CN109685893A - 空间一体化建模方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空间一体化建模方法及装置，涉及三维地理信息技术领域。该空间一体化建模方法，包括：分别获取多个地上模型和多个地下模型，多个所述地上模型和多个所述地下模型分别输出为不同格式。再将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型，并输出为同一种格式。将多个地上地下模型融合在一起，满足大型场景需求，且同时兼容多种不同格式，方便快捷。

Description

空间一体化建模方法及装置

技术领域

本发明涉及三维地理信息技术领域，具体而言，涉及一种空间一体化建模方法及装置。

背景技术

随着数字城市技术的发展，以二维数据为主体的地理信息系统(GeographicInformation System，简称，GIS)已经不能满足城市规划建设的专业应用，更加直观立体，所见即所得的三维空间数据逐渐成为一种崭新的、客户热衷的数据表达方式，它已成为城市建设的核心数据。城市建设不仅要规划地上建筑同时需要考虑地下地质的稳定性和空间利用率，地上地下一体化三维模型，可使城市分析规划更加全面。

现有技术中，地上建模包含倾斜摄影建模及精细三维建模、规划设计方案建模及BIM建模(建筑信息模型)等。地下建模包含管线、矿井巷道、地铁隧道、地下商场等。

但是现有技术中，一般会用到上述两种或三种建模方式的融合，来进行地上地下一体化三维建模，但是这种建模融合方式不能同时满足应用到城市规划管理系统、综合管廊运维系统及管线管理系统中。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种空间一体化建模方法及装置，以解决现有技术中的建模方法应用场景不广泛的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种空间一体化建模方法，包括：

分别获取不同格式的多个地上模型和不同格式的多个地下模型；

将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型。

进一步地，所述将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，包括：

利用控制点坐标和/或坐标移动将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型。

进一步地，所述获取多个所述地上模型包括：

获取地上空间的场景模型、建筑规划模型、建筑信息模型。

进一步地，所述获取地上空间的场景模型，包括：

获取多张采样影像，并根据多张所述采样影像建立第一格式的目标空间的实景三维模型；

获取多张所述采样影像的重点区域图片，并根据所述重点区域图片建立第二格式的所述重点区域的三维模型，其中，所述第二格式与所述第一格式为不同格式；

将所述目标空间的实景三维模型及所述重点区域的三维模型融合，得到优化后的所述目标空间的模型。

进一步地，获取所述规划设计方案模型，包括：

制作规划图纸的白模轮廓；

结合多张所述规划图纸制作所述规划图纸的纹理信息；

将所述纹理信息与所述白模轮廓融合，得到所述规划设计方案模型。

进一步地，所述获取多个所述地下模型包括：地下建设模型、地下自然地质模型；

所述地下建设模型包括：管线探测模型、综合管廊模型及地铁隧道模型；

第二方面，本发明实施例还提供了一种空间一体化建模装置，包括第一方面所述的空间一体化建模方法，具体包括：

获取模块，所述获取模块用于分别获取多个地上模型和多个地下模型；

处理模块，所述处理模块用于根据所述地下模型和所述地上模型的控制点将所述多个地下模型及所述多个地上模型纠正到绝对坐标中，得到地上地下一体化模型。

进一步地，所述获取模块具体用于，利用控制点坐标和/或坐标移动将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型。

进一步地，所述获取模块，还用于获取地上空间的场景模型、建筑规划模型、建筑信息模型。

进一步地，所述获取模块，还用于获取多个所述地下模型包括：

管线探测模型、综合管廊模型、地铁隧道模型及煤矿巷道模型。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种空间一体化建模方法，包括：分别获取多个地上模型和多个地下模型，多个所述地上模型和多个所述地下模型分别输出为不同格式。再将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型，并输出为同一种格式。将多个地上地下模型融合在一起，满足大型场景需求，且同时兼容多种不同格式，方便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请提供的一种空间一体化建模方法流程示意图；

图2为本申请一实施例提供的建立地上空间的场景模型流程示意图；

图3为本申请另一实施例提供的建立地上空间规划设计方案模型流程示意图；

图4为本申请一实施例提供的建立地下空间管线探测模型流程示意图；

图5为本申请另一实施例提供的建立地下空间综合管廊模型流程示意图；

图6为本申请一实施例提供的一种空间一体化建模装置示意图；

图7为本申请另一实施例提供的一种空间一体化建模装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本申请提供的一种空间一体化建模方法流程示意图；如图1所示，该空间一体化建模方法包括：

S110：分别获取不同格式的多个地上模型和不同格式的多个地下模型。

本实施例获取的地上模型将以获取地上空间的场景模型、建筑规划模型、建筑信息模型为例。地下模型包括地下建设模型和地下自然模型；获取的地下建设模型将以获取管线探测模型、综合管廊模型及地铁隧道模型为例。获取的地下自然模型以煤矿巷道模型为例。但并不以上述几种模型为限制，只要所建立的模型归属于地上模型或地下模型，均在本发明保护范围之内。

