本文介绍根据无人机印象建模完结后的成果,使用ArcMap软件进行空间选址剖析,然后完结空间三维模型使用的办法。
前面三篇博客# 侧影概括法三维建模:3DSOM中的完结、# 编码结构光办法的三维模型重建:EinScan-S软件完结以及# 运动结构康复办法的无人机遥感印象三维建模:Pix4Dmapper软件完结别离根据不同软件、不同办法,详细讲解了空间三维模型树立的进程,三篇博客主要是对空间三维建模的原理与详细操作加以总结;而空间三维模型在树立之后,怎么对其加以更为详细的使用,怎么提升模型本身的实践价值,相同需求咱们去深入探讨。那么本次,归纳上述第三篇博客所提到的办法与原理,咱们就将在无人机印象三维模型重建的基础之上,对其加以更为详细的实践使用。
其间,本文在上述博客# 运动结构康复办法的无人机遥感印象三维建模:Pix4Dmapper软件完结的基础之上,直接根据无人机印象建模完结后的成果加以空间剖析;如果需求了解建模的详细进程,咱们查阅博客# 运动结构康复办法的无人机遥感印象三维建模:Pix4Dmapper软件完结即可。另一方面,本文并没有像前期遥感图画处理的相关博客那样,详细将每一个进程记录,更多的则是展现根据三维模型进行空间剖析的一个思路;因而,关于本文中没有表明怎么详细进行的操作,咱们如果有疑问能够留言或直接百度即可。
本文空间剖析部分凭借ArcMap 10.2软件完结。
1 空间剖析方针确立
完结前述悉数无人机航拍印象空间三维建模作业,结合当今疫情实践状况,期望凭借建模所得数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)与数字正射印象图(Digital Orthophoto Map,DOM),运用斜度剖析、缓冲区剖析、叠加剖析等空间剖析办法,持续以前述某校园部分区域为研讨对象,加以暂时调查阻隔选址点评。
根据前述空间三维模型树立进程,已知研讨区域如下图所示。
根据实践状况,为该校园疫情暂时调查阻隔选址条件加以开始规划,成果如下:
1)斜度在3以下;
2)海拔低于35 m;
3)周围15 m不得含有20 m以上地物;
4)需具有必定防洪才能;
5)面积不可过小;
6)阳光照耀时长尽可能长(择优)。
上述约束条件更多只是作为一种选址剖析的首要考虑要素,后续操作进程中将视状况对其加以恰当修改。结合上述方针条件,凭借空间三维模型树立后所得DSM数据与DOM数据,尝试对其加以完结。
2 根据根本约束条件的选址求解
2.1 斜度计算与提取
使用三维建模所得部分校园区域DSM数据,求取其斜度信息,如下图所示。
其间,能够看到部分房屋在斜度图中具有较好的辨识信息;将其放大即可调查到,这些房屋多为该校园老宿舍区、艺术馆、景园楼等具有倾斜房顶的修建,如下图所示。
根据前述限制条件,对斜度小于3的部分加以提取,得到提取成果如下图所示。
随后将其转换为矢量图层,如下图所示。
2.2 海拔提取
根据前述对海拔条件的约束要求,提取出海拔小于35 m的区域;如下图所示。可是,能够发现根据这种区分目标的抱负海拔区域明显包括了一些修建物,如景园楼、艺术馆等。很明显,疫情暂时调查阻隔不能够设置在已有修建物区域。
呈现这一问题的原因亦较为简略,即由于该所校园面积大、研讨区域跨度长,且在东西方向、南北方向均具有较大的海拔差,然后使得所得研讨区域DSM数据各方位(如研讨区域西侧与东侧)之间海拔范围较大;可能在某一海拔全体较高区域,其地表高度就已高于海拔较低区域修建物的高度。因而,使得海拔提取成果较为不抱负。
根据上述剖析,随后尝试将对海拔的要求更改至15 m,得到提取成果如下图所示。
