WO2022052239A1 - 一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法 - Google Patents

一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022052239A1
WO2022052239A1 PCT/CN2020/124624 CN2020124624W WO2022052239A1 WO 2022052239 A1 WO2022052239 A1 WO 2022052239A1 CN 2020124624 W CN2020124624 W CN 2020124624W WO 2022052239 A1 WO2022052239 A1 WO 2022052239A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
point
urban
landscape
viewing
data
Prior art date
Application number
PCT/CN2020/124624
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
杨俊宴
朱骁
史宜
张庆尧
张珣
史北祥
Original Assignee
东南大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 东南大学 filed Critical 东南大学
Priority to US17/610,042 priority Critical patent/US20220309200A1/en
Publication of WO2022052239A1 publication Critical patent/WO2022052239A1/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/18—Details relating to CAD techniques using virtual or augmented reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/01—Indexing scheme relating to G06F3/01
    • G06F2203/012—Walk-in-place systems for allowing a user to walk in a virtual environment while constraining him to a given position in the physical environment

Definitions

  • the invention belongs to the field of urban planning, and particularly relates to a dynamic interactive urban viewing gallery identification and planning simulation method.
  • the urban viewing gallery reflects the public's visibility to the urban landscape elements in the built environment, and is related to the spatial experience and comfort in urban public life.
  • urban planning and design using the quantitative results of urban viewing gallery as an index is helpful for urban planning and design decision-making, and can also be used as an important basis for the control and optimization of urban spatial layout.
  • Analyzing the visual scene of a certain viewpoint in the existing viewing gallery of the city, and further calculating and simulating the landscape viewing area situation after combining with the planning scheme, is the primary and important task for the urban planning and construction department to control the urban viewing gallery. technical link.
  • the existing analysis techniques of urban viewing gallery mainly include landscape evaluation method based on manual field investigation, computer viewing image analysis method based on street view pictures, and GIS visual field analysis based on digital modeling.
  • the landscape evaluation method based on manual field investigation generally refers to the simple description and evaluation of the urban viewing gallery by using an appropriate simple quantitative evaluation method according to the results of the current field investigation.
  • Computer landscape image analysis based on street view images refers to the sampling of street view images in the urban landscape viewing gallery space on map websites such as Baidu Street View and Tencent Street View.
  • the computer can automatically identify the landscape in the picture. Point (such as mountains, buildings) elements, and calculate the proportional relationship between landscape elements in a single street view picture and other elements except landscape elements, and obtain the viewing area value.
  • the GIS visibility area analysis based on digital modeling refers to identifying the visible range of a point in the three-dimensional space in the existing digital elevation model, and the visible range of multiple points can be superimposed to obtain the visibility of the terrain. Visual grading chart.
  • a dynamic interactive urban viewing gallery identification and planning simulation method described in the present invention includes the following steps:
  • step (1) comprises the following steps:
  • step (3) comprises the following steps:
  • step (4) comprises the following steps:
  • step (3) According to the viewing gallery automatically identified in step (3), enter it into a two-dimensional plane database, insert a 5m*5m plane grid into the database, and determine the real scene collection according to the viewing gallery space in the planning scheme Routes to ensure the shortest path to connect the streets and public spaces where all viewing galleries are located;
  • step (5) comprises the following steps:
  • step (3) According to the viewing gallery generated in step (3), set multiple viewing gallery points in the new 3D model database, and generate and export a new urban viewing gallery after planning and simulation in the SuperMap database.
  • the auxiliary equipment includes measuring equipment, measuring equipment Built-in GPS positioning device, fixed device of PTZ tripod, sunroof or convertible traffic mobile device, computer analysis device that can transmit and share images, and special drawing device external to the computer.
  • the beneficial effect of the present invention is:
  • the present invention adopts the method of calculating the viewing area of the landscape point and the current viewing gallery identification method, by establishing a visible sphere to obtain a set of obstructed points, performing quantitative calculation and extraction of the three-dimensional viewing area, and based on the numerical calculation of curvature, Strictly screen the viewing gallery, and finally obtain an accurate viewing gallery of the current city; greatly improve the accuracy of visual perception evaluation, avoid the subjectivity of traditional manual methods for identification and evaluation of urban viewing gallery, and maximize the accuracy of visual perception evaluation. The error caused by the evaluation and identification calculation of the visual gallery is reduced;
  • the present invention uses a wearable high-precision three-dimensional scanner, has high-precision laser radar, and a high-resolution panoramic camera.
  • the shortcomings of human vision and static evaluation are ignored in the visual field analysis method, which ensures the authenticity of planning simulation and visual gallery analysis;
  • FIG. 1 is a flow chart of the present invention.
