CN107393003A - 一种基于云计算的三维房屋自动建模的方法与实现 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算的三维房屋自动建模的方法，包括：对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据；根据二维GIS数据生成墙体二维轮廓线；结合墙体二维轮廓线以及房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋墙体三维模型、房屋底面三维模型、房屋顶面三维模型、楼层墙体三维模型以及楼顶面三维模型构成的房屋三维模型。实现了房屋三维模型的建立，更加直观的体现三维房产模型的内部细节，全方位展示房屋建筑，给用户提供了更好的三维房屋模型观摩体验。本发明还公开了一种基于云计算的三维房屋自动建模系统，具有上述效果。

Description

一种基于云计算的三维房屋自动建模的方法与实现

技术领域

本发明属于地理信息系统技术领域，涉及一种基于云计算的三维房屋自动建模的方法，还涉及一种基于云计算的三维房屋自动建模系统。

背景技术

在地理信息系统领域中，通过地理信息系统GIS在计算机中描述真实的地理世界，随着三维地理信息技术以及城市房屋建设的不断发展，三维建筑模型在房屋建设领域中变得越来越重要，每个城市都耗费了大量的人力物力财力进行三维建筑模型的生产，由于其能够最大限度的真实的反映房屋建设的情况，所以为用户从三维建筑模型中直观的了解房屋类型以及参数提供了很大的便利。要想获得三维建筑模型首先要获取三维建筑模型数据，然而，目前三维建筑模型数据的获取并不完整，导致了大部分的三维建筑模型只能表现建筑的外观，无法展示其内部结构，即因为无法获得三维建筑模型中的房屋内部三维模型三维建筑模型数据的生产技术成为了三维地理信息技术应用的巨大障碍。

因此，如何获得房屋内部三维模型，进而从外部、内部全方位展现三维房屋建筑模型是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于云计算的三维房屋自动建模的方法，能够获得房屋内部三维模型，进而从外部、内部全方位展现三维建筑模型。

为实现上述目的，本发明提供一种基于云计算的三维房屋自动建模的方法，包括：

对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据；

根据所述二维GIS数据生成墙体二维轮廓线；

结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋墙体三维模型、房屋底面三维模型、房屋顶面三维模型、楼层墙体三维模型以及楼顶面三维模型构成的房屋三维模型。

优选的，在上述方法中，对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据，包括：

将所述房地产测绘数据中的离散线状数据转换为分户房屋的面状GIS几何数据，所述面状GIS几何数据呈拓扑面结构；

将所述房地产测绘数据中的属性信息与根据所述分户房屋的面状GIS几何数据得到的分户房屋面匹配，得到分户房屋的GIS属性数据；

将所述房地产测绘数据中的图形数据转换为分户房屋的真实地理坐标数据；

将所述分户房屋的面状GIS几何数据、所述分户房屋的GIS属性数据以及所述分户房屋的真实地理坐标数据结合，形成分户房屋的所述二维GIS数据。

优选的，在上述方法中，将所述房地产测绘数据中的离散线状数据转换为分户房屋的面状GIS几何数据，包括：

利用GIS平台的线转面功能将所述离散线状数据转换为所述分户房屋的面状GIS几何数据。

优选的，在上述方法中，将所述房地产测绘数据中的属性信息与根据所述分户房屋的面状GIS几何数据得到的分户房屋面匹配，得到分户房屋的GIS属性数据，包括：

根据所述房地产测绘数据中的房屋平面图提取所述属性信息，所述属性信息包括分户房屋的楼层号、相对起始高程值、层高信息、属性表以及文字注记，所述文字注记中包括有分户房屋的ID标识；

通过空间关系以及所述分户房屋的ID标识将所述文字注记与所述分户房屋面匹配；

分配相应的所述楼层号、所述相对起始高程值、所述层高信息以及所述属性表中的属性至所述分户房屋面；

与各个所述分户房屋面匹配对应后的属性信息为所述分户房屋的GIS属性数据。

优选的，在上述方法中，将所述房地产测绘数据中的图形数据转换为分户房屋的真实地理坐标数据，包括：

获取所述房地产测绘数据中索引图记录的基于两个控制点的原始图形坐标和真实地理坐标；

将所述原始图形坐标和所述真实地理坐标代入转换公式P·f(T,S,θ)＝P',计算得到变换参数f(T,S,θ)，其中，P为所述原始图形坐标、P'为所述真实地理坐标、T为平移参数、S为缩放参数、θ为旋转参数；

