论文部分内容阅读
摘 要：如果已有现势航片，建筑三维模型的更新可以依赖摄影测量建模的方法快速完成，但如果没有现势航片，这类更新将很难快速实现。本文阐述了一种在没有现势航片的情况下，利用建筑竣工图、放线定位图、规划方案、现状地形图、卫星影像图和少量现场实测数据进行建筑三维模型场景快速更新的方法。
关键词：三维规划辅助审批;竣工图;定位图;规划方案;建筑三维模型;三维场景更新
1.引 言
随着城市建筑三维规划辅助审批手段的逐渐应用，城市对建筑三维模型场景的现势性要求越来越高，建筑三维模型场景的更新周期也要求越来越短。这种更新周期的要求已经远远超过城市航片数据更新的能力。此时，我们需要寻求一种无现势航片进行建筑三维模型场景快速更新的方法来满足三维模型场景用户的需求。
2.传统建筑三维模型场景更新思路及局限性
传统采用三维激光扫描仪和车载移动扫描系统逐点扫描获取目标点云构建三维模型场景，但这种方法因设备、数据量、软件价格因素被制约。如果已有现势航片，可采用摄影测量方法进行批量快速更新;如果没有现势航片，且更新工作量很小时，采用全野外测绘全野外实地拍照的全手工更新方法[1]。由于现势航片的获取有很多制约因素，目前的无人机数据获取门槛虽低，但像幅小、软件要求高。所以三维模型更新需要一种能有效利用已有资料又无需额外购置软硬件的备用方法。
3.不依赖现势航片快速批量更新建筑三维模型场景的方法
在测绘单位的日常生产中，一般会积累一些现势测绘产品，如：建筑竣工图、放线定位图、规划方案、现状地形图、卫星影像图和历史DEM、DOM，我们可以采用这些资料和少量的实测数据完成批量快速更新。
3.1建筑三维模型场景查新
3.1.1已有场景模型与已有测绘资料室内对比查新
1）将已有三维模型参考最新卫星影像图对比查新，删除已变更的三维模型。
2）按优先级别将竣工图、定位图、规划方案、现状地形图参照最新卫星影像图、三维模型对比查新，将无三维模型但卫星影像上有建筑的建筑元素保留，其他删除。
3）将无三维模型、无竣工图、无定位图、无规划方案、无现状房屋图但卫星影像上有建筑的房屋按卫星影像上的房屋轮廓描出来，修改投影差，做无图标示，进行野外补充测量建模。
3.1.2室内对比成果野外实地查新
将室内对比成果资料叠加影像图打印，到野外进行实地调查。
3.2野外作业
3.2.1测绘房屋轮廓与高度
对查新后标注有“新建”和“变更”字样的建筑进行野外测绘房屋的位置、轮廓、高度。
3.2.2测绘地表高程数据
竣工图和现状图不能覆盖或变化的地方，需测绘地表高程数据，用于后续地形模型更新。测量规则：新建建筑地基高，每个建筑测一个;不流动水系，每个水系测一个水面高;流动水河流，上下游各测一个，建模时进行内插;其它地方地表高程有0.5米变化的测，点间距20米左右。
3.2.3拍照
1）房屋表面拍照
竣工图测绘时会拍建筑照片存档，因此只需拍无竣工图的新增现有建筑的表面照片，用于进行三维模型表面纹理贴图。建筑侧面在地面拍，建筑顶面在更高的房屋上拍。拍照的原则是“先拍整体，后拍局部，记录每栋首尾照片编码”。
2）地面拍照
站在需更新模型区域的高建筑上，对地面进行拍照，该照片经室内纠正后用于地面影像局部更新。
3.3建筑三维模型体更新
3.3.1删除已变化或拆除的已有三维模型
3.3.2建立新增的建筑三维模型体
根据查新时提取的竣工图、定位图、规划方案、现状地形图、无图区域卫星影像描绘的简单房屋轮廓资料和新测房屋资料这6种测绘数据进行新增建筑三维模型体新建。
