[发明专利]一种面向低空域三维建模及可视化的方法

说明书

本发明公开了一种面向低空域三维建模及可视化的方法，主要针对目前面向无人机低空域场景可视化的技术相对欠缺的情况下，从建立低空域模型的所需要的二维基础数据出发，给出了数据预处理的方法，然后基于低空域场景的各种模型进行程序化批量建模，同时通过基于影像的方法对模型进行精细化处理，得到精细化的低空域三维模型。依据建立的低空域三维模型，通过ArcGIS服务器搭建，实现Web端的低空域三维可视化。本发明的优点是：基于计算机程序和基于影像组合的方式建立三维模型，综合了两种技术的优点，不仅建模速度快，而且对于复杂建筑物能进行精细化建模，并且本发明面向低空域建立三维模型，可应用各种通航飞机和无人机中。

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，特别涉及一种面向低空域三维建模及可视化的方法，可用于各种通用飞机、无人机等。

背景技术

随着国内外低空域改革，在无人机飞行频次不断增加以及应用范围日益扩展的情况下，二维GIS应用越来越无法满足各种领域的应用需求，发展可用于无人机的低空域三维建模和三维可视化的GIS系统需求日益迫切。

目前三维建模方法主要归为四类，第一类是利用机载激荡雷达或三维扫描仪获取地表信息三维点云数据，然后构建三维模型，该方法数据预处理过程繁杂，第二类是利用倾斜摄影测量技术获取目标的多视角影像数据构建其三维模型，需要借助于专业的倾斜摄影测量工具和软件，并且无法做单精细化；第三类是利用遥感影像、CAD平面图和相关影像数据，通过3DMax、AutoCAD、SketchUp等三维建模进行手动建模，精细度高但是需要大量人力成本，第四类是基于计算机程序自动建模，利用形状规则描述地表信息的结构和特征，通过编写计算机程序自动生成三维模型，建模快速，但是对于用形状规则不好描述的物体建模效果不好。因此单一的建模方法很难满足无人机运行下的低空域环境。所以用基于计算机程序自动化建模加上利用遥感影像手动建模组合的方法，不仅建模速度快，而且对于复杂建筑物能进行精细化建模，因此应用于低空域三维建模具有很大的优势。

同时在低空域三维建模后，三维可视化也是低空域应用的重要环节，传统的二维GIS信息很难满足低空域应用需求，目前三维GIS应用较多应用于三维管网、输电线路的可视化，应急应用，三维智慧校园，但是没有应用在无人机低空域的应用，因此急需要面向低空域三维建模及可视化的方法。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种面向低空域三维建模及可视化的方法，以解决当前缺少无人机低空域场景可视化的这个问题，该方法不仅建模速度快，而且对于复杂建筑物能进行精细化建模，实现了低空域的三维建模及可视化，可以应用于无人机的运行场景。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种面向低空域三维建模及可视化的方法，包括以下步骤：

步骤一：基础数据获取

基础数据获取，包括：矢量数据的获取、地形影像数据的获取和贴图数据的获取。

步骤二：数据预处理

数据预处理，包括对建筑物屋面矢量数据、桥梁道路数据、地表信息预处理、影像数据进行处理，将各种对应的属性信息添加到属性表，初始化各种建木参数，对矢量数据用Arcmap软件进行处理，将地形图数据转换统一shp格式数据，对建筑底面进行预处理，设置建筑底面矢量图层，并对桥梁道路、建筑楼层数、纹理属性、屋顶结构属性、屋顶纹理属性等进行处理，形成矢量数据属性表。

步骤三：基于程序快速建模

程序规则建模，通过调用CityEngine规则程序几何函数及预处理模块处理后的属性参数表构造生成建筑物、桥梁道路、绿化植被，实现建筑物、道路桥梁、树木三维模型的建立。程序规则建模包括：属性定义、图形操作、纹理贴合，按照建模对象主要包括：建筑物建模、桥梁道路建模、绿化植被建模。

步骤四：模型精细化处理