DB2301T 181-2024建筑物實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集規(guī)范

CCSA752301DB2301/T181—2024前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4縮略語 5基本要求 6工作流程 7準(zhǔn)備工作 8像片控制點(diǎn)測量 9建筑物實(shí)景三維地理信息數(shù)據(jù)采集 10影像數(shù)據(jù)處理 11空中三角測量 12建筑物實(shí)景三維數(shù)據(jù)處理 13成果要求 14成果驗收與歸檔 DB2301/T181—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由哈爾濱市自然資源和規(guī)劃局提出并歸口。本文件起草單位：黑龍江工程學(xué)院、黑龍江省標(biāo)準(zhǔn)化研究院、自然資源部第二地理信息制圖院、黑龍江省交通投資集團(tuán)有限公司、黑龍江省龍建路橋第六工程有限公司、哈爾濱建工集團(tuán)有限責(zé)任公司、哈爾濱鵬博普華科技發(fā)展有限責(zé)任公司、黑龍江省匯圖測繪科技有限公司、黑龍江省地礦投資集團(tuán)有限公司、尖斌卡引（哈爾濱）科技有限公司、哈爾濱飛逸數(shù)字科技有限公司、哈爾濱數(shù)智科技有限公司、黑龍江省舜業(yè)科技有限公司。本文件主要起草人：白國亮、劉芳、王雷、劉妍、李書亭、宋瑩、魏喆、呂秋君、于洪雨、朱楊柳、白佳鷺、盧廷軍、孫異、佟強(qiáng)、崔琳、楊曉明、王丹丹、姜子辰、楊亞寧、李丹、白陽、樊元松、路瑩瑩、王子丹、沙志穎、周明智、孫婧。1DB2301/T181—2024建筑物實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集規(guī)范本文件規(guī)定了建筑物實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)的基本要求、工作流程、準(zhǔn)備工作、像片控制點(diǎn)測量、建筑物實(shí)景三維地理信息數(shù)據(jù)采集、影像數(shù)據(jù)處理、空中三角測量、建筑物實(shí)景三維數(shù)據(jù)處理、成果要求、成果驗收與歸檔等內(nèi)容的要求。本文件適用于開展建筑物實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集作業(yè)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T23236數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范GB/T39610傾斜數(shù)字航空攝影技術(shù)規(guī)程CH/Z3004低空數(shù)字航空攝影測量外業(yè)規(guī)范CH/T3006數(shù)字航空攝影測量控制測量規(guī)范CH/Z3017地面三維激光掃描作業(yè)技術(shù)規(guī)程CH/T3020實(shí)景三維地理信息數(shù)據(jù)激光雷達(dá)測量技術(shù)規(guī)程CH/T3026實(shí)景三維數(shù)據(jù)傾斜攝影測量技術(shù)規(guī)程CH/T9024三維地理信息模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量檢查與驗收《實(shí)景三維中國建設(shè)技術(shù)大綱（2021版）》3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1實(shí)景三維對一定范圍內(nèi)人類生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間進(jìn)行真實(shí)、立體、時序化反映和表達(dá)的數(shù)字空間。3.2建筑物實(shí)景三維指針對建筑物進(jìn)行的三維數(shù)據(jù)采集與處理，通過實(shí)景三維建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑物外觀、結(jié)構(gòu)、紋理等信息的真實(shí)、立體、時序化反映和表達(dá)。