  • a dynamic interactive urban viewing gallery identification and planning simulation method provided by the present invention specifically includes the following steps:
  • Step 1 Based on the vector data including terrain, buildings and roads, construct the urban spatial form data sand table around the urban landscape points.
  • the surface from which the 3D model of the building has been removed is regarded as the ground plane, and it is rasterized.
  • Step 2 Create a visible sphere according to the landscape point and the maximum visible distance, calculate the set of blocking points and obtain the three-dimensional visual field of the landscape point, and obtain the effective projection surface of the sight line of the landscape point.
  • Step 3 Extract the visible three-dimensional model of the road, take equidistant points to calculate the projected curvature of the road centerline, and further screen and identify the viewing gallery.
  • the 3D model of the road with Kp>4/km is eliminated; the remaining 3D model of the road is regarded as the current viewing gallery of the landscape point.
  • Step 4 Use the backpack 3D laser scanner-ZEB to collect the actual scene of the identified existing urban landscape view gallery space scene, and enter it into the 3D interactive display platform;
  • step 3 According to the viewing gallery automatically identified in step 3, enter it into the two-dimensional plane database, place a 5m*5m plane grid in the database, and determine the real scene collection route according to the viewing gallery space in the planning scheme to ensure that the The streets and public spaces where all viewing galleries are located are connected in series by the shortest path.
  • a wearable high-precision 3D scanner at the starting point of the collection route.
  • the scanner needs to have two collection functions, lidar and panoramic camera.
  • the scanning accuracy of lidar needs to reach 300,000 points per second, and the resolution of panoramic camera needs to reach 2000.
  • CMOS complementary metal-oxide-semiconductor
  • the camera shooting frequency needs to be set to take 7 real photos per second.
  • Auxiliary personnel assist the tester to wear the device, carry the device behind him, adjust the connection points such as the device straps, buttons, etc. to ensure that the device will not shake during normal walking, and adjust the height of the lens to 1.6m of the height of the human eye.
  • step 3 According to the viewing gallery generated in step 3, set multiple viewing gallery points in the new 3D model database, generate and export a new urban viewing gallery after planning and simulation in the SuperMap database.