将所述图形数据以及所述变换参数代入所述转换公式，得到所述分户房屋的真实地理坐标数据。

优选的，在上述方法中，对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据之后，还包括：

对所述二维GIS数据进行命名，命名名称为宗地编号-楼栋编号-楼层号。

优选的，在上述方法中，根据所述二维GIS数据生成墙体二维轮廓线，包括：

根据二维GIS数据得到分户房屋的轮廓面，所述分户房屋的轮廓面的边界线为分户房屋的外墙面二维轮廓线；

对所述分户房屋的轮廓面进行内缓冲操作，得到分户房屋的内墙面二维轮廓线；

将同楼层的所述分户房屋的轮廓面进行面合，得到楼层的轮廓面，所述楼层的轮廓面的边界线为楼层的内墙面二维轮廓线；

对所述楼层的轮廓面进行外缓冲操作，得到楼层的外墙面二维轮廓线；

其中，所述分户房屋的外墙面二维轮廓线和所述楼层的内墙面二维轮廓线重叠。

优选的，在上述方法中，结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋墙体三维模型，包括：

所述分户房屋的内墙面二维轮廓线和所述分户房屋的外墙面二维轮廓线结合所述房屋高程属性值，组成房屋内墙体上下脚点以及外墙体上下脚点；

将所述房屋内墙体上下脚点以及所述房屋外墙体上下脚点的三维坐标分别逆时针连接，并进行三角面片化，得到由房屋墙体三角面片集合构成的所述房屋墙体三维模型。

优选的，在上述方法中，结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋底面三维模型和房屋顶面三维模型，包括：

所述分户房屋的外墙面二维轮廓线结合所述房屋高程属性值，分别得到房屋底面三维面边界点和房屋顶面三维面边界点；

将所述房屋底面三维面边界点逆时针连接，进行多边形分格化，得到由房屋底面三角面片集合构成的所述房屋底面三维模型；

将所述房屋顶面三维面边界点逆时针连接，进行多边形分格化，得到由房屋底面三角面片集合构成的所述房屋顶面三维模型。

优选的，在上述方法中，结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成楼层墙体三维模型，包括：

所述楼层的内墙面二维轮廓线和所述楼层的外墙面二维轮廓线结合所述房屋高程属性值，组成楼层墙体上下脚点；

将所述楼层墙体上下脚点的三维坐标逆时针连接，并进行三角面片化，得到由楼层墙体三角面片集合构成的所述楼层墙体三维模型。

优选的，在上述方法中，结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成楼顶面三维模型，包括：

将顶层的所述楼层的内墙面二维轮廓线结合所述房屋高程属性值，得到楼顶面三维面边界点；

将所述楼顶面三维面边界点逆时针连接，进行多边形分格化，得到由楼层顶面三角面片集合构成的所述楼顶面三维模型。

优选的，在上述方法中，得到房屋三维模型之后，还包括：

对所述房屋三维模型与对应的所述二维GIS数据匹配挂接。

优选的，在上述方法中，得到房屋三维模型之后，还包括：

根据预设的渲染属性信息对所述房屋三维模型进行渲染。

优选的，在上述方法中，当所述渲染属性信息为点的法向量时，根据所述点的法向量对所述房屋三维模型进行渲染，得到具有明暗效果的房屋三维模型。

优选的，在上述方法中，当所述渲染属性信息为点的颜色时，根据所述点的颜色对所述房屋三维模型进行渲染，得到具有颜色效果的房屋三维模型。

优选的，在上述方法中，当所述渲染属性信息为点的材质时，根据所述点的材质对所述房屋三维模型进行渲染，得到具有质地效果的房屋三维模型。

本发明还提供了一种基于云计算的三维房屋自动建模系统，包括：

数据处理模块，用于对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据；

轮廓线生成模块，用于根据所述二维GIS数据生成墙体二维轮廓线；

模型构建模块，用于结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋墙体三维模型、房屋底面三维模型、房屋顶面三维模型、楼层墙体三维模型以及楼顶面三维模型构成的房屋三维模型。

