基于DSM和TDOM的城市三维模型构建(1)
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三维城市建模技术城市是现代文明的中心,迅速加快城市化进程已经使城市的可持续发展显得至关重要,城市空间的管理已经不满足现在分散、单一的模式,需要对城市空间范围内的地上和地下信息进行综合管理,通过建设城市区域三维地理信息系统,对城市的空间信息进行综合管理和服务,才能够满足当前城市快速发展所面临的应用需要。
城市区域三维GIS是一个涵盖地表、地上、地下等多维空间信息的三维地理信息系统,在城市区域三维GIS的支持下,我们可以在一个统一的时空框架下对城市地表以上、地球表面及地下进行整体的真3D可视化表达、管理、更新、查询、分析与操纵。
由此可见,城市区域三维GIS的实质是真三维GIS技术在城市工作中的应用,是综合使用三维GIS技术、遥感技术、空间数据库技术、三维可视化技术及计算机网络技术,实现对城市地物、地表、地质及其相关数据的有效存储、管理可视化再现与网络化服务。
三维城市模型,建立真实与虚拟世界间的桥梁,在历史演变中,传统制图技术运用于地图测绘以展现土地利用的状态,二维平面资料难充分发挥地图的功能,但对于三度空间世界的描述仍然不足,随着科技的发展,测绘技术演变至三维,通过新的测量技术可获取真实世界中各物体精确的几何资讯,包含位置、形状与大小等,进而建立三维虚拟城市模型,再者,数字化的三维虚拟世界,充满无限的可能,例如不受物理的限制随意于空间中各个位置与角度观察周边的环境,这些视觉上的经验难以在现实生活中得到,因此,虚拟的三维数字城市是忠实呈现真实世界重要的途径之一。
在专业应用上,由于三维数字城市为真实世界的缩影,故可用于决策支援,比如区域规划、都市更新、灾害防治等等。
数字形式表示地理空间成为热点,数字省市、数字城镇已经成为世界各国发达省市和地区21世纪的发展战略,成为争先抢占科技、产业和经济的制高点之一。
在构建数字城市的过程中,城市三维景观建模是一个重要的组成部分,是摄影测量与遥感、地理信息系统及计算机科学等学科的研究内容之一。
城市区域三维地质结构模型建设与集成方法城市区域三维地质结构模型建设与集成方法随着城市化进程的加速发展,城市地质环境扮演着越来越重要的角色。
城市区域的地质环境与地貌特征不同,其特点为地质单元复杂、时空分布不规则、地质地貌标志多样。
因此,在城市规划建设中,建立城市区域三维地质结构模型显得尤为必要。
以下,本文将从注意事项、设计流程、技术方法、数据集成等四个方面介绍城市区域三维地质结构模型的建设及集成方法。
一、注意事项在建立城市区域三维地质结构模型的过程中,需要注意以下几个事项。
1.数据质量和准确性是建立三维地质结构模型的基础。
地质数据的精度、完整性以及异质性是建立城市区域三维地质结构模型的关键。
因此,在数据采集和处理过程中,应严格把关,保证数据的准确性和质量。
2.要考虑地质数据的异质性和空间分布的不规则性。
城市地质环境复杂,地层厚度、岩性、构造、断裂等地质条件具有一定的异质性,在进行三维地质建模时,应考虑数据的空间分布不规则状况,合理设置地质层次和结构等建模参数。
3.建模要综合考虑地质与人文环境相互影响。
建立城市区域三维地质结构模型不能排斥城市人文环境的影响,应充分考虑与城市人文环境的关系,确保城市规划与建设中各环节的协调和一体化。
二、设计流程在建立城市区域三维地质结构模型时,应按以下流程进行。
1.数据采集。
数据采集包括地质文献资料的搜集、调查、采样以及测量等,全面获得城市区域地质信息的基础数据。
2.数据处理。
数据处理包括数据清洗、质量检测、误差处理、补全数据等。
数据处理的目标是使数据可加工,可利用,可用于建立三维地质模型。
3.数据建模。
数据建模是建立三维地质结构模型的基础,包括地质横断面绘制、地质单元建立、地质特征分析等工作,使地质信息形成立体化,再加工得到编制地质数字模型的三维几何信息。
4.模型验证与解释。
模型验证是为了评估地质模型的准确性和逼真度,解释地质模型是为了确定地质模型的真实性和先进性,以保证编制出的地质模型符合实际情况。
测绘技术三维城市建模技术解析随着城市化进程的不断推进,人们对城市空间的需求也日益增长。
而测绘技术在城市规划与管理中扮演着重要的角色。