  • Step 6 Through the Hololens augmented reality glasses, output the dynamic interactive VR scene of the urban viewing gallery space after superimposing the urban planning scheme.
  • the auxiliary equipment includes measuring equipment, built-in GPS positioning equipment in measuring equipment, fixed equipment with pan-table tripod, skylight or open-top type traffic mobile equipment, computer analysis equipment that can transmit and share images, and special drawing equipment external to the computer .
  • the measurement equipment needs to install a special lens for shooting, which is characterized by an entrained wide-angle macro fisheye lens, and its shooting pixels need to reach at least 8 million pixels.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，首先，构建城市景观点周边的城市空间形态数据沙盘；创建可视球体，计算阻碍点集并获取景观点三维通视域，获得景观点视线有效投影面；其次，提取可视的道路三维模型，等距取点计算道路中心线的投影弯曲度，进一步筛选识别观景视廊；并进行实景采集，录入三维交互展示平台；然后，将新增规划方案置入三维交互展示平台，对叠合规划方案后的城市观景视廊进行模拟；最后，通过增强现实眼镜，输出叠加城市规划方案后的可动态交互的城市观景视廊空间VR场景。结合了真实的动态观景过程，并以三维交互展示平台进行规划模拟与交互输出，为城市规划设计的进一步优化和决策提供了基础的理性支撑。

Description

一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法 技术领域
本发明属于城市规划领域，具体涉及一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法。
背景技术
城市观景视廊，反映了在建成环境中公众对城市景观要素的可视程度，关乎到城市公共生活中的空间感受与舒适程度。在城市规划与设计中，将城市观景视廊的量化结果作为指标有助于城市规划设计决策，同时也可以作为城市空间布局控制与优化的重要依据。通过优化现状城市空间环境中的观景可视域，可以有效地强化城市景观感知，提升城市空间品质，使得公众在城市中可以“看得见山，望得见水”，在整体上达到城市与自然相和谐的状态。分析城市既有观景视廊中某视点的视觉场景，在此基础上进一步测算、模拟结合规划方案后的景观可视域态势，是城市规划建设部门进行城市观景视廊调控的首要和重要技术环节。
现有的城市观景视廊的分析技术主要有基于人工实地调查的景观评价法、基于街景图片的计算机观景图像分析法、基于数字建模的GIS可视域分析等。基于人工实地调查的景观评价法一般是指根据现状实地调查的结果，运用适当的简单量化评价方法对城市观景视廊进行简单的描述与评价。基于街景图片的计算机观景图像分析是指通过在百度街景、腾讯街景等地图网站上进行城市景观视廊空间的街景图片采样，基于人工智能图像识别技术，进一步由计算机自动识别出图片中的景观点(如山体、建筑)要素，并通过计算机计算单张街景图片中景观要素及除景观要素以外的其他要素的比例关系，得到观景可视域数值。基于数字建模的GIS可视域分析指的是在既有数字高程模型中识别出三维空间中某一点的可视范围，多个点的可视范围可进行叠加，从而得出该地形的可视性分级图。
但以上几种主要城市观景视廊分析技术在准确性、真实性、交互性上，存在着一定局限。对于基于人工实地调查的景观评价法，该方法缺乏一定的准确性，其往往以人工方法对城市观景视廊进行识别和评价，视廊的识别与评价较为主观、缺乏精度，难以得到定量化、模式化的结论，由此带来的结果低准确性使其应用范围受到极大的限制；对于基于街景图片的计算机观景图像分析技 术，该方法则在交互性上有所欠缺，其应用的街景图片数据只包含城市现状街道空间的视觉图像，一方面由于数据自身局限，未能对城市中所有的景观视廊、可能的观景视点实现全覆盖，同时也无法兼顾规划后的城市空间，对于规划方案如何影响观景视廊无法进行交互，并做出优化回应；而对于基于数字建模的GIS可视域分析技术，该方法则缺少真实性，在进行分析时，基本不考虑既有建成区建筑的分布情况，以及人视点的高度情况，同时也无法反映连续动态的景观感知情况，因而缺少视线分析应有的真实性和适用性。
发明内容
发明目的：本发明针对以上问题，提出一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，能够在建构城市既有建成环境基础上，基于景观点通视域计算，识别现状观景视廊，以定量的方法保障了现状视廊识别分析的准确性；进而对规划后视廊空间中连续动态视点的城市景观感知情况进行模拟与分析，以动态交互的方式，结合了真实的动态观景过程，并以三维交互展示平台进行规划模拟与交互输出，为城市规划设计的进一步优化和决策提供了基础的理性支撑。
技术方案：本发明所述的一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，包括以下步骤，
(1)基于包含地形、建筑、道路的矢量数据，建构城市景观点周边的城市空间形态数据沙盘；
