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1、第26卷第6期地理与地理信息科学Vol.26No.62010年11月GeographyandGeo-InformationScienceNovember2010基于GoogleEarth二维影像获取建筑物高度的方法*安洁玉,程朋根,丁斌芬(东华理工大学地球科学与测绘工程学院,江西抚州344000)摘要:从二维影像中的阴影快速获取建筑物高度是三维数字城市建设中亟待解决的问题。该文提出了一种从GoogleEarth二维影像获取建筑物高度数据的新方法,利用SketchUp软件模拟光照效果,使三维模型的
2、阴影与二维影像的阴影重合,从而获得建筑物的高度数据,并对如何减小高度数据误差进行了分析。实验结果表明,利用该方法获取的高度数据,可以满足一定的精度要求,而且省时、省力,具有一定的应用价值。关键词:SketchUp;GoogleEarth;高度数据;阴影中图分类号:TP75文献标识码:A文章编号:1672-0504(2010)06-0031-03建筑物高度数据是城市规划、城市经济活动以S,A是卫星高度角,B是太阳高度角。阴影成像的部及军事应用中的一个重要参数。近几年,各种高分分为L2=S-L1,建
3、筑物的阴影长度S=H/tanB,卫辨率卫星影像(QuickBird、IKONOS等)相继出现,星影像上成像的阴影部分为:为人们利用遥感影像的阴影提取建筑物高度提供了L2=S-L1=H/tanB-H/tanA可能性。国内外学者开展了基于二维航空影像和高则:H=L2*tanA*tanB/(tanB-tanA)(1)分辨率遥感影像获取建筑物三维信息的研究,并提出了不同的研究方法:如ARUBA、TOBACO、AS-CENDER等研究小组提出的基于航空遥感数据的[1]方法,何国金利用全色SPOT数据进行建
4、筑物高[2]度估计,高翔等利用高分辨率遥感影像获取建筑[3,4]物高度信息。基于二维影像阴影获取建筑物高度数据有多种方法,但所涉及的都是建立在复杂的[5]图1阴影成像原理公式计算与几何关系分析上,因此需要寻求新的Fig.1Shadowimageformationprinciple快速获取某一建筑物高度数据的方法。本文提出了如果卫星传感器扫描方向与太阳照射方向相一种基于GoogleEarth二维影像快速获取建筑物高反,即太阳方位角和卫星方位角差值180b,即可看度数据的新方法,利用GoogleE
5、arth提供的免费高到影子的全部,这时L1=0,L2=S,则:精度二维影像数据,借助于GoogleEarth旗下的H=S*tanB(2)SketchUp三维建模软件对三维模型进行阴影、光照由以上公式可知,要通过阴影获得建筑物的高分析,最后通过三维模型获得建筑物的高度数据。度数据H,只需要知道拍摄该影像时太阳、卫星所在[6]空中的位置,即所成的高度角A和B。但实际上,还1阴影成像原理需要考虑建筑物所在位置以及拍摄该影像时的太阳在高分辨率遥感影像上,阴影表现为低亮度值,方位角等因素。其分布范围反映了
6、地物成像时遮光情况的二维信2建筑物高度获取原理与方法息,可以通过阴影长度与建筑物高度的几何关系来确定地表建筑物的高度数据。在不考虑太阳方位角2.1建筑物高度获取流程对建筑物阴影影响的情况下,太阳高度角、卫星高度目前GoogleEarth只提供了二维影像数据,并角与建筑物高度、阴影的关系如图1所示。未提供所需的高度等信息,无法直接从中获取建筑设建筑物的高度为H,建筑物阴影的总长度为物的高度信息。GoogleEarth旗下的SketchUp建模收稿日期:2010-01-04;修订日期:2010-03
7、-15基金项目:国家自然科学基金项目(40401021);地震动力学国家重点实验室开放基金项目(LED506)作者简介:安洁玉(1982-),男,硕士研究生,研究方向为GIS理论与方法。*通讯作者E-mail:pgcheng1964@163.com第32页地理与地理信息科学第26卷[7,8]软件能够方便、快捷地建立建筑物的三维模型,并后面的建筑物阴影和日照分析过程中不需要关注建[9]能对三维模型的阴影、光照进行简单的分析,可作筑物所在的地理位置等信息。为从二维影像快速获取建筑物高度信息的工具。为
8、通常,GoogleEarth会不定期的更新影像数据,尤此,笔者提出一种利用GoogleEarth二维影像的阴影其是在大中型城市,GoogleEarth提供了近几年的影数据获取建筑物高度数据的方法,基本思路是:利用像数据。利用GoogleEarth的HistoricalImagery功SketchUp三维建模软件建立建筑物的三维模型,通过能,即可观察地球表面某一点不同时期的存档卫星图获取二维影像拍摄的时间模拟太阳在空中的位置,使片。要获取当前显示影像所拍摄日期,只需点击[10]建立的三维模型产生阴
