TW202020814A - 建築資訊模型與數值地形模型之整合系統及其整合方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭露一種建築資訊模型與數值地形模型之整合系統及其整合方法。建築資訊模型與數值地形模型之整合系統包含空拍裝置、數值地形模型建立模組、地形色彩儲存模組及模型整合模組。空拍裝置拍攝複數個地形照片，各地形照片包含地形經緯度資訊及地形高程資訊。數值地形模型建立模組接收複數個地形照片，且依據地形經緯度資訊及地形高程資訊產生複數個點雲資料，並依據複數個點雲資料產生點雲資料影像，且依據施工建築之施工經緯度資訊及施工高程資訊，於點雲資料影像中設置施工區域，並刪除施工區域內之複數個點雲資料，依據刪除後剩餘的複數個點雲資料及其色彩資料建立具有建築區域之數值地形模型。地形色彩儲存模組產生複數個色彩材質資訊。模型整合模組接收數值地形模型，且設置建築資訊模型於建築區域中而產生整合模型，並接收複數個色彩材質資訊，且依據複數個色彩材質資訊恢復整合模型之色彩。
Description
本發明是有關於一種整合系統及其整合方法，特別是有關於一種建築資訊模型與數值地形模型之整合系統及其整合方法。
一般來說，在實務上常透過無人空拍機(Unmanned aerial vehicle, UAV)建立地形模型，惟透過UAV所建立之地形為數值地表模型(Digital Surface Model, DSM)帶有地上物之資料，故無法將主體構造物與之結合(將重疊於地表上之地上物資料)。
另一方面，以UAV空拍所建立地型模型乃為快速了解施工環境之方式，然若直接將數值地型模型匯入整合軟體中，以將其與主體構造物之建築資訊模型(Building information model, BIM)整合，地形模型將無法呈現其材質，如此一來，則無法於事前清楚了解結合建築物及現場環境後之實際情形。
此外，虛擬實境(virtual reality, VR)之環境可使使用者更加瞭解現地之真實情形，然若無法結合建築資訊，便無法讓使用者除外觀外，更進一步瞭解建築物各項資訊。
有鑑於上述習知之問題，本發明的目的在於提供一種建築資訊模型與數值地形模型之整合系統及其整合方法，用以解決習知技術中所面臨之問題。
基於上述目的，本發明係提供一種建築資訊模型與數值地形模型之整合系統，係包含空拍裝置、數值地形模型建立模組、地形色彩儲存模組及模型整合模組。空拍裝置拍攝預設範圍且產生複數個地形照片，各地形照片包含地形經緯度資訊及地形高程資訊。數值地形模型建立模組接收空拍裝置所拍攝之複數個地形照片，且依據各地形照片之經緯度資訊及高程資訊產生複數個點雲資料，並依據複數個點雲資料產生點雲資料影像，且依據施工建築之施工經緯度資訊及施工高程資訊，於點雲資料影像中設置施工區域，並刪除施工區域內之複數個點雲資料，依據刪除後剩餘的複數個點雲資料及其色彩資料建立具有對應施工區域之建築區域之數值地形模型。地形色彩儲存模組接收數值地形模型且對應產生複數個色彩材質資訊。模型整合模組接收數值地形模型，且設置建築資訊模型於建築區域中而產生整合模型，並接收複數個色彩材質資訊，且依據複數個色彩材質資訊恢復整合模型之色彩。
較佳地，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更可包含虛擬實境模組，虛擬實境模組接收整合模型，並依據整合模型產生虛擬實境環境影像。
較佳地，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更可包含建築資訊資料庫，建築資訊模型包含複數個建築元件，各建築元件具有對應之身分碼及其建築資訊，複數個建築資訊儲存於建築資訊資料庫中，虛擬實境模組對應其中一建築元件被點選而傳送對應之身分碼至建築資訊資料庫，建築資訊資料庫回傳對應身分碼之建築資訊至虛擬實境模組，虛擬實境模組於虛擬實境環境影像中顯示建築資訊。
較佳地，預設範圍包含施工區域及施工區域之周邊環境區域。
較佳地，色彩材質資訊係包含位置資訊及其材質資訊。
基於上述目的，本發明再提供一種建築資訊模型與數值地形模型之整合方法，適用於包含空拍裝置、數值地形模型建立模組、地形色彩儲存模組及模型整合模組之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統，建築資訊模型與數值地形模型之整合方法包含下列步驟：拍攝預設範圍且產生複數個地形照片，各地形照片包含地形經緯度資訊及地形高程資訊。依據各地形照片之地形經緯度資訊及地形高程資訊產生複數個點雲資料。依據複數個點雲資料產生點雲資料影像。依據施工建築之施工經緯度資訊及施工高程資訊，於點雲資料影像中設置施工區域。刪除施工區域內之複數個點雲資料。依據刪除後剩餘的複數個點雲資料及其色彩資料建立具有對應施工區域之建築區域之數值地形模型。對應數值地形模型產生複數個色彩材質資訊。設置建築資訊模型於建築區域中而產生整合模型。依據複數個色彩材質資訊恢復整合模型之色彩。
較佳地，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更可包含虛擬實境模組，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更包含下列步驟：虛擬實境模組接收整合模型，並依據整合模型產生虛擬實境環境影像。
