一、 引言
随着计算机技术日新月异发展，许多国家都提出了“智慧地球”这一体系，三维可视化逐渐变成了未来的发展方向。“智慧地球”的提出，加快了城市和农村的建设和发展，使得城市和农村的发展建设越来越趋向规模化和立体化。基于倾斜摄影测量技术的三维实景建模已经成为城乡建设的主流。根据倾斜摄影测量技术建设的三维实景模型与传统的人工建模进行比较，具有生产周期短，高精度，高效率和低成本的特点。因此，使用倾斜摄影测量技术来获取三维模型的属性信息已经成为近年来的研究热点，广泛应用于城乡管理与建设、交通安全等领域。
“单体化”是指我们想要单独管理的每一个对象，它是一个单独的、可以被选择，可以附加属性，可以被查询和统计的实体。单体化可以解决倾斜摄影测量建立的真实场景三维模型不能对地物进行选择、查询和分析的缺陷，只有对三维实景模型进行单体化建模，其才能便于被管理，倾斜摄影测量才能够发挥出更大的优势，单体化技术便可以解决其不能对地物进行处理的缺陷。
单体化建模后得到的三维模型结合三维GIS广泛应用于各个领域，如统计拆迁面积、检测某地区地物变化等；对农房三维模型进行单体化，农房建筑物的各种属性信息就能够被实时查询，比如农房建筑物的建造时间、层数、占地面积、权属信息等，所以研究单体化的模型构建技术，对农房信息化管理以及宅基地改革等信息化应用具有重要意义。
二、研究内容与方法
针对基于倾斜摄影测量的农房三维单体化建模的过程中的重难点以及房屋附属物的白模制作等操作问题展开研究，主要研究内容包含以下两个方面：
（1）建筑物白模制作
研究农房三维模型的白模制作方法，建筑物白模制作是本论文的研究重点也是单体化过程中的重点；农房建筑物的样式复杂多样，所以研究重点就在复杂房屋的单体化以及房屋附属物的单体化方法；
（2）纹理贴图以及修饰
研究基于倾斜影像的纹理贴图方法；纹理贴图分为两种：自动纹理贴图、手动贴图；基于这两种方法研究最好的纹理贴图方式，便于获得完美的单体化模型。
倾斜摄影的三维实景模型单体化有多种方法，主要包括物理单体化、逻辑单体化；物理单体化方法是通过人工对三维实景模型中的建筑物进行逐个绘制，该方法的工作量较大、效率较低，但是通过这种方法获得的单体化模型精度较高；逻辑单体化方法是一种单体化比较便捷的方法，其是使二维矢量与三维模型相结合进行建筑物提取，工作量相对较小，但是使用该方法获取的单体化模型较为粗糙。
本文以软件DP-Modeler2.5为例，细致的介绍了物理单体化方法的单体化过程。DP提供模型重建和修饰功能，该软件是人工建模软件中最具有代表性的，通过使用倾斜摄影三维模型进行人工手动构建模型。
三、技术路线
DP是一个能够完成对三维真实场景模型进行精细化建模并且对模型进行修饰的软件，其根据三维建模软件ContextCapture的建模结果进行单体化模型修饰等工作，从而获得精细的单体化模型，满足后续的应用要求。当三维真实场景模型不再是一个整体，而是能够自动分割不同的地物和地形特征时，就可以体现出倾斜摄影测量技术的优势，充分发挥三维真实场景模型的功能和用途。
建筑物白模制作是单体化建模的难点，建筑物白模的制作需要根据目标的实际细节程度，对建筑物的矢量轮廓进行挤出柱体、内偏移和外扩等编辑操作。本文的研究重点就在于白模制作以及纹理贴图。
四、三维实景模型单体化构建
本研究采用DP-Modeler2.5软件进行单体化建模，该软件支持物理单体化方法，通过人工手动构建模型，提高模型精度。
（1）确定基准面
单体化之前首先确保农房之间相互独立的关系，定位好“基准面”。基准面的作用是确定农房模型被采集矢量轮廓线的高程。将其定位在房屋的某一点上，就能够得到该点的高程。如将基准点定在房屋房角点上，这时基准面便在房屋所在的面上。
（二）白膜制作
在DP软件中使用的是三维自由视图结合投影视图进行单体化模型构建。为了方便采集建筑物的房顶矢量轮廓线应选择较为垂直的影像，垂直影像应该在相机视图中进行挑选，选择时把基准面定位在目标上，离目标最近的影像就是较为完美的垂直影像。在垂直影像上综合运用选择对象、绘制多边形、挤出柱体、面切割、内偏移和外扩、复制等工具，进行农房顶部的轮廓线的采集。然后在影像显示一栏中选取倾斜影像，在倾斜影像上获取农房的侧面结构信息，根据侧面信息进行拉伸创建柱体以及调整模型高度，最后得出农房白模制作成果。检查白模制作结果，以确保建筑物整体无空洞面、重面，无体交叉出现。白模制作完成后，打开Mesh模型进行初步精度检查，查看白模模型与原建筑物模型是否贴合。
（三）纹理贴图
纹理贴图时要使用建筑物的外立面没有遮挡、整洁和真实的图像进行贴图处理。纹理贴图有两种方法：手动贴图、自动纹理映射。自动纹理映射适用于照片质量较好、房屋周围不存在任何遮挡物的情况，手动贴图适用于所有情况，虽然使用这种方法进行纹理映射非常耗费时间和精力，但是贴图效果较好。由于农房附近有许多遮挡物，这就体现出了自动纹理贴图的缺陷，所以结合两种纹理贴图进行贴图是提高纹理贴图质量和效率的最优方法。先采用自动纹理映射，如果有一些纹理映射不完善的面，然后再使用手动贴图进行修饰。
五、实验结构分析
实验结果表明，单体化模型的精度满足要求，最大绝对差值为0.352m，最小绝对差值为0.232m，总差值的绝对值在0.5m以内。单体化模型与GIS结合后，可广泛应用于城市管理、农村宅基地统计管理、灾害应急等领域。研究还发现，单体化建模过程中，白模制作的精度对最终模型的准确性有重要影响。此外，虽然DP-Modeler2.5软件能够构建高精度模型，但其操作复杂，耗时较长，未来研究将探索自动化建模方法以提高效率。
六、结论与未来展望
本研究成功实现了基于倾斜摄影测量的农房三维单体化建模，为农房信息化管理提供了新的技术手段。单体化建模技术的应用，不仅提高了模型的实用性，也为相关领域的研究和实践提供了新的思路。未来，将继续优化建模流程，提高自动化水平，以适应更广泛的应用需求。同时，也期待单体化建模技术能够在智慧城市建设中发挥更大的作用，为社会发展贡献力量。
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