單體化問(wèn)題的由來(lái)以及采集技術(shù)流程

　　單體化問(wèn)題的由來(lái)，我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)什么是“單體化”?！皢误w化”其實(shí)指的就是每一個(gè)我們想要單獨管理的對象，是一個(gè)個(gè)單獨的、可以被選中的實(shí)體(Entity);即用鼠標點(diǎn)擊時(shí)可以顯示為不同顏色(稱(chēng)為“高亮”)顯示，可以附加屬性，可以被查詢(xún)統計等等。只有具備了“單體化”的能力，數據才可以被管理，而不僅僅是被用來(lái)查看。對于人工建模而言，單體化是一個(gè)不言而喻的事情。即在人工建模的過(guò)程中，自然會(huì )把需要單獨管理的對象(如建筑、路燈、樹(shù)木等)制作為單獨的模型，也是和其它對象分離開(kāi)的。(當然也有一些時(shí)候為了其它方面的一些考慮，人工建模時(shí)故意把幾棟樓作為一個(gè)對象來(lái)制作)

　　一、傾斜攝影三維模型單體化方法

　　目前傾斜攝影單體化建模方法主要包括一下三類(lèi)：

　　1.1矢量切割單體化

　　切割單體化是將對象物的三角面進(jìn)行分割，實(shí)現了一定意義上的模型單體化操作，后期也能對單體化模型進(jìn)行管理和應用。

　　但是用這種編輯模型產(chǎn)生的數據量較大，會(huì )對LOD產(chǎn)生破壞，數據也只能單獨導入。這種切割方法所出的單體化模型的效果較差，邊緣底部會(huì )有明顯的鋸齒和不規則形狀，在后期的管理應用方面稍顯欠缺。

　　1.2矢量疊加單體化

　　此類(lèi)方法主要是對超圖SuperMap等典型性GIS軟件的應用。進(jìn)行三維渲染時(shí)，在傾斜攝影模型中將對應矢量面進(jìn)行動(dòng)態(tài)疊加，該矢量面在垂直地表的方向對包圍盒的生成，并不會(huì )超過(guò)特定的閾值范圍。

　　結合對范圍內的三角網(wǎng)的判斷，通過(guò)半透明顏色與三角網(wǎng)的貼合，使模型從視覺(jué)上的完整展現得以實(shí)現，并且能夠實(shí)現對單個(gè)操作的管理。

　　但是這種方法對單體的分離并不是真正意義上的，其表面雖然能夠達到單體的效果，然而從事實(shí)上來(lái)說(shuō)僅僅是對對象輪廓的矢量面進(jìn)行了調用，從真正意義的角度上來(lái)說(shuō)，單體化的目標并不是單體，而是為了實(shí)現分離。

　　1.3模型重建單體化

　　模型重建單體化是指以傾斜攝影測量數據為基礎數據源，通過(guò)模型重構在原始場(chǎng)景上實(shí)現分離效果，從而實(shí)現模型的單體化。模型貼圖是從圖像中自動(dòng)收集的，使用映射完成模型貼圖。

　　這個(gè)方法相比矢量疊加單體化來(lái)說(shuō)，對人力有著(zhù)更大的需求，側重于對產(chǎn)品的提供，而并不適用于GIS。

　　二、傾斜攝影三維模型單體化流程

　　不同的單體化方式有不同的流程，本次主要介紹模型重建單體化這種方式，并以DP-modeler為例。

　　如上文所說(shuō)，模型重建單體化是以連續傾斜攝影測量數據為基礎數據源，通過(guò)在原有實(shí)景三維模型的基礎上對模型進(jìn)行重建，從而實(shí)現不同對象的模型單體化。

　　2.1通過(guò)擠出操作，轉換成立體模型

　　對某個(gè)建筑物進(jìn)行單體化時(shí)，我們應選擇多邊形繪制工具，在頂視圖視角下對影像提取建筑頂部輪廓線(xiàn)。

　　根據傾斜影像判斷建筑物高度，設定基準面，將平面模型通過(guò)擠出操作，轉化成立體模型。

　　通過(guò)擠出柱體將其擠出到指定高度，再用內偏移及外擴、切割等操作來(lái)創(chuàng )建建筑物立體面以及房屋附屬結構，例如屋檐、女兒墻、單元門(mén)門(mén)洞等。

　　2.2一鍵貼圖

　　對建好的單體化模型進(jìn)行一鍵貼圖，利用傾斜影像可以采集到建筑物不同層面的紋理特征，可以從相機影像中自動(dòng)采集模型圖，然后可以通過(guò)一鍵完成來(lái)進(jìn)行單體化模型的貼圖。