优选的，在上述系统中，所述轮廓线生成模块包括：

轮廓面生成单元，用于根据二维GIS数据得到分户房屋的轮廓面，所述分户房屋的轮廓面的边界线为分户房屋的外墙面二维轮廓线；

内缓冲操作单元，用于对所述分户房屋的轮廓面进行内缓冲操作，得到所述分户房屋的内墙面二维轮廓线；

分户房屋面合单元，用于将同楼层的所述分户房屋的轮廓面进行面合，得到楼层的轮廓面，所述楼层的轮廓面的边界线为楼层的内墙面二维轮廓线；

外缓冲操作单元，用于对所述楼层的轮廓面进行外缓冲操作，得到楼层的外墙面二维轮廓线；

其中，所述分户房屋的外墙面二维轮廓线和所述楼层的内墙面二维轮廓线重叠。

优选的，在上述系统中，还包括：

命名模块，用于对所述二维GIS数据进行命名，命名名称为宗地编号-楼栋编号-楼层号。

优选的，在上述系统中，还包括：

匹配挂接模块，用于对所述房屋三维模型与对应的所述二维GIS数据匹配挂接。

优选的，在上述系统中，还包括：

模型渲染模块，用于根据预设的渲染属性信息对所述房屋三维模型进行渲染。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1、本方案中，依据现有的房地产测绘数据生成二维GIS数据，根据二维GIS数据生成的墙体二维轮廓线，进而结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋三维模型，实现了房屋三维模型的建立，房屋三维模型中包含了楼层墙体三维模型以及楼顶面三维模型，能够展示房屋的外观结构，还包含了房屋墙体三维模型、房屋底面三维模型、房屋顶面三维模型，可以展示房屋的内部结构，通过内外结构的和展示更加直观的体现三维房产模型的内部细节，进一步实现了整体的三维房屋建筑模型，给用户提供了更好的房屋模型观摩体验。2、本方案中，通过对所述房屋三维模型与对应的所述二维GIS数据匹配挂接，实现了房屋三维模型中的分户房屋面与所述分户房屋对应的二维GIS数据匹配，更加直观迅速的查询房屋三维模型中分户房屋面对应的地理位置信息，提高了查询效率。3、本方案中，根据预设的渲染属性信息对所述房屋三维模型进行渲染，实现了房屋材质、颜色以及明暗效果的属性信息直观体现，提升了用户房屋模型的观摩体验。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例提供的一种基于云计算的三维房屋自动建模的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的楼层平面图中的索引图；

图3为本发明实施例提供的楼层平面图中的文字信息示意图；

图4为本发明实施例提供的楼层平面图中的侧面图；

图5为本发明实施例提供的楼层平面图中的属性表；

图6为本发明实施例提供的楼层平面图中的房屋平面图；

图7为本发明实施例提供的楼层拓扑面结构的分户房屋面示意图；

图8为本发明实施例提供的楼层墙体二维轮廓线示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种楼层墙体二维轮廓线示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种楼层墙体二维轮廓线示意图；

图11为本发明实施例提供的分户房屋墙体三维模型示意图；

图12为本发明实施例提供的分户房屋的房屋墙体、房屋底面和房屋顶面三维建模示意图；

图13为本发明实施例提供的楼层墙体三维模型示意图；

图14为本发明实施例提供的整个楼层的三维建模示意图；

图15为本发明实施例提供的整个楼层的三维模型示意图；

图16为本发明实施例提供的整个楼层三维模型网格效果图；

图17为本发明实施例提供的整栋楼三维模型效果图；

图18为本发明实施例提供的基于云计算的三维房屋自动建模系统框图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

现有技术中的房屋建筑模型只能看到外观，无法观察各楼层内部分户房屋，为了达到给房屋内部进行三维建模的目的，本发明基于房产测绘数据提供了一种具体实施例，如图1所示，提供的一种基于云计算的三维房屋自动建模方法，包括：

步骤S1：对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据。

其中，在现有的房产测绘数据中，包括：宗地内的若干栋楼，以及各栋楼的所有楼层平面图，楼层平面图可分为5个部分：①索引图，②文字信息，③侧面图，④属性表，⑤房屋平面图。如图2所示，索引图为每幅图的左上部分，包含了该栋楼房在该宗地的空间位置以及其它楼房属性，其中通常存有两个控制点以及控制点对应的表示实际地理空间位置的坐标值注记，分别如图中所示的(3684.038159，1.455547)和(3849.723818，-135.760064)；如图3所示，文字信息为每幅图的左侧中下部分，包含了该幅图件的制作信息，比如制图人说明、批准人、制图编号等；如图4所示，侧面图为每幅图的正上部分，包含了该楼体的侧面图信息，注明了楼层号以及各楼层的高度；如图5所示，属性表为每幅图的中间部分，包含了该楼层的所有分户房屋的若干类属性信息；如图6所示，房屋平面图为每幅图的正下部分，包含了对应的楼层编号、楼层中的所有分户房屋图形及其若干属性信息。其中，宗地对应为索引图中的大型地块，其内可能包括一至多栋楼房，为作图时所规定的对象。

现有的房地产测绘数据中的几何数据全是离散线状数据，离散线状数据之间没有拓扑关系，无法直观的确定分户房屋在各个楼层中的分布位置，以及各个分户房屋之间的相对位置关系，即只根据离散线状数据无法确定分户房屋的逻辑关系。因此，为了更加直观的体现各个分户房屋在所在楼层中的分布位置，以及各个分户房屋之间的相对位置关系，如图7所示，在本发明中将离散线状数据转换为具有拓扑面结构的面状GIS几何数据，从而得到分户房屋面。