能够看到,以15 m为阈值提取的海拔区域尽管较之前者有了必定改观,但在其抱负区域中仍然包括有修建物的存在。因而,相同抛弃15 m海拔的提取成果。
进一步考虑,发现不只是是海拔的提取会受到影响,DSM数据在地物高度提取方面相同存在必定问题。例如,前述对疫情暂时调查阻隔的选址开始要求中提及了“周围15 m不得含有20 m以上地物”;其间,20 m以上地物的定义本身即具有必定问题——在未获取研讨区域地表均匀高程的状况下,地物高度天然没有一个一致的衡量规范,即无法对具有某一高度的地物加以提取。例如,由于研讨区域西侧海拔普遍高于东侧,则15米既可能是研讨区域西侧某一地表的海拔,亦有可能是东侧某一修建物的顶层高度。因而,需求首先确定研讨区域的均匀地表高度,才可根据DSM数据对地物的高度加以进一步求解。
2.3 LAS数据初探
综上所述,考虑是否可对研讨区域模型的地表均匀高度加以求解。查阅互联网材料后,亦得知经过对地表点云加以分类等方式可对地表均匀海拔加以求解;但这些办法全体操作往往较为复杂。随后,看到有部分网络材料提及,能够使用Pix4Dmapper软件建模所得点云LAS成果文件对地表高度加以求解。因而,尝试由这一视点加以完结。
首先,在Pix4Dmapper软件中生成模型所对应的点云文件,并将其导入至ArcMap软件中。如下图所示。
随后,根据导入的LAS数据,创立LAS数据集,如下图所示。
根据网络资源所述,选用“均匀值”像元分配类型办法,将LAS数据集转换为栅格,即可得到研讨区域的地表均匀海拔。凭借相关教程,完结这一进程,如下图所示。
对得到的成果加以识别,并与DSM数据对比,如下所示。
能够看到,其间的像元值与DSM数据简直并无不同。由此,能够以为根据LAS数据的地表均匀高度提取办法好像亦不见效。
根据上述剖析,个人决议仍是需求直接由海拔高度入手,选取一个对研讨区域DSM数据中修建物与地表高度具有较好区分度的海拔数值,并以其作为修建物与地表的分割阈值。经过多次尝试,发现这一阈值选取为20 m时全体较为适宜。
阈值为20 m时,所得海拔提取成果如下图所示。
能够看到,上述所得成果全体关于修建物与地表具有较好区分才能——除北部一带,其它方位的修建与地表分离较好。而北部一带由于其本身复杂的地形,本来就不合适疫情暂时调查阻隔的树立。因而,能够以为20 m阈值的海拔提取成果较好。
对上述海拔提取成果转变为矢量图层,并以15 m为半径进行缓冲区剖析,得到成果如以下三幅图所示。
2.4 吞没剖析
考虑到该所校园所在城市全体地形,以及曩昔一段时间曾在该城市发生过的洪涝灾害实例,考虑到需求对疫情暂时调查阻隔加以必定防洪才能考虑。首先,挑选以5 m水位为阈值,对区域全体防洪才能加以区分。其间,防洪才能较高区域即指5 m水位无法吞没区域。所得成果如下图所示。
能够看到,只是在研讨区域东南角具有部分防洪才能较弱区域。由于这一防洪才能较低区域面积较小,因而考虑恰当加大吞没剖析对应阈值。
别离以8 m与10 m水位作为阈值,使用相同的办法对研讨区域防洪才能加以区分,所得成果如下图所示。
能够看到,当阈值为8 m时,所得到较易吞没区域多为研讨区域东南侧一带;而当阈值为10 m时,较易吞没区域则还包括了运动场等区域。结合实践状况与往年该城市洪涝灾害实践状况,以为以8 m为阈值的吞没剖析所得成果具有较高的现实性与实践意义。因而,最终成果中,挑选以8 m为阈值,对疫情暂时调查阻隔选址的防洪才能加以点评。
2.5 区域相交
根据上述斜度、周围修建、防洪才能等要素,将各约束条件所得成果加以整合,然后得到能够满意上述悉数要求的区域。
下图为同时满意斜度要求与接近地物要求(间隔20 m以上修建物15 m以上)的区域。
