城市多源三维模型数据统一表达方法研究

发布时间：2020-06-26 20:33

【摘要】：随着倾斜摄影测量技术和激光扫描技术的发展,倾斜摄影模型、三维激光扫描点云、精细建筑物模型等三维模型数据已成为数字城市、城市规划、应急服务等领域的重要数据源。国内外学者对三维模型数据组织、索引及可视化等诸多领域展开了广泛的研究。然而,目前对三维模型数据的研究大多是单一类型数据或单一场景的组织和可视化,不利于不同需求下的多尺度可视化与分析。在实际应用中,单一类型的数据往往无法满足复杂场景的应用需求,多种三维模型数据需要配合使用。同时,三维模型的可视化和分析对数据精度的要求都决定于其所在的尺度,需要建立尺度与三维模型数据精度的对应关系。因此,如何设计一种统一的方法对三维模型数据进行组织与表达有待于进一步研究。本文在研究目前主流三维模型数据的组织方法、地理格网和地图服务规范等相关技术的基础上,针对城市多源三维模型数据统一组织和表达这两个问题,提出了一种多源三维模型数据统一表达方法,并在此基础上设计了多源三维模型数据的交互式可视化方法。论文的主要内容如下:(1)多源三维模型数据统一表达方法研究。提出了一种基于地理格网的多源三维模型数据统一组织方法。分析三维模型数据的几何特征和尺度特征,设计了基准地理格网模型,基于该模型对多尺度三维模型数据进行统一划分与唯一编码,实现了多源三维模型数据统一组织;设计了一种三维模型信息结构化表达的统一描述规则,实现了多源三维模型几何、外观、属性等信息的结构化表达。(2)多源三维模型数据交互式可视化方法研究。在数据统一表达的基础上,构建面向城市三维场景可视化的复合金字塔模型,实现城市三维场景的快速可视化;分析城市三维场景的尺度特征,通过设计复合金字塔模型的相关接口和空间语义(属性类型、空间范围、空间尺度)规则,实现多源三维模型数据的交互式可视化。(3)针对以上研究内容,基于WebGL三维渲染引擎开发了具有实用价值的城市三维场景统一表达系统,验证多源三维模型数据统一表达方法的有效性和可行性。
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P231;P225.2;P208
【图文】：

城市多源三维模型数据统一表达方法研究

CityGML中LOD的定义Fig.2-1DefinitionofLODinCityGML

遥感影像,格网,经纬度,剖分

难以解决多源三维模型数据的统一表达问题。本文利用地理格网模型作为多源模型数据统一表达的空间基准，通过构建地理格网模型与多源三维模型数据的映射，建立多源三维模型数据基于位置的统一组织与关联结构，从而实现多源三维模型的统一表达。3 地理格网模型理论基础按照维度来划分，可以将地理格网模型分为球面剖分格网模型和球体剖分格网模3.1 球面剖分格网模型球面剖分格网模型是对地球表面空间进行剖分的格网体系。按照剖分方式的不以将球面剖分格网模型分为经纬度格网、正多面体格网和自适应格网三类[54]。3.1.1 经纬度格网经纬度格网是应用最早的科学查询和空间剖分方法之一[54]，可分为等间隔格网，隔格网两种。主流地图分幅、遥感影像瓦片服务是以经纬度等间隔格网剖分地球面础，如 Google Earth、WorldWind 和天地图等。经纬度格网的划分形式简单，能够的兼容传统测绘数据，缺点是在高纬度地区存在变形严重的问题。

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