1）根据竣工图、定位图、现状图、新测房屋数据建模
利用竣工图、定位图、现状图数据的建筑轮廓实线部分和标高，与查新时调查的房屋层次建三维模型体。建模时“房屋高度=房顶标高-正负零标高”，单位米。有女儿墙高标注的，还需建女儿墙模型。建模时，超过7层建筑一般按1层5米，其它层3米进行房屋高度计算;低于7层的建筑按每层3米进行房屋高度计算。
2）简化整理已有规划方案模型
规划方案报建审批后，还没有进行放线定位的建筑，直接利用报建方的三维审批建筑模型进行简化处理完成更新。由于报建的模型可能不是最终的审批成果，因此有定位图的要以定位图成果建模。
3.4新建模型表面纹理贴图
有竣工图的建筑，利用竣工图作业时的现场照片进行模型表面纹理贴图提取。其它需做精模的建筑，利用野外照片进行模型表面纹理贴图提取。
3.5地形模型更新
地形模型的更新主要是对变更区域建筑地基、水系及其它道路植被等地表高程模型的更新。需先提取对应地方的高程数据，然后在建模软件中进行局部地形建模。
3.5.1新建建筑地基局部地形模型创建
建模的高程从竣工图的正负零标高、规划方案图纸、现状图的建筑周围平均高程、野外新测地表高程数据中提取地基高程进行局部建筑地基地形模型创建。
3.5.2新建水系局部地形模型创建
水系的水面高从竣工图、规划方案图纸、现状图、野外新测水系高程数据中提取，直接在卫星影像或规划图上矢量化水系范围线，高程设水面高或内插水系边线高，利用特征线进行水系局部地形模型创建。
3.5.3建筑、水系之外的地表局部地形模型创建
提取建筑、水系之外变更处的竣工图、现状地形图、规划方案图、野外新测地表高程数据进行局部地形模型创建。
3.5.4利用局部新建的地形模型更新整个场景的地形模型
立体整合编辑新旧地形模型接边处，保证连贯衔接，过度平缓，实现地形模型更新处理。
3.6地面影像更新
3.6.1变更区域影像更新
如果已有的卫星影像分辨率和现势性能满足三维场景要求，就直接将整个需更新区域的新的卫星影像替换镶嵌到旧的场景影像中，否则需进行局部影像更新。
局部影像来源于野外拍照的纠正后成果和规划方案中的规划效果图。将局部經过纠正处理的影像与历史地面影像进行镶嵌更新。
3.6.2规划水系显现、桥梁影像抹除和建筑投影差影像抹除
将规划方案图上规划的水系和正建水系处的地面影像，根据水系局部建模范围线，用水面纹理影像进行镶嵌替换;对于已经创建了桥梁模型的桥梁影像进行相似抹除操作;对于地面影像图上因投影差压盖道路的建筑影像进行相似抹除操作。
3.7建筑模型、地面模型合并整合创建更新后新场景
1）在三维场景平台内编译已经更新的地形模型、地面影像、建筑模型;
2）各要素衔接核查及不吻合处理。
总结：利用已有现势航片进行建筑三维模型场景更新，更新速度快，但是需要有现势性高的航片，拍摄这种航片的成本很高，且需要繁琐的批文和授权，因此这种更新方法受到了航片获取的限制。利用全野外测绘手工更新方法进行建筑三维模型场景更新，更新的速度很慢，工作量非常大，仅能利用它进行少量更新。根据竣工图、定位图、规划方案、现状地形图、卫星影像图等已有的测绘资料和少量的实地测绘进行建筑模型场景更新，除可以快速完成更新之外，还能将已审批定位但未建成的建筑模型搭建起来，展示在场景中，供后续参考使用，可谓物尽其用，物美价廉。
参考文献：
[1]杨建思，杜志强，彭正洪等.数字城市三维景观模型的建模技术.武汉大学学报（工学版）.2003：38—39.
