基于质量控制的三维建筑几何模型自动综合研究

3D building generalization is a main part of 3D map generalization,and plays an important role in establishment of 3D city model. Study on automatic generalization of 3D building geometry model based on quality control method is of great theoretical significance and practical value in improving design efficiency and stability of generalization algorithm, and the quality of generalized model. The main contents include: 1) based on the analysis of 3D building, constraints in 3D building generalization is analyzed and the generation method is studied in this part. Part of semantic information used in generalization is automatically extracted and 3D building generalization areas are generated under dual constraints. 2) Quantitative relationship between geometric constraints of different generalization operator and single scale control parameters are establish, and then algorithm under multiple constraints is realized in generalization of 3D building models. Process control and feedback mechanism are introduced in the algorithm to enhance stability and achieve better generalization result. 3) Quality evaluation method of generalized 3D building geometry mode is studied based on topological consistency, position accuracy and geometry forms, and comprehensive quality comprehensive evaluation system is established by using detailed evaluation index and quantifying the overall quality of generalization result.

三维建筑综合是三维地图综合研究的重要组成部分，对于建立三维城市的多尺度细节层次模型具有重要作用。基于质量控制思想研究三维建筑几何模型的自动综合，对于提高三维建筑综合算法的设计效率和稳定性，改善综合所生成的三维建筑多尺度模型质量具有重要的理论意义和实用价值。研究具体内容包括：1）在分析三维建筑综合约束的基础上，研究综合约束条件的生成方法，实现部分综合相关语义信息的自动提取，并基于双重约束实现三维建筑综合区域的层次划分；2）建立综合算子几何约束与单尺度控制参数之间量化对应关系，实现基于多重约束的三维建筑几何模型综合算法，并引入过程控制和综合中间结果的反馈机制，以提升算法稳定性和综合结果可靠性；3）从拓扑一致性、位置精度和几何形态等方面出发研究三维建筑几何模型综合结果的质量评价方法，通过细化评价指标，基于应用目标量化评价综合总体质量，建立较为完善的综合质量评价体系。

随着三维空间数据获取技术的发展，通过人工辅助的半自动方式实现大范围三维场景建模已成为可能，而海量三维建筑多细节层次模型的建立仅通过纯人工的方式难以完成，需要自动综合技术的支持。通过倾斜摄影测量等技术自动获取的三维建筑模型尺度以LOD2为主，因此如何以LOD2模型为基础快速生成低细节层次模型是三维建筑模型综合的重要问题，也是本项目研究的关键所在。.项目的主要研究内容包括：1）研究了三维建筑综合约束条件的生成方法。主要开展了三维建筑综合相关语义信息的自动提取方法和空间关系特征约束下三维建筑综合区域划分方法等方面的研究。2）研究了对多重约束下三维建筑几何模型综合方法。主要开展了综合算子几何约束与单尺度综合控制参数之间量化对应关系、三维建筑综合不同算子实现方法和三维建筑综合的过程控制与反馈机制等方面研究工作。3）研究了三维建筑几何模型综合质量评价机制。主要开展了基于拓扑一致性的综合质量评价方法、基于位置精度和几何形态的综合质量评价方法和综合总体质量评价量化方法等方面的研究。.项目的主要研究成果包括：1）提出了一种三维建筑分类的实用方法并以此为基础实现了LOD2建筑类型的自动识别；2）提出了一种基于R树的多尺度三维建筑空间索引模型以实现多尺度三维建筑模型的组织与管理；3）基于特征分析的方法实现了对LOD2模型中复杂平房顶建筑的综合；4）提出并实现了一种针对不同类型房顶结构的LOD2模型综合方法；5）针对三维建筑几何模型综合算法提出了一种概略评价和详细评价相结合的两层次评价模型。.该项目的相关研究成果能够提高三维建筑综合算法的设计效率，通过质量控制的方法提升算法的可靠性，有效改善了通过自动综合方法所生成的三维建筑LOD模型质量，解决了由不同类型LOD2建筑模型生成低细节层次模型的难题，为三维建筑多尺度模型库的建立提供保障。