基于規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)的室內(nèi)外一體化三維地理場(chǎng)景構(gòu)建＊

胡平昌，孫小權(quán)，孫毅中，孟 磊

（1.江蘇省測(cè)繪工程院，江蘇 南京 210013；2.南京師范大學(xué)，江蘇 南京 210097）

1 引 言

目前電子報(bào)批的對(duì)象主要是建筑或市政二維CAD圖形數(shù)據(jù)。但二維數(shù)據(jù)不易于審批人員批示，電子報(bào)批從二維向三維發(fā)展已成為規(guī)劃管理部門的共識(shí)。但目前三維電子報(bào)批發(fā)展緩慢，出現(xiàn)了二三維電子報(bào)批、室內(nèi)與室外建模脫節(jié)等問(wèn)題。而電子報(bào)批數(shù)據(jù)中實(shí)際包含許多室內(nèi)、室外要素的三維空間信息。本文將著重解決三維空間信息提取問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外一體化場(chǎng)景的構(gòu)建，有效解決了目前三維電子報(bào)批的問(wèn)題。

2 規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)分析

2.1 數(shù)據(jù)收集

規(guī)劃報(bào)建分為建筑類規(guī)劃報(bào)建及市政類規(guī)劃報(bào)建兩種。針對(duì)室內(nèi)外場(chǎng)景構(gòu)建需求，分析對(duì)象主要是建筑類規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)。綜合各大城市的建筑規(guī)劃報(bào)建業(yè)務(wù)，建筑規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)一般分為文檔數(shù)據(jù)、CAD數(shù)據(jù)和表格數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)分類如圖1所示。

圖1 建筑類規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)基本組成圖

收集并整理以上規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)包含著許多建筑物室內(nèi)外三維空間信息，如建筑總平面圖包含的定位坐標(biāo)信息、建筑物等室外三維信息及建筑平面圖棟、層、門、墻、尺寸標(biāo)注等室內(nèi)三維信息。

2.2 數(shù)據(jù)分析

充分提取規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)中三維空間信息需加強(qiáng)對(duì)報(bào)建數(shù)據(jù)的研究。通過(guò)分析各類型報(bào)建數(shù)據(jù)得出規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)中室內(nèi)外三維空間信息存在以下特征。

2.2.1 三維空間信息表達(dá)形式多樣性

規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)中室內(nèi)外三維空間信息表達(dá)形式有圖形、表格、標(biāo)注、文字、符號(hào)、圖例等。不同形式的三維空間信息在規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)具體表現(xiàn)如表1所示。

表1 三維空間信息表達(dá)樣式表

2.2.2 三維空間信息表達(dá)分散性

回顧國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，兒童睡眠障礙的相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)尚不十分統(tǒng)一。同時(shí)，一些專有名詞的概念仍比較模糊，例如如何界定、區(qū)分“睡眠問(wèn)題”和“睡眠障礙”存在爭(zhēng)議。部分學(xué)者認(rèn)為睡眠問(wèn)題是短期、一過(guò)性的輕型睡眠困難，但如果持續(xù)存在，并且頻繁發(fā)生，影響了個(gè)體的生活、工作以及身心健康時(shí)，睡眠問(wèn)題則發(fā)展為睡眠障礙。但從ICSD診斷分類來(lái)看，凡是在睡眠過(guò)程中出現(xiàn)的各種影響睡眠的異常表現(xiàn)，影響睡眠結(jié)構(gòu)、睡眠質(zhì)量及睡眠后復(fù)原程度的均可界定為睡眠障礙。因此，目前兒童睡眠障礙的診斷分類及相關(guān)專有名詞的使用尚有待討論、規(guī)范。

建筑物室內(nèi)外某一三維空間信息分散在不同圖形或文檔中，例如建筑物窗戶的三維信息，平面位置及尺寸大小信息在建筑施工的平面圖中，高度信息位于建筑施工的立面圖中。

2.2.3 三維空間信息表達(dá)規(guī)律性

各大城市傳統(tǒng)或電子的規(guī)劃報(bào)建都遵循一定規(guī)則和流程，相應(yīng)報(bào)建資料都有特定分類及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。因此，三維空間信息表達(dá)也存在規(guī)律性，如大量室內(nèi)外三維空間信息集中在施工圖數(shù)據(jù)中，建筑物室外三維信息集中在建筑總平面圖中，室內(nèi)的三維信息集中在各層的平面圖中，高程信息集中在立面圖中。

2.2.4 三維空間信息間具有邏輯關(guān)系

建筑物室內(nèi)外三維空間信息存在一定邏輯關(guān)系，一個(gè)小區(qū)包括很多棟，一棟含多個(gè)層，一層含多個(gè)房間，一個(gè)房間含多個(gè)小單元間等，具體如圖2所示。