3.3實(shí)景三維Mesh模型利用點(diǎn)云、實(shí)景影像等數(shù)據(jù)源制作的可量測的、具備實(shí)景紋理信息的連續(xù)三角面片模型。3.4實(shí)景三維單體化模型2DB2301/T181—2024利用點(diǎn)云、實(shí)景影像等數(shù)據(jù)源制作的可量測的、具備實(shí)景紋理信息的地物單體化三維模型。3.5素模僅保留實(shí)景三維單體化模型中要素的幾何結(jié)構(gòu)、舍去實(shí)景影像或紋理信息的模型。3.6傾斜攝影通過同一飛行平臺搭載一個或多個傳感器從不同視角同步采集地表影像，獲取豐富的地表信息用于測繪地理信息產(chǎn)品生產(chǎn)。3.7空中三角測量利用航攝像片與所攝目標(biāo)之間的空間幾何關(guān)系，根據(jù)少量像片控制點(diǎn)或后差分技術(shù)，計算出像片外方位元素和其他待求點(diǎn)的平面位置、高程的測量方法。3.8地面分辨率在數(shù)字?jǐn)z影測量中，以一個像素（pixel）代表的地面尺寸（m）。3.9航攝像片利用航攝像機(jī)從空中對地面拍攝的載有地表影像信息的像片。3.10瓦片按照一定的格網(wǎng)大小進(jìn)行存儲實(shí)景三維模型，單獨(dú)的格網(wǎng)成為瓦片。4縮略語下列縮略語適合于本文件。GNSS：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem）POS：定位測姿系統(tǒng)（PositionandOrientationSystem）TDOM：真正射影像地圖（TrueDigitalOrthophotoMap）5基本要求5.1數(shù)學(xué)基準(zhǔn)5.1.1坐標(biāo)系統(tǒng)采用2000國家大地坐標(biāo)系；或采用與2000國家大地坐標(biāo)系相聯(lián)系的獨(dú)立平面坐標(biāo)系。5.1.2高程基準(zhǔn)采用1985國家高程基準(zhǔn)；若采用其他高程基準(zhǔn)，應(yīng)與1985國家高程基準(zhǔn)建立聯(lián)系。5.1.3平面投影采用高斯-克呂格投影，按3°分帶；確有必要時，亦可采用1.5°分帶；若采用獨(dú)立平面坐標(biāo)系，可不分帶。5.2時間基準(zhǔn)采用公歷紀(jì)元和北京時間。5.3傾斜數(shù)字航空攝影數(shù)據(jù)采集要求DB2301/T181—2024按GB/T39610的規(guī)定執(zhí)行。5.4影像數(shù)據(jù)精度要求實(shí)景三維數(shù)據(jù)制作的源數(shù)據(jù)除了多角度傾斜影像數(shù)據(jù)外，還應(yīng)包括但不限于地面激光掃描數(shù)據(jù)、無人機(jī)航拍高清影像以及地面近景攝影測量數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)通過不同的技術(shù)手段獲取，能夠全方位、高精度地反映建筑物及其周邊環(huán)境的立體形態(tài)和紋理信息。影像地面分辨率要求一般不低于0.05m，特殊區(qū)域如城市核心區(qū)、歷史建筑保護(hù)區(qū)等，分辨率應(yīng)更高，以達(dá)到更清晰、更精細(xì)的視覺效果。此外，地面激光掃描數(shù)據(jù)應(yīng)確保點(diǎn)云密度適中，既能準(zhǔn)確捕捉建筑物的細(xì)節(jié)特征，又不過度占用存儲資源。無人機(jī)航拍高清影像需考慮飛行高度、航向重疊率及旁向重疊率等因素，以確保影像的連續(xù)性和完整性。地面近景攝影測量數(shù)據(jù)則需精心布置攝影站點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)臄z影角度和焦距，以獲取高質(zhì)量的建筑物立面紋理信息。建筑物位置精度（平面、高程、高度）應(yīng)符合CH/T3026的相關(guān)規(guī)定。5.5傾斜攝影相機(jī)航飛高度要求?=................................（1）式中：?——相對航行高度；f——攝影鏡頭的焦距：GSD——影像的地面分辨率；a——像元尺寸的大小。5.6傾斜攝影三維模型采集與制作應(yīng)符合CH/T3026的相關(guān)規(guī)定。5.7三維激光掃描測量要求應(yīng)符合CH/T3020的相關(guān)規(guī)定。