較佳地，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更可包含建築資訊資料庫，建築資訊模型包含複數個建築元件，各建築元件具有對應之身分碼及其建築資訊，複數個建築資訊儲存於建築資訊資料庫中，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更包含下列步驟：虛擬實境模組對應其中一建築元件被點選而傳送對應之身分碼至建築資訊資料庫。建築資訊資料庫回傳對應身分碼之建築資訊至虛擬實境模組。虛擬實境模組於虛擬實境環境影像中顯示建築資訊。
承上所述，本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統及其整合方法以空拍裝置之空拍照建立點雲資料，並剔除施工區域內之點雲資料，再建立數值地形模型，可使施工區域地形處於地平面之平整狀態，以利置放建築資訊模型於該處，以使數值地形模型中，保有周遭景物之高程，亦包含施工區域之地平面高程；且運用模型整合模組將材質附加於數值地形模型，使其可具有色彩，後放置建築資 訊模型於數值地形模型之建築區域時，即可整合周遭景物之樣貌，顯示完工後區域完整樣貌；此外，以虛擬實境模組透過建築資訊模型之建築元件之身分碼之比對，由建築資訊資料庫提供對應之建築資訊，使該建築資訊模型於虛擬實境環境影像中之建築元件被點選後可查看對應之建築資訊。
為利瞭解本發明之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合圖式，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍。
本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本發明或可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。
請參閱第1至5圖；第1圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之第一方塊圖；第2圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之刪除施工區域內之點雲之點雲資料影像之示意圖；第3圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之數值地形模型之示意圖；第4圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之建築資訊模型之示意圖；第5圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之整合模型之示意圖。如圖所示，本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統100包含了空拍裝置110、數值地形模型建立模組120、地形色彩儲存模組130及模型整合模組140。其中，空拍裝置110可以有線或無線連結方式連結數值地形模型建立模組120，數值地形模型建立模組120可以有線或無線連結方式連結地形色彩儲存模組130，地形色彩儲存模組130可以有線或無線連結方式連結模型整合模組140；另一方面，數值地形模型建立模組120、地形色彩儲存模組130及模型整合模組140可為同一模組(例如處理模組，但不以此為限)。
續言之，空拍裝置110拍攝預設範圍且產生複數個地形照片，各地形照片包含地形經緯度資訊及地形高程資訊。
而，數值地形模型建立模組120接收空拍裝置110所拍攝之複數個地形照片，且依據各地形照片之經緯度資訊及高程資訊產生複數個點雲資料，並依據複數個點雲資料產生點雲資料影像，且依據施工建築之施工經緯度資訊及施工高程資訊，於點雲資料影像中設置施工區域A1，並刪除施工區域內之複數個點雲資料，依據刪除後剩餘的複數個點雲資料及其色彩資料建立具有對應施工區域之建築區域之數值地形模型。其中，在刪除施工區域內之複數個點雲資料時，將施工區域之邊界值修改為施工高程，其係指將施工範圍之邊界上各點高程座標修改為未來施工區域之高程，而除邊界座標外，該施工範圍內部之高程座標則進行資料刪除。
而，地形色彩儲存模組130接收數值地形模型且對應產生複數個色彩材質資訊。
而，模型整合模組140接收數值地形模型，且設置建築資訊模型A2於建築區域中而產生整合模型，並接收複數個色彩材質資訊，且依據複數個色彩材質資訊恢復整合模型之色彩。在此，恢復整合模型之色彩是指依據色彩材質資訊在數值地形模型各處貼上對應之材質，以顯現出對應之色彩。
請參閱第6圖，其係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之第二方塊圖。如圖所示，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統100更可包含虛擬實境模組150，虛擬實境模組150接收整合模型，並依據整合模型產生虛擬實境環境影像。
更進一步地，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統100更可包含建築資訊資料庫160，建築資訊模型包含複數個建築元件(如：柱、牆、梁等)，各建築元件具有對應之身分碼及其建築資訊，複數個建築資訊儲存於建築資訊資料庫中，虛擬實境模組150對應觀看者在虛擬實境環境影像中對其中一建築元件點選而傳送被點選之建築元件之身分碼至建築資訊資料庫，建築資訊資料庫依據所接收之身分碼回傳對應之建築資訊至虛擬實境模組，虛擬實境模組於虛擬實境環境影像中顯示建築資訊予觀看者查看。其中，虛擬實境模組150可以無線或有線連結方式連結模型整合模組140，而建築資訊資料庫160連結虛擬實境模組150。
