[发明专利]一种面向输电工程三维设计顾及实体属性的实景建模方法

说明书

本发明公开一种面向输电工程三维设计顾及实体属性的实景建模方法，利用迭代最近点算法将不同来源不同精度的点云数据配准统一到同一坐标系中；对点云数据进行点云分类，得到包括地面点云、建筑物点云、植被点云、输电线点云、输电塔点云和未分类点云的类别点云；利用地面点云构建数字高程模型；对除地面点云之外的其他类别点云进行单体分割，获得多个独立的单体簇；提取单体簇的地物属性信息；基于单体簇所属的类别点云，自动化重建各个单体簇，获得实体模型；将实体模型与对应的单体簇的地物属性信息进行关联。能够弥补实景建模目前存在的不足，丰富实景模型的成果，满足实际应用需求。

技术领域

本发明涉及一种面向输电工程三维设计顾及实体属性的实景建模方法，属于输电工程三维设计与实景建模技术领域。

背景技术

输电工程正向三维设计现已成为业内常态，目前三维设计的大场景还是三维地理信息模型，针对三维地理信息模型的构建，目前最为高效的技术手段为通过激光点云或者通过倾斜摄影、贴近摄影测量的方法依托运动恢复结构(Structure-from-Motion，简称SfM)原理来进行三维重建，这种实景建模方法具有自动化程度高、成本低和效率高的优势，但其不足之处在于所构建的三维模型为Mesh模型，在进行输电线路设计应用时具有不可编辑性，无法对具体模型进行操作分析，也无法适应空间统计与分析应用。

针对上述实景模型不可编辑和无法灵活应用的缺陷，专家学者开始研究模型单体化，即在实景模型构建之后，通过各种方法将整体模型分成一个个独立的单体模型。有的单体化方法是仅通过高亮显示来做出单体化效果，这是一种形式上的单体化，同样无法满足后续的分析应用。有些方法是采用后处理方式，即模型构建好后对整体模型进行切割，形成单体模型，这种方法形成的单体模型可以满足分析应用，但是这种方法的不足在于这个过程全部依靠人工去完成，效率较低，且分割出来的物体没有属性，后续也需要人工填充完善，工作量大，效率低。

利用SfM原理生成三维模型是依靠摄影测量原理和计算机视觉算法对图像像素点信息进行提取，生成点云数据，再恢复场景结构，形成Mesh模型。现阶段以Terrasolid、GlobalMapper等为代表的软件在点云分类效率上较高。在点云分割方面，有基于几何特征的分割算法，也有基于深度学习的算法。

发明内容

针对目前输电工程三维设计时，所利用的实景模型没有属性信息、无法单体化、无法检索的问题，本发明提出了一种面向输电工程三维设计顾及实体属性的实景建模方法，针对输电工程正向三维设计，实景模型应能满足房屋统计、林木统计和交跨分析等。在实景建模过程中将高效点云处理算法融合进来，能够弥补实景建模目前存在的不足，可以丰富实景模型的成果，满足实际应用需求。

为达到上述目的，本发明提供一种面向输电工程三维设计顾及实体属性的实景建模方法，包括以下步骤：

步骤1：利用迭代最近点算法将不同来源不同精度的点云数据配准统一到同一坐标系中；

步骤2：对配准统一到同一坐标系中的点云数据进行点云分类，得到包括地面点云、建筑物点云、植被点云、输电线点云、输电塔点云和未分类点云的类别点云；

步骤3：利用地面点云构建数字高程模型；

步骤4：对除地面点云之外的其他类别点云进行单体分割，获得多个独立的单体簇；

步骤5：结合数字高程模型，提取单体簇的地物属性信息；

步骤6：基于单体簇所属的类别点云，自动化重建各个单体簇，获得实体模型；

步骤7：将实体模型与对应的单体簇的地物属性信息进行关联。

优先地，地物属性信息包括实体类别、分类代码、标签码、面积、高度、高程和弧垂。

优先地，步骤1中，点云数据包括激光点云和图像点云；