根据楼层平面图中的各个部分，可以提取楼层或者分户房屋的属性信息，例如，索引图中的上方文字：NEGERI州、DAERAH区、BANDAR乡、SEKSYEN地域所属部分的编号、LOT宗地号、PA制图编号、NOMBOR HAKMILIK文件编号、KELUASAN LOT宗地面积、SKALA缩放比例、SKIM方案号等；以及索引图中的注记：楼栋编号M1/M2/M3…宗地号1554、宗地面积2.349、真实坐标值3684.038159,1.455547….；侧面图中的上方文字：KERATAN…：M1的垂直侧面图SKALA：缩放比例，侧面图中的注记:各楼层高度，各楼层的层号；属性表中行1：该栋楼的完整名称编号，行2：字段名：层号、房屋号、PAB编号、附属房间、PAB编号、价格，行3：具体每个房屋的属性值，行4…：其它楼栋的完整名称编号；房屋平面图中的上方文字：平面图、建筑M1、楼层1、房间1到8、比例尺、旋转角度，房屋平面图中的注记：房间编号，公共区域名称[无房间编号]、面积、房间的各个墙面尺寸。为了更加直观的反应各个分户房屋面的属性信息，便于根据分户房屋面对其属性信息进行索引查询，将上述属性信息与分户房屋面进行对应匹配，得到分户房屋的GIS属性数据。

提取所述房地产测绘数据中的图形数据，如侧面图中的图形数据，或者房屋平面图中的图形数据。为了根据分户房屋面直观快速的查询其真实地理位置，将其与分户房屋面进行匹配，并将其转换为分户房屋的真实地理坐标数据。

二维GIS数据包括所述分户房屋的面状GIS几何数据、所述分户房屋的GIS属性数据以及所述分户房屋的真实地理坐标数据，经过多种处理方法可将上述房地产测绘数据转换为能够反映宗地中的楼房的空间地理信息以及每栋楼房的属性信息的二维GIS数据。

需要指出的是，将现有的房地产测绘数据转换为二维GIS数据的数据处理方法有多种，不做具体限定，均在保护范围内。具体转换过程在本发明的后面将会详细叙述，在这里不再赘述。

步骤S2：根据二维GIS数据生成墙体二维轮廓线。

其中，墙体二维轮廓线包括了分户房屋的内墙面二维轮廓线、分户房屋的外墙面二维轮廓线、楼层的内墙面二维轮廓线、楼层的外墙面二维轮廓线，分户房屋的外墙面二维轮廓线和楼层的内墙面二维轮廓线重叠。需要指出的是，任意一种得到墙体二维轮廓线的方式，均在保护范围内。

步骤S3：结合墙体二维轮廓线以及房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋墙体三维模型、房屋底面三维模型以及楼层顶面三维模型构成的房屋三维模型。

本方案中，依据现有的房地产测绘数据生成二维GIS数据，根据二维GIS数据生成的墙体二维轮廓线，进而结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋三维模型，实现了房屋三维模型的建立，房屋三维模型中包含了楼层墙体三维模型以及楼顶面三维模型，能够展示房屋的外观结构，还包含了房屋墙体三维模型、房屋底面三维模型、房屋顶面三维模型，可以展示房屋的内部结构，通过内外结构的和展示更加直观的体现三维房产模型的内部细节，进一步实现了整体的三维房屋建筑模型，给用户提供了更好的房屋模型观摩体验。

为了更加清楚的说明具体建模过程，在上述实施例的基础上做进一步的限定或者增加。

在上述实施例的基础上，对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据，包括：

将所述房地产测绘数据中的离散线状数据转换为分户房屋的面状GIS几何数据，所述面状GIS几何数据呈拓扑面结构；

将所述房地产测绘数据中的属性信息与根据所述分户房屋的面状GIS几何数据得到的分户房屋面匹配，得到分户房屋的GIS属性数据；

将所述房地产测绘数据中的图形数据转换为分户房屋的真实地理坐标数据；

将所述分户房屋的面状GIS几何数据、所述分户房屋的GIS属性数据以及所述分户房屋的真实地理坐标数据结合，形成分户房屋的所述二维GIS数据。

具体的，如图7所示，离散线状数据转换为分户房屋的面状GIS几何数据之后，拓扑面结构的分户房屋的面状GIS几何数据构成每个楼层的分户房屋面，由于房屋分户面中可能存在公共区域71(如电梯间)，生成的房屋分户面可以是存在内部洞的复杂多边形。

属性信息与分户房屋面匹配的具体过程包括：因为房屋平面图中的文字注记并没有与分户房屋面存在任何直接逻辑关联，只是在空间关系上满足注记的左下起点位于所对应分户房屋面的内部，所以房屋平面图中的文字注记需要通过其左下起点坐标与提取出的面状GIS几何数据进行空间关系判定，进而与分户房屋面达成匹配。从属性表中获取每个分户房屋面对应的其它属性信息，将上述与分户房屋面的属性信息结合，最终得到与面状GIS几何数据对应的分户房屋面的GIS属性数据。

进一步的，将所述离散线状数据转换为分户房屋的面状GIS几何数据，包括：

利用GIS平台的线转面功能将所述离散线状数据转换为分户房屋的面状GIS几何数据。

进一步的，将所述房地产测绘数据中的属性信息与根据所述分户房屋的面状GIS几何数据得到的分户房屋面匹配，得到分户房屋的GIS属性数据，包括：

根据所述房地产测绘数据中的房屋平面图提取所述属性信息，所述属性信息包括分户房屋的楼层号、相对起始高程值、层高信息、属性表以及文字注记，所述文字注记中包括有分户房屋的ID标识；