作者简介：陈丽琼（1977-），女，云南大理人，本科，高级工程师，研究方向：测绘工程。
关键词：三维规划辅助审批;竣工图;定位图;规划方案;建筑三维模型;三维场景更新
1.引 言
随着城市建筑三维规划辅助审批手段的逐渐应用，城市对建筑三维模型场景的现势性要求越来越高，建筑三维模型场景的更新周期也要求越来越短。这种更新周期的要求已经远远超过城市航片数据更新的能力。此时，我们需要寻求一种无现势航片进行建筑三维模型场景快速更新的方法来满足三维模型场景用户的需求。
2.传统建筑三维模型场景更新思路及局限性
传统采用三维激光扫描仪和车载移动扫描系统逐点扫描获取目标点云构建三维模型场景，但这种方法因设备、数据量、软件价格因素被制约。如果已有现势航片，可采用摄影测量方法进行批量快速更新;如果没有现势航片，且更新工作量很小时，采用全野外测绘全野外实地拍照的全手工更新方法[1]。由于现势航片的获取有很多制约因素，目前的无人机数据获取门槛虽低，但像幅小、软件要求高。所以三维模型更新需要一种能有效利用已有资料又无需额外购置软硬件的备用方法。
3.不依赖现势航片快速批量更新建筑三维模型场景的方法
在测绘单位的日常生产中，一般会积累一些现势测绘产品，如：建筑竣工图、放线定位图、规划方案、现状地形图、卫星影像图和历史DEM、DOM，我们可以采用这些资料和少量的实测数据完成批量快速更新。
3.1建筑三维模型场景查新
3.1.1已有场景模型与已有测绘资料室内对比查新
1）将已有三维模型参考最新卫星影像图对比查新，删除已变更的三维模型。
2）按优先级别将竣工图、定位图、规划方案、现状地形图参照最新卫星影像图、三维模型对比查新，将无三维模型但卫星影像上有建筑的建筑元素保留，其他删除。
3）将无三维模型、无竣工图、无定位图、无规划方案、无现状房屋图但卫星影像上有建筑的房屋按卫星影像上的房屋轮廓描出来，修改投影差，做无图标示，进行野外补充测量建模。
3.1.2室内对比成果野外实地查新
将室内对比成果资料叠加影像图打印，到野外进行实地调查。
3.2野外作业
3.2.1测绘房屋轮廓与高度
对查新后标注有“新建”和“变更”字样的建筑进行野外测绘房屋的位置、轮廓、高度。
3.2.2测绘地表高程数据
竣工图和现状图不能覆盖或变化的地方，需测绘地表高程数据，用于后续地形模型更新。测量规则：新建建筑地基高，每个建筑测一个;不流动水系，每个水系测一个水面高;流动水河流，上下游各测一个，建模时进行内插;其它地方地表高程有0.5米变化的测，点间距20米左右。
3.2.3拍照
1）房屋表面拍照
竣工图测绘时会拍建筑照片存档，因此只需拍无竣工图的新增现有建筑的表面照片，用于进行三维模型表面纹理贴图。建筑侧面在地面拍，建筑顶面在更高的房屋上拍。拍照的原则是“先拍整体，后拍局部，记录每栋首尾照片编码”。
2）地面拍照
站在需更新模型区域的高建筑上，对地面进行拍照，该照片经室内纠正后用于地面影像局部更新。
3.3建筑三维模型体更新
3.3.1删除已变化或拆除的已有三维模型
3.3.2建立新增的建筑三维模型体
根据查新时提取的竣工图、定位图、规划方案、现状地形图、无图区域卫星影像描绘的简单房屋轮廓资料和新测房屋资料这6种测绘数据进行新增建筑三维模型体新建。
1）根据竣工图、定位图、现状图、新测房屋数据建模
