[发明专利]一种私家园林空间数字化测绘和三维可视化方法

摘要

本发明公开了一种私家园林空间数字化测绘和三维可视化方法，包括如下步骤：S1、数据采集，利用三维激光扫描仪获取测绘研究对象的全息数据以及其中控制标靶的全息数据；同时进行近景多视角摄影测量，获取测绘研究对象的全息数据以及其中控制标靶的全息数据；S2、基于三维激光扫描的点云模型构建，在去除噪声、坐标匹配、采样抽稀、降低冗余度后，实现基于三维激光扫描的测绘研究对象空间点云模型构建；S3、基于近景多视角影像的三维模型构建，在拼接后获得据实景颜色的点云数据模型，完成基于近景多视角影像的三维模型构建；S4、多源数据融合及模型生成，实现多源三维模型数据融合；S5，基于三维激光扫描全息数据二维线图画的生成。

主权项

1.一种私家园林空间数字化测绘和三维可视化方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、数据采集以私家园林为测绘研究对象，首先在测绘研究对象的区域确定目标地面三维激光扫描采集点云坐标系，在确定的地面三维激光扫描采集点云坐标系基础上进行图根控制点的布设并完成图根控制点的测量工作，解算出每个图根点的平面坐标和高程；根据测绘研究对象的布局和要素构成，布置扫描测站点和控制标靶的数量、位置，测量扫描测站点、控制标靶的坐标信息；将三维激光扫描仪设置在扫描测站点，利用三维激光扫描仪获取测绘研究对象的全息数据以及其中控制标靶的全息数据；三维激光扫描仪获得的全息数据为坐标数据；同时利用无人机对测绘研究对象进行近景多视角摄影测量，获取测绘研究对象的全息数据以及其中控制标靶的全息数据，无人机获得的全息数据为影像数据；S2、基于三维激光扫描的点云模型构建首先是去除噪声，将三维激光扫描仪扫描获得的全息数据中的原始激光点云数据导入去噪软件中进行去噪处理，去除其中包含的周围植被点、建筑物点但不仅限周围植被点、建筑物点的噪声，得到去噪激光点云数据；将三维激光扫描仪测量的控制标靶坐标信息导出，并转换为点云处理软件需要的控制点格式，利用点云处理软件，完成去噪激光点云数据的坐标匹配，得到坐标匹激光点云数据；采用最邻近点法迭代，通过选取坐标匹配激光点云数据中的共同点来进行扫描测站点间的精确配准，拼接构建大量的三角面片和激光点云，形成整个测绘研究对象的三维激光点云；同时对靠近扫描测站点的激光点云进行采样抽稀，降低激光点云的冗余度；采用三角面片构建精细三维模型，利用激光点云的空间平面坐标和高程信息，通过构建参考平面，计算激光点到参考平面的体积并构建表面三角网模型，实现基于三维激光扫描的测绘研究对象空间点云模型构建；S3、基于近景多视角影像的三维模型构建将近景多视角采集的影像数据导入基于影像生成三维模型的软件中进行影像粗略拼接处理，并生成近景多视角坐标系统下的粗略点云；以地面三维激光扫描采集点云坐标系为目标坐标系，将近景多视角坐标系统下的粗略点云匹配为目标坐标系的粗略点云，生成多视角影像的密集点云并基于密集点云进行三维模型构建，获得据实景颜色的点云数据模型；用软件Cyclone 处理所得的园内三维实景点云模型，以及将无人机摄影测量获取的原始全息数据导入软件Pix4DMapper( 2.0，Pix4D) 中进行特征点的校正及影像拼接和点云加密等参数的设置后进行运算，获得测绘研究对象及周围环境的遥感影像和三维点云模型，并生成模型的纹理信息；实现模型的真实、直观展示效果，最终完成基于近景多视角影像的三维模型构建；S4、多源数据融合及模型生成将近景多视角影像的三维模型型转换为换obj格式，然后，将obj格式数据导入到基于三维激光扫描全息数据的点云模型中，利用坐标匹配将基于三维激光扫描全息数据的点云模型与近景多视角影像的三维模型进行空间匹配与数据融合，实现多源三维模型数据高精度融合，实现基于近景拍摄的多视角影像与激光扫描的私家园林数字化测绘和三维可视化；S5，基于三维激光扫描全息数据二维线图画的生成在Cyclone 中对三维激光扫描的点云模型分别进行水平和垂直方向切片，然后将切片后输出的平面和剖面等数据文件导入软件AutoCAD( 2010，Audodesk) 中，提取各园林要素的特征线和轮廓线，通过软件AutoCAD 和Photoshop 的图形编辑功能，利用园林绘图的线形和符号，对地形、植物、假山、建筑、水体等要素的细部特征进行绘制，最终编辑成图。