通过空间关系以及所述分户房屋的ID标识将所述文字注记与所述分户房屋面匹配；

分配相应的所述楼层号、所述相对起始高程值、所述层高信息以及所述属性表中的属性至所述分户房屋面；

与各个所述分户房屋面匹配对应后的属性信息为所述分户房屋的GIS属性数据。

其中，房地产测绘数据中的房屋平面图部分的上方文字信息包含了该平面图的楼层号记录，根据楼层号可从侧面图中获取到该楼层的相对起始高程值和层高信息，这些信息可直接应用为该楼层的分户房屋的GIS属性数据中。

对应房屋的属性存于房屋平面图中的属性表和房屋平面图中的文字注记中，其中房屋平面图中的文字注记包含有房屋的ID标识，进而与属性表中的属性匹配对应。房屋平面图中的文字注记需要通过其左下起点坐标与提取出的GIS几何数据进行空间关系判定，进而与面状GIS几何数据中的分户房屋面达成匹配。

分户房屋面对应有分户房屋的GIS属性数据，包括相互匹配的属性表和文字标记，以及户房屋的楼层号、相对起始高程值、层高信息。

进一步的，将所述房地产测绘数据中的图形数据转换为分户房屋的真实地理坐标数据，包括：

获取所述房地产测绘数据中的索引图记录的基于两个控制点的原始图形坐标和真实地理坐标；

将所述原始图形坐标和所述真实地理坐标代入转换公式P·f(T,S,θ)＝P',计算得到变换参数f(T,S,θ)，其中，P为所述原始图形坐标、P'为所述真实地理坐标、T为平移参数、S为缩放参数、θ为旋转参数；

将所述图形数据以及所述变换参数代入所述转换公式，得到所述分户房屋的真实地理坐标数据。

其中，索引图记录的控制点通常为两个，分别命名为CONTROLPOINT1和CONTROLPOINT2，每个控制点对应点数据和文字注记，其中，点数据命名为CONTROLPOINT1_D，点数据的点坐标为原始图形坐标；文字注记命名为CONTROLPOINT1_D，文字注记的内容为对应的真实地理坐标值。

要想得到整栋楼的真实地理坐标，包括以下步骤：首先，各楼层房屋平面图的原始图形坐标对齐：由于每个楼层的房屋平面图的大小和相对位置一致，只需要将单栋楼的各楼层房屋平面图平移到第一层的坐标位置即可，实现单栋楼的各楼层分户房屋的原始图形坐标对齐；其次，将对齐后的房屋平面图与索引图套合：在房屋平面图部分中上方文字注记中记录有该平面图到索引图中的对应的楼栋图方位的缩放比例和旋转角度，使用该旋转角度对该栋楼第一层的房屋平面图统一进行旋转，然后基于旋转后图形的二维包围盒与索引图中的对应楼栋图形的二维包围盒可得出所需的实际平移和缩放，实现第一层的房屋平面图与索引图的套合。其余各层房屋平面图与索引图的套合过程均与上述过程相同，在此不再赘述，将套合后的房屋平面图中获取整栋楼的原始图形坐标。

将所述原始图形坐标和所述真实地理坐标代入转换公式P·f(T,S,θ)＝P',计算得到变换参数f(T,S,θ)，转换公式的展开式为

将每层楼的分户房屋的图形数据以及所述变换参数代入所述转换公式，得到分户房屋的真实地理坐标数据。

在上述实施例的基础上，根据二维GIS数据生成墙体二维轮廓线，包括：

根据二维GIS数据得到分户房屋的轮廓面，分户房屋的轮廓面的边界线为分户房屋的外墙面二维轮廓线82；

对分户房屋的轮廓面进行内缓冲操作，得到分户房屋的内墙面二维轮廓线81；

将同楼层的分户房屋的轮廓面进行面合，得到楼层的轮廓面，楼层的轮廓面的边界线为楼层的内墙面二维轮廓线83；

对楼层的轮廓面进行外缓冲操作，得到楼层的外墙面二维轮廓线84；

其中，分户房屋的外墙面二维轮廓线84和楼层的内墙面二维轮廓线83重叠。

如图8、9和10所示，二维GIS数据中包括了每个楼层中所有分户房屋的轮廓面，对分户房屋的轮廓面进行内缓冲操作，得到分户房屋的内墙面二维轮廓线A’B’D’C’81和分户房屋的外墙面二维轮廓线ABDC82，将一个楼层的所有分户房屋面进行面合得到楼层的轮廓面，以墙体厚度属性值的一半作为缓冲参数对该轮廓面进行内缓冲操作，对楼层的轮廓面进行外缓冲操作，得到楼层的内墙面二维轮廓线AEFC83和楼层的外墙面二维轮廓线A”E”F”C”84，分户房屋的外墙面二维轮廓线ABDC82和楼层的内墙面二维轮廓线A”E”F”C”84重叠。

