基于單幅高分辨率遙感影像的城市建筑物三維幾何建模.pdf

1、航天技術與遙感技術的快速發(fā)展，多種高空間分辨率衛(wèi)星傳感器相繼發(fā)射，快速地從海量遙感數(shù)據(jù)中獲取信息成為一項迫切的任務。作為城市風光代表的城市建筑物是建立城市三維景觀的首要關注點，為了在遙感影像上獲取建筑物更為直觀的綜合信息，基于遙感影像的建筑物三維快速建模越來越得到人們的重視。
　　本文以城市單幅高空間分辨率遙感影像為研究對象，以MATLAB、VisualC++為數(shù)據(jù)處理工具。利用陰影信息批量獲取建筑物的高度信息，以建筑物屋頂幾何數(shù)

2、據(jù)代替其地表空間位置數(shù)據(jù)，快速實現(xiàn)城市建筑物的三維幾何建模。具體過程如下：
　　首先，對建筑物陰影實現(xiàn)自動提取。在分析全色影像中建筑物陰影的灰度值特點及幾何特征的基礎上，采用類間方差閾值法及面積閾值法對影像進行建筑物陰影區(qū)域提??；利用數(shù)學形態(tài)學法對陰影區(qū)域進行邊緣提取，避免了各邊緣檢測算子的復雜性，且運算速度快，提取效果好，該方法通用性高。
　　其次，重點分析陰影長度自動求值方法，以陰影長度計算建筑物高度值。基于陰影形狀特點

3、，運用面積法求出理想化陰影長度；考慮到陰影邊緣的凹凸不均，進一步采用最大特征值對陰影邊界進行角點檢測，以角點間最近距離均值作為陰影最優(yōu)長度值；將兩種計算值與實際量測值對比分析，選取最佳求解方法。充分分析建筑物陰影形成時衛(wèi)星、太陽及建筑物之間的空間位置關系，進一步考慮建筑物走向及陰影與建筑物主方向的夾角，給出陰影計算建筑物高度的數(shù)學模型，選取不同的試驗區(qū)域，驗證不同算高方法的精度。
　　最后，提取建筑物地表幾何數(shù)據(jù)。由于無法在遙感影

4、像中直接獲取建筑物在地表的幾何數(shù)據(jù)，因此該研究以建筑物頂部的幾何形狀數(shù)據(jù)代替其底部的幾何數(shù)據(jù)。在遙感影像上，一般建筑物不是正射成像的，因此其屋頂與底部之間存在一定的偏移量，本文根據(jù)建筑物高度與衛(wèi)星高度角之間的關系，得到了偏移量計算模型，并對遙感影像上建筑物的偏移量進行了校正。
　　論文以QuickBird影像為研究對象，利用本文方法進行了實驗驗證，并利用三維分析工具完成建筑物幾何建模，取得了較好的效果。論文最后系統(tǒng)地分析了該方法的