在过去,传统的测绘技术仅能够提供二维的地理信息,难以满足城市空间管理的需求。
然而,随着科技的进步和创新,三维城市建模技术应运而生。
一、三维城市建模技术的定义与发展三维城市建模技术是指利用测绘技术和计算机生成的模型,实现对城市空间的精确建模和模拟。
这项技术可以将现有的地理数据与建筑物、道路、地形等要素结合起来,形成真实且可交互的城市模型。
在过去的几十年中,三维城市建模技术得到了迅速发展。
起初,人们使用航空摄影和卫星遥感技术获取地理信息,并通过计算机进行数据的处理和分析。
然而,由于数据量大、处理速度慢以及计算机性能的限制,这种方法无法满足实时建模和模拟的需求。
如今,随着激光雷达、摄像头和无人机等先进设备的应用,以及计算机硬件和软件的飞速发展,三维城市建模技术取得了长足进步。
现在,测绘技术可以通过激光遥感技术获取高精度的地形和建筑物数据,将其与卫星影像进行融合,形成更加真实的三维城市模型。
二、三维城市建模技术的应用领域三维城市建模技术在城市规划和管理中具有广泛的应用。
首先,它可以帮助城市规划师和建筑设计师进行规划和设计。
通过建立真实的三维城市模型,他们可以更好地预测建筑物的阴影、交通流量、可视性等因素,从而优化城市的布局和发展方向。
其次,三维城市建模技术在建筑物的施工和维护过程中起到了重要的作用。
施工人员可以利用三维模型进行场地布置和物流规划,提高工作效率;维护人员可以通过模型精确定位建筑物的问题并进行修复。
此外,三维城市建模技术还在城市安全和应急管理方面发挥了关键作用。
基于真实的城市模型,应急管理部门可以进行模拟演练,提前规划和预防意外事件的发生。
三、三维城市建模技术的挑战和未来发展尽管三维城市建模技术取得了长足的发展,但仍然面临着一些挑战和问题。
首先,获取数据的成本较高。
浅述真正射影像制作的关键技术摘要: 本文简单介绍真正射影像的出现和发展现状,并对真正射影像制作中的关键技术做简单扼要的阐述。
关键词:真正射影像;TDOM;DSM;遮挡检测;阴影分析;像素工厂1引言测绘是一门应用性很强的学科,需求牵引是测绘科学发展的根本。
测绘4D 产品无疑是国家测绘的基础,产品的多样化是更是社会发展的需要。
在2006年出版的《中国测绘学科发展蓝皮书》中提到一种“真正射影像”的概念,书中认为,真正射影像在城市空间信息领域中应用前景非常广阔。
真正射影像这种全新的测绘产品开始引起普遍的关注。
本文就真正射影像制作中的关键技术做简单阐述,希望能在今后的测绘生产中产生积极的影响。
真正射影像图概念要阐述真正射影像图概念,先要从传统正射影像图讲起,然后通过比较两者的区别来理解真正射影像图概念和特点。
2.1 概念数字正射影像图(Digital Orthophoto Map,DOM)是利用数字高程模型(DEM)对经扫描处理的数字化航空像片,经逐像元进行投影差改正、镶嵌,按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像数据集。
它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像,具有精度高、信息丰富、直观真实等特点。
数字真正射影像图(True Digital Orthophoto Map,TDOM)是利用数字表面模型(DSM),通过数字微分纠正技术,改正原始影像的几何变形,对整个测区进行影像重采样后,使影像视角被纠正为垂直视角而形成的影像图。
2.2 比较TDOM对影像重采样后的影像视角都被纠正为垂直视角,与传统的正射影像相比,在大比例尺影像图中,避免了高大建筑的倾斜对其它地物的遮挡,在拼接地区能够实现平滑自然的过渡。
单从纠正方式和建筑物效果来比较,传统DOM有如下特点:a、通过数字高程模型来纠正;b、会产生倾斜的建筑物;c、会产生一些掩蔽的区域。
而TDOM则是:a、通过数字表面模型来纠正;b、完全垂直的建筑物(屋顶能够正确定位);c、无掩蔽的区域。
一、倾斜摄影产业链组成倾斜摄影技术涉及到多个领域,包括软硬件、航飞、建模和应用等多个环节。
从上下游产业链的角度可以划分五个主要环节,倾斜摄影航摄平台(飞行平台、倾斜摄影相机)、倾斜摄影航飞、倾斜摄影数据处理、三维GIS平台、行业应用。