需要指出的是，无论内缓冲操作还是外缓冲操作都是支持带洞的复杂多边形结构的分户房屋面，当房屋分户面存在内部洞的复杂多边形时，内部洞可能是楼梯间等，同样也形成楼梯间的内墙面二维轮廓线。

在上述实施例的基础上，结合墙体二维轮廓线以及房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋墙体三维模型，包括：

分户房屋的内墙面二维轮廓线81和分户房屋的外墙面二维轮廓线82结合房屋高程属性值，组成房屋内墙体上下脚点以及外墙体上下脚点；

将房屋内墙体上下脚点以及房屋外墙体上下脚点的三维坐标分别逆时针连接，并进行三角面片化，得到由房屋墙体三角面片集合构成的房屋墙体三维模型。

其中，三维模型中的三角面片存在正反面的概念，正反面概念是以观察者角度为参考的，从观察者位置朝向三角面观察时，若三角形为逆时针环绕则为正面，反之则为反面，则在本方案中，为了构建房屋内部和外部模型，保证三角形相对房屋内部的观察者为正面三角形，本实施例以观察者的角度，如图11所示，将房屋内墙体上脚点A’_hB’_hD’_hC’_h的三维坐标、房屋内墙体下脚点A’B’D’C’的三维坐标、房屋外墙体上脚点A_hB_hC_hD_h的三维坐标以及房屋外墙体下脚点ABDC的三维坐标逆时针连接，分别构建三角面片，得到三角面片的集合，得到由房屋墙体三角面片集合构成的房屋墙体三维模型。

在上述实施例的基础上，结合墙体二维轮廓线以及房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋底面三维模型和房屋顶面三维模型，包括：

分户房屋的外墙面二维轮廓线结合房屋高程属性值，分别得到房屋底面三维面边界点和房屋顶面三维面边界点；

将房屋底面三维面边界点逆时针连接，进行多边形分格化，得到由房屋底面三角面片集合构成的房屋底面三维模型；

将房屋顶面三维面边界点逆时针连接，进行多边形分格化，得到由房屋底面三角面片集合构成的房屋顶面三维模型。

在上述实施例的基础上，结合墙体二维轮廓线以及房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成楼层墙体三维模型，包括：

楼层的内墙面二维轮廓线83和楼层的外墙面二维轮廓线84结合房屋高程属性值，组成楼层墙体上下脚点；

将楼层墙体上下脚点的三维坐标逆时针连接，并进行三角面片化，得到由楼层墙体三角面片集合构成的楼层墙体三维模型。

在上述实施例的基础上，如图12和13所示，结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成楼顶面三维模型，包括：

将顶层的楼层的内墙面二维轮廓线结合房屋高程属性值，得到楼顶面三维面边界点；

将楼顶面三维面边界点逆时针连接，进行多边形分格化，得到由楼层顶面三角面片集合构成的楼顶面三维模型。

具体的，顶层的楼层的内墙面二维轮廓线结合房屋高程属性值中的整栋楼的高度属性值，得到楼顶面三维面边界点，楼顶面三维模型的建立在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，得到房屋三维模型之后，还包括：

对房屋三维模型与对应的二维GIS数据匹配挂接。

其中，房屋的三维模型以房屋为最小逻辑单元个体，房屋模型根据从属楼层分别存于各个楼层节点中，楼层节点根据从属楼栋分别存于楼栋节点中，房屋模型、楼层节点、楼栋节点的命名与GIS数据完全保持一致，可直接依据模型名称及其所属节点名称查询到对应的GIS属性信息。

在上述实施例的基础上，得到二维GIS数据之后，还包括：

对所述二维GIS数据进行命名，命名名称为宗地编号-楼栋编号-楼层号。

其中，上述处理完成后得到的二维GIS数据以楼层为单元，每个楼层存成一个shp数据，命名方式：宗地编号-楼栋编号-楼层号.shp，方便后续模型生产时通过文件名称识别shp数据的意义。

在上述实施例的基础上，得到房屋三维模型之后，还包括：

根据预设的渲染属性信息对所述房屋三维模型进行渲染。

其中，三维模型除了点坐标和三角面组织信息外，还需要若干渲染属性信息，比如：点的法向量、点的颜色、点的材质等。进行渲染之后的模型更加美观，同时无需通过查询参数的方式获取房屋内部的颜色、材质以及明暗效果等，而是直接通过观察获取。

进一步的，当所述渲染属性信息为点的法向量时，根据所述点的法向量对所述房屋内部三维模型进行渲染，得到具有明暗效果的房屋内部三维模型。

其中，点的法向量是用于结合场景光照得出模型细节明暗效果的渲染属性，可基于点所在面进行计算。设符合三角形环绕顺序的A、B、C三点，则向量AB叉乘向量BC得到的结果即为该三角面的三个顶点的法向量。

