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历史建筑数据处理与建库:遥感技术在城市发展与规划中的应用研究

时间:2023-09-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:图9.47建筑图绘制流程7.历史建筑三维模型制作三维建模依据的是点云的空间数据,利用点云数据直接导入3Dmax建模,或者利用CAD软件来提取物体的基本尺寸来建模,结合高分辨率单反相机采集的纹理信息,通过3Dmax、maya、GeomagicStudio等三维建模工具去复原和建立东莞历史建筑模型。

历史建筑数据处理与建库:遥感技术在城市发展与规划中的应用研究

1.倾斜模型制作

倾斜建模依据倾斜摄影测量(王伟,等,2011;周晓敏,等,2016)影像数据,利用影像数据直接导入Smart3D或其他影像数据处理软件,通过影像纠正、平差、三维建模、成果导出等步骤制作出倾斜模型,如图9.42所示。

2.车载三维激光扫描点云数据处理

(1)原始数据准备及预处理

使用SSWPOSDPS软件将∗.ima和∗.syn格式原始数据转换成∗.bin格式。

(2)PC104数据处理

使用SSWPOSDPS软件将PC104原始数据转换成∗.tfls(相机曝光时间数据)、∗.tdms(里程计文本格式数据)、∗.tprm(系统参数状态数据)、∗.dmr(IE用里程计格式数据)、log.txt(GPS授时时间对)、∗.sta(里程计GPS显示用数据)格式。

(3)GPS数据预处理

将天宝∗.t01数据转换为∗.dat数据。当采用的GNSS数据格式不受IE支持时,可先将GNSS数据转为标准的Rinex格式,再参与解算。

图9.42 倾斜模型制作流程

(4)车载点云数据处理

使用SS-LiPre_RAII软件将∗.imp原始数据预处理成∗.bplr。数据处理完毕后,将“IMP”文件夹中的∗.bplr文件剪切到一个单独的文件夹中。文件夹命名一般为“BPLR”。激光数据的预处理完成。

(5)影像数据的预处理

使用SSWCamDPS软件进行影像重命名、影像曝光时间检查、影像纠正、影像姿态数据处理和侧面影像拼接。

(6)坐标转换参数计算

按照转换参数自动进行坐标转换。

(7)点云生产

使用SSWCPCDPS预处理成∗.bxyz。

3.静态定点扫描点云数据处理

采用静态定点三维激光扫描,对重点历史建筑和普通历史建筑进行扫描,通过三维激光扫描仪配套软件进行数据处理工作。本项目将采用徕卡激光扫描仪附带的三维数据处理软件Cyclone,包括5个模块和2个插件(图9.43),也是三维激光扫描领域内的主流软件系统之一。

图9.43 Cyclone软件的组成

(1)点云纹理映射

激光点云采集的原始数据没有纹理,需要通过后期软件把纹理与对应的点云数据进行融合匹配,让点云的显示效果更真实。

(2)点云数据拼接

首先使用三维激光扫描仪的配套软件拼接模块对采集点云数据进行拼接,进行坐标系统归一,拼接过程可以通过标靶拼接、控制点拼接等,拼接结果误差越小,精度越高,自动拼接误差一般控制在5mm内、手动拼接误差一般控制在2cm内。

(3)点云去噪点

把拼接好的点云数据进行去噪处理,主要是把扫描过程中干扰的人和不相关的点云数据清理干净,要求利用图层管理功能,把噪音归到一个图层里。

4.纹理数据处理

将外业采集的原始照片整理存档,首先要对照片进行归类,比如建筑立面纹理照片、室内纹理照片、天面纹理照片等;然后进行筛选,由于人为造成的模糊、重影等纹理照片要删除,如图9.44所示。

图9.44 纹理数据处理

(1)筛选照片

筛选外业采集纹理照片,把照片模糊、曝光过度、曝光过暗的照片进行删除,挑选出合格的纹理照片存档。

(2)分类汇编

根据每天拍摄筛选好的纹理照片,进行汇编整理存档,其分类归档并命名规则如图9.45所示。(www.xing528.com)

图9.45 纹理照片命名规则

(3)匀光匀色

纹理照片在拍摄的过程中难免会有变形,纹理照片需进行变形纠正,透视角度的照片需要去除透视角度,做到横平竖直。照片中的其他干扰性的物体也需要处理干净。室内照片由于受灯光影响较大,需要进行校色调整,以达到整体效果的统一。