圖2 室內(nèi)外三維空間信息邏輯關(guān)系圖

3 室內(nèi)外三維空間信息的提取

3.1 提取方法

規(guī)劃報(bào)建中室內(nèi)外三維空間信息的特征制定提取方法主要如下。

3.1.1 基于圖形與標(biāo)注結(jié)合提取方法

圖形表達(dá)室內(nèi)外要素的形狀、位置，標(biāo)注表達(dá)了要素的大小、名稱等，結(jié)合兩者可以快速獲取室

內(nèi)外要素三維信息。

3.1.2 按序、分步提取方法

室內(nèi)外三維模型按由整體到局部、由粗到細(xì)等準(zhǔn)則進(jìn)行構(gòu)建。由于三維空間信息的分散性，在提取過(guò)程中需按序、分步進(jìn)行提取，如圖3所示。

圖3 施工圖室內(nèi)外三維信息提取步驟圖

3.1.3 多幅結(jié)合提取方法

由于室內(nèi)外三維信息表達(dá)具有分散性特征，故需通過(guò)多幅施工圖或文檔數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合提取三維信息才能得到全面的室內(nèi)外要素三維空間信息，如圖4所示。

圖4 墻體要素三維空間信息多幅提取方法圖

3.2 提取結(jié)果

基于以上提取方法，利用CAD、GIS等技術(shù)從規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)提取室內(nèi)外主要的三維信息如表2所示。

4 室內(nèi)外一體化三維地理場(chǎng)景的構(gòu)建

基于以上的研究，本次室內(nèi)外一體化三維地理場(chǎng)景的構(gòu)建流程如圖5所示。

4.1 室內(nèi)外三維信息提取與轉(zhuǎn)換

利用CAD技術(shù)從規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)（施工圖等）提取如表2所示的室內(nèi)外三維信息，將這些三維信息按室內(nèi)外各要素進(jìn)行分類，將名稱、尺寸注記轉(zhuǎn)換為屬性信息表，與對(duì)應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行綁定，方便后期室內(nèi)外三維模型的構(gòu)建。

為方便快速構(gòu)建室內(nèi)外一體化場(chǎng)景，本次三維地理場(chǎng)景構(gòu)建平臺(tái)選擇ArcGIS，利用其CAD轉(zhuǎn)Shape數(shù)據(jù)等功能將提取的室內(nèi)外三維圖形CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Shape數(shù)據(jù)，并根據(jù)屬性信息表進(jìn)行圖形屬性賦值，如圖6所示。

表2 室內(nèi)外三維空間信息提取表

圖5 室內(nèi)外一體化三維地理場(chǎng)景構(gòu)建的流程圖

圖6 窗戶高度信息的提取過(guò)程圖

4.2 數(shù)據(jù)配準(zhǔn)

施工圖數(shù)據(jù)的坐標(biāo)基本上是相對(duì)坐標(biāo)。為保證后期三維模型能夠應(yīng)用到當(dāng)?shù)匦畔⒒到y(tǒng)中，構(gòu)建適合當(dāng)?shù)氐氖覂?nèi)外一體化場(chǎng)景需對(duì)提取的圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)配準(zhǔn)。本次提取的室內(nèi)外三維信息中有總平面圖坐標(biāo)信息，通過(guò)該信息可將室外場(chǎng)景要素進(jìn)行坐標(biāo)配準(zhǔn)，同時(shí)為室內(nèi)要素的位置提供準(zhǔn)確參考。

4.3 數(shù)據(jù)構(gòu)面及建模

施工圖CAD數(shù)據(jù)缺少面的概念，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換到GIS數(shù)據(jù)多數(shù)為線數(shù)據(jù)。為方便快速化建模，需對(duì)室內(nèi)外圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)面處理。

為適應(yīng)室內(nèi)外一體化場(chǎng)景的存儲(chǔ)和表達(dá)，本次選用SketchUp進(jìn)行三維模型構(gòu)建，通過(guò)提取的室內(nèi)外各要素三維信息進(jìn)行快速化三維建模。

4.4 室內(nèi)外一體化組織與表達(dá)

室內(nèi)與室外的三維信息如上所述存在邏輯關(guān)系，本次利用該邏輯關(guān)系進(jìn)行室內(nèi)外三維模型數(shù)據(jù)一體化表達(dá)。通過(guò)室內(nèi)部件要素構(gòu)建房間，多房間加樓道構(gòu)建層，各層疊加構(gòu)建建筑物，各建筑物構(gòu)建室外三維場(chǎng)景的組織方法構(gòu)建出室內(nèi)外一體化三維地理場(chǎng)景，如圖7所示。

圖7 室內(nèi)與室外三維要素一體化組織關(guān)系圖

5 結(jié) 語(yǔ)

本次研究證實(shí)了通過(guò)規(guī)劃報(bào)建數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)建筑物室內(nèi)外一體化三維地理場(chǎng)景的構(gòu)建，該三維地理場(chǎng)景更能輔助電子報(bào)批人員進(jìn)行審批，更能直觀展示出報(bào)批的項(xiàng)目建設(shè)前室內(nèi)外的實(shí)際情況，方便規(guī)劃審批部門、開(kāi)發(fā)商、居住人員更好地了解項(xiàng)目，同時(shí)為政府決策部門提供全方面的城市管理信息，為目前開(kāi)展的數(shù)字城市提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)及技術(shù)支持，有效地提高了三維數(shù)字城市的建設(shè)效率，促進(jìn)了城市建設(shè)的發(fā)展。

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