下图为同时满意斜度、接近地物要求与防洪才能(8 m水位为阈值)要求的区域。
由此,即可得到开始选址成果。可是,能够看到所得成果较为零星——其间包括较多零星的点状区域。当然,由上图观之,由于分辨率等影响,点状散布区域或许并不明显;但实践这种小面积区域数量较多。下图即为将ArcMap图层放大后成果,能够明显调查到上述点状区域。
这些区域由于实践面积较小,并不具有建造疫情暂时调查阻隔的实践价值。因而,咱们需求凭借各区域的实践面积,对上述所得选址成果加以进一步筛选,然后得到愈加符合实践的选址计划。
2.6 面积约束
假设每一疫情暂时调查阻隔至少应具有10 m2的面积。经过计算几何办法完结各区域面积的量算。
根据10m2阈值,对不符合要求的区域加以除掉,所得成果如下图所示。
其间,绿色区域即为结合了斜度要求、接近地物要求、防洪才能要求与面积要求的选址成果。
3 根据择优条件的选址求解
至此,已完结悉数根据根本约束条件的选址求解。考虑到疫情暂时调查阻隔的防菌、健康需求,尝试以日照状况作为择优条件,对上述区域的选址适宜性进一步加以求解。
其间,以太阳方位角315为例,求解研讨区域山体暗影状况,所得成果如下图所示。
将日照状况较好区域加以提取,如下图所示。
与前述根本约束条件所得选址成果结合,得到具有适宜性点评的该校园疫情暂时调查阻隔选址剖析图,如下图所示。
其间,黄色区域为满意悉数根本选址约束条件与具有光照优势的选址区域;将其作为疫情暂时调查阻隔的首要选址对象,即一级选址区域。红色区域为满意悉数根本选址约束条件,但在光照方面较之前者次之的区域;将其作为疫情暂时调查阻隔的非必须选址对象,即二级选址区域。
能够看到,选址区域多散布于全体较为开阔,远离修建物、山体等方位,尤其在运动场等方位集中散布;此外,较为空旷的区域,如广场等方位,相同是疫情暂时调查阻隔选址的抢手区域。
当然,其间一级选址区域面积较小,散布较为零星,明显存在必定问题。相似的空间剖析中的不足将一致列于以下部分。
4 不足与问题
结合上述操作流程中呈现的问题,以及所得选址成果的表现作用,能够看到本次空间剖析仍然具有必定不足。
1)未对选址区域外形特征加以限制。在成果图东北侧,所得成果中将细长的路途相同作为了选址区域。而在实践状况使用中,这一区域由于其细长的特征,或许并不合适作为阻隔点选址区域。即上述空间剖析中未对各区域的形状特征加以描绘、筛选。
2)未对水体加以提取。在前期树立各类缓冲区时,未专门对水体区域加以区分。尽管所得选址区域成果刚好未落入水体,但这样的操作仍是具有必定不严谨之处。
3)衡量防洪才能的实践水体高度意义不明确。进行吞没剖析时,别离选取5 m、8 m与10 m作为模仿水体高度,然后区分不同区域的防洪才能。可是,这儿的5 m、8 m与10 m只是是相对所得到的DSM数据而言的相对海拔高度,其所表述的实践意义可能由于无人机拍照误差等而并不明确(例如,此处8 m的洪水高度到底代表多高的实践规范水位,是否有可能呈现此处8 m的洪水等),具有必定不确定性。
4)未考虑零星选址点的联通性。在进行面积筛选时,将很多零星的可选址点直接舍弃;但关于一些相距较近、散布密集的可选址点而言,其往往能够完结相互之间的联通,然后组成更大的选址区域。
5)针对光照约束条件的履行、成果均不抱负。针对光照这一约束条件,在操作进程中选取了山体暗影的剖析办法。但这一办法一方面未考虑到全天内太阳高度角、太阳方位角等的变化,且在阈值选取进程中具有必定主观性(由于需求自主决议光照是否充足区域的区分阈值),因而这一步空间剖析进程并不精细;并进一步导致所得光照条件的剖析成果(即一级备选区域)较为不抱负。