استاندارد CityGML

روند رو به رشد جمعیت جهان به خصوص در نواحی شهری بر اهمیت مدل سازی سه بُعدی می افزاید؛ چراکه مدل های سه بُعدی برنامه ریزی شهری، تجسم شهر، مدیریت سیستم های حمل ونقل هوشمند، مدیریت بحران شهری و پهنه بندی آلودگی ها را تسهیل می کنند. هرچند استفاده از مدل های سه بُعدی شهری که بر اساس استانداردهای موجود همچون CityGML طراحی شده اند، سبب افزایش کارایی و بهبود نتایج بسیاری از تحلیل های مکانی در شهر می شوند، اما به طور طبیعی کارایی، اثربخشی و به طور کلی کیفیت این مدل ها به شدت به داده های ورودی وابسته است. جمع آوری داده های سه بُعدی که معیارهای کیفیت را برآورده سازد، به صورت تجاری و سنتی با صرف هزینه و زمان بسیار همراه خواهد بود. گسترش فناوری و ظهور امکانات جدید در حوزه اینترنت، بستری را برای تولید داده های مکانی توسط عموم مردم و به صورت داوطلبانه فراهم کرده و باعث گسترش مفهوم اطلاعات مکانی داوطلبانه ( VGI ) شده است. پدیده VGI پس از ظهور به شدت مورد استقبال پژوهشگران و توسعه دهندگان قرار گرفت؛ به شکلی که امروزه پروژه های متعددی همچون OpenStreetMap نه تنها داده های دوبعدی بلکه امکان استخراج داده های سه بُعدی را از مشارکت مردم فراهم نموده اند. در این تحقیق روشی برای دستیابی به مدل سه بُعدی ساختمان در سطح چهارم جزئیات بر اساس استاندارد شناخته شده CityGML و به کمک اطلاعات مکانی داوطلبانه پیشنهاد شده است. به منظور ارزیابی قابلیت روش پیشنهادی، این روش برای تهیه مدل سه بُعدی یک ساختمان پیاده سازی شد و بر اساس نتایج به دست آمده، ارتفاع ساختمان مطالعه شده با خطای 9 سانتی متر نسبت به ارتفاع دقیق آن اندازه گیری شد که این مقدار بهتر از حداقل دقت لازم برای تهیه مدل سه بُعدی ساختمان در سطح چهارم جزئیات می باشد.

ایجاد مدل های دیجیتال با دقت و جزئیات مناسب از راه ها و جاده ها یکی از نیازهای رو به رشد در حوزه مدیریتی و اجرایی مرتبط با راه است. پل ها اجزای مهمی در زیرساخت های ترافیکی هستند که ماهیت سه بعدی آن ها در فرآیند برداشت، بازرسی و نگهداری نقش اساسی دارد. بر این اساس، مقاله حاضر با هدف مدل سازی سه بعدی مکانی و دیجیتالی پل های جاده ای، با استفاده از استاندارد CityGML  و به وسیله تکنیک های نقشه برداری، فتوگرامتری وGIS  انجام شده است. برای این منظور عناصر کلیدی ساختاری پل مانند پیلون ها و مهاربندها با برچسب BridgeConstructionElement  و سایر اجزاء مانند رمپ ها، نرده ها و آنتن ها با برچسب BridgePart و BridgeInstallation در قالب ماژول Bridge در  استاندارد CityGML تعریف شده اند. مدل سه بعدی پل در سطح جزئیات LOD3 اجرا شده است که برای مدل سازی رویه های خارجی سازه ها مانند ساختمان ها و پل استفاده می شود. به علاوه مدل سه بعدی عوارض مرتبط با پل شامل توپوگرافی، مبلمان شهری، کاربری زمین و عوارض آبی در سطح جزئیات مربوطه از سطح 1 تا سطح 3 تعریف و اجرا شده اند. به عنوان نمونه مطالعاتی یک پل جاده ای با نام خیرودکنار واقع در محور آمل-چالوس در شهرستان نوشهر عکسبرداری شده و سپس با استفاده از الگوریتم SfM ابر نقاط و بدنبال آن اجزای پل استخراج شده اند. به این ترتیب، مدل سه بعدی پل براساس مدل توسعه داده شده CityGML ایجاد شده است. نتایج نشان می دهند که استاندارد CityGML امکان ایجاد مدل های سه بعدی از پل ها را به صورت یکپارچه با سایر عوارض محیطی فراهم می آورد. مدل حاصله ویژگی های لازم برای نمایