面向复杂城市三维场景可视域分析方法

孙亚琴，张 林，徐强国，靳文举，詹秀眉

(1.自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室，江苏 徐州 221116；2.中国矿业大学环境与测绘学院，江苏 徐州 221116；3.兖煤菏泽能化有限公司，赵楼煤矿，山东 菏泽 274705)

0 引 言

精细化城市三维场景是智慧城市空间信息基础设施重要组成部分，对实现城市智能化管理至关重要[1]。构建精细化城市三维场景不仅促使三维模型包含更丰富信息，也导致模型数量和种类呈爆炸式增长，复杂程度剧增。精细化城市三维场景高效、准确地服务于城市智能化管理，是目前亟待解决的问题。

在复杂城市三维场景中，可视域分析在路径规划、地物要素(如建筑物、交通标志牌)遮挡分析、日照分析、监控摄像头选址等具有重要的作用[2-3]。传统可视域分析方法[4-5]研究对象是地形数据，地物单一，不适合复杂城市三维场景。随着三维GIS的发展，诸多学者对城市三维场景的可视域分析方法进行了深入研究。Shinya等通过将建筑物高度信息叠加到地形DEM数据上生成城市数字高程模型(UDEM)来实现可视域分析[6]。周永望等将基于城市RSG高程数据的LOS(Line of Sight)可视算法、平面视域算法扩展到立体视域计算实现城市可视域分析[7]。基于城市建筑模型的可视域分析一般通过对视线与组成建筑物模型的三角形面元进行相交测试来实现，但方法通常有大量冗余计算，效率低。为加速计算，有研究通过提取建筑物的最小矩形外包盒以及其对视点可视的角点，计算视点与可视角点构成的模型锥体在另一模型锥体底面上投影区与锥体底面多边形的差集，从而得到每个建筑模型的可视面实现建筑物可视域分析[8]，但该方法面对复杂建筑物时，准确率较低。……