補充一提的是，預設範圍包含施工區域及施工區域之周邊環境區域，並進一步地可依據預設範圍規劃空拍裝置110之航線及拍攝間隔距離或間隔時間，空拍裝置110係沿航線飛行並依據間隔距離或間隔時間拍攝複數地形照片。
此外，色彩材質資訊包含位置資訊及其材質資料，據以模型整合模組140方能得知數值地形模型各位置應貼附何種材質，而達到恢復數值地形模型之色彩的目的。
儘管前述在說明本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統的過程中，亦已同時說明本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合方法的概念，但為求清楚起見，以下另繪示流程圖詳細說明。
請參閱第7圖，其係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合方法之流程圖。如圖所示，本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合方法，適用於包含空拍裝置、數值地形模型建立模組、地形色彩儲存模組及模型整合模組之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統，建築資訊模型與數值地形模型之整合方法包含下列步驟：
在步驟S71中：拍攝預設範圍且產生複數個地形照片，各地形照片包含地形經緯度資訊及地形高程資訊。
在步驟S72中：依據各地形照片之地形經緯度資訊及地形高程資訊產生複數個點雲資料。
在步驟S73中：依據複數個點雲資料產生點雲資料影像。
在步驟S74中：依據施工建築之施工經緯度資訊及施工高程資訊，於點雲資料影像中設置施工區域。
在步驟S75中：刪除施工區域內之複數個點雲資料。
在步驟S76中：依據刪除後剩餘的複數個點雲資料及其色彩資料建立具有對應施工區域之建築區域之數值地形模型。
在步驟S77中：對應數值地形模型產生複數個色彩材質資訊。
在步驟S78中：設置建築資訊模型於建築區域中而產生整合模型。
在步驟S79中：依據複數個色彩材質資訊恢復整合模型之色彩。
進一步地，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更可包含虛擬實境模組，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更包含下列步驟：
虛擬實境模組接收整合模型，並依據整合模型產生虛擬實境環境影像。
續言之，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更可包含建築資訊資料庫，建築資訊模型包含複數個建築元件，各建築元件具有對應之身分碼及其建築資訊，複數個建築資訊儲存於建築資訊資料庫中，建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更包含下列步驟：
虛擬實境模組對應其中一建築元件被點選而傳送對應之身分碼至建築資訊資料庫。
建築資訊資料庫回傳對應身分碼之建築資訊至虛擬實境模組。
虛擬實境模組於虛擬實境環境影像中顯示建築資訊。
本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合方法的詳細說明以及實施方式已於前面敘述本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統時描述過，在此為了簡略說明便不再贅述。
承上所述，本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統及其整合方法以空拍裝置之空拍照建立點雲資料，並剔除施工區域內之點雲資料，再建立數值地形模型，可使施工區域地形處於地平面之平整狀態，以利置放建築資訊模型於該處，以使數值地形模型中，保有周遭景物之高程，亦包含施工區域之地平面高程；且運用模型整合模組將材質附加於數值地形模型，使其可具有色彩，後放置建築資 訊模型於數值地形模型之建築區域時，即可整合周遭景物之樣貌，顯示完工後區域完整樣貌；此外，以虛擬實境模組透過建築資訊模型之建築元件之身分碼之比對，由建築資訊資料庫提供對應之建築資訊，使該建築資訊模型於虛擬實境環境影像中之建築元件被點選後可查看對應之建築資訊。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
100:建築資訊模型與數值地形模型之整合系統110:空拍裝置120:數值地形模型建立模組130:地形色彩儲存模組140:模型整合模組150:虛擬實境模組160:建築資訊資料庫S71至S79:步驟A1:施工區域A2:建築資訊模型
