一种快速获取三维建筑信息的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种快速获取三维建筑信息的方法及系统，包括数据准备、数据处理和结果生成，具体步骤如下：1.原始数据预处理；2.获取临界高程值；3.数据导入内业处理软件；4.坐标系统转换；5.点图层数据分类；6.建立数字地面模型并获取地形连续变化区间；7.检验并提取建筑物上的点；8.计算建筑物高度；9.建立显示建筑物数字三维模型。本发明专利技术采用系统集成的方式，针对给定区域内所有建筑物设计了一种快速建立数字城市的方法，实现了对城区建筑物的快速三维模型的建立和显示，可适用于土地利用情况调查、城市规划与数字城市建设等领域。本发明专利技术实现了获取三维建筑信息的快速性、高效性和低价性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及获取三维建筑信息
，尤其涉及ー种快速获取LiDAR(LightDetection And Ranging,激光雷达)点云数据与DLG(Digital Line Graphic,数字线划图)数据集成三维建筑信息的方法及系统。
技术介绍
随着工业化、城市化的加速发展，城市信息的滞后性成为当今发展迫切需要解决的一个问题，如何快速、有效、低廉的获取城市建筑物信息建立数字城市是当今城市管理者们普遍关心的一个问题。此外，在进行城镇村土地集约节约利用评价时，建筑物信息获取也是ー个非常重要的方面，快速获取城市建筑物信息对于城镇村土地集约节约评价也是至关重要的一项技术支撑。目前，获取建筑物空间信息建立建筑物数字三维的方法主要有三种类型(I)人エ提取的方法；(2)航空摄影的方法；(3)激光扫描的方法。人工提取的方法就是根据人的判读从图像或是实地读取出每个建筑物的信息，由于完全依据人的经验和方法进行提取，因而速度慢，耗费大量的人力和物力。航空摄影的方法主要是采用立体像对，通过特征匹配和共线条件方程来重建建筑物3D模型，其中匹配算法直接决定了结果的正确性和完整性，此外也有采用单张影像，利用建筑物阴影计算建筑物高，建立建筑物三维数字模型，但通常只能应用于有规则几何的建筑物，而且可靠性和精度都不能得到有效保证。采用激光扫描建立建筑物三维模型的方法是最新发展起来ー种技木，主要方式是采用机载或地面三维激光扫描仪，构建激光点云，从而建立建筑物三维模型，此种方法精度高，但需要处理大量的点云数据，工作量大、过程复杂、处理时间长，然而在应用中我们对建筑物三维模型的获取也不需要如此高的精度。此外，目前还有采用航空影像数据与激光扫描数据相结合的方式获取建筑物三维模型的方式，主要采用高分辨率的航空影像获取建筑物平面轮廓信息，采用激光扫描数据获取高度信息，这种由航空影像获取建筑物外围轮廓的方式需要采用相应算法提取建筑物轮廓，且只对轮廓规则的建筑物最为适用，而且还有很多建筑物轮廓无法有效的提取。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计ー种新型的快速获取三维建筑信息的方法，解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下—种快速获取三维建筑信息的方法，包括数据准备，获取原始数据并进行数据格式转换；数据处理，导入所述格式转换后的数据并获取临界高程值，对导入的所述格式转换后的数据及临界高程值进行数据处理；、结果生成，根据所述数据处理后所得的数据建立建筑物数字三维模型。所述原始数据，包括激光点云数据和数字线划图数据，所述激光点云数据为建筑物高度信息，所述数字线划图数据为建筑物轮廓地图信息。所述的数字线划图数据为大比例尺数字线划图数据。所述的临界高程值，是通过对点云数据的高程属性进行等距高程频率直方图统计分析获得。所述的数据处理过程包括(I)数据导入，导入所述数据格式转换后的原始数据； (2)获取所述临界高程值；(3)坐标系统转换，对导入的数据进行坐标系统转换；(4)点图层数据分类；(5)建立DEM (Digital Elevation Model，数字地面模型)并获取地形连续变化范围；(6)检验并提取建筑物上的点；(7)计算建筑物高度值。所述的坐标系统转换，是将激光点云数据和数字线划图数据转化为统ー的坐标系统框架下。所述点图层数据分类，是以所述临界高程值作为标准将点图层根据其高程属性值分为大于所述临界高程值的点图层和小于所述临界高程值的点图层，分别生成建筑物上的点图层和地面点图层。所述的建立数字地面模型并获取地形连续变化范围，是将所述地面点图层采用克里金插值进行空间插值，生成数字地面模型，得到地形的连续变化取值范围。所述检验并提取建筑物上的点中所述的检验，是采用所述地形的连续变化取值范围对所述建筑物上的点图层再次进行筛选，去掉所述临界高程值在地形变化范围内的点。所述提取建筑物上的点，是将所述数字线划图数据与经过所述数字地面模型筛选过的建筑物上的点图层进行叠加分析。所述计算建筑物高度值，是根据所述数字线划图数据中建筑物轮廓内的点数据的高程值，采取求和取平均值计算平均高度作为属性值赋给建筑物。以所述数字地面模型作为基础高程，采用所述数字线划图数据中建筑物的高度属性建立并显示所述数字线划图数据内所有建筑物的三维模型。