进一步的，当所述渲染属性信息为点的颜色时，根据所述点的颜色对所述房屋内部三维模型进行渲染，得到具有颜色以及质地效果的房屋内部三维模型。

其中，点的颜色为表示模型颜色效果的渲染属性信息，该渲染信息可结合房屋的属性在模型生产时设定，房屋的属性如材质、面积区间等，或者在后期专业三维系统中动态符号化配置。

进一步的，当所述渲染属性信息为点的材质时，根据所述点的材质对所述房屋三维模型进行渲染，得到具有质地效果的房屋三维模型。

其中，点的材质为表示模型质地效果的渲染属性信息，该渲染信息可结合房屋的属性在模型生产时设定，如面积区间等，或者在后期专业三维系统中动态符号化配置。

本发明还提供了一种基于云计算的三维房屋自动建模系统，与上述基于云计算的三维房屋自动建模方法对应。如图18所示，包括：

数据处理模块01，用于对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据；

轮廓线生成模块02，用于根据所述二维GIS数据生成墙体二维轮廓线；

模型构建模块03，用于结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋墙体三维模型、房屋底面三维模型、房屋顶面三维模型、楼层墙体三维模型以及楼顶面三维模型构成的房屋三维模型。

进一步的，在上述系统中，所述轮廓线生成模块包括：

轮廓面生成单元，用于根据二维GIS数据得到分户房屋的轮廓面，所述分户房屋的轮廓面的边界线为分户房屋的外墙面二维轮廓线；

内缓冲操作单元，用于对所述分户房屋的轮廓面进行内缓冲操作，得到所述分户房屋的内墙面二维轮廓线和所述分户房屋的外墙面二维轮廓线；

分户房屋面合单元，用于将同楼层的所述分户房屋的轮廓面进行面合，得到楼层的轮廓面，所述楼层的轮廓面的边界线为楼层的内墙面二维轮廓线；

外缓冲操作单元，用于对所述楼层的轮廓面进行外缓冲操作，得到所述楼层的内墙面二维轮廓线和所述楼层的外墙面二维轮廓线；

其中，所述分户房屋的外墙面二维轮廓线和所述楼层的内墙面二维轮廓线重叠。

进一步的，在上述系统中，还包括：

命名模块，用于对所述二维GIS数据进行命名，命名名称为宗地编号-楼栋编号-楼层号。

进一步的，在上述系统中，还包括：

匹配挂接模块，用于对所述房屋三维模型与对应的所述二维GIS数据匹配挂接。

进一步的，在上述系统中，还包括：

模型渲染模块，用于根据预设的渲染属性信息对所述房屋三维模型进行渲染。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种基于云计算的三维房屋自动建模的方法，其特征在于，包括：

对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据；

根据所述二维GIS数据生成墙体二维轮廓线；

结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋墙体三维模型、房屋底面三维模型、房屋顶面三维模型、楼层墙体三维模型以及楼顶面三维模型构成的房屋三维模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据，包括：

将所述房地产测绘数据中的离散线状数据转换为分户房屋的面状GIS几何数据，所述面状GIS几何数据呈拓扑面结构；

将所述房地产测绘数据中的属性信息与根据所述分户房屋的面状GIS几何数据得到的分户房屋面匹配，得到分户房屋的GIS属性数据；

将所述房地产测绘数据中的图形数据转换为分户房屋的真实地理坐标数据；

将所述分户房屋的面状GIS几何数据、所述分户房屋的GIS属性数据以及所述分户房屋的真实地理坐标数据结合，形成分户房屋的所述二维GIS数据。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述房地产测绘数据中的离散线状数据转换为分户房屋的面状GIS几何数据，包括：

利用GIS平台的线转面功能将所述离散线状数据转换为所述分户房屋的面状GIS几何数据。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述房地产测绘数据中的属性信息与根据所述分户房屋的面状GIS几何数据得到的分户房屋面匹配，得到分户房屋的GIS属性数据，包括：

根据所述房地产测绘数据中的房屋平面图提取所述属性信息，所述属性信息包括分户房屋的楼层号、相对起始高程值、层高信息、属性表以及文字注记，所述文字注记中包括有分户房屋的ID标识；

通过空间关系以及所述分户房屋的ID标识将所述文字注记与所述分户房屋面匹配；

分配相应的所述楼层号、所述相对起始高程值、所述层高信息以及所述属性表中的属性至所述分户房屋面；

与各个所述分户房屋面匹配对应后的属性信息为所述分户房屋的GIS属性数据。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述房地产测绘数据中的图形数据转换为分户房屋的真实地理坐标数据，包括：

获取所述房地产测绘数据中索引图记录的基于两个控制点的原始图形坐标和真实地理坐标；

将所述原始图形坐标和所述真实地理坐标代入转换公式P·f(T,S,θ)＝P',计算得到变换参数f(T,S,θ)，其中，P为所述原始图形坐标、P'为所述真实地理坐标、T为平移参数、S为缩放参数、θ为旋转参数；

将所述图形数据以及所述变换参数代入所述转换公式，得到所述分户房屋的真实地理坐标数据。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据之后，还包括：