(2)根据景观点与最大可视距离创建可视球体，计算阻碍点集并获取景观点三维通视域，获得景观点视线有效投影面；
(3)提取可视的道路三维模型，等距取点计算道路中心线的投影弯曲度，进一步筛选识别观景视廊；
(4)通过背包三维激光扫描仪，对识别出的现状城市景观视廊空间场景进行实景采集，录入三维交互展示平台；
(5)将新增规划方案置入三维交互展示平台，对叠合规划方案后的城市观景视廊进行模拟；
(6)通过增强现实眼镜，输出叠加城市规划方案后的可动态交互的城市观景视廊空间VR场景。
进一步地，所述步骤(1)包括以下步骤：
(11)获取景观点坐标0(x,y,z),其中，(x，y)为景观点所在的平面坐标值，z为景观点所在的景观对象最高处所在的平面高度；获取观察点周边一定范围内的包含城市地形、建筑、道路等信息的矢量二维数据，所述建筑数据为闭合的多边形，包含建筑层数信息；所属道路数据包括各道路的中心线、道路宽度、道路高程信息；
(12)统一矢量数据坐标，将之加载入SuperMap平台，基于建筑层数信息以3m为层高进行拉伸，得到建筑三维模型；基于道路中心线及道路高程点信息，依据道路宽度数值，生成道路三维模型，以此建立城市空间形态数据基础沙盘；
(13)基于获得的城市空间形态数据基础沙盘，将除去建筑三维模型的表面视为地平面，对其进行栅格化处理。
进一步地，所述步骤(2)包括以下步骤：
(21)根据景观点坐标O(x,y,z)，创建可视球体：以当前环境下的最大可视距离R为半径，做可视球体，以方位角α为间隔，从球心向球面做垂线，视为观测景观点的视线；
(22)对于生成的每条方位线，获取其与球体内覆盖到的建筑三维模型的交点O 1(x 1,y 1,z 1)，视为视线的阻碍点，形成阻碍点集N{O 1,O 2,O 3…O n}；连接点集中的所有点，即可获取景观点的景观点三维通视域；
(23)基于空间形态沙盘的地平面栅格，以1.6m为单位进行向上抬升，所得到的平面栅格视为观察点所在的人视平面；根据景观点三维通视域，以y轴所在方向向人视平面进行投影，所得到的投影面记为景观点视线有效投影面。
进一步地，所述步骤(3)包括以下步骤：
(31)基于获取的景观点视线有效投影面，计算其与道路三维模型的交点，截取有效视线内的道路单元模型；
(32)根据截取的道路单元模型，提取其中心线，以2m为间距在中心线上等距打点，获得点集n{P 1,P 2,P 3…P n}，其中点P i的坐标为(X i,Y i,Z i),连接点集上相邻点，形成连续的折线；计算中心线在水平面上的投影弯曲度K p，其计算公式如下：
Figure PCTCN2020124624-appb-000001
其中，n为点集{P1,P2,P3…Pn}的总数；i＝0，1，…，n，按中点Pi(Xi,Yi,Zi)的z坐标从小到大排列；ri为相邻点连线向量，
Figure PCTCN2020124624-appb-000002
(33)根据计算出的道路投影弯曲度，将K p>4/km的道路三维模型剔除，余下的道路三维模型则视为景观点现状视廊。
进一步地，所述步骤(4)包括以下步骤：
(41)根据步骤(3)自动识别出的观景视廊，将其录入二维平面数据库，在数据库中置入5m*5m的平面网格，并根据规划方案中的视廊空间确定实景采集路线，确保通过最短路径将所有观景视廊所在的街道和公共空间串联；
(42)在采集路线起点组装好穿戴式高精度三维扫描仪，扫描仪需具备激光雷达和全景相机两个采集功能，激光雷达的扫描精度需达到每秒30万点，全景相机分辨率需达到2000万像素；在组装好设备的基础上，对设备进行调试以及参数设置；
(43)辅助人员协助测试人员穿戴好设备，将设备背在身后，调整好设备系带纽扣等连接处，确保正常行走时设备不会摇晃，将镜头高度调整为人眼高度的1.6m；
(44)测试人员按照规划的实景采集路线，以1.0-1.5m/s的速度匀速行走，进行数据采集；
(45)通过计算机将收集好的数据录入SuperMap三维数据平台。
进一步地，所述步骤(5)包括以下步骤：
(51)整理规划方案，将方案中的地形、建筑、树木、道路、特色景观等具有较大体量以及可以影响视廊景观面的物体提取出来，分到各个图层并依次命名，命名方式为地形-terrain、建筑-arch、树木-tree、道路-road、景观-landscape、其他-others，将数据导入进SuperMap三维数据平台；
(52)将(51)中提取的规划方案数据与步骤(4)得到的现状三维实景数据在三维数据平台中结合，调试坐标，使两者在同一坐标系；
(53)检查合成之后的模型错误，对规划方案中错误的地方进行修改；规划的保留建筑和景观数据与现状有出入时，需以实景数据为准；规划的新建建筑数 据出现越过红线等情况时需要调整其位置；规划后不保留的现状道路和建筑，需要在现状数据中进行清除；最终得到规划后的三维模型数据；
(54)根据步骤(3)生成的观景视廊，在新的三维模型数据库中设置多个观景视廊点，在SuperMap数据库中生成规划模拟后新的城市观景视廊并导出。
进一步地，所述步骤(6)实现过程如下：
通过外接专用绘图设备输出城市动态视廊可视域影像，将每个指定测点的城市动态视廊与其对应的编号输入EXCEl表格，得到标准测量面板数据；所述辅助设备包含测量设备，测量设备内置的GPS定位设备，云台式脚架的固定设备，天窗式或敞篷式交通移动设备，可进行图像传输共享的计算机分析设备，计算机外接专用绘图设备。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、准确性：本发明采用的景观点通视域计算与现状视廊识别方法，通过建立可视球体获取阻碍点集，进行三维通视域的定量计算与提取，并基于弯曲度数值运算，对观景视廊进行严格筛选，最终获得准确的城市现状观景视廊；极大提高了视觉感知评价的精度，避免了传统人工方法对城市观景视廊识别和评价的主观性，最大程度上减小了造成视廊评估与识别计算的误差；
2、真实性：本发明利用穿戴式高精度三维扫描仪，具备高精度的激光雷达，及高分辨率的全景相机，采集者以人视高度与匀速行进进行实景的录入采集，克服了传统GIS可视域分析方法中忽略人视、静态评判的缺点，确保了规划模拟与视廊分析的真实性；
