單體化(huà)問題的(de)由來(lái)以及采集技術流程

　　單體化(huà)問題的(de)由來(lái)，我們先來(lái)說說什(shén)麽是“單體化(huà)”。“單體化(huà)”其實指的(de)就是每一個(gè)我們想要單獨管理(lǐ)的(de)對(duì)象，是一個(gè)個(gè)單獨的(de)、可(kě)以被選中的(de)實體(Entity);即用(yòng)鼠标點擊時(shí)可(kě)以顯示爲不同顔色(稱爲“高(gāo)亮”)顯示，可(kě)以附加屬性，可(kě)以被查詢統計等等。隻有具備了(le)“單體化(huà)”的(de)能力，數據才可(kě)以被管理(lǐ)，而不僅僅是被用(yòng)來(lái)查看。對(duì)于人(rén)工建模而言，單體化(huà)是一個(gè)不言而喻的(de)事情。即在人(rén)工建模的(de)過程中，自然會把需要單獨管理(lǐ)的(de)對(duì)象(如建築、路燈、樹木(mù)等)制作爲單獨的(de)模型，也(yě)是和(hé)其它對(duì)象分(fēn)離開的(de)。(當然也(yě)有一些時(shí)候爲了(le)其它方面的(de)一些考慮，人(rén)工建模時(shí)故意把幾棟樓作爲一個(gè)對(duì)象來(lái)制作)

　　一、傾斜攝影(yǐng)三維模型單體化(huà)方法

　　目前傾斜攝影(yǐng)單體化(huà)建模方法主要包括一下(xià)三類：

　　1.1矢量切割單體化(huà)

　　切割單體化(huà)是将對(duì)象物(wù)的(de)三角面進行分(fēn)割，實現了(le)一定意義上的(de)模型單體化(huà)操作，後期也(yě)能對(duì)單體化(huà)模型進行管理(lǐ)和(hé)應用(yòng)。

　　但是用(yòng)這(zhè)種編輯模型産生的(de)數據量較大(dà)，會對(duì)LOD産生破壞，數據也(yě)隻能單獨導入。這(zhè)種切割方法所出的(de)單體化(huà)模型的(de)效果較差，邊緣底部會有明(míng)顯的(de)鋸齒和(hé)不規則形狀，在後期的(de)管理(lǐ)應用(yòng)方面稍顯欠缺。

　　1.2矢量疊加單體化(huà)

　　此類方法主要是對(duì)超圖SuperMap等典型性GIS軟件的(de)應用(yòng)。進行三維渲染時(shí)，在傾斜攝影(yǐng)模型中将對(duì)應矢量面進行動态疊加，該矢量面在垂直地表的(de)方向對(duì)包圍盒的(de)生成，并不會超過特定的(de)阈值範圍。

　　結合對(duì)範圍内的(de)三角網的(de)判斷，通(tōng)過半透明(míng)顔色與三角網的(de)貼合，使模型從視覺上的(de)完整展現得(de)以實現，并且能夠實現對(duì)單個(gè)操作的(de)管理(lǐ)。

　　但是這(zhè)種方法對(duì)單體的(de)分(fēn)離并不是真正意義上的(de)，其表面雖然能夠達到單體的(de)效果，然而從事實上來(lái)說僅僅是對(duì)對(duì)象輪廓的(de)矢量面進行了(le)調用(yòng)，從真正意義的(de)角度上來(lái)說，單體化(huà)的(de)目标并不是單體，而是爲了(le)實現分(fēn)離。

　　1.3模型重建單體化(huà)

　　模型重建單體化(huà)是指以傾斜攝影(yǐng)測量數據爲基礎數據源，通(tōng)過模型重構在原始場(chǎng)景上實現分(fēn)離效果，從而實現模型的(de)單體化(huà)。模型貼圖是從圖像中自動收集的(de)，使用(yòng)映射完成模型貼圖。

