基于城市三維模型提取2.5維地圖建筑物輪廓的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地理信息技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于三維模型提取2.5維地圖建 筑物輪廓的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)測(cè)繪地理信息的需求呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)，并提出了更高的 要求，現(xiàn)代城市空間主要由各種各樣的建筑構(gòu)成，建筑物的覆蓋面積大，且其三維信息與城 市規(guī)劃設(shè)計(jì)、城市環(huán)境污染控制與保護(hù)、城市資源管理與配置都密切相關(guān)。
[0003] 建筑物是地理數(shù)據(jù)庫(kù)中最容易增加和發(fā)生變化，也是最需要更新的部分，由于建 筑物對(duì)于城市建設(shè)、GIS系統(tǒng)更新、數(shù)字化城市以及軍事偵察等方面的重要性，快速提取建 筑物信息技術(shù)和進(jìn)行建筑物變化檢測(cè)在城市發(fā)展規(guī)劃、電子信息化、國(guó)防等方面有著重要 的應(yīng)用。在現(xiàn)有技術(shù)中，城市地區(qū)的建筑物輪廓提取大多數(shù)是利用航空影像來進(jìn)行，其自動(dòng) 化水平較低，同時(shí)建筑物幾何特征自動(dòng)提取較困難。
[0004] 現(xiàn)有的建筑物輪廓提取研究大多集中在比較規(guī)則和特征明顯的建筑物，通用性較 差，當(dāng)建筑物比較密集時(shí)，提取的效果一般并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)化程度 較高、制作成本低的建筑物輪廓提取方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于城市三維模型提取2.5維地圖建筑物輪 廓的方法，按以下步驟進(jìn)行：
[0007] 步驟一、建立3維地圖到2.5維地圖坐標(biāo)映射公式、獲取建筑模型各三角面頂點(diǎn)坐 標(biāo)集；
[0008] 步驟二、根據(jù)坐標(biāo)映射公式，計(jì)算建筑模型投影到2.5維地圖后各三角面的頂點(diǎn)坐 標(biāo)集；
[0009] 步驟三、對(duì)2.5維中的各三角面進(jìn)行合并，得到建筑物在2.5維地圖中的輪廓；
[0010] 所述建立3維地圖到2.5維地圖坐標(biāo)映射公式按以下步驟進(jìn)行：
[0011] 確立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式Fc;
[0012]
[0013]所述X、y、z為三維模型中任意一個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，所述X、y、z均為任意實(shí)數(shù)； 所述#、Ρ、γ為平行投影的投影方向單位向量的分量，所述i、P、γ均為大于〇小于1的實(shí)數(shù)； 所述Χ、Υ為三維點(diǎn)(x、y、z)投影到二維地圖上的二維點(diǎn)坐標(biāo)值，所述Χ、Υ為任意實(shí)數(shù)；
[0014]獲取建筑模型各三角面頂點(diǎn)坐標(biāo)集按以下步驟進(jìn)行：
[0015] Α1、構(gòu)建一個(gè)數(shù)組VI，用于存儲(chǔ)三維建筑模型所有三角面的頂點(diǎn)坐標(biāo)；
[0016] A2、對(duì)每個(gè)三維建筑模型，依次取出模型中的每個(gè)三角面，將三角面各頂點(diǎn)的坐標(biāo) x、y、z寫入數(shù)組VI中；
[0017] 所述步驟二按以下步驟進(jìn)行；
[0018] B1、建立數(shù)組V2，用于存儲(chǔ)建筑模型所有三角面頂點(diǎn)在2.5維地圖中對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)坐 標(biāo)；
[0019] B2、依次取出數(shù)組VI中的三個(gè)元素；
[0020] B3、使用公式Fc，計(jì)算每一組X、y、z坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)的2.5維地圖頂點(diǎn)坐標(biāo)X、Y，并依次 存儲(chǔ)數(shù)組V2中；
[0021] 所述對(duì)2.5維中的各三角面進(jìn)行合并，得到建筑物在2.5維地圖中的輪廓按以下步 驟進(jìn)行：
[0022] C1、建立數(shù)組V3，每個(gè)元素為一個(gè)三角面，用T表示；
[0023] C2、依次取出數(shù)組V2中的三個(gè)元素，組成一個(gè)三角面Tm; m為正整數(shù)；
[0024] C3、建立一個(gè)多邊形面P，并將數(shù)組V3中第一個(gè)元素的各個(gè)頂點(diǎn)保存到P中，P為： {X!，Yi，X2，Y2，X3，Y3}，此處，X!，Y^X 2，Y2以及X3，Y3均對(duì)應(yīng)于數(shù)組V2中的X、Y;并刪除數(shù)組V3 的第一個(gè)元素；
