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【6h】

基于单幅高分辨率遥感影像的城市建筑物三维几何建模

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航天技术与遥感技术的快速发展，多种高空间分辨率卫星传感器相继发射，快速地从海量遥感数据中获取信息成为一项迫切的任务。作为城市风光代表的城市建筑物是建立城市三维景观的首要关注点，为了在遥感影像上获取建筑物更为直观的综合信息，基于遥感影像的建筑物三维快速建模越来越得到人们的重视。
　　本文以城市单幅高空间分辨率遥感影像为研究对象，以MATLAB、VisualC++为数据处理工具。利用阴影信息批量获取建筑物的高度信息，以建筑物屋顶几何数据代替其地表空间位置数据，快速实现城市建筑物的三维几何建模。具体过程如下：
　　首先，对建筑物阴影实现自动提取。在分析全色影像中建筑物阴影的灰度值特点及几何特征的基础上，采用类间方差阈值法及面积阈值法对影像进行建筑物阴影区域提取；利用数学形态学法对阴影区域进行边缘提取，避免了各边缘检测算子的复杂性，且运算速度快，提取效果好，该方法通用性高。
　　其次，重点分析阴影长度自动求值方法，以阴影长度计算建筑物高度值。基于阴影形状特点，运用面积法求出理想化阴影长度；考虑到阴影边缘的凹凸不均，进一步采用最大特征值对阴影边界进行角点检测，以角点间最近距离均值作为阴影最优长度值；将两种计算值与实际量测值对比分析，选取最佳求解方法。充分分析建筑物阴影形成时卫星、太阳及建筑物之间的空间位置关系，进一步考虑建筑物走向及阴影与建筑物主方向的夹角，给出阴影计算建筑物高度的数学模型，选取不同的试验区域，验证不同算高方法的精度。
　　最后，提取建筑物地表几何数据。由于无法在遥感影像中直接获取建筑物在地表的几何数据，因此该研究以建筑物顶部的几何形状数据代替其底部的几何数据。在遥感影像上，一般建筑物不是正射成像的，因此其屋顶与底部之间存在一定的偏移量，本文根据建筑物高度与卫星高度角之间的关系，得到了偏移量计算模型，并对遥感影像上建筑物的偏移量进行了校正。
　　论文以QuickBird影像为研究对象，利用本文方法进行了实验验证，并利用三维分析工具完成建筑物几何建模，取得了较好的效果。论文最后系统地分析了该方法的应用限制条件。

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