利用竣工图、定位图、现状图数据的建筑轮廓实线部分和标高，与查新时调查的房屋层次建三维模型体。建模时“房屋高度=房顶标高-正负零标高”，单位米。有女儿墙高标注的，还需建女儿墙模型。建模时，超过7层建筑一般按1层5米，其它层3米进行房屋高度计算;低于7层的建筑按每层3米进行房屋高度计算。
2）简化整理已有规划方案模型
规划方案报建审批后，还没有进行放线定位的建筑，直接利用报建方的三维审批建筑模型进行简化处理完成更新。由于报建的模型可能不是最终的审批成果，因此有定位图的要以定位图成果建模。
3.4新建模型表面纹理贴图
有竣工图的建筑，利用竣工图作业时的现场照片进行模型表面纹理贴图提取。其它需做精模的建筑，利用野外照片进行模型表面纹理贴图提取。
3.5地形模型更新
地形模型的更新主要是对变更区域建筑地基、水系及其它道路植被等地表高程模型的更新。需先提取对应地方的高程数据，然后在建模软件中进行局部地形建模。
3.5.1新建建筑地基局部地形模型创建
建模的高程从竣工图的正负零标高、规划方案图纸、现状图的建筑周围平均高程、野外新测地表高程数据中提取地基高程进行局部建筑地基地形模型创建。
3.5.2新建水系局部地形模型创建
水系的水面高从竣工图、规划方案图纸、现状图、野外新测水系高程数据中提取，直接在卫星影像或规划图上矢量化水系范围线，高程设水面高或内插水系边线高，利用特征线进行水系局部地形模型创建。
3.5.3建筑、水系之外的地表局部地形模型创建
提取建筑、水系之外变更处的竣工图、现状地形图、规划方案图、野外新测地表高程数据进行局部地形模型创建。
3.5.4利用局部新建的地形模型更新整个场景的地形模型
立体整合编辑新旧地形模型接边处，保证连贯衔接，过度平缓，实现地形模型更新处理。
3.6地面影像更新
3.6.1变更区域影像更新
如果已有的卫星影像分辨率和现势性能满足三维场景要求，就直接将整个需更新区域的新的卫星影像替换镶嵌到旧的场景影像中，否则需进行局部影像更新。
局部影像来源于野外拍照的纠正后成果和规划方案中的规划效果图。将局部經过纠正处理的影像与历史地面影像进行镶嵌更新。
3.6.2规划水系显现、桥梁影像抹除和建筑投影差影像抹除
将规划方案图上规划的水系和正建水系处的地面影像，根据水系局部建模范围线，用水面纹理影像进行镶嵌替换;对于已经创建了桥梁模型的桥梁影像进行相似抹除操作;对于地面影像图上因投影差压盖道路的建筑影像进行相似抹除操作。
3.7建筑模型、地面模型合并整合创建更新后新场景
1）在三维场景平台内编译已经更新的地形模型、地面影像、建筑模型;
2）各要素衔接核查及不吻合处理。
总结：利用已有现势航片进行建筑三维模型场景更新，更新速度快，但是需要有现势性高的航片，拍摄这种航片的成本很高，且需要繁琐的批文和授权，因此这种更新方法受到了航片获取的限制。利用全野外测绘手工更新方法进行建筑三维模型场景更新，更新的速度很慢，工作量非常大，仅能利用它进行少量更新。根据竣工图、定位图、规划方案、现状地形图、卫星影像图等已有的测绘资料和少量的实地测绘进行建筑模型场景更新，除可以快速完成更新之外，还能将已审批定位但未建成的建筑模型搭建起来，展示在场景中，供后续参考使用，可谓物尽其用，物美价廉。
参考文献：
[1]杨建思，杜志强，彭正洪等.数字城市三维景观模型的建模技术.武汉大学学报（工学版）.2003：38—39.
作者简介：陈丽琼（1977-），女，云南大理人，本科，高级工程师，研究方向：测绘工程。