对所述二维GIS数据进行命名，命名名称为宗地编号-楼栋编号-楼层号。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述二维GIS数据生成墙体二维轮廓线，包括：

根据二维GIS数据得到分户房屋的轮廓面，所述分户房屋的轮廓面的边界线为分户房屋的外墙面二维轮廓线；

对所述分户房屋的轮廓面进行内缓冲操作，得到分户房屋的内墙面二维轮廓线；

将同楼层的所述分户房屋的轮廓面进行面合，得到楼层的轮廓面，所述楼层的轮廓面的边界线为楼层的内墙面二维轮廓线；

对所述楼层的轮廓面进行外缓冲操作，得到楼层的外墙面二维轮廓线；

其中，所述分户房屋的外墙面二维轮廓线和所述楼层的内墙面二维轮廓线重叠。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋墙体三维模型，包括：

所述分户房屋的内墙面二维轮廓线和所述分户房屋的外墙面二维轮廓线结合所述房屋高程属性值，组成房屋内墙体上下脚点以及外墙体上下脚点；

将所述房屋内墙体上下脚点以及所述房屋外墙体上下脚点的三维坐标分别逆时针连接，并进行三角面片化，得到由房屋墙体三角面片集合构成的所述房屋墙体三维模型。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋底面三维模型和房屋顶面三维模型，包括：

所述分户房屋的外墙面二维轮廓线结合所述房屋高程属性值，分别得到房屋底面三维面边界点和房屋顶面三维面边界点；

将所述房屋底面三维面边界点逆时针连接，进行多边形分格化，得到由房屋底面三角面片集合构成的所述房屋底面三维模型；

将所述房屋顶面三维面边界点逆时针连接，进行多边形分格化，得到由房屋底面三角面片集合构成的所述房屋顶面三维模型。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成楼层墙体三维模型，包括：

所述楼层的内墙面二维轮廓线和所述楼层的外墙面二维轮廓线结合所述房屋高程属性值，组成楼层墙体上下脚点；

将所述楼层墙体上下脚点的三维坐标逆时针连接，并进行三角面片化，得到由楼层墙体三角面片集合构成的所述楼层墙体三维模型。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成楼顶面三维模型，包括：

将顶层的所述楼层的内墙面二维轮廓线结合所述房屋高程属性值，得到楼顶面三维面边界点；

将所述楼顶面三维面边界点逆时针连接，进行多边形分格化，得到由楼层顶面三角面片集合构成的所述楼顶面三维模型。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，得到房屋三维模型之后，还包括：

对所述房屋三维模型与对应的所述二维GIS数据匹配挂接。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，得到房屋三维模型之后，还包括：

根据预设的渲染属性信息对所述房屋三维模型进行渲染。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，当所述渲染属性信息为点的法向量时，根据所述点的法向量对所述房屋三维模型进行渲染，得到具有明暗效果的房屋三维模型。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，当所述渲染属性信息为点的颜色时，根据所述点的颜色对所述房屋三维模型进行渲染，得到具有颜色效果的房屋三维模型。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，当所述渲染属性信息为点的材质时，根据所述点的材质对所述房屋三维模型进行渲染，得到具有质地效果的房屋三维模型。

17.一种基于云计算的三维房屋自动建模系统，其特征在于，包括：

数据处理模块，用于对房地产测绘数据进行处理得到二维GIS数据；

轮廓线生成模块，用于根据所述二维GIS数据生成墙体二维轮廓线；

模型构建模块，用于结合所述墙体二维轮廓线以及所述房地产测绘数据中的房屋高程属性值生成房屋墙体三维模型、房屋底面三维模型、房屋顶面三维模型、楼层墙体三维模型以及楼顶面三维模型构成的房屋三维模型。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述轮廓线生成模块包括：

轮廓面生成单元，用于根据二维GIS数据得到分户房屋的轮廓面，所述分户房屋的轮廓面的边界线为分户房屋的外墙面二维轮廓线；

内缓冲操作单元，用于对所述分户房屋的轮廓面进行内缓冲操作，得到所述分户房屋的内墙面二维轮廓线；

分户房屋面合单元，用于将同楼层的所述分户房屋的轮廓面进行面合，得到楼层的轮廓面，所述楼层的轮廓面的边界线为楼层的内墙面二维轮廓线；

外缓冲操作单元，用于对所述楼层的轮廓面进行外缓冲操作，得到楼层的外墙面二维轮廓线；

其中，所述分户房屋的外墙面二维轮廓线和所述楼层的内墙面二维轮廓线重叠。

19.如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括：

命名模块，用于对所述二维GIS数据进行命名，命名名称为宗地编号-楼栋编号-楼层号。

20.如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括：

匹配挂接模块，用于对所述房屋三维模型与对应的所述二维GIS数据匹配挂接。

21.如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括：

模型渲染模块，用于根据预设的渲染属性信息对所述房屋三维模型进行渲染。