6工作流程建筑物實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集流程如下圖：DB2301/T181—2024圖1建筑物實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集流程7準(zhǔn)備工作7.1資料收集作業(yè)前收集基礎(chǔ)性相關(guān)資料，如測區(qū)概況、航攝資料、基礎(chǔ)控制點(diǎn)成果、CORS情況、現(xiàn)勢性強(qiáng)的地圖資料、建筑物記錄檔案、建筑物維修記錄、交通概況等。7.2實(shí)地踏勘進(jìn)行實(shí)地踏勘工作，了解測區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)控制點(diǎn)保存完好情況及像控點(diǎn)測量等情況。7.3技術(shù)設(shè)計書編寫根據(jù)前期收集的相關(guān)材料和現(xiàn)場踏勘情況進(jìn)行分析并編寫技術(shù)設(shè)計書。7.4作業(yè)人員組織作業(yè)人員應(yīng)由業(yè)務(wù)水平高、技術(shù)熟練且人儀差穩(wěn)定的技術(shù)人員擔(dān)任。7.5儀器設(shè)備準(zhǔn)備應(yīng)配備常用儀器主要包括無人機(jī)、三維激光掃描儀、GNSS接收機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、便攜式電腦、存儲設(shè)備等，還應(yīng)進(jìn)行儀器檢查、矯正等。8像片控制點(diǎn)測量像片控制點(diǎn)的布設(shè)、選刺、測量、整飾、命名等按CH/T3006的規(guī)定執(zhí)行。5DB2301/T181—20249建筑物實(shí)景三維地理信息數(shù)據(jù)采集9.1采集原則通過數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)等采集方法結(jié)合使用；遵循“從整體到細(xì)部，成果可追溯、可評估”的原則。9.2采集范圍采集建筑物范圍應(yīng)全覆蓋，包括建筑物本體、建筑物構(gòu)件、建筑物細(xì)部、建筑物周邊環(huán)境，以及附屬建筑物等，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行信息采集。9.3采集方式9.3.1傾斜數(shù)字航空攝影應(yīng)符合CH/T3004、GB/T39610的規(guī)定。9.3.2站式三維激光掃描應(yīng)用站式三維激光掃描儀采集數(shù)據(jù)。主要流程包括掃描儀精度檢驗、站位布設(shè)、標(biāo)靶布設(shè)、數(shù)據(jù)采集、色彩紋理采集、數(shù)據(jù)處理等,包括但不限于：a)站位布設(shè)應(yīng)完整覆蓋采集目標(biāo)區(qū)域且分布均勻，測距距離宜小于20m，激光入射角小于30°;b)標(biāo)靶布設(shè)應(yīng)采用球形標(biāo)靶，每一站位的標(biāo)靶數(shù)量不少于4個，相鄰兩站的公共標(biāo)靶數(shù)不少于3個。用于拼接的標(biāo)靶在有效測距范圍內(nèi)，標(biāo)靶與站位、控制點(diǎn)、特征點(diǎn)通視。標(biāo)靶之間均勻布置、高低錯落，避免主要標(biāo)靶在同一直線上；c)掃描儀的精度應(yīng)符合CH/Z3017的規(guī)定。9.3.3移動三維激光掃描應(yīng)用移動式三維激光掃描儀采集數(shù)據(jù)。主要流程包括掃描儀精度檢驗、站位布設(shè)、標(biāo)靶布設(shè)、數(shù)據(jù)采集、色彩紋理采集、數(shù)據(jù)處理等,包括但不限于：a)設(shè)計掃描路徑，完整覆蓋采集目標(biāo)區(qū)域。單次掃描路徑總長度不超過2km，不重疊，多條掃描路徑的數(shù)據(jù)重疊率不小于20%。采用閉合路徑設(shè)計進(jìn)行平差處理；b)采集目標(biāo)的特征不明顯，應(yīng)引入控制坐標(biāo)，通過標(biāo)靶紙、標(biāo)靶球、標(biāo)靶點(diǎn)等輔助設(shè)備提高采集精度。10影像數(shù)據(jù)處理10.1原始數(shù)據(jù)復(fù)核檢查原始數(shù)據(jù)進(jìn)行核對，檢查航攝像片及POS信息是否齊全、航線是否完整、航攝像片是否存在遮擋物等,包括但不限于：a)檢查航攝像片與POS是否一一對應(yīng)；b)查航線是否完整，如存在缺片、丟片航線，需確定是否進(jìn)行補(bǔ)飛；c)檢查影像色彩明亮程度；d)檢查航攝像片是否存在重影或云霧問題。