5.全景影像数据制作

外业采集的照片,首先要进行整理汇编,选择最佳照片来制作全景图。具体的数据处理过程如图9.46所示。

图9.46 360°全景影像数据处理

6.建筑实测图绘制

建筑实测图是基于基础测绘数据、三维点云数据生成的衍生数据,即遵循“从整体到局部,分段取整”的原则,利用第三方软件(如Cloudworx插件)将三维点云数据导入计算机制图软件中(如CAD、天正软件),绘制建筑物的正立面图平面图、剖面图,并在图中精确标注几何尺寸。这些实测图可以表示建筑物内部和外部的精确位置、形式、装饰设计及彼此间的空间关系,分析说明其建筑结构特点。与传统测绘相比,大大减少线划图绘制的工作量,且结果更为准确。建筑实测图绘制流程如图9.47所示。

图9.47 建筑图绘制流程

7.历史建筑三维模型制作

三维建模依据的是点云的空间数据,利用点云数据直接导入3Dmax建模,或者利用CAD软件来提取物体的基本尺寸来建模,结合高分辨率单反相机采集的纹理信息,通过3Dmax、maya、GeomagicStudio等三维建模工具去复原和建立东莞历史建筑模型。三维模型建模流程如图9.48所示。

8.历史街区视频制作

①视频清晰度:高清,视频垂直分辨率满足合同要求;

②分辨率:比例按照合同要求完成;

③视频成果格式:AVI、WMV、MP4等主流视频格式;

④时长:视频总时长按合同要求完成。

图9.48 三维模型建模流程

9.历史档案资料数字化后处理

(1)图像深处理

将扫描后的文档保存为TIFF格式,再对每份影像页面进行深处理,以获得最好的图像质量,保证图像完整、端正、无扭区、版面无暗影、无干扰信息,主要完成去黑边、去污点、纠偏等影像深处理,保存为PDF、JPG等所需格式。

(2)图像处理质检

主要对完成图像深处理的检查,不合要求的返回上一环节重新处理,如由于操作不当,造成扫描的图像文件不完整或无法清晰识别时,应重新扫描;对图像偏斜度、清晰度、失真度等进行检查,不符合图像质量要求时,应重新进行图像的处理;检查图像处理是否得当,处理不当的应重新处理;检查扫描图像页码顺序是否与原文件一致,有无漏扫、多扫(重复)、纸张倒置等情况;

(3)图像存储

纸质档案目录数据库中的每一份文件,都有对应的唯一档号,以档号为文件扫描后的图像文件命名,多页文件可采用该档号建立相应文件夹,按页码顺序对图像文件命名。文件的保存格式为TIFF,图片的保存格式为JPG,保存到指定的路径,便于准确挂接入库,与档案管理软件中的目录建立一一对应关系。再对数字化后的文档进行批量处理,处理完将保存相应的格式;最后将所有文档批量转换为可以复制、检索利用的双层PDF格式。

(4)目录建库

根据客户要求及历史档案资料类型,建立档案目录数据库。目录建库选择通用的数据格式,且应能直接或间接通过XML文档进行数据交换。

采用人工校对或软件自动校对的方式,对目录数据库的建库质量进行检查。核对著录项目是否完整、著录内容是否规范、准确,发现不合格的数据应要求进行修改或重录。

(5)数据挂接

档案数字化转换过程中形成的目录数据库与图像数据库,通过质检环节确认为“合格”后,运用网络及时加载到数据服务器端汇总。通过编制程序或借助相应软件,可实现目录数据对相关联的数字图像的自动搜索、加入对应的电子地址信息等,实现批量、快速挂接。

(6)数据关联

以纸质档案目录数据库为依据,将每一份纸质档案文件扫描所得的一个或多个图像存储为一份图像文件。将图像文件存储到相应文件夹时,认真核查每一份图像文件的名称与档案目录数据库中该份文件的档号是否相同,图像文件的页数与档案目录数据库中该份文件的页数是否一致,图像文件的总数与目录数据库中文件的总数是否相同等。通过每一份图像文件的文件名与档案目录数据库中该份文件的档号的一致性和唯一性,建立一一对应的关联关系,为实现档案目录数据库与图像文件的批量挂接提供条件。

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