　　對于個(gè)別不合適的面，可以通過(guò)選擇最佳影像進(jìn)行手動(dòng)貼圖，以達到三維模型所需要的最佳效果。自動(dòng)映射與手動(dòng)貼圖所得到的模型貼圖，不免有些瑕疵，我們可以通過(guò)調用PS進(jìn)行紋理修改，修改后保存的貼圖可以在在 DP-modeler 下直接進(jìn)行替換，無(wú)需查找貼圖。

　　三、建筑物輪廓線(xiàn)采集技術(shù)標準

　　3.1輪廓線(xiàn)采集技術(shù)要求

　　建筑物輪廓線(xiàn)采集是后續制作建筑物三維模型的基礎，采集輪廓線(xiàn)時(shí)按照如下規則進(jìn)行矢量采集。

　　對于平頂建筑物，沿建筑物邊沿采集;

　　對于人字形房頂，按兩次采集，先采集建筑物的邊緣線(xiàn)，使其直角化，再采集建筑物頂部屋脊線(xiàn)，將其拉升至實(shí)際高度，鉤出斜面;

　　對于復雜結構，需要先后采集同一高度閉合的外輪廓線(xiàn)、各屋脊線(xiàn)、屋頂凸出結構的輪廓線(xiàn)，對于圓或是弧，用五、六個(gè)點(diǎn)連起來(lái)表示。

　　3.2數據采集指標

　　(1)郊區：房上房，高>2.5米，面積>5平方米;基本房，高>2.5米，面積>5平方米。城區：房上房，高>2.5米，面積>2平方米;基本房，高>2.5末，面積>2平方米。

　　(2)在保持原有房屋外觀(guān)的情況下，高度差小于0.5米的以及水平方向拐折小于0.5米的房子視情況可以適當綜合。

　　(3)房上房必須抬到基本房上，該接邊的房子必須接邊，兩者之間不能出現空隙。

　　(4)房屋構造線(xiàn)必須均勻有序，不能雜亂無(wú)章。

　　(5)高檔住宅，沿街道兩邊的商場(chǎng)，企事業(yè)單位，機關(guān)學(xué)校醫院等建筑，凡女兒墻大于0.5米且寬度大于0.5米的要單獨表現;高檔住宅，沿接到兩邊的商場(chǎng)，企事業(yè)單位，機關(guān)學(xué)校醫院以及工礦等建筑，凡女兒墻高度大于1.5米(除廣告牌)女兒墻需要單獨表現，女兒墻表現時(shí)都需要以房上房的形式表現。

　　3.3各等級模型采集要求

　　(1)政府建筑、商業(yè)建筑、公共建筑大于0.5米的凹凸部分需采集。

　　(2)沿街建筑大于0.8米的凹凸部分需采集。

　　(3)建筑的屋檐、裝飾墻等結構大于0.8米以上需按照實(shí)際的尺寸、形狀采集，細節可以使用貼圖表現。

　　(4)突出門(mén)廳、進(jìn)出口大門(mén)需要采集。

　　(5)建筑頂部結構需要按照實(shí)際情況采集，不能出現比例、結構形狀與實(shí)際不符的情況。

　　(6)建筑的女兒墻需要按照實(shí)際高度、寬度采集，居民自建房屋除外。

　　(7)沿街建筑如有面積較小，面數較多的情況，如百葉窗、欄桿等，可做成塊狀，直接貼影像。

　　(8)建筑重要面的裝飾柱(墻線(xiàn))凹凸在一米以上需要采集。

　　(9)房屋墩、柱：直徑大于1米，且高度大于1.5米需要采集。

　　(10)圍墻需要采集。

　　(11)屋頂裝飾物：投影面大于4平方米，或者最長(cháng)的一邊大于2米的幾何造型必須采集。

　　四、傾斜攝影模型單體化應用

　　傾斜攝影模型只有進(jìn)行單體化后才能成為真正意義上的GIS數據，具備圖查屬性、屬性查圖、緩沖區查詢(xún)、制作專(zhuān)題圖等功能，并在三維空間分析方面實(shí)現通視分析，(動(dòng)態(tài))可視域分析，天際線(xiàn)、剖面線(xiàn)分析，三維體渲染等操作，為智慧城市、規劃、國土、測繪、軍事、災害應急、農林業(yè)、旅游、文物保護等行業(yè)提供可操作的三維數據來(lái)源，以及系統、完整的解決方案與服務(wù)。

　　基于傾斜攝影的三維建模因其高效率、高精度、高真實(shí)感、低生產(chǎn)成本的優(yōu)勢，已成為大規模城市三維重建的重要手段。根據不同生產(chǎn)需求、應用領(lǐng)域選擇合適的單體化方式，將精細化三維實(shí)景模型與GIS分析無(wú)縫整合，在智慧城市建設中具有很強的應用價(jià)值。