[发明专利]一种建筑物Mesh模型到CityGML模型的自动转换方法

说明书

本发明公开了一种建筑物Mesh模型到CityGML模型的自动转换方法，首先将构建的建筑物Mesh模型转换为PLY格式，然后根据面片上的顶点，计算PLY格式的模型中包含的每个面片的法向量以及面片到原点的距离；接着根据面片的法向量和顶点坐标，确定判别规则，基于判别规则对PLY格式的模型中的建筑物进行语义对象识别；再对识别出的语义平面对象进行后处理；对后处理后的语义平面对象，采用CityGML模型的表达和存储规范生成几何语义一体化模型。本发明的方法支持绝大部分常规三维几何模型格式，算法效率高，人工交互少，建模成本低，自动构建的语义模型精度高，互操作性强，能够满足三维GIS环境下的专题检索和空间分析等深层次应用需求。

技术领域

本发明涉及地理信息系统技术领域，具体涉及一种建筑物Mesh模型到CityGML模型的自动转换方法。

背景技术

在三维地理信息系统(Three-Dimensional Geographic Information System,简称3DGIS)、数字城市和智慧城市等应用驱动下，近年来许多行业的相关部门利用各种计算机辅助设计软件、工业设计软件、艺术设计和三维动画软件等交互建模平台构建了大量以三角格网(Triangle Mesh)或多边形格网(PolygonMesh)形式表达的虚拟三维模型，用于城市局部区域的三维仿真。而随着空间信息获取和计算机视觉等技术的快速发展，城市大范围三维建模得到了广泛深入的应用。利用倾斜摄影测量或机载激光雷达(LightDetectionandRanging,简称LiDAR)点云数据快速构建了大量以几何轮廓形式表达出来的建筑物三维模型，虽然建模速度快，自动化程度高，但模型精度低。此外，现有的这些三维模型以几何表达为主，仅限于三维可视化应用，无法满足空间数据挖掘、专题查询和空间分析等深层次应用需求。并且，这些三维GIS模型大都面向特定领域，语义表达较差，导致三维GIS系统利用率低，难以满足动态更新以及综合分析的需要。而赋予建筑物及其构件语义信息和实体间拓扑关系能够充分发挥现有建筑物模型数据的价值。

针对建筑物的三维数字化建模，国内外进行了大量研究，但大部分都侧重于利用三维激光扫描和数字摄影测量等技术进行数据驱动下的几何模型构建，建模结果也以Mesh模型表达为主。

本申请发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术的方法，至少存在如下技术问题：

针对部分建筑物的三维精细建模，当前主流方法仍然是利用建模软件交互式生成，建模工作量大，成本高、效率低，得到的也是以三角网或多边形格网表达的几何模型。这些方法构建的Mesh模型仅限于三维可视化，互操作性差，忽略了建筑物结构的语义信息，不利于建筑物资源的精细化管理和三维分析等深层次应用。在语义模型构建方面，虽然建筑领域的BIM(Building Information Modeling)模型语义信息丰富，但其模型构建主要基于BIM软件的交互式人工建模，构建的IFC模型可用于单个建筑的生命周期管理，但是缺乏与GIS标准数据的集成，难以在三维GIS系统进行统一管理和应用。GIS领域的开放模型标准CityGML提供了建筑物多细节层次语义表达的规范，但是没有提供相关建模方法，市场上也缺乏直接构建CityGML语义模型的相关软件。部分商业软件虽然提供了Mesh模型、CityGML和IFC等各种数据格式的读写支持，但仍然缺乏从几何模型到语义模型的自动转换功能。总体来说，目前已经构建的建筑物高精度几何模型数据量巨大，但应用范围受限，且无法将这些复杂几何模型自动转换为较高细节层次语义模型。

发明内容

本发明提出一种建筑物Mesh模型到CityGML模型的自动转换方法，用于解决或者至少部分解决现有技术中的方法存在的无法实现Mesh模型到CityGML模型的自动转换的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种建筑物Mesh模型到CityGML模型的自动转换方法，包括：

S1：将构建的建筑物Mesh模型转换为PLY格式，其中，PLY格式的模型包括多个面片，每个面片由三角形组成，包括三个顶点；