3、交互性：以往对于城市观景视廊的分析多关注现状城市空间的研究判定，无法有效判断在城市现状视廊空间中置入规划方案后对于观景者的影响，也无法有效指导规划设计的优化调整；本发明基于动态实景录入，使用三维交互展示平台与增强现实技术，有效地保障了规划模拟的落地与使用者需求的满足，具备交互性特征，为城市规划设计的进一步优化和决策提供了基础的理性支撑。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，如图1所示，本发明提供的一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，具体包括以下步骤：
步骤1：基于包含地形、建筑、道路的矢量数据，建构城市景观点周边的城市空间形态数据沙盘。
1.1)获取景观点坐标0(x,y,z),其中，(x，y)为景观点所在的平面坐标值，z为景观点所在的景观对象最高处所在的平面高度。获取观察点(观看景观点的具体位置)周边一定范围内的包含城市地形、建筑、道路等信息的矢量二维数据，所述建筑数据为闭合的多边形，包含建筑层数信息；所属道路数据包括各道路的中心线、道路宽度、道路高程信息。
1.2)统一矢量数据坐标，将之加载入SuperMap平台，基于建筑层数信息以3m为层高进行拉伸，得到建筑三维模型；基于道路中心线及道路高程点信息，依据道路宽度数值，生成道路三维模型，以此建立城市空间形态数据基础沙盘。
1.3)基于获得的城市空间形态数据基础沙盘，将除去建筑三维模型的表面视为地平面，对其进行栅格化处理。
步骤2：根据景观点与最大可视距离创建可视球体，计算阻碍点集并获取景观点三维通视域，获得景观点视线有效投影面。
2.1)根据景观点坐标O(x,y,z)，创建可视球体。以当前环境下的最大可视距离R为半径，做可视球体。以方位角α为间隔，从球心向球面做垂线，视为观测景观点的视线。
2.2)对于生成的每条方位线，获取其与球体内覆盖到的建筑三维模型的交点O1(x1,y1,z1)，视为视线的阻碍点，形成阻碍点集N{O1,O2,O3…On}。连接点集中的所有点，即可获取景观点的景观点三维通视域。
2.3)基于空间形态沙盘的地平面栅格，以1.6m为单位进行向上抬升，所得到的平面栅格视为观察点所在的人视平面。根据景观点三维通视域，以y轴所在方向向人视平面进行投影，所得到的投影面记为景观点视线有效投影面。
步骤3：提取可视的道路三维模型，等距取点计算道路中心线的投影弯曲度，进一步筛选识别观景视廊。
3.1)基于获取的景观点视线有效投影面，计算其与道路三维模型的交点，截取有效视线内的道路单元模型；
3.2)根据截取的道路单元模型，提取其中心线，以2m为间距在中心线上等距打点，获得点集n{P1,P2,P3…Pn}，其中点Pi的坐标为(Xi,Yi,Zi),连接点集上相邻点，形成连续的折线。在此基础上，计算中心线在水平面上的投影弯曲度Kp，其计算公式如下：
Figure PCTCN2020124624-appb-000003
其中，n为点集{P1,P2,P3…Pn}的总数；i＝0，1，…，n，按中点Pi(Xi,Yi,Zi)的z坐标从小到大排列；ri为相邻点连线向量，
Figure PCTCN2020124624-appb-000004
3.3)根据计算出的道路投影弯曲度，将Kp>4/km的道路三维模型剔除；余下的道路三维模型则视为景观点现状视廊。
步骤4：通过背包三维激光扫描仪-ZEB，对识别出的现状城市景观视廊空间场景进行实景采集，录入三维交互展示平台；
4.1)根据步骤3自动识别出的观景视廊，将其录入二维平面数据库，在数据库中置入5m*5m的平面网格，并根据规划方案中的视廊空间确定实景采集路线，确保通过最短路径将所有观景视廊所在的街道和公共空间串联。
4.2)在采集路线起点组装好穿戴式高精度三维扫描仪，扫描仪需具备激光雷达和全景相机两个采集功能，激光雷达的扫描精度需达到每秒30万点，全景相机分辨率需达到2000万像素。在组装好设备的基础上，还需要对设备进行调试以及参数设置，具体包括电量检测、GPS校准、相机设置，相机拍摄频率需设定为每秒拍摄7张实景照片
4.3)辅助人员协助测试人员穿戴好设备，将设备背在身后，调整好设备系带纽扣等连接处，确保正常行走时设备不会摇晃，将镜头高度调整为人眼高度的1.6m。
4.4)测试人员按照规划的实景采集路线，以1.0-1.5m/s的速度匀速行走，进行数据采集。测试过程中测试人员不得摇晃身体或者大幅变速，测试全程辅助人员应在测试人员身后跟进，以便随时给予语言协助。
4.5)行走完毕后，脱下设备，通过计算机将收集好的数据录入SuperMap三维数据平台。
步骤5：将新增规划方案置入三维交互展示平台，对叠合规划方案后的城市观景视廊进行模拟。
5.1)整理规划方案，将方案中的地形、建筑、树木、道路、特色景观等具有较大体量以及可以影响视廊景观面的物体提取出来，分到各个图层并依次命名，命名方式为地形-terrain、建筑-arch、树木-tree、道路-road、景观-landscape、其他-others，将数据导入进SuperMap三维数据平台。
5.2)将5.1中提取的规划方案数据与步骤4得到的现状三维实景数据在三维数据平台中结合，调试坐标，使两者在同一坐标系。
5.3)检查合成之后的模型错误，对规划方案中错误的地方进行修改。规划的保留建筑和景观数据与现状有出入时，需以实景数据为准；规划的新建建筑数据出现越过红线等情况时需要调整其位置；规划后不保留的现状道路和建筑，需要在现状数据中进行清除。最终得到规划后的三维模型数据。
5.4)根据步骤3生成的观景视廊，在新的三维模型数据库中设置多个观景视廊点，在SuperMap数据库中生成规划模拟后新的城市观景视廊并导出。
步骤6：通过Hololens增强现实眼镜，输出叠加城市规划方案后的可动态交互的城市观景视廊空间VR场景。
6.1)通过外接专用绘图设备输出城市动态视廊可视域影像，将每个指定测点的城市动态视廊与其对应的编号输入EXCEl表格，得到标准测量面板数据。
6.2)所述辅助设备包含测量设备，测量设备内置的GPS定位设备，云台式脚架的固定设备，天窗式或敞篷式交通移动设备，可进行图像传输共享的计算机分析设备，计算机外接专用绘图设备。其中，测量设备需要安装拍摄专用镜头，其特征为夹带式广角微距鱼眼镜头，其拍摄像素至少需要达到800万像素。

