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(shù)與遙感技術(shù)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(xiàng)迫切的任務(wù)。作為城市風(fēng)光代表的城市建筑物是建立城市三維景觀的首要關(guān)注點(diǎn)，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(lái)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(duì)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(shí)現(xiàn)城市建筑物的三維幾何建模。具體過(guò)程如下：
　　首先，對(duì)建筑物陰影實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提取。在分析全色影像中建筑物陰影的灰度值特點(diǎn)及幾何特征的基礎(chǔ)上，采用類(lèi)間方差閾值法及面積閾值法對(duì)影像進(jìn)行建筑物陰影區(qū)域提取；利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)法對(duì)陰影區(qū)域進(jìn)行邊緣提取，避免了各邊緣檢測(cè)算子的復(fù)雜性，且運(yùn)算速度快，提取效果好，該方法通用性高。
　　其次，重點(diǎn)分析陰影長(zhǎng)度自動(dòng)求值方法，以陰影長(zhǎng)度計(jì)算建筑物高度值。基于陰影形狀特點(diǎn)

3、，運(yùn)用面積法求出理想化陰影長(zhǎng)度；考慮到陰影邊緣的凹凸不均，進(jìn)一步采用最大特征值對(duì)陰影邊界進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，以角點(diǎn)間最近距離均值作為陰影最優(yōu)長(zhǎng)度值；將兩種計(jì)算值與實(shí)際量測(cè)值對(duì)比分析，選取最佳求解方法。充分分析建筑物陰影形成時(shí)衛(wèi)星、太陽(yáng)及建筑物之間的空間位置關(guān)系，進(jìn)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(jì)算建筑物高度的數(shù)學(xué)模型，選取不同的試驗(yàn)區(qū)域，驗(yàn)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(wú)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(guān)系，得到了偏移量計(jì)算模型，并對(duì)遙感影像上建筑物的偏移量進(jìn)行了校正。
　　論文以QuickBird影像為研究對(duì)象，利用本文方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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