6DB2301/T181—202410.2POS數(shù)據(jù)解算根據(jù)RTK差分GNSS定位技術(shù)，采用動態(tài)數(shù)據(jù)處理軟件，結(jié)合基站數(shù)據(jù)，精密解算相機(jī)曝光時刻的機(jī)載GNSS天線相位中心坐標(biāo)。10.3影像色彩一致性處理進(jìn)行空中三角測量之前，應(yīng)對原始影像數(shù)據(jù)進(jìn)行影像色彩一致性處理，消除因傳感器、大氣、地形等對色彩的影響。10.4點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理要求應(yīng)符合CH/T3020的相關(guān)規(guī)定。11空中三角測量空中三角測量應(yīng)按GB/T23236、CH/T3026、CH/T3020規(guī)定執(zhí)行。12建筑物實(shí)景三維數(shù)據(jù)處理12.1創(chuàng)建實(shí)景三維Mesh模型以三維重建分區(qū)為單位，將影像數(shù)據(jù)、空中三角測量資料等導(dǎo)入建模軟件中，進(jìn)行影像配對及同名點(diǎn)的密集匹配，并根據(jù)空中三角測量成果生成三維點(diǎn)云，再自動生成不規(guī)則三角網(wǎng)，然后進(jìn)行紋理映射，創(chuàng)建實(shí)景影像的三維Mesh模型。12.2模型修飾如實(shí)景三維模型存在下列情況，應(yīng)采用專業(yè)模型修飾軟件進(jìn)行修飾,包括但不限于：a)建筑物立面存在嚴(yán)重的線狀物扭曲、變形的情況；b)建筑物立面存在明顯的紋理色差的情況；c)建筑物頂部存在面部破損、嚴(yán)重的線狀物扭曲變形的情況；d)建筑物紋理貼圖出現(xiàn)模糊、重疊、遮擋或遺漏的情況；e)重要區(qū)域內(nèi)建筑物出現(xiàn)重復(fù)紋理（即“雙眼皮”現(xiàn)象）的情況；f)女兒墻和有字的招牌存在破損的情況；g)古建筑物房檐存在遮擋的情況。12.3三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理如建筑物存在細(xì)節(jié)缺失、被遮擋等情況以及需獲取鄰近地面底層數(shù)據(jù)時，可采用站式三維激光掃描儀或移動式三維激光掃描儀進(jìn)行補(bǔ)充采集。三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、降噪和抽稀處理等應(yīng)符合CH/T3020的相關(guān)規(guī)定。12.4數(shù)據(jù)融合將三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)嵌入到實(shí)景三維模型中，具體要求應(yīng)符合CH/T3020相關(guān)規(guī)定。12.5建筑物實(shí)景三維模型單體化7DB2301/T181—202412.5.1依據(jù)實(shí)景三維模型提取建筑物邊界，采用矢量化方式處理TDOM數(shù)據(jù)（對影像進(jìn)行真正射糾正，消除地形起伏和建筑物傾斜導(dǎo)致的投影誤差實(shí)現(xiàn)建筑物模型的單體化。同時可根據(jù)需要完成房屋建筑名稱、建成年代、建筑結(jié)構(gòu)、用途等基本屬性信息錄入，建立建筑物單體化數(shù)據(jù)庫。12.5.2建筑物邊界按照如下規(guī)則進(jìn)行矢量采集：a)對于平頂建筑物，沿建筑物邊緣采集；b)對于人字形房頂，按兩次采集，先采集建筑物的邊緣線，使其直角化，再采集建筑物頂部屋脊線，將其拉升至實(shí)際高度，勾出斜面；c)對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，需要依次采集同一高度閉合的外輪廓線、屋脊線、屋頂凸出結(jié)構(gòu)的輪廓線，對于圓形或弧形建筑物邊界線，可用分布在圓或弧上的5個~6個邊界點(diǎn)依次串聯(lián)成輪廓曲線表示。12.6實(shí)景三維模型分區(qū)輸出依據(jù)三維重建瓦片分幅劃分規(guī)則將實(shí)景影像三維模型數(shù)據(jù)按瓦片分幅輸出。