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基于遥感数据的城市景观建模技术研究与实践

常歌  
【摘要】: 城市景观建模是数字摄影测量、地理信息系统及其相关学科的研究热点。本文针对 当前景观建模技术研究现状,选择基于遥感数据的城市景观建模技术作为主要研究内容, 从理论到实践,进行了全面系统的研究。本文完成的主要工作有: 1.针对地面摄影影像,给出了一种基于CSG构件分析的建筑物模型提取方案。该 方案在CSG构件分析的基础上,直接利用三维几何实体模型对房屋进行筛选和组合,然 后由计算机确定相机参数以及构件位置和大小。方案充分考虑了人工智能与计算机效率, 提高了模型提取的可靠性和实用性。 2.针对航空遥感影像,实现了一种基于单双像集成分析的建筑物模型半自动提取方 案。该方案包括三个阶段:预处理阶段、单像处理阶段、双像处理阶段,解决了基于航 空影像的规则建筑物模型提取问题。 3.在地形建模方面,提出并实现了一种基于自适应分块思想的TIN三角网建立新 算法,它融合传统的分割—归并法、逐点插入法等Delaunay三角网主流生成算法于一体, 兼顾了空间和时间性能,具有较高的执行效率。 4.在单纯形和CSG构件混合数据模型的基础上,给出并实现了一种虚拟城市景观 模型的重建方案,其主要内容包括:基于混合数据模型的城市实体模型建立;拓扑与属 性信息表达;视频立体显示;模型VRML节点化表示输出等。该方案可直接利用二维城 市地理信息系统数据及其三维属性信息建立城市景观模型,并支持模型的Internet发布。 5.给出了实现约束Delaunay三角网主要编辑操作的数据结构及算法。分别针对地 基角点全部落在一个三角片内的模型重构以及地基角点跨越多个三角片的模型重构这两 种情况,给出了建筑物与地形套合的步骤与方法。 6.详细介绍了带状地物与地形套合的模型构造过程和基本操作。对地物以对象的形 式实现并实施单独控制,不但满足了表现的需要,也可以拥有各种各样的属性,满足了 查询等数据管理的需要。 7.实现了一种TIN与GRID混合,基于几何和纹理误差控制准则的地形实时绘制算 法—近似树算法。分别对近似树的组成、纹理数据的LOD表示、基于近似树的地形绘 制、近似树节点间地形裂缝的消除进行了详细讨论。 8.在WinNT平台上以面向对象程序开发方式,研制并实现了微机平台下数字城市 景观系统—CityView(V1.2)。系统采用面向对象思想指导软件分析,做到了实用性与先 进性的统一。


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