第1圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之第一方塊圖。 第2圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之刪除施工區域內之點雲之點雲資料影像之示意圖。 第3圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之數值地形模型之示意圖。 第4圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之建築資訊模型之示意圖。 第5圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之整合模型之示意圖。 第6圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統之第二方塊圖。 第7圖係為本發明之建築資訊模型與數值地形模型之整合方法之流程圖。
100:建築資訊模型與數值地形模型之整合系統
110:空拍裝置
120:數值地形模型建立模組
130:地形色彩儲存模組
140:模型整合模組
Claims (10)
- 一種建築資訊模型與數值地形模型之整合系統，係包含： 一空拍裝置，係拍攝一預設範圍且產生複數個地形照片，各該地形照片係包含一地形經緯度資訊及一地形高程資訊； 一數值地形模型建立模組，係接收該空拍裝置所拍攝之該複數個地形照片，且依據各該地形照片之該地形經緯度資訊及該地形高程資訊產生複數個點雲資料，並依據該複數個點雲資料產生一點雲資料影像，且依據一施工建築之一施工經緯度資訊及一施工高程資訊，於該點雲資料影像中設置一施工區域，並刪除該施工區域內之該複數個點雲資料，依據刪除後剩餘的該複數個點雲資料及其色彩資料建立具有對應該施工區域之一建築區域之一數值地形模型； 一地形色彩儲存模組，係接收該數值地形模型且對應產生複數個色彩材質資訊；以及 一模型整合模組，係接收該數值地形模型，且設置一建築資訊模型於該建築區域中而產生一整合模型，並接收該複數個色彩材質資訊，且依據該複數個色彩材質資訊恢復該整合模型之色彩。
- 如申請專利範圍第1項所述之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統，其更包含一虛擬實境模組，該虛擬實境模組係接收該整合模型，並依據該整合模型產生一虛擬實境環境影像。
- 如申請專利範圍第2項所述之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統，其更包含一建築資訊資料庫，該建築資訊模型係包含複數個建築元件，各該建築元件係具有對應之一身分碼及其一建築資訊，該複數個建築資訊係儲存於該建築資訊資料庫中，該虛擬實境模組係對應其中一該建築元件被點選而傳送對應之該身分碼至該建築資訊資料庫，該建築資訊資料庫係回傳對應該身分碼之該建築資訊至該虛擬實境模組，該虛擬實境模組係於該虛擬實境環境影像中顯示該建築資訊。
- 如申請專利範圍第1項所述之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統，其中該預設範圍係包含該施工區域及該施工區域之一周邊環境區域。
- 如申請專利範圍第1項所述之建築資訊模型與數值地形模型之整合系統，其中該色彩材質資訊係包含一位置資訊及其一材質資訊。
- 一種建築資訊模型與數值地形模型之整合方法，適用於包含一空拍裝置、一數值地形模型建立模組、一地形色彩儲存模組及一模型整合模組之一建築資訊模型與數值地形模型之整合系統，該建築資訊模型與數值地形模型之整合方法係包含下列步驟： 拍攝一預設範圍且產生複數個地形照片，各該地形照片係包含一地形經緯度資訊及一地形高程資訊； 依據各該地形照片之該地形經緯度資訊及該地形高程資訊產生複數個點雲資料； 依據該複數個點雲資料產生一點雲資料影像； 依據一施工建築之一施工經緯度資訊及一施工高程資訊，於該點雲資料影像中設置一施工區域； 刪除該施工區域內之該複數個點雲資料； 依據刪除後剩餘的該複數個點雲資料及其色彩資料建立具有對應該施工區域之一建築區域之一數值地形模型； 對應該數值地形模型產生複數個色彩材質資訊； 設置一建築資訊模型於該建築區域中而產生一整合模型；以及 依據該複數個色彩材質資訊恢復該整合模型之色彩。
- 如申請專利範圍第6項所述之建築資訊模型與數值地形模型之整合方法，其中該建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更包含一虛擬實境模組，該建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更包含下列步驟： 該虛擬實境模組係接收該整合模型，並依據該整合模型產生一虛擬實境環境影像。
- 如申請專利範圍第7項所述之建築資訊模型與數值地形模型之整合方法，其中該建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更包含一建築資訊資料庫，該建築資訊模型係包含複數個建築元件，各該建築元件係具有對應之一身分碼及其一建築資訊，該複數個建築資訊係儲存於該建築資訊資料庫中，該建築資訊模型與數值地形模型之整合系統更包含下列步驟： 該虛擬實境模組係對應其中一該建築元件被點選而傳送對應之該身分碼至該建築資訊資料庫； 該建築資訊資料庫係回傳對應該身分碼之該建築資訊至該虛擬實境模組；以及 該虛擬實境模組係於該虛擬實境環境影像中顯示該建築資訊。
- 如申請專利範圍第6項所述之建築資訊模型與數值地形模型之整合方法，其中該預設範圍係包含該施工區域及該施工區域之一周邊環境區域。
- 如申請專利範圍第6項所述之建築資訊模型與數值地形模型之整合方法，其中該色彩材質資訊係包含一位置資訊及其一材質資訊。
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