Claims (7)

  1. 一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
    (1)基于包含地形、建筑、道路的矢量数据，建构城市景观点周边的城市空间形态数据沙盘；
    (2)根据景观点与最大可视距离创建可视球体，计算阻碍点集并获取景观点三维通视域，获得景观点视线有效投影面；
    (3)提取可视的道路三维模型，等距取点计算道路中心线的投影弯曲度，进一步筛选识别观景视廊；
    (4)通过背包三维激光扫描仪，对识别出的现状城市景观视廊空间场景进行实景采集，录入三维交互展示平台；
    (5)将新增规划方案置入三维交互展示平台，对叠合规划方案后的城市观景视廊进行模拟；
    (6)通过增强现实眼镜，输出叠加城市规划方案后的可动态交互的城市观景视廊空间VR场景。
  2. 根据权利要求1所述的动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：
    (11)获取景观点坐标0(x,y,z),其中，(x，y)为景观点所在的平面坐标值，z为景观点所在的景观对象最高处所在的平面高度；获取观察点周边一定范围内的包含城市地形、建筑、道路等信息的矢量二维数据，所述建筑数据为闭合的多边形，包含建筑层数信息；所属道路数据包括各道路的中心线、道路宽度、道路高程信息；
    (12)统一矢量数据坐标，将之加载入SuperMap平台，基于建筑层数信息以3m为层高进行拉伸，得到建筑三维模型；基于道路中心线及道路高程点信息，依据道路宽度数值，生成道路三维模型，以此建立城市空间形态数据基础沙盘；
    (13)基于获得的城市空间形态数据基础沙盘，将除去建筑三维模型的表面视为地平面，对其进行栅格化处理。
  3. 根据权利要求1所述的动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：
    (21)根据景观点坐标O(x,y,z)，创建可视球体：以当前环境下的最大 可视距离R为半径，做可视球体，以方位角α为间隔，从球心向球面做垂线，视为观测景观点的视线；
    (22)对于生成的每条方位线，获取其与球体内覆盖到的建筑三维模型的交点O 1(x 1,y 1,z 1)，视为视线的阻碍点，形成阻碍点集N{O 1,O 2,O 3…O n}；连接点集中的所有点，即可获取景观点的景观点三维通视域；
    (23)基于空间形态沙盘的地平面栅格，以1.6m为单位进行向上抬升，所得到的平面栅格视为观察点所在的人视平面；根据景观点三维通视域，以y轴所在方向向人视平面进行投影，所得到的投影面记为景观点视线有效投影面。
  4. 根据权利要求1所述的动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：
    (31)基于获取的景观点视线有效投影面，计算其与道路三维模型的交点，截取有效视线内的道路单元模型；
    (32)根据截取的道路单元模型，提取其中心线，以2m为间距在中心线上等距打点，获得点集n{P 1,P 2,P 3…P n}，其中点P i的坐标为(X i,Y i,Z i),连接点集上相邻点，形成连续的折线；计算中心线在水平面上的投影弯曲度K p，其计算公式如下：
    Figure PCTCN2020124624-appb-100001
    其中，n为点集{P1,P2,P3…Pn}的总数；i＝0，1，…，n，按中点Pi(Xi,Yi,Zi)的z坐标从小到大排列；ri为相邻点连线向量，
    Figure PCTCN2020124624-appb-100002
    (33)根据计算出的道路投影弯曲度，将K p>4/km的道路三维模型剔除，余下的道路三维模型则视为景观点现状视廊。
  5. 根据权利要求1所述的动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，其特征在于，所述步骤(4)包括以下步骤：
    (41)根据步骤(3)自动识别出的观景视廊，将其录入二维平面数据库，在数据库中置入5m*5m的平面网格，并根据规划方案中的视廊空间确定实景采集路线，确保通过最短路径将所有观景视廊所在的街道和公共空间串联；
    (42)在采集路线起点组装好穿戴式高精度三维扫描仪，扫描仪需具备激光雷达和全景相机两个采集功能，激光雷达的扫描精度需达到每秒30万点，全景相机分辨率需达到2000万像素；在组装好设备的基础上，对设备进行调试以及参数设置；
    (43)辅助人员协助测试人员穿戴好设备，将设备背在身后，调整好设备系带纽扣等连接处，确保正常行走时设备不会摇晃，将镜头高度调整为人眼高度的1.6m；
    (44)测试人员按照规划的实景采集路线，以1.0-1.5m/s的速度匀速行走，进行数据采集；
    (45)通过计算机将收集好的数据录入SuperMap三维数据平台。
  6. 根据权利要求1所述的动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，其特征在于，所述步骤(5)包括以下步骤：
    (51)整理规划方案，将方案中的地形、建筑、树木、道路、特色景观等具有较大体量以及可以影响视廊景观面的物体提取出来，分到各个图层并依次命名，命名方式为地形-terrain、建筑-arch、树木-tree、道路-road、景观-landscape、其他-others，将数据导入进SuperMap三维数据平台；
    (52)将(51)中提取的规划方案数据与步骤(4)得到的现状三维实景数据在三维数据平台中结合，调试坐标，使两者在同一坐标系；
    (53)检查合成之后的模型错误，对规划方案中错误的地方进行修改；规划的保留建筑和景观数据与现状有出入时，需以实景数据为准；规划的新建建筑数据出现越过红线等情况时需要调整其位置；规划后不保留的现状道路和建筑，需要在现状数据中进行清除；最终得到规划后的三维模型数据；
    (54)根据步骤(3)生成的观景视廊，在新的三维模型数据库中设置多个观景视廊点，在SuperMap数据库中生成规划模拟后新的城市观景视廊并导出。
