基于CityGML的城市大规模建筑模型快速搭建方法探索

城市地理标记语言(CityGML)是一种用于3D城市和景观模型的建模和交换的建模语言,用于描述3D城市对象的通用信息模型。传统城市建筑模型数据获取手段多,处理工作量庞大,大量模型为整体表达建筑外轮廓模型,没有区分建筑物的不同结构和属性,不利于后续模块化分析应用。针对这一问题,本文探索基于CityGML 3.0标准对城市大规模建筑物进行建模的方法,按数据准备、模型构建、编辑检查及纹理贴图等步骤进行分析,并对所建模型成果进行验证。本方法可为城市三维模型建设、管理及使用提供借鉴。

顾及建筑物多细节层次的IFC和CityGML模型转换研究

针对现有三维地籍管理中难以有效利用已有建筑信息模型(BIM)数据的问题,提出一种顾及建筑物多细节层次的模型转换方法,结合三维地籍管理的应用需求,建立工业基础类(IFC)到城市地理标记语言(CityGML)的模型转换流程,解决转换过程中语义信息匹配、几何模型转换、要素关系构建的技术难点。实验表明,该方法能够兼顾三维不动产模型的精细化表达及产权信息展示,为三维不动产的多层次集成可视化及应用提供有效可靠的方法。

基于CityGML与IFC数据标准的建筑模型构建研究

CityGML、IFC标准促进了建筑模型数据集成与交互,为GIS、BIM协同应用奠定数据基础,通过CityGML、IFC数据互联完成地理信息与建筑信息集成,实现以空间环境信息为背景的建筑模型构建并提升其在城市规划、工程建设、公共安全等领域数字化、智能化应用。以IFC、CityGML标准建筑模型构建研究为出发点,通过梳理国际IFC、CityGML建筑模型信息交互与集成研究,述评IFC、CityGML建筑模型信息转换与共享框架构建、建模技术等方法,以期促进建筑模型信息与地理信息集成与应用研究,为UML建筑模型语义拓展提供理论依据与方法参考。

优化CityGML的室内三维拓扑数据模型

针对当前三维模型城市地理标记语言(CityGML)尚未表达建筑物室内空间拓扑关系等问题,在优化CityGML建筑物模型的基础上,提出了一种室内三维拓扑数据模型。采用结点(Node)、边(Edge)、环(Loop)、面(Face)和体(Solid)5种拓扑基元,制定了相应的拓扑一致性规则,表达了室内空间体对象的拓扑层次组合关系相邻体共面的拓扑邻接关系。实验结果表明,通过建立显式的室内空间拓扑关系,可有效进行室内空间基本信息查询及室内空间拓扑邻接关系查询,为当前智慧城市建设的室内位置服务与应用提供有效的基础数据。

大规模三维城市建模进展

大规模三维城市模型在城市规划与管理、环境模拟、应急响应、导航、虚拟旅游以及其他科学和大众应用方面的需求越来越高。在过去的20年中,通过多学科的共同努力,大规模城市三维建模已经取得了可观的成就。本文全面总结和讨论了三维城市建模在数据源、建模方法和平台、模型表达和互操作等方面的新技术和新进展,并描述了世界范围内开放城市模型的几个代表性示例。在日益多样化的数据,先进但价格可承受的技术以及不断增长的公共和科学需求的推动下,三维城市建模正在加速实现自动化、细致化、语义化、标准化、一体化和大众化。

城市GML文档三维特征的快速获取与可视化

随着网络技术的发展,对城市三维数据的需求愈益增加,然而众多的城市三维数据缺乏统一的模型,使数据不能有效地进行共享与交互。开放式地理信息系统协会(Open GIS Consortium,OGC)提出了地理标记语言(Geography Markup Language,GML),城市GML规范定义了城市空间信息模型的标准,有利于三维数据在网络上进行传输、共享。通过分析城市GML文件的结构,提出一种适合一般城市GML文件的数据结构集合,使得在采用DOM接口解析文件后,能够快速获取城市GML文件的3D信息。实验部分使用Java3D编程显示快速获取的3D信息,证明了提出的数据结构集合的有效性。

基于IFC和CityGML映射转换的BIM与3DGIS集成研究

以BIM与3DGIS数据映射转换集成方法为主要研究内容,分别论述IFC与CityGML的语义解析描述、两者的差异以及两者间的映射转换原理,形成基于IFC向CityGML映射转换的BIM与GIS集成方法。通过测试,验证了该集成方法的可行性,实现了BIM与3DGIS间的数据共享。