其中，获取的地上模型和地下模型分别在不同的软件上处理的，这些模型的格式可能不同。

S120：将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型。

进一步，由于地上模型和地下模型的建立方式不同，因此，当把分别建立的多个不同格式地上模型和多个不同格式地下模型在融合系统中转换为预设坐标系中的坐标时，通过利用控制点坐标和/或坐标移动来实现所建立的多个模型融合在预设坐标系中，进而获取空间一体化模型。

其中，控制点坐标指的是在进行模型建立时使用的真三维坐标，为绝对坐标。而坐标移动指的是，在进行模型建立时在相对坐标中完成，当把在相对坐标中建立的模型导入到绝对坐标中时，会出现坐标对应不准确的情况，此时需要手动调整坐标位置来实现建立模型的完整性。

举例说明，获取地上空间的场景模型为在绝对坐标中生成的三维模型，建筑规划模型为在相对坐标中建立的三维模型，当这两种模型进行整合时，需进行坐标调整以实现建立模型的完整性。

进一步地，在上述的融合系统中建立空间一体化模型时，该融合系统需同时兼容上述不同软件中建立的不同格式模型，例如可以为超图系统(SuperMap)、三维系统(Skyline)等，具体可兼容多种格式的系统本实施例不做限制。

本实施例提供的空间一体化建模方法，将多个地上模型及地下模型融合在一起，满足大型场景需求，且在融合系统中同时兼容多种不同格式，方便快捷。

可选地，获取多个所述地上模型包括：获取地上空间的场景模型、建筑规划模型、建筑信息模型。

需要说明的是，本实施例获取的地上模型并不以上述的三种模型为限制，只要所建立模型属于地上模型，均属于本发明的保护范围。

进一步地，请参照图2，图2为本申请一实施例提供的建立地上空间的场景模型流程示意图。

其中，本实施例获取地上空间的场景模型为地上实景三维模型和精细三维建模的结合模型，实景三维模型采用倾斜摄影技术获取城市建筑的真实纹理信息，再通过对中心重点区域进行精细建模，获得地上空间的场景模型。

获取地上空间的场景模型，包括：

S210：获取多张采样影像，并根据多张所述采样影像建立第一格式的目标空间的实景三维模型。

需要说明的是，本实施例获取的多张采样影像，可以通过倾斜摄影拍摄得来，倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展的一项高新技术，它是在同一飞行器上搭载多台摄像设备，从垂直、倾斜等不同的角度采集影像，获取不同的采集影像。例如飞行器在水平飞行时，一个摄像设备与地面平行、其他摄像设备与地面呈一定角度，进而获取不同的采集影像。

进一步地，将导出的采集影像经过相应软件处理后，得到飞行器所拍摄地形地貌的实景三维模型，并将实景三维模型导出为第一格式。上述的相应软件可以为photoscan、PhotoMesh、ContextCaptureCenter等，其中第一格式可以为xlm、klm、osbg格式等。具体的应用软件及导出格式本实施例不做限制，只要能将多张采集影像处理为实景三维模型即可。

S220：获取多张所述采样影像的重点区域图片，并根据所述重点区域图片建立第二格式的所述重点区域的三维模型。

由于，经S110处理所得的实景三维模型不具备单体化，不利于后期的应用拓展及挂接属性，因此需将实景三维模型内所包含的信息进行精细处理，该信息包括：建筑、地形、绿植、路灯、其他事物等。若对实景三维模型内所包含的信息全部进行处理，会造成工期成本长、资源浪费等问题。对于一些项目，只需对重点区域进行精细三维建模，这样就会缩短时间，降低成本。

因此，本实施例只对重点区域进行精细建模，在进行精细建模前需手动外业拍照来采集重点区域的图片，并将重点区域的图片导入至相应软件进行处理，得到重点区域的精细三维模型，并且导出为第二格式。

需要说明的是，本实施例提供的三维建模方法，第一格式不同于第二格式。并且，对重点区域进行精细三维建模的软件可以为DP-Moderler、3DMax软件等，其中第二格式可以为obg、dwg、iges等。具体精细建模的应用软件及第二格式本实施例不做限制，只要能建立重点区域的精细三维模型即可。

S230：将所述目标空间的实景三维模型及所述重点区域的三维模型融合，得到优化后的所述目标空间的模型。

需要说明的是，本实施例提供的融合实景三维模型及重点区域的三维模型，其中，对实景三维模型、重点区域的三维模型进行优化的软件可同时兼容上述第一格式及第二格式，例如可以为超图软件(SuperMap)、三维软件(Skyline)软件等，最后将模型导出为osbg格式，具体兼容的格式本实施例不做限制。