具体包括如下:1)倾斜摄影航摄平台的研制,主要包括飞行平台(如动力三角翼、无人机等)和倾斜摄影相机两大块;2)倾斜摄影航飞,即具体承担航飞的实施,以获取倾斜影像数据;3)倾斜摄影数据处理,主要包括基于倾斜影像的全自动或人工干预建模,以及大比例尺地形图测绘等,同时也能提供传统的4D产品(DSM、TDOM、DEM、DLG等);4)支持倾斜摄影数据成果的三维GIS平台的研制;5)基于倾斜摄影数据成果和三维GIS平台的应用开发。
二、倾斜摄影应用关键技术倾斜摄影产业链中涉及诸多技术环节,除了硬件设备的研发,软件方面的关键技术集中于自动化建模技术和平台应用技术。
目前自动化建模技术主要掌握在国外,国内有企业和科研院所正在攻关中,但尚未达到国产替代的程度。
平台应用技术上国产软件则已经走到世界的前列,具体包括:海量数据加载技术、单体化技术、效果修补技术等。
(1)海量数据加载技术指的是倾斜摄影模型数据量往往非常庞大,一平方公里的数据量在0.5-2GB之间,这样中小城市的建成区就能达到几十乃至上百GB。
不过好在倾斜摄影自动化建模软件可以输出标准的OSGB格式,且数据本身就自导了LOD(多细节层次)。
利用数据自带的LOD,超图软件通过直接读取OSGB,并运用LOD来优化调度,做到再大的数据量也可以实现瞬间加载,性能非常流畅。
(2)单体化技术是倾斜摄影模型由于生产工艺问题,最后的成果是连片的三角面片,并没有把建筑物等模型单独提取出来。
而这样的数据只能用来看看,无法进行GIS的管理与应用。
而尝试把建筑物进行物理分割,则又会造成效果差、打破原有LOD结构导致性能急剧下降等问题。
可行的办法是叠加需要管理的建筑物的矢量底面数据,运用三维渲染技术,动态实现倾斜摄影模型上的高亮选中效果。
Land & Resources Herald文章编号:1672-5603(2016)01-086-5利用数字建筑模型制作真正射影像的方法与实现赵淑玲*,屈伟军(湖南省第二测绘院,湖南 长沙 410119)摘 要 分析了传统正射影像与真正射影像的区别,介绍了数字建筑模型及其生成数字表面模型的方法,简要阐述了真正射影像制作原理,介绍了目前主流的制作真正射影像的系统及其生产流程,进行了真正射影像生产试验。
关键词 数字建筑模型;真正射影像;数字微分纠正;遮蔽检测与补偿中图分类号:P283.49 文献标识码:AThe Method and Implementation of Making True Orthophoto MapUsing Digital Building ModelZhao Shuling, Qu Weijun(The Second Surveying and Mapping Institute of Hunan, Changsha Hunan 410119)Abstract: The differences between traditional orthophoto map and true orthophoto map are analyzed, the digital building model and how to use it to generate digital surface model are introduced, the principles of making true orthophoto map are brie fl y described, the mainstream systems of making true orthophoto map and its production processes are introduced, and a true orthophoto production test is implemented.Key Words: digital building model; true orthophoto; digital differential recti fi cation; occlusion detection and compensation*第一作者简介 赵淑玲,女,1969年生,地理信息工程专业,从事地理信息数据处理、三维建模、系统开发、国土调查等工作。
