基于形态分析的建筑群三维综合方法研究

3D city models can be applied in many applications, but visualization is a bottleneck because of the data volume. Therefore, generalization is required to decrease the complexity of 3D city models. Existing 3D generalization methods are mainly designed for signal building models, so they can hardly handle the building groups well. In this project, space syntax is introduced to analysis the morphological features of building groups for which different generalization operations are applied. For the nearby buildings, aggregation algorithm is proposed based on 3D roof structures merging, while the typification method is desgined to preserve the original morphological features of the distributed building group. Then based on visual salience, visual similarity between original and generalized models is calculated to evaluate and improve the generalization algorithms. Finally, the user survey and eye tracking experiment is carried out for verification of the proposed visual similarity evaluation algorithm. This project employes space syntax to study the morphological features of 3D building groups, and digs out the generalization rules and constraints for aggrigation and typificaiton. According to the project, 3D cartographic generalization theroy is enriched, and the generalization evaluation is improved by the eye tracking technique.

城市三维模型用途广泛，但因其数据量较大，使得基于网络的在线可视化成为制约其应用发展的瓶颈，因此需要研究综合算法，降低三维城市模型复杂度。已有的三维综合算法大多针对单个建筑物，难以有效处理复杂建筑群模型。为此，本项目将空间句法分析引入建筑群分布形态检测，并针对不同形态提出相应的综合算法。对于邻近建筑物实现基于屋顶的合并，对于离散分布的建筑物则采用典型化方法保留其分布特征。并基于视觉显著性原理，通过模式匹配算法，计算原模型与综合模型之间的视觉相似度，以评价综合算法结果。最后通过用户调查和眼动实验验证所提评价算法的准确度。本项目利用空间句法分析方法，研究三维建筑群分布特征，挖掘综合过程中的规则与约束，并将其运用到合并与典型化操作之中，丰富了三维地图综合的理论与方法；同时通过眼动实验，为综合结果评价打开了新的思路。

城市三维模型用途广泛，但因其数据量较大，使得基于网络的在线可视化成为 制约其应用发展的瓶颈，本项目通过研究三维模型综合算法，从而降低三维城市模型复杂度，提高模型显示效率。经过三年的系统研究，本项目在预定的城市形态分析，模型综合简化，纹理数据处理，以及模型综合质量评价等方面，取得了较为丰硕的成果，并为下一步的更加深入的研究打下了基础。首先，本项目针对目前已有的三维综合算法大多面向单个建筑物，难以有效处理复杂建筑群模型的问题，通过引入建筑群分布形态检测，模型特征分析，从而针对不同形态提出相应的综合算法，对于邻近建筑物实现基于屋顶的合并，对于离散分布的建筑物则采用典型化方法保留其分布特征。特别是对于纹理三维模型，提出了基于小波变换的动态纹理模型，在改善模型效果的同时，大幅降低了模型的数据量与复杂度。其次，本项目提出了集成多细节层次模型，实现了单个三维建筑模型综合结果与建筑群的典型化/合并结果的统一动态显示。最后，基于视觉显著性原理，通过模式匹配算法，本项目提出了基于背景差异的城市三维模型视觉相似度计算方法，该方法经用户调查反馈，与人的认知具有较好的一致性，从而可以用于评价综合算法。本项目利用空间分析方法， 研究三维建筑群分布特征，挖掘综合过程中的规则与约束，并将其运用到合并与典型化操作之中，丰富了三维地图综合的理论与方法；同时通过用户反馈与定量计算，为综合结果评价打开了新的思路。本研究有助于推动三维可视化技术在地图综合领域的发展，对国家基础地理信息快速更新和地理信息社会化服务有着重要的理论意义与实用价值。.项目执行期间，发表相关论文11篇，其中SCI检索2篇。申报发明专利7项，目前已经授权1项。取得了良好的科研与社会效益。