达。citygml(citygeographymarkuplan-guag
3、现有技术中通过预设的数学公式来确定建筑构件的定位，以及位置关系，需要通过多个定点的坐标进行计算，并且计算时仅仅针对一栋建筑进行，因而效率不高。
4、事实上，建筑构件中的楼层、屋顶、墙体、结构件如柱横梁等、门、窗，其坐标范围都有其特有的特征，他们之间也存在特有的范围交集。因此利用这一特点进行智能化重建成为一种可选地方案。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提出一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种三维语义模型的多层次结构派生方法及装置。本专利针对现有的一些三维建模方法强调单一尺度几何模型构建，缺乏多细节层次(lod)之间空间位置关系特点和语义信息表达，互操作性不强等问题，以国际开放标准citygml为基础，提供了一种三维语义模型的多层次结构派生方法。
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种三维语义模型的多层次结构智能派生方法，所述方法包括：
3、获取多个三维建筑模型的原始三维模型数据(即ifc模型的原始三维模型数据)，对于其中每一个，建立ifc模型和citygml lod4模型之间的语义映射规则，并基于所述语义映射规则和所述原始三维模型数据确定ifc建筑构件和citygml建筑构件之间的对应关系，以确定各citygml建筑构件对应的语义表达；
4、基于所述原始三维模型数据提取所述ifc模型中各ifc建筑构件对应的几何信息，对各所述ifc建筑构件对应的几何信息进行几何变换获取到对应的由空间数据点构成的三维数据结构图，来表示citygml建筑构件，得到各所述citygml建筑构件对应的几何表达；
5、通过ogc citygml标准定义所述三维建筑模型的不同层级模型的几何表达和语义表达，将所述建筑构件对应的语义表达和三维数据结构图中对应的数据点之间建立映射，建立各层级模型对应的语义表达和几何表达之间的映射体。
6、容易理解的是，通过三维数据结构图建立了不是传统的二维映射表，而是三维的映射体，体现了各建筑构件语义和空间位置之间的关系。丰富了citygml的表达方式，更加清楚地、方便地定位到建筑构件的位置。
7、基于所述各层级模型对应的三维数据结构图智能重构所述三维建筑模型，从而实现不同层级模型的派生。
8、可选地，其中几何变换的方法包括：
9、s1建立三维直角坐标系xyz，定义坐标原点，在多个原始三维模型数据中以预设的点和所述原点重合，预设的方向和三维直角坐标系中的x轴或y轴平行，标记出各层级模型对应的建筑构件；
10、s2标记出不同建筑构件之间的交线，获取交线上任意点的坐标，得到在x轴、y轴、z轴上的坐标值范围，同时定义任一交线的定位点，使得所述定位点离开所述原点距离最近或者次近；
11、s3将所述坐标值范围的跨度归一化后的值作为灰度数值或rgb彩色数值，由此得到任一交线的定位点和灰度数值或rgb彩色数值；将定位点和灰度数值或rgb彩色数值形成数据点，以定位点在坐标系中的位置将数据点定位到坐标系中，形成三维数据结构图，且数据点以带所述灰度数值或rgb彩色数值的符号表示。
12、所谓跨度就是指坐标值范围的长度，比如x坐标范围为[1,3],则跨度为2。
13、可选地，所述预设的点为建筑底面的一个顶点，所述预设的方向的选定使得其中一个外立面所在平面与x轴或y轴平行。
14、可选地，定位完成的所述数据点采用不同符号来表示不同取向的交线。
15、基于所述各层级模型对应的三维数据结构图智能重构所述三维建筑模型的方法具体包括：
16、s4对于任一三维数据结构图中的数据点，从定位点开始往x轴正方向进行移动形成第一轨迹，再从定位点开始往x轴负方向进行移动形成第二轨迹，使得第一第二轨迹的第一并集长度与x轴方向上跨度(即该定位点对应的交线在x轴方向上的跨度，也即该交线在x轴上投影长度，或投影在x轴上坐标值的范围)重合；从定位点开始往y轴正方向进行移动形成第三轨迹，再从定位点开始往y轴负方向进行移动形成第四轨迹，使得第三第四轨迹的第二并集长度与y轴方向上跨度重合；从定位点开始往z轴正方向进行移动形成第五轨迹，再从定位点开始往z轴负方向进行移动形成第六轨迹，使得第五第六轨迹的第三并集长度与z轴方向上跨度重合，由此获得第一并集至第三并集的总并集；
17、s5建立斜线生成模型，所述斜线生成模型包括当在三维数据结构图中显示的总并集是平面正交线段或立体正交线段时，通过点击或识别平面正交线段或立体正交线段自动连接相应的计算方法形成斜线，所述计算方法是，对于平面正交线段为，对正交的两个正方向和两个负方向上分别作矩形，连接定位点所在的两个面对角线，生成斜线；对于立体正交线段则对正交的三个正方向和三个负方向上分别作平行六面直棱柱，连接定位点所在的两个体对角线，生成斜线；