城市三维建模技术方案研究摘要:城市三维模型是对城市地形地貌、地上地下人工建(构)筑物的三维表达,反映城市中对象的空间位置、几何形态、纹理及属性等信息。
本文阐述了城市三维建模基本准则,技术路线,生成流程、技术特点等内容。
关键词: 三维建模; 立体测图; 真正射影像Abstract:The 3D modelofcityis acityterrain,over ground and undergroundartificialbuilt(structure)three-dimensional expressionof the building,to reflect the spatial position,cityofobjectgeometry,textureand attribute information.This paper introduces the basic principle,3D city modelingtechnology,production process,technical characteristics of the content.Key words:3D modeling;stereo mapping;true orthophoto引言:城市三维建模旨在综合运用“3S”技术、三维建模与可视化技术,以多尺度遥感对地观测技术为手段、以1:1000标准分幅和行政单元为基础作业单元,设计一套人机交互方式的城市三维建模技术流程,利用DEM、DOM、TDOM、DLG构建城市建筑物的几何模型,实现从DOM、TDOM和带有定向参数的原始影像上提取建筑物各个面的纹理,并对纹理信息进行处理,最后在建筑物几何模型上粘贴纹理生成城市三维模型。
从而以较低的建设成本,较高的建模效率满足城市三维建模的要求,实现对城市现状的三维模型快速建立,满足不同用户的需求,为城市管理提供可视化的手段。
一、城市三维建模基本准则1)分幅建模为了便于数据库存储和系统调用,以1:1000标准分幅为单位作为建模的基本单位,DLG、DOM、DEM和TDOM也相应的以此单位分幅。
基于基础测绘实景三维场景数据提供地理信息服务和应用的思考摘要:近年来,随着国内相关测绘单位陆续在基础测绘项目生产中采用了无人机和三维激光扫描等新型测绘装备和技术,基于倾斜摄影三维模型、三维激光点云模型、移动测量全景影像等实景三维场景数据进行DOM、DEM、DLG等基础测绘数据生产的技术已逐渐成熟。
但基于新型测绘技术获取的真正射影像(TDOM)、数字表面模型(DSM)、倾斜摄影三维模型、三维激光点云模型、移动测量全景影像等多种基于实景三维方式表达的地理信息场景数据,如何服务于国民经济建设和城市治理等相关领域,是目前国内地理信息行业发展面临的现实问题。
本文通过对实景三维场景数据的应用场景进行分析,并结合相关实景三维场景数据的需求调研分析,探讨一些解决思路。
关键词:基础测绘;实景三维场景数据;应用思考一、传统测绘产品的应用场景及改进需求以传统4D产品为代表的基础测绘成果中,目前服务于城市规划、设计和建设等相关领域的数字化基础测绘成果以数字线划图(DLG)和正射影像图(DOM)两种较为常用。
其中DLG数据成果格式主要以AutoCAD的dwg、ArcGIS的mdb或shp等为主;DOM数据成果格式主要以tif格式的正射影像为主;另外两种数据成果(即DEM和DRG)的实际应用场景较少。
DLG主要由包含平面投影坐标和高程信息的点、线、面、注记等要素组成。
依据《地形图图式》和相关地方数据标准中定义的专业符号、线型、注记等规则,可以基于二维场景描述建构筑物的坐落、交通水系的走向、植被地貌覆盖的范围、管线杆塔敷设与连接和各种地理名称的分布等平面信息,对于山地、丘陵等自然地形起伏和其他需要表示高低错落等三维信息的则采用等高线和高程点注记进行描述。
由于《地形图图式》在地形地貌的表述中包含了大量的图形语言和规则信息,具有极强的专业性,使许多非测绘专业的使用者很难完全理解DLG中各种符号、线型对应的真实含义。
为了满足近20年来城市精细化管理对地物要素代码分类细化的需求,并解决城市建设中出现的大量空间交错、形态各异的建构筑物及各种新增的公共服务设施等如何在DLG上表示的问题,国家测绘管理部门组织对《地形图图式》进行了两次修编和完善,对应的DLG地物要素分类代码个数也进行了相应的补充、增加和细分。