[发明专利]基于倾斜摄影数据的城市建筑群地震反应动态可视化方法

说明书

本发明提供一种基于倾斜摄影数据的城市建筑群地震反应动态可视化方法，属于土木工程技术领域。该方法首先进行数据准备，包括城市地理信息基础数据、建筑群地震动力反应历程数据和倾斜摄影航拍图片；然后进行三维实景模型建模，使用航点稀疏、调整细节层次及计算机集群辅助的多种优化方法加速建模；再进行模型单体化及后处理，包括建筑模型单体化、纹理压缩及环境模型扁平化；最后使用三维实景模型以及城市地理信息基础数据、建筑群地震动力反应历程数据，实现建筑群地震反应真实感动态可视化。该方法能够真实地展示建筑物地震位移历程，可用于城市虚拟应急演练，为防震减灾规划、应急预案等提供决策参考。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别是指一种基于倾斜摄影数据的城市建筑群地震反应动态可视化方法。

背景技术

地震对城市安全造成巨大威胁，可能造成严重的人员伤亡，例如汶川地震等。城市地震反应过程可视化可以用于虚拟地震应急演练，为人员提供一个逼真的地震情景，从而提高人员地震应急能力，以减少人员伤亡。然而，如何高真实感地展示城市地震过程是一个关键难题。

倾斜摄影(Oblique Photogrammetry)技术为解决这一问题提供了高真实感的三维城市模型。倾斜摄影技术利用无人机装载多台相机，从不同的角度采集影像数据，然后可以根据这些影像数据建立具有照片级真实感的地表三维模型。通过该技术，可以建立真实感的城市三维模型，其分辨率可达厘米级别。目前，倾斜摄影技术已被应用城市地震场景数字建模以及震害的评估。但没有基于倾斜摄影数据实现城市建筑群地震反应动态可视化的相关研究和报道。本发明将利用倾斜摄影数据，实现高真实感的城市建筑群地震反应动态可视化，为城市虚拟地震应急演练提供了合理、真实的场景，以更好地支持地震应急决策。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于倾斜摄影数据的城市建筑群地震反应动态可视化方法。

该方法包括步骤如下：

(1)数据准备：数据包括城市地理信息基础数据、建筑群地震动力反应历程数据以及倾斜摄影航拍图片；

(2)三维实景模型建模：利用倾斜摄影航拍图片建立三维实景模型，并视情况采取多种优化方法；

(3)模型单体化及后处理：对三维实景模型进行单体化，进而进行纹理压缩并进行环境模型扁平化；

(4)建筑群地震反应真实感动态可视化：使用三维实景模型以及城市地理信息基础数据、建筑群地震动力反应历程数据，实现建筑群地震反应真实感动态可视化。

其中，步骤(1)中城市地理信息基础数据包括建筑编号、结构类型、建筑高度、建筑层数、建造年代、楼层面积和使用功能；

建筑群地震动力反应历程数据以建筑楼层为基本单元，并与城市地理信息基础数据中的建筑物一一对应；

上述倾斜摄影航拍图片的地面分辨率在5cm～20cm之间，倾斜摄影航拍图片连续影像之间的重叠部分超过60％，同一地物在不同拍摄点之间的分割小于15°。

步骤(2)中优化方法包括航点稀疏、调整细节层次与计算机集群辅助；

其中，航点稀疏，是指在兼顾模型质量、航拍图像重叠率的情况下，通过删除部分航拍图像组以获得更快的三维实景模型建模速度；

调整细节层次，是指根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度，决定物体渲染的资源分配，降低非重要物体的面数和细节度，从而提高场景渲染效率；

计算机集群辅助，是指将三维实景模型重建工作划分为若干个瓦片，并在局域网内利用多台计算机组成集群，在同一时刻对复数瓦片进行处理，从而显著加快建模效率。

上述航点稀疏中能够删除的航拍图像组包括：图像模糊、图像无意义、图像重复、图像间区分度较低、图像位于拟建模区域边缘、图像超出建模区域、图像重叠图较高区域内冗余。