[0025] C4、取出數(shù)組V3中的第一個(gè)元素 Τ1;
[0026] C5、判斷1^與？是否相交或相鄰，當(dāng)1^與？相交或相鄰時(shí)，計(jì)算1^與？的并集，得到新 的多邊形Ρ'，并將Ρ中的所有元素替換為Ρ'的所有元素，然后從V3中刪除元素 Τ1;當(dāng)V3已經(jīng) 沒有元素時(shí)結(jié)束，否則選取!^后的一個(gè)元素執(zhí)行步驟C5;
[0027] 當(dāng)1\與?不相交或不相鄰時(shí)，執(zhí)行步驟C6;
[0028] C6、如果當(dāng)前元素不是數(shù)組V3最后一個(gè)元素，則取出數(shù)組￥3*1^的下一個(gè)元素，然 后執(zhí)行步驟C5;否則結(jié)束。
[0029] 進(jìn)一步的，還包括依次取出V3中的每個(gè)元素1?與?進(jìn)行合并計(jì)算的步驟：
[0030] 所述步驟C6中，如果當(dāng)前元素不是數(shù)組V3最后一個(gè)元素，則取出數(shù)組VS*。的下 一個(gè)元素，然后執(zhí)行步驟C5;否則，依次取出當(dāng)前數(shù)組V3中的每個(gè)元素與P進(jìn)行合并，最終得 到的多邊形P即為一個(gè)三維建筑模型在2.5維地圖中的建筑物輪廓。
[0031] 進(jìn)一步的，還包括以交換格式輸出2.5維建筑物輪廓的步驟，按如下步驟進(jìn)行：
[0032] D1、新建一個(gè)純文本文件J;
[0033] D2、將P中的每個(gè)元素寫入到文件J中，元素間用分隔符隔開。
[0034]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過在城市三維模型與2.5維地圖之間建立坐標(biāo)映 射關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)將建筑物輪映射到2.5維地圖中，然后提取投影后的建筑輪廓進(jìn)矢量范 圍。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在生產(chǎn)2.5維地圖的過程中自動(dòng)提取建筑物輪廓，解決當(dāng)前生產(chǎn)模式中人 工勾繪費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題，極大的節(jié)約了 2.5地圖制作與應(yīng)用成本，為將各類經(jīng)濟(jì)社會(huì)屬性與 2.5維地圖中的建筑物進(jìn)行掛接應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0037]如圖1所示，一種基于城市三維模型提取2.5維地圖建筑物輪廓的方法，按以下步 驟進(jìn)行：
[0038]步驟一、建立3維地圖到2.5維地圖坐標(biāo)映射公式、獲取建筑模型各三角面頂點(diǎn)坐 標(biāo)集；
[0039]步驟二、根據(jù)坐標(biāo)映射公式，計(jì)算建筑模型投影到2.5維地圖后各三角面的頂點(diǎn)坐 標(biāo)集；
[0040]步驟三、對(duì)2.5維中的各三角面進(jìn)行合并，得到建筑物在2.5維地圖中的輪廓；
[0041 ]所述建立3維地圖到2.5維地圖坐標(biāo)映射公式按以下步驟進(jìn)行：
[0042]確立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式Fc;
[0043]
[0044]所述x、y、z為三維模型中任意一個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，所述x、y、z均為任意實(shí)數(shù)； 所述S、p、γ為平行投影的投影方向單位向量的分量，所述S、p、γ均為大于0小于1的實(shí)數(shù)； 所述Χ、Υ為三維點(diǎn)(x、y、z)投影到二維地圖上的二維點(diǎn)坐標(biāo)值，所述Χ、Υ為任意實(shí)數(shù)；
[0045] 獲取建筑模型各三角面頂點(diǎn)坐標(biāo)集按以下步驟進(jìn)行：
[0046] Α1、構(gòu)建一個(gè)數(shù)組VI，每個(gè)元素為一個(gè)數(shù)字，用于存儲(chǔ)三維建筑模型所有三角面的 頂點(diǎn)坐標(biāo)。
[0047] Α2、對(duì)每個(gè)三維建筑模型，依次取出模型中的每個(gè)三角面，將三角面各頂點(diǎn)的坐標(biāo) x、y、z寫入數(shù)組VI中，每三個(gè)元素為一個(gè)頂點(diǎn)，每九個(gè)元素為一個(gè)三角面。
[0048] 所述步驟二按以下步驟進(jìn)行：
[0049] B1、建立數(shù)組V2，每個(gè)元素為一個(gè)數(shù)字，用于存儲(chǔ)建筑模型所有三角面頂點(diǎn)在2.5 維地圖中對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)坐標(biāo)。
[0050] B2、依次取出數(shù)組VI中的三