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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1、国内图书分类号：P236国际图书分类号：西南交通大学硕士研究生学位论文年级星QQ皇级姓名．旦刖申请学位级别王堂亟±专业堡星塑!!量鱼堡壁指导教师迢堡俊趸』塾援二零一二年五月一令一一，半血月密级：公开ClassifledIndex：P236U．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesis3DGeometricModelingofBuildingswithaSingleHighResolutionRemotelySensedImageGrade：2009Candidate：MaChuanAcademicDegreeAppliedfor：Ma

2、sterSpeciality：PhotogrammetryandRemoteSensingSupervisor：AssociateProfessorFengOejunMay,2012西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密酣使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者

3、签名：M日期：工口f1．ft．二7指导老师签名．为皓俭指导老师签名：么乡l∥乡p日期．铀硝1西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：l、将单幅高分辨率遥感影像用于三维几何建模。采用影像中的阴影信息，提取出阴影对应的建筑物三维信息，实现单像建筑物三维几何建模。2、利用阈值法和数学形态学自动提取出建筑物阴影，通过分析阴影形成的几何关系，利用阴影长度值计算出建筑物高度。结合对2004年、2006年快鸟影像试验处理，由计算结果与实际量测结果比较表明：建筑物高度计算绝对误差范围在0．0449～1．3644m内，相对误差范围为0．20％-6．05％，平均误

4、差为0．5453m。建筑物高度信息提取整体精度在lm左右，符合建筑物高度调查的精度要求，满足实际需要，具有实用性。3、对建筑物屋顶与底部的偏移量问题提出讨论，并简单实现偏移量的校正；完成建筑物三维几何建模。4、对本文单像几何建模方法的应用限制条件进行了系统的分析。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：白叫日期：2-矿t2．·f．砷西南交通

5、大学硕士研究生学位论文第1页摘要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、VisuaIC++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

6、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，值；将两种计算值与实际量测值对比分析，以角点间最近距离均值作为阴影最优长度选取最佳求解方法。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

7、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