　　這(zhè)個(gè)方法相比矢量疊加單體化(huà)來(lái)說，對(duì)人(rén)力有著(zhe)更大(dà)的(de)需求，側重于對(duì)産品的(de)提供，而并不适用(yòng)于GIS。

　　二、傾斜攝影(yǐng)三維模型單體化(huà)流程

　　不同的(de)單體化(huà)方式有不同的(de)流程，本次主要介紹模型重建單體化(huà)這(zhè)種方式，并以DP-modeler爲例。

　　如上文所說，模型重建單體化(huà)是以連續傾斜攝影(yǐng)測量數據爲基礎數據源，通(tōng)過在原有實景三維模型的(de)基礎上對(duì)模型進行重建，從而實現不同對(duì)象的(de)模型單體化(huà)。

　　2.1通(tōng)過擠出操作，轉換成立體模型

　　對(duì)某個(gè)建築物(wù)進行單體化(huà)時(shí)，我們應選擇多(duō)邊形繪制工具，在頂視圖視角下(xià)對(duì)影(yǐng)像提取建築頂部輪廓線。

　　根據傾斜影(yǐng)像判斷建築物(wù)高(gāo)度，設定基準面，将平面模型通(tōng)過擠出操作，轉化(huà)成立體模型。

　　通(tōng)過擠出柱體将其擠出到指定高(gāo)度，再用(yòng)内偏移及外擴、切割等操作來(lái)創建建築物(wù)立體面以及房(fáng)屋附屬結構，例如屋檐、女(nǚ)兒(ér)牆、單元門門洞等。

　　2.2一鍵貼圖

　　對(duì)建好的(de)單體化(huà)模型進行一鍵貼圖，利用(yòng)傾斜影(yǐng)像可(kě)以采集到建築物(wù)不同層面的(de)紋理(lǐ)特征，可(kě)以從相機影(yǐng)像中自動采集模型圖，然後可(kě)以通(tōng)過一鍵完成來(lái)進行單體化(huà)模型的(de)貼圖。

　　對(duì)于個(gè)别不合适的(de)面，可(kě)以通(tōng)過選擇最佳影(yǐng)像進行手動貼圖，以達到三維模型所需要的(de)最佳效果。自動映射與手動貼圖所得(de)到的(de)模型貼圖，不免有些瑕疵，我們可(kě)以通(tōng)過調用(yòng)PS進行紋理(lǐ)修改，修改後保存的(de)貼圖可(kě)以在在 DP-modeler 下(xià)直接進行替換，無需查找貼圖。

　　三、建築物(wù)輪廓線采集技術标準

　　3.1輪廓線采集技術要求

　　建築物(wù)輪廓線采集是後續制作建築物(wù)三維模型的(de)基礎，采集輪廓線時(shí)按照(zhào)如下(xià)規則進行矢量采集。

　　對(duì)于平頂建築物(wù)，沿建築物(wù)邊沿采集;

　　對(duì)于人(rén)字形房(fáng)頂，按兩次采集，先采集建築物(wù)的(de)邊緣線，使其直角化(huà)，再采集建築物(wù)頂部屋脊線，将其拉升至實際高(gāo)度，鈎出斜面;

　　對(duì)于複雜(zá)結構，需要先後采集同一高(gāo)度閉合的(de)外輪廓線、各屋脊線、屋頂凸出結構的(de)輪廓線，對(duì)于圓或是弧，用(yòng)五、六個(gè)點連起來(lái)表示。

　　3.2數據采集指标

　　(1)郊區(qū)：房(fáng)上房(fáng)，高(gāo)>2.5米，面積>5平方米;基本房(fáng)，高(gāo)>2.5米，面積>5平方米。城(chéng)區(qū)：房(fáng)上房(fáng)，高(gāo)>2.5米，面積>2平方米;基本房(fáng)，高(gāo)>2.5末，面積>2平方米。