ー种快速获取三维建筑信息的系统，包括坐标系统转换模块、数据分类功能、插值模块、叠加分析模块、计算模块以及三维显示模块；所述的坐标系统转换模块，将激光点云数据和数字线划图数据转化为统ー的坐标系统框架下；所述数据分类模块，是以所述临界高程值作为标准将点图层根据其高程属性值分为大于所述临界高程值的点图层和小于所述临界高程值的点图层，分别生成建筑物上的点图层和地面点图层；所述插值模块，将所述地面点图层采用克里金插值进行空间插值，生成所述数字地面模型，得到地形的连续变化取值范围；所述叠加模块，将所述数字线划图数据与经过所述数字地面模型筛选过的建筑物上的点图层进行叠加分析；所述计算模块，是根据所述数字线划图数据中建筑物轮廓内的点数据的高程值，采取求和取平均值计算平均高度作为属性值赋给建筑物；所述显示模块，以所述数字地面模型作为基础高程，采用所述数字线划图数据中建筑物的高度属性建立并显示所述数字线划图数据内所有建筑物的三维模型。本专利技术的有益效果可以总结如下I.本专利技术通过大比例尺DLG数据中获取的建筑物的轮廓信息，位置信息，采用机载激光扫描仪获取建筑物的高度信息，其轮廓、位置信息精确，是ー种快速、有效、低廉的建立数字城市的方法。 2.本专利技术将原始数据导入内业处理软件中，采用由SPSS分析后得到数值，将数据处理流程的各部分功能模块相集成，实现了数据处理流程的自动化与快速化。附图说明图I为本专利技术的整体技术流程图。图2为本专利技术原始数据预处理流程图。图3为本专利技术采用SPSS进行高程数据分析流程。图4为本专利技术未经调整原始高程等间距直方图。图5为本专利技术经调整后的高程等间距直方图。图6为本专利技术快速获取三维建筑信息系统示意图。图7为本专利技术内业数据处理软件流程图。具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仪仪用以解释本专利技术，并不用干限定本专利技术。如图I所示的本专利技术的整体技术流程图，主要内容包括数据准备、数据处理与结果生成三部分内容组成，其具体的实现方式包括如下步骤步骤S101,原始数据预处理。所述原始数据包括LiDAR点云数据O. Ias格式)和从地图数据库中获取的研究区域大比例尺DLG数据。对原始数据的预处理，包括采用Global Mapper软件将las格式的LiDAR点云数据通过设置相应的投影坐标系统转换成shapefile格式的数据。对于由地图数据库中获取的大比例尺DLG数据，由于格式不同，可通过相应的方法将大比例尺DLG数据转为shapefile格式,在转换时也可通过GlobalMapper采用相同的方法进行。步骤S102，获取临界高程值。借助SPSS数据统计分析工具，对LiDAR点云数据的高程属性进行等距高程频率直方图统计分析。由于原始数据LiDAR点云数据的高程是ー个连续的区间，在建立高程频率直方图时应选取适当的高程统计间隔，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速获取三维建筑信息的方法，其特征在于包括 数据准备，获取原始数据并进行数据格式转换； 数据处理，导入所述格式转换后的数据并获取临界高程值，对导入的所述格式转换后的数据及临界高程值进行数据处理； 结果生成，根据所述数据处理后所得的数据建立建筑物数字三维模型。2.根据权利要求I所述的快速获取三维建筑信息的方法，其特征在于所述原始数据，包括激光点云数据和数字线划图数据，所述激光点云数据为建筑物高度信息，所述数字线划图数据为建筑物轮廓地图信息。3.根据权利要求2所述的快速获取三维建筑信息的方法，其特征在于所述的数字线划图数据为大比例尺数字线划图数据。4.根据权利要求I所述的快速获取三维建筑信息的方法，其特征在于所述的临界高程值，是通过对点云数据的高程属性进行等距高程频率直方图统计分析获得。5.根据权利要求I所述的快速获取三维建筑信息的方法，其特征在于所述的数据处理过程包括 (1)数据导入，导入所述数据格式转换后的原始数据； (2)获取所述临界高程值； (3)坐标系统转换，对导入的数据进行坐标系统转换； (4)点图层数据分类； (5)建立数字地面模型并获取地形连续变化范围； (6)检验并提取建筑物上的点； (7)计算建筑物高度值。6.根据权利要求4所述的快速获取三维建筑信息的方法，其特征在于所述的坐标系统转换，是将激光点云数据和数字线划图数据转化为统一的坐标系统框架下。7.根据权利要求4所述的快速获取三维建筑信息的方法，其特征在于所述点图层数据分类，是以所述临界高程值作为标准将点图层根据其高程属性值分为大于所述临界高程值的点图层和小于所述临界高程值的点图层，分别生成建筑物上的点图层和地面点图层。8.根据权利要求4和6所述的快速获取三维建筑信息的方法，其特征在于所述的建立数字地面模型并获取地形连续变化范围，是将所述地面点图层采用克里金插值进行空间插值，生成数字地面模型，得到地形的连续变...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑新奇，艾刚，孙义博，贾宗仁，王鹤饶，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：