12.7實(shí)景三維模型分區(qū)接邊按照“保留中心瓦片、剔除邊緣瓦片”的原則，依據(jù)三維重建分區(qū)的位置以及每個分區(qū)實(shí)際計算生成的瓦片文件，提取每個分區(qū)的瓦片關(guān)聯(lián)表，將相互之間沒有重復(fù)的三維模型數(shù)據(jù)重新整理到一個或多個分區(qū)中。12.8實(shí)景三維模型檢查修改三維模型接邊完成后，根據(jù)CH/T9024中對三維網(wǎng)格模型的質(zhì)量要求，檢查模型中是否存在漏洞、變形、懸浮物等問題，如存在問題進(jìn)行相應(yīng)修改。13成果要求13.1精度要求建筑物實(shí)景三維數(shù)據(jù)按照工程實(shí)踐主要分為實(shí)景三維Mesh模型、實(shí)景三維單體化模型和素模三種類型，各類型數(shù)據(jù)內(nèi)容和要求符合下表的相應(yīng)規(guī)定。表1成果數(shù)據(jù)精度要求表8DB2301/T181—2024要求依據(jù)地表以上建筑物的測量數(shù)據(jù)制作的三維模型，主要表達(dá)居民地及設(shè)施的空間位要素分圖層進(jìn)行組織和管理。包括對建筑物長、寬、高要求僅保留實(shí)景三維單體化模型中要素的幾何結(jié)構(gòu)，舍去實(shí)13.2接邊精度要求實(shí)景三維模型的接邊需滿足以下要求,包括但不限于：a)與相鄰要素的接邊應(yīng)保持連續(xù)性，確保數(shù)據(jù)在接邊處無縫銜接；b)在接邊的要素平面位置上，必須避免出現(xiàn)錯位現(xiàn)象；c)相鄰要素在接邊范圍內(nèi)的空間位置、平面坐標(biāo)和高程值應(yīng)保持一致，確保在同一地圖上無差異。13.3建筑物模型命名要求建筑物實(shí)景三維模型按17位字符命名，由6位編碼的行政區(qū)碼、3位編碼的地塊編號、2位編碼的模型類型代碼和6位編碼的順序碼組成。具體如下圖2：圖2建筑物模型命名規(guī)則13.4成果格式建筑物實(shí)景三維模型輸出成果格式中的基本元數(shù)據(jù)元素應(yīng)符合《實(shí)景三維中國建設(shè)技術(shù)大綱（2021版）》規(guī)定。成果格式不限于OSGB、OBJ、3MX、3SM、S3M、3DS、BIM、3DTiles。表2基本元數(shù)據(jù)元素表1“**（區(qū)域）城市級建筑物實(shí)景三維”234567899DB2301/T181—2024/-14成果驗收與歸檔14.1數(shù)據(jù)整理14.1.1數(shù)據(jù)分類按照實(shí)景三維Mesh模型、實(shí)景三維單體化模型、素模等數(shù)據(jù)類型進(jìn)行分類整理，確保每種類型的數(shù)據(jù)文件清晰有序。14.1.2元數(shù)據(jù)完善確保每個數(shù)據(jù)文件均附帶完整的元數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品級別、生產(chǎn)日期、數(shù)據(jù)質(zhì)量、坐標(biāo)系統(tǒng)、高程基準(zhǔn)等基本信息，以便于后續(xù)的數(shù)據(jù)管理與使用。14.1.3文件命名規(guī)范嚴(yán)格按照規(guī)定的命名規(guī)則對建筑物模型進(jìn)行命名，確保每個模型名稱都能準(zhǔn)確反映其地理位置、類型及順序信息。14.2數(shù)據(jù)審核與驗收14.2.1質(zhì)量精度驗收利用專業(yè)軟件對實(shí)景三維模型的精度進(jìn)行復(fù)核，確保模型數(shù)據(jù)滿足規(guī)定的精度要求，無漏洞、變形、懸浮物等問題。14.2.2成果工作量驗收旨在全面評估項目所完成的工作量，包括但不限于數(shù)據(jù)采集的完整性、處理流程的規(guī)范性以及最終成果的數(shù)量與質(zhì)量。通過對比項目計劃與實(shí)際完成情況，確保所有既定任務(wù)均得到有效執(zhí)行，無遺漏或冗余部分,包括但不限于：a)詳細(xì)核查每個階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，如傾斜攝影照片數(shù)量、三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)量、實(shí)景三維模型的數(shù)量與規(guī)模等，并與項目設(shè)計書中的預(yù)期目標(biāo)進(jìn)行對比分析；