进一步地，请参照图3，图3为本申请另一实施例提供的建立地上空间规划设计方案模型流程示意图。

规划设计方案为在进入实际设计和建设之前，需要对城市或某个区域的功能进行分析，因此在建立规划设计方案模型前需绘制相关的平面规划图纸。

S310：计算获取规划图纸的白模轮廓。

根据绘制的平面规划图纸制作精细化三维模型，并生成白模轮廓。同时，为保证获取的规划设计方案模型的精度，在制作白模轮廓时，细部结构及尺寸要和平面规划图纸上的数据一一对应。

其中，上述根据平面规划图纸制作精细三维模型的过程可以在3DMAX软件中完成，也可以在其他三维软件中制作，如CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)、MAYA(Autodesk Maya，三维动画软件)等，具体的使用软件本实施例不做限制。

S320：结合多张所述规划图纸制作所述规划图纸的纹理信息。

在制作的白模轮廓上绘制纹理信息。绘制纹理信息时，需结合不同角度的多张规划图纸进行绘制，以保证每个面上的建筑面结构的准确性。同时，须注重表现纹理的阴影关系、光纤的渐变及玻璃中的反射等相关信息，使得绘制出的纹理美观又不失真。在此过程中，绘制纹理信息的过程需调用Photoshop软件来完成纹理信息的绘制。

S330：将所述纹理信息与所述白模轮廓融合，得到所述规划设计方案模型。

将绘制的纹理信息运用相关贴图技术贴合在对应建筑物的各面上，各面之间根据位置关系进行适当的匀色，明暗关系协调统一，使得规划设计方案模型更加协调。并将所获得的规划设计方案模型导出为3DS格式或者obj格式，具体导出格式本实施例不做限制。

进一步地，地上模型还包括建筑信息(BIM)模型，建立地上模型还包括：规划设计方案(Building Information Modeling，简称BIM)模型。BIM模型导出为rvt格式。BIM模型的应用可贯穿整个施工管理周期，在施工前期可导出各构建施工明细和工程量清单，为工程预算提供参考及指导。在施工阶段，施工单位可参考制作好的BIM模型进行施工。在运营管理阶段，利用生成的BIM模型加上相应的传感器可实现对管理对象的实时监控。

更进一步地，BIM模型还可直接导入应用平台与数字高成模型、文档对象模型等融合使用。

可选地，获取多个所述地下模型包括：地下建设模型、地下自然地质模型。地下建设模型包括：管线探测模型、综合管廊模型及地铁隧道模型。地下自然地质模型包括：煤矿巷道模型。

需要说明的是，本实施例获取的地下模型并不以上述三种模型为限制，只要所建立的模型属于地下模型，均属于本发明的保护范围。

进一步地，请参照图4，图4为本申请一实施例提供的建立地下空间管线探测模型流程示意图。

获取管线探测模型包括：

S410：通过外业管线探测获取精确的管线数据。

步骤S410中所述的外业管线探测指通过实地的考察、测量及收集数据来获取精确的管线数据，通过发射机给被测管线施加一个特殊频率的信号电流接收机内置感应线圈，接收管道的磁场信号，线圈产生感应电流，从而计算管道的走向和路径，得到相关管线探测数据。

S420：处理所述管线数据得到所述管线探测模型。

将上述获得的相关管线探测数据进行内业整理，并将内业整理的管线探测成果在三维平台中利用数据库自动生成管线三维模型，这个过程不仅节省了建模的工作量，还提高了模型精度。将生成的管线探测模型导出为mdb格式。

进一步地，请参照图5，图5为本申请另一实施例提供的建立地下空间综合管廊模型流程示意图。

获取综合管廊模型包括：

S510：采用移动三维激光扫描仪获取内部三维点云。

采用移动三维激光扫描仪(IMS 3D)可快速获取综合管廊高精度三维点云，把三维点云数据均解算在一个完整的空间范围内，方便对其数据质量和完整性进行检查。

S520：对所述三维点云进行预处理，并生成三维模型。

对步骤S510所获得的三维点云数据进行内业整理导入到3DMAX软件中，并与设备自带的全景相机采集的影像数据进行自动匹配生成彩色点云，并根据彩色点云生成综合管廊白模。彩色点云与实际的综合管廊空间中的建筑物色彩、纹理完全一致能极大的捡的好后续建模的工作量，提高工作效率。

设备自带的全景相机可同时采集全方位的纹理照片，省去外业拍照的工作量，将纹理照片贴合在制作的白模上，可生成综合管廊的三维模型。

S530：向所述三维模型内添加属性信息，形成所述综合管廊模型。

上述的属性信息包括至少包括指定建筑物的内部结构参数、空间布局和特征物品等信息。所生成的综合管廊模型输出为obj格式.