城市标记语言的明清古建筑扩展模型

针对大多数三维数据模型无法满足古建筑在微观和宏观上的语义表达需求问题,该文以明清古建筑为研究对象,利用城市地理标记语言(CityGML)的应用领域扩展,提出一种适用于古建筑多尺度语义表达的CityGML扩展模型,以北京故宫古建筑群体为实验数据,实现古建筑模型几何语义一体化。提出的CityGML扩展模型弥补了大多数古建筑三维模型缺失多尺度语义信息的缺陷,为古建筑数据精细化管理和建筑遗产修复工作提供了理论支撑。

基于标准融合的多层次三维地籍数据交换模型构建

三维地籍数据交换模型与编码实现是三维地籍系统间互操作的基础。三维地籍数据交换模型需要记录产权体权利空间信息、几何实体信息及二者的关联信息;同时,该模型需要被多种GIS系统支持以实现较好的互操作性。该文验证了一种融合通用标准并包含多层次定义的三维地籍数据交换模型的构建方法。该方法融合ISO19152LADM与OGC CityGML国际标准,从概念、逻辑、物理编码3层设计生成三维地籍数据交换模型,并在安徽城镇地籍管理两类场景中进行测试。结果表明,通过该方法设计的模型可以实现:在概念与逻辑层面规范化记录城镇地籍权利空间信息;精确描述二/三维地籍几何实体信息;建立三维地籍权利空间与几何实体的关联。此外,该交换模型基于已有地理空间数据标准,可被多种现有GIS平台支持,具有较好的互操作性。

三维城市模型快速可视化技术研究

三维城市模型数据量大,种类多样,如何有效地存储和管理好海量、多源异构的三维模型并对其高效地分析处理以便为上层不同领域应用提供数据支撑,是目前亟待解决的问题.为此,提出了一个从数据存储与管理、数据分析处理与三维模型综合简化,到多源数据融合可视化的多源三维城市模型可视化处理框架.首先将数据存入HBase中以方便管理,并为其设计了全新的行主键便于快速地检索和索引;然后分析模型数据的语义和几何特点,提出了一种模型综合简化算法,实现了Hadoop环境下对三维城市模型快速并发简化处理,从而在保留视觉效果的情况下减少了模型的复杂度,进而增加了网络传输速度和模型渲染效率;最后借助Cesium平台,实现了多源三维城市模型的融合可视化,验证了所提框架的有效性.

基于3D基元拟合的复杂屋顶点云三维重建

几何语义一体化三维建筑物模型是智慧城市建设的重要基础数据,有利于促进建筑设施的精细化管理和智能化应用。当前基于点云的三维重建算法大多关注简单屋顶结构的几何模型构建,忽略了模型的语义表达,且基于数据驱动方法的重建结果容易受噪声影响,存在几何和拓扑错误。为了解决复杂屋顶高精度三维重建难题,本文提出一种基于3D基元拟合的复杂屋顶点云三维自动化重建算法。首先,设计了一套可参数化表达的建筑物3D基元库,包含简单和复杂屋顶。其次,通过点云分割和屋顶拓扑图比较来识别点云对应的基元类型。然后,提出了一种点云与3D基元整体拟合的目标优化函数,采用序列二次规划算法估计基元的正确参数。最后,利用城市地理标记语言(City Geography Markup Language,CityGML)构建几何、语义和拓扑一体化表达的三维模型。采用几种不同屋顶风格的建筑物点云数据进行实验,定性和定量对比分析结果表明本文方法能够高效生成几何和拓扑均正确的CityGML模型,对噪声和局部点云缺失具有一定的鲁棒性,有利于促进几何语义一体化建筑物模型快速自动化构建。

室内三维建模研究进展与问题分析

在概述室内空间定义及其特征的基础上,阐述了建筑领域、三维城市建模等相关研究领域室内三维空间建模与表达的研究进展,探讨了当前室内三维建模存在的不足,并重点分析了三维城市模型在室内三维空间建模与表达中存在的问题,对进一步研究室内三维建模给出了建议。

顾及物理空间的三维不动产数据模型研究

针对现有三维数据模型难以有效支撑三维不动产物理空间和产权空间一体化管理的问题,该文提出了顾及物理空间的三维不动产数据模型。基于土地管理领域模型(LADM)分析设计了产权语义类,并利用城市地理标记语言(CityGML)发展了多层级物理空间的构建方法,通过CityGML的扩展机制实现了产权空间要素类和物理空间要素类的语义关联以及一体化存储。实验表明,该模型能够有效表达“地—楼—层—户—间”多层次的几何语义信息,解决了三维不动产数据模型内容单一、缺乏建筑语义等难点,为不动产立体化产权管理和三维确权登记等工作提供了方法支撑。