18、所述识别平面正交线段或立体正交线段可以采用将重建前原始三维模型数据中的线条和重建后的总并集进行差分运算，若差分结果为零说明重建后的总并集不是正交交线段，否则是正交线段。
19、可以理解的是，如果不是斜线，则重建后的总并集是与重建签的交线是重合的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维语义模型的多层次结构智能派生方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，第二步的所述几何变换的方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设的点为建筑底面的一个顶点，所述预设的方向的选定使得其中一个外立面所在平面与X轴或Y轴平行；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第四步中基于所述各层级模型对应的三维数据结构图智能重构所述三维建筑模型的方法具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述识别平面正交线段或立体正交线段采用将重建前原始三维模型数据中的线条和重建后的总并集进行差分运算，若差分结果为零说明重建后的总并集不是正交交线段，否则是正交线段；所述识别模型包括在总并集所在平面上采用SVM算法完成分类，和/或以定位点在XY平面上的投影坐标以及灰度值进行三维聚类分析完成分类；
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，获取交线上任意点的坐标替换为获取交线上预设间隔距离的点的坐标；
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中，所述建筑构件群分类识别模型包括各建筑在总并集对应所在平面上采用SVM算法完成分类，和/或以各建筑所有定位点在XY平面上的投影坐标以及相应灰度值进行三维聚类分析完成分类；
9.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述第三步具体包括：
10.一种三维语义模型的多层次结构派生装置，以实现如权利要求1-18中任一项所述方法，其特征在于，所述装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种三维语义模型的多层次结构智能派生方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，第二步的所述几何变换的方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设的点为建筑底面的一个顶点，所述预设的方向的选定使得其中一个外立面所在平面与x轴或y轴平行；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第四步中基于所述各层级模型对应的三维数据结构图智能重构所述三维建筑模型的方法具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述识别平面正交线段或立体正交线段采用将重建前原始三维模型数据中的线条和重建后的总并集进行差分运算，若差分结果为零说明重建后的总并集不是正交交线段，否则是正交线段；所述识别模型包括在总并集所在平面上采用svm算法完成分类，和/或以定位点在xy平面上的投影坐标以及灰度值进行三维聚类分析完成分类；
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，获取交线上任意点的坐标替换为获取交线上预设间隔距离的点的坐标；
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，对于预选地理区域范围内的建筑群，所述几何变换的方法为：挑选基准建筑，在所述基准建筑中构建三维直角坐标系xyz，并定义坐标原点，在基准建筑对应的原始三维模型数据中以预设的点和所述原点重...
【专利技术属性】
技术研发人员：张福存，蒋玉祥，陈兴芳，刘俊伟，邬丽娟，杨文雪，王鸿杰，王晓东，刘璐，马锦山，代云飞，刘梦颖，
申请(专利权)人：西宁市测绘院，
类型：发明
国别省市：
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