[發明專利]一種快速獲取三維建筑信息的方法及系統

無效

• 申請號: 201210113220.6
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102708587A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 鄭新奇;艾剛;孫義博;賈宗仁;王鶴饒
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 趙建剛

技術領域

本發明涉及獲取三維建筑信息技術領域，尤其涉及一種快速獲取LiDAR(Light?Detection?And?Ranging，激光雷達)點云數據與DLG(Digital?Line?Graphic，數字線劃圖)數據集成三維建筑信息的方法及系統。

背景技術

隨著工業化、城市化的加速發展，城市信息的滯后性成為當今發展迫切需要解決的一個問題，如何快速、有效、低廉的獲取城市建筑物信息建立數字城市是當今城市管理者們普遍關心的一個問題。此外，在進行城鎮村土地集約節約利用評價時，建筑物信息獲取也是一個非常重要的方面，快速獲取城市建筑物信息對于城鎮村土地集約節約評價也是至關重要的一項技術支撐。

目前，獲取建筑物空間信息建立建筑物數字三維的方法主要有三種類型：(1)人工提取的方法；(2)航空攝影的方法；(3)激光掃描的方法。

人工提取的方法就是根據人的判讀從圖像或是實地讀取出每個建筑物的信息，由于完全依據人的經驗和方法進行提取，因而速度慢，耗費大量的人力和物力。

航空攝影的方法主要是采用立體像對，通過特征匹配和共線條件方程來重建建筑物3D模型，其中匹配算法直接決定了結果的正確性和完整性，此外也有采用單張影像，利用建筑物陰影計算建筑物高，建立建筑物三維數字模型，但通常只能應用于有規則幾何的建筑物，而且可靠性和精度都不能得到有效保證。

采用激光掃描建立建筑物三維模型的方法是最新發展起來一種技術，主要方式是采用機載或地面三維激光掃描儀，構建激光點云，從而建立建筑物三維模型，此種方法精度高，但需要處理大量的點云數據，工作量大、過程復雜、處理時間長，然而在應用中我們對建筑物三維模型的獲取也不需要如此高的精度。

此外，目前還有采用航空影像數據與激光掃描數據相結合的方式獲取建筑物三維模型的方式，主要采用高分辨率的航空影像獲取建筑物平面輪廓信息，采用激光掃描數據獲取高度信息，這種由航空影像獲取建筑物外圍輪廓的方式需要采用相應算法提取建筑物輪廓，且只對輪廓規則的建筑物最為適用，而且還有很多建筑物輪廓無法有效的提取。

發明內容

本發明的目的在于設計一種新型的快速獲取三維建筑信息的方法，解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種快速獲取三維建筑信息的方法，包括：

數據準備，獲取原始數據并進行數據格式轉換；

數據處理，導入所述格式轉換后的數據并獲取臨界高程值，對導入的所述格式轉換后的數據及臨界高程值進行數據處理；

結果生成，根據所述數據處理后所得的數據建立建筑物數字三維模型。

所述原始數據，包括激光點云數據和數字線劃圖數據，所述激光點云數據為建筑物高度信息，所述數字線劃圖數據為建筑物輪廓地圖信息。

所述的數字線劃圖數據為大比例尺數字線劃圖數據。

所述的臨界高程值，是通過對點云數據的高程屬性進行等距高程頻率直方圖統計分析獲得。

所述的數據處理過程包括：

(1)數據導入，導入所述數據格式轉換后的原始數據；

(2)獲取所述臨界高程值；

(3)坐標系統轉換，對導入的數據進行坐標系統轉換；

(4)點圖層數據分類；

(5)建立DEM(Digital?Elevation?Model，數字地面模型)并獲取地形連續變化范圍；

(6)檢驗并提取建筑物上的點；

(7)計算建筑物高度值。

所述的坐標系統轉換，是將激光點云數據和數字線劃圖數據轉化為統一的坐標系統框架下。

所述點圖層數據分類，是以所述臨界高程值作為標準將點圖層根據其高程屬性值分為大于所述臨界高程值的點圖層和小于所述臨界高程值的點圖層，分別生成建筑物上的點圖層和地面點圖層。

所述的建立數字地面模型并獲取地形連續變化范圍，是將所述地面點圖層采用克里金插值進行空間插值，生成數字地面模型，得到地形的連續變化取值范圍。

所述檢驗并提取建筑物上的點中所述的檢驗，是采用所述地形的連續變化取值范圍對所述建筑物上的點圖層再次進行篩選，去掉所述臨界高程值在地形變化范圍內的點。

所述提取建筑物上的點，是將所述數字線劃圖數據與經過所述數字地面模型篩選過的建筑物上的點圖層進行疊加分析。

所述計算建筑物高度值，是根據所述數字線劃圖數據中建筑物輪廓內的點數據的高程值，采取求和取平均值計算平均高度作為屬性值賦給建筑物。