  7. 根据权利要求1所述的动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法，其特征在于，所述步骤(6)实现过程如下：
    通过外接专用绘图设备输出城市动态视廊可视域影像，将每个指定测点的城市动态视廊与其对应的编号输入EXCEl表格，得到标准测量面板数据；所述辅助设备包含测量设备，测量设备内置的GPS定位设备，云台式脚架的固定设备， 天窗式或敞篷式交通移动设备，可进行图像传输共享的计算机分析设备，计算机外接专用绘图设备。
PCT/CN2020/124624 2020-09-10 2020-10-29 一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法 WO2022052239A1 (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/610,042 US20220309200A1 (en) 2020-09-10 2020-10-29 Dynamic interactive simulation method for recognition and planning of urban viewing corridor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010946537.2A CN112230759B (zh) 2020-09-10 2020-09-10 一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法
CN202010946537.2 2020-09-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022052239A1 true WO2022052239A1 (zh) 2022-03-17

Family

ID=74116151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2020/124624 WO2022052239A1 (zh) 2020-09-10 2020-10-29 一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220309200A1 (zh)
CN (1) CN112230759B (zh)
WO (1) WO2022052239A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115544610A (zh) * 2022-09-09 2022-12-30 广州机施建设集团有限公司 一种用于城市山林景观步道的施工方法
CN115840972A (zh) * 2023-02-14 2023-03-24 四川金童云商科技有限公司 一种建材非标准件的数据处理方法
CN117540518A (zh) * 2023-12-06 2024-02-09 北京城建勘测设计研究院有限责任公司 基于三维实景虚实融合的地下管线巡检装备及方法
CN117726979A (zh) * 2024-02-18 2024-03-19 合肥中盛水务发展有限公司 一种基于神经网络的管廊管线管理方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112598562A (zh) * 2020-12-30 2021-04-02 东南大学建筑设计研究院有限公司 一种基于地块罩面的城市高度精细化管控方法
CN114494598B (zh) * 2022-01-25 2023-03-21 南京师范大学 一种城市三维可视空间比指标的优化方法
CN115879207B (zh) * 2023-02-22 2023-05-16 清华大学 室外空间围合度确定方法、装置、计算机设备和存储介质
CN116150297B (zh) * 2023-04-17 2023-07-04 四川省交通勘察设计研究院有限公司 一种高速公路专题地图制作和数据可视化系统及方法
CN116597099B (zh) * 2023-07-17 2023-09-22 芯知科技(江苏)有限公司 基于视频流的三维模型重建方法及系统
CN117113672B (zh) * 2023-08-22 2024-04-02 重庆市规划设计研究院 基于gis及道路网标高的山地城市规划场地融合建模方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106023044A (zh) * 2016-08-03 2016-10-12 西安科技大学 一种生态城市规划系统
CN107944089A (zh) * 2017-10-31 2018-04-20 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种基于现状视廊的地块限高分析系统及其分析方法
CN109883401A (zh) * 2019-03-28 2019-06-14 东南大学 一种城市观山可视域的测量方法及系统
US20200191599A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-18 Jake Arsenault System and method for holistic approach to city planning

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK3223191T3 (da) * 2016-03-23 2021-08-16 Leica Geosystems Ag Skabelse af en 3d-bymodel ud fra skrå billeddannelses- og lidardata
CN109214653A (zh) * 2018-08-06 2019-01-15 国网江西省电力有限公司赣西供电分公司 基于三维实景的b、c类区域中压电网规划设计平台
