城市三維模型作為表達(dá)城市空間信息的重要載體，對(duì)城市精細(xì)化管理、建設(shè)規(guī)劃以及結(jié)構(gòu)化應(yīng)用等發(fā)揮著不可或缺的關(guān)鍵作用。

按照表現(xiàn)細(xì)節(jié)的不同，城市三維模型可以分為LOD1、LOD2、LOD3、LOD4等細(xì)節(jié)層次，不同細(xì)節(jié)層次的模型具有不同的幾何面數(shù)和紋理分辨率。城市三維模型（LOD1.3級(jí)）表達(dá)了建筑的輪廓、高度信息，是城市三維模型構(gòu)建的基礎(chǔ)，也是目前省市縣多級(jí)實(shí)景三維建設(shè)工作的重點(diǎn)之一。目前采用影像的建模方法存在高度提取困難和提取準(zhǔn)確性較低等問題，采用點(diǎn)云和傾斜攝影的方法可以提高準(zhǔn)確性，但成本較高。因此，如何快速構(gòu)建精準(zhǔn)、高效、低成本的城市三維模型（LOD1.3級(jí)）是當(dāng)前亟需解決的問題。

國(guó)地科技基于建筑矢量邊界數(shù)據(jù)和傾斜攝影三維模型數(shù)據(jù)，就城市三維模型（LOD1.3級(jí)）自動(dòng)構(gòu)建方法，研發(fā)了一套高效的城市三維模型構(gòu)建工具，充分考慮城區(qū)建筑物的高復(fù)雜性、形態(tài)多樣性以及裙樓與鄰接建筑物的交錯(cuò)性，有效解決了高度提取精度低與提取效率慢的難題，一鍵快速生成城市三維模型（LOD1.3級(jí)）。

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圖1?建模工具軟件功能展示

PART.01

精準(zhǔn)性，準(zhǔn)確提取建筑高度數(shù)據(jù)

裙樓中底部矮樓高度易受中間高層影響，密集區(qū)相鄰建筑物高度相互影響，會(huì)導(dǎo)致建筑物高度提取準(zhǔn)確性不足，本工具采用緩沖區(qū)和法線量判斷方法，有效消除了每棟建筑輪廓外部的干擾；同時(shí)運(yùn)用高度分層聚類方法，并增加面積等約束條件，有效過濾了陽(yáng)臺(tái)等干擾因素，為城市三維模型的建設(shè)提供更為可靠和精確的高度數(shù)據(jù)支持。

PART.02

高效性，快速捕捉建筑物矢量信息

面對(duì)傾斜攝影數(shù)據(jù)LOD層級(jí)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致大范圍構(gòu)建三維模型時(shí)效率低的難題，本工具通過構(gòu)建雙重索引，快速獲取到每棟建筑的面片信息，極大提升了建筑物矢量面信息的提取速度。同時(shí)，運(yùn)用較低層級(jí)數(shù)據(jù)獲取建筑物的初步高度信息，并利用較高層級(jí)的面片微調(diào)高度，以確保提取的高度更加準(zhǔn)確。

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圖2?數(shù)據(jù)處理技術(shù)流程示意圖

PART.03

降本增效，效率提升明顯

以廣東省某市為例，基于二維底面數(shù)據(jù)、0.05m分辨率傾斜攝影三維模型，采用本工具軟件成功完成LOD1.3級(jí)白膜構(gòu)建。從建模效果可以看出，在裙樓和密集建筑區(qū)域所提取的建筑高度與實(shí)際情況較為貼合，且高度較差控制在1m范圍內(nèi)，符合3米高度較差規(guī)范要求。

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裙樓

密集建筑

圖 3?密集建筑白膜與紋理映射效果圖

為整體驗(yàn)證高度提取和白膜生成的效果，在提取高度和生成白膜后，將白膜與傾斜攝影三維模型整體套合展示。從套合效果可以看出，白膜與傾斜攝影模型貼合度較高，能夠生成高質(zhì)量的白膜數(shù)據(jù)。通過該工具中城市建筑物模型構(gòu)建功能，1名作業(yè)人員在1小時(shí)內(nèi)完成了10平方公里白膜的快速構(gòu)建工作，實(shí)現(xiàn)降本增效，使城市數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用更加高效、可行。

圖4?白膜與Mesh模型套合效果圖

該工具對(duì)于提高城市三維模型的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本發(fā)揮著重要作用。在此基礎(chǔ)上，國(guó)地科技將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)真實(shí)紋理的映射，并著力快速構(gòu)建LOD2.0級(jí)模型，解決模型的精度、效率和成本問題，助推實(shí)景三維中國(guó)建設(shè)。