需要说明的是，地铁隧道及地下商场等的模型建立方式与管廊模型的建立方式相同，在此不多加赘述。但本实施例所包含的地下模型中，地铁隧道模型及地下商场模型建设均包含在本发明实施例内。

进一步地，地下模型还包括煤矿巷道模型，利用煤矿钻孔数据在3DMINE软件中通过控制点纠正坐标自动生产煤矿巷道三维模型，并导出obj格式。

本申请提供的一种空间一体化建模方法，将地上地下多种模型进行融合，包括范围广，适用于大场景的建模方式，且融合时可实现对多种格式的兼容，无需将多种不同格式进行转换，方便快捷。

图6为本申请一实施例提供一种空间一体化建模装置示意图；如图6所示，该装置具体包括：获取模块601、处理模块602。其中，

获取模块601，用于分别获取多个地上模型和多个地下模型，多个所述地上模型和多个所述地下模型分别输出为不同格式。

处理模块602，将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型，并输出为同一种格式。

可选地，获取模块601，具体还用于获取地上空间的场景模型、建筑规划模型、建筑信息模型。

可选地，获取模块601还用于获取地上空间的场景模型，具体包括：获取多张采样影像，并根据多张所述采样影像建立第一格式的目标空间的实景三维模型。获取多张所述采样影像的重点区域图片，并根据所述重点区域图片建立第二格式的所述重点区域的三维模型，其中，所述第二格式与所述第一格式为不同格式。将所述目标空间的实景三维模型及所述重点区域的三维模型融合，得到优化后的所述目标空间的模型。

可选地，获取模块601具体用于，利用控制点坐标和/或坐标移动将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型。

可选地，获取模块601还用于获取所述规划设计方案模型，具体包括：制作规划图纸的白模轮廓，结合多张所述规划图纸制作所述规划图纸的纹理信息。将所述纹理信息与所述白模轮廓融合，得到所述规划设计方案模型。

可选地，获取模块601，还用于获取多个所述地下模型包括：

管线探测模型、综合管廊模型及地铁隧道模型及煤矿巷道模型。

可选地，获取模块601还用于获取所述管线探测模型，具体包括：通过外业管线探测获取精确的管线数据，处理所述管线数据得到所述管线探测模型。

可选地，获取模块601还用于获取获取综合管廊模型，具体包括：采用移动三维激光扫描仪获取内部三维点云。对所述三维点云进行预处理，并生成三维模型。向所述三维模型内添加属性信息，形成所述综合管廊模型。

上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。

图7为本申请另一实施例提供的一种空间一体化建模装置示意图。该装置可以集成于终端设备或者终端设备的芯片，该终端可以是具备图像处理功能的计算设备。

该装置包括：存储器701、处理器702。

存储器701用于存储程序，处理器702调用存储器701存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种空间一体化建模方法，其特征在于，包括：

分别获取不同格式的多个地上模型和不同格式的多个地下模型；

将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型。

2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，包括：

利用控制点坐标和/或坐标移动将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型。

3.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述获取多个所述地上模型包括：

获取地上空间的场景模型、建筑规划模型、建筑信息模型。

4.如权利要求3所述的建模方法，其特征在于，所述获取地上空间的场景模型，包括：

获取多张采样影像，并根据多张所述采样影像建立第一格式的目标空间的实景三维模型；

获取多张所述采样影像的重点区域图片，并根据所述重点区域图片建立第二格式的所述重点区域的三维模型，其中，所述第二格式与所述第一格式为不同格式；

将所述目标空间的实景三维模型及所述重点区域的三维模型融合，得到优化后的所述目标空间的模型。

5.如权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述获取多个所述地下模型包括：地下建设模型、地下自然地质模型；

所述地下建设模型包括：管线探测模型、综合管廊模型及地铁隧道模型；

所述地下自然地质模型包括：煤矿巷道模型。

6.如权利要求5所述的建模方法，其特征在于，所述获取所述管线探测模型包括：

通过外业管线探测获取精确的管线数据；

处理所述管线数据得到所述管线探测模型。

7.一种空间一体化建模装置，其特征在于，包括：

获取模块，所述获取模块用于分别获取不同格式的多个地上模型和不同格式的多个地下模型；

处理模块，所述处理模块用于将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型。

8.根据权利要求7所述的建模装置，其特征在于，所述获取模块具体用于，利用控制点坐标和/或坐标移动将所述地上模型的坐标和所述地下模型的坐标转换为预设坐标系中的坐标，获取空间一体化模型。

9.根据权利要求7所述的建模装置，其特征在于，所述获取模块，还用于获取地上空间的场景模型、建筑规划模型、建筑信息模型。

10.根据权利要求7所述的建模装置，其特征在于，所述获取模块，还用于获取管线探测模型、综合管廊模型、地铁隧道模型及煤矿巷道模型。