CN109697316A (zh) * 2018-12-22 2019-04-30 广州市天作建筑规划设计有限公司 城市设计数字化、可视化交互系统
CN109887084B (zh) * 2019-02-20 2023-05-23 成都市勘察测绘研究院 一种利用浸入式虚拟现实技术用于城市规划的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106023044A (zh) * 2016-08-03 2016-10-12 西安科技大学 一种生态城市规划系统
CN107944089A (zh) * 2017-10-31 2018-04-20 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种基于现状视廊的地块限高分析系统及其分析方法
US20200191599A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-18 Jake Arsenault System and method for holistic approach to city planning
CN109883401A (zh) * 2019-03-28 2019-06-14 东南大学 一种城市观山可视域的测量方法及系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115544610A (zh) * 2022-09-09 2022-12-30 广州机施建设集团有限公司 一种用于城市山林景观步道的施工方法
CN115840972A (zh) * 2023-02-14 2023-03-24 四川金童云商科技有限公司 一种建材非标准件的数据处理方法
CN117540518A (zh) * 2023-12-06 2024-02-09 北京城建勘测设计研究院有限责任公司 基于三维实景虚实融合的地下管线巡检装备及方法
CN117726979A (zh) * 2024-02-18 2024-03-19 合肥中盛水务发展有限公司 一种基于神经网络的管廊管线管理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112230759A (zh) 2021-01-15
CN112230759B (zh) 2021-10-29
US20220309200A1 (en) 2022-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022052239A1 (zh) 一种动态交互的城市观景视廊识别与规划模拟方法
US5815417A (en) Method for acquiring and presenting data relevant to an emergency incident
CN107690840B (zh) 无人机视觉辅助导航方法及系统
CN106327573A (zh) 一种针对城市建筑的实景三维建模方法
US20130222375A1 (en) 3d building modeling
WO2020192355A1 (zh) 一种城市观山可视域的测量方法及系统
CN109828658B (zh) 一种人机共融的远程态势智能感知系统
CN112418674A (zh) 基于城市多源数据的街道空间品质测度评价方法和系统
EP2769183A2 (en) Three dimensional routing
CN104463970B (zh) 一种基于遥感影像确定城市三维重心的方法及其应用
CN112652065A (zh) 三维社区建模方法、装置、计算机设备及存储介质
CN114003997B (zh) 一种BIM与Vissim融合的施工交通组织三维仿真模拟方法
CN112700545B (zh) 一种遥感数据的模拟展示系统及方法
Luo et al. Semantic Riverscapes: Perception and evaluation of linear landscapes from oblique imagery using computer vision
KR20130101622A (ko) 증강 현실 기반의 3 차원 디자인을 위한 디자인 평가용 모바일 장치, 디자인 평가 시스템 및 디자인 평가 방법
CN115423935B (zh) 一种历史文化街区的可视域分析方法及系统
CN111540052A (zh) 一种铁路沿线危岩落石的快速定位及三维重建方法
CN110223351A (zh) 一种基于卷积神经网络的深度相机定位方法
CN112256815B (zh) 一种三维规划辅助审批系统及方法
Tang et al. Assessing the visibility of urban greenery using MLS LiDAR data
Zhou et al. Application of UAV oblique photography in real scene 3d modeling
CN110415299B (zh) 一种运动约束下基于设定路牌的车辆位置估计方法
CN111726535A (zh) 基于车辆感知的智慧城市cim视频大数据画质控制方法
CN110472327A (zh) 城市多层温湿度感知的时空系统设计方法
KR101344756B1 (ko) 도시계획정보에 따른 특정시설의 이미지 좌표정보 생성 방법을 이용한 생성 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20953024

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20953024

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20953024

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1