　　(2)在保持原有房(fáng)屋外觀的(de)情況下(xià)，高(gāo)度差小于0.5米的(de)以及水(shuǐ)平方向拐折小于0.5米的(de)房(fáng)子視情況可(kě)以适當綜合。

　　(3)房(fáng)上房(fáng)必須擡到基本房(fáng)上，該接邊的(de)房(fáng)子必須接邊，兩者之間不能出現空隙。

　　(4)房(fáng)屋構造線必須均勻有序，不能雜(zá)亂無章(zhāng)。

　　(5)高(gāo)檔住宅，沿街(jiē)道兩邊的(de)商場(chǎng)，企事業單位，機關學校醫院等建築，凡女(nǚ)兒(ér)牆大(dà)于0.5米且寬度大(dà)于0.5米的(de)要單獨表現;高(gāo)檔住宅，沿接到兩邊的(de)商場(chǎng)，企事業單位，機關學校醫院以及工礦等建築，凡女(nǚ)兒(ér)牆高(gāo)度大(dà)于1.5米(除廣告牌)女(nǚ)兒(ér)牆需要單獨表現，女(nǚ)兒(ér)牆表現時(shí)都需要以房(fáng)上房(fáng)的(de)形式表現。

　　3.3各等級模型采集要求

　　(1)政府建築、商業建築、公共建築大(dà)于0.5米的(de)凹凸部分(fēn)需采集。

　　(2)沿街(jiē)建築大(dà)于0.8米的(de)凹凸部分(fēn)需采集。

　　(3)建築的(de)屋檐、裝飾牆等結構大(dà)于0.8米以上需按照(zhào)實際的(de)尺寸、形狀采集，細節可(kě)以使用(yòng)貼圖表現。

　　(4)突出門廳、進出口大(dà)門需要采集。

　　(5)建築頂部結構需要按照(zhào)實際情況采集，不能出現比例、結構形狀與實際不符的(de)情況。

　　(6)建築的(de)女(nǚ)兒(ér)牆需要按照(zhào)實際高(gāo)度、寬度采集，居民自建房(fáng)屋除外。

　　(7)沿街(jiē)建築如有面積較小，面數較多(duō)的(de)情況，如百葉窗(chuāng)、欄杆等，可(kě)做(zuò)成塊狀，直接貼影(yǐng)像。

　　(8)建築重要面的(de)裝飾柱(牆線)凹凸在一米以上需要采集。

　　(9)房(fáng)屋墩、柱：直徑大(dà)于1米，且高(gāo)度大(dà)于1.5米需要采集。

　　(10)圍牆需要采集。

　　(11)屋頂裝飾物(wù)：投影(yǐng)面大(dà)于4平方米，或者最長(cháng)的(de)一邊大(dà)于2米的(de)幾何造型必須采集。

　　四、傾斜攝影(yǐng)模型單體化(huà)應用(yòng)

　　傾斜攝影(yǐng)模型隻有進行單體化(huà)後才能成爲真正意義上的(de)GIS數據，具備圖查屬性、屬性查圖、緩沖區(qū)查詢、制作專題圖等功能，并在三維空間分(fēn)析方面實現通(tōng)視分(fēn)析，(動态)可(kě)視域分(fēn)析，天際線、剖面線分(fēn)析，三維體渲染等操作，爲智慧城(chéng)市、規劃、國土、測繪、軍事、災害應急、農林(lín)業、旅遊、文物(wù)保護等行業提供可(kě)操作的(de)三維數據來(lái)源，以及系統、完整的(de)解決方案與服務。

　　基于傾斜攝影(yǐng)的(de)三維建模因其高(gāo)效率、高(gāo)精度、高(gāo)真實感、低生産成本的(de)優勢，已成爲大(dà)規模城(chéng)市三維重建的(de)重要手段。根據不同生産需求、應用(yòng)領域選擇合适的(de)單體化(huà)方式，将精細化(huà)三維實景模型與GIS分(fēn)析無縫整合，在智慧城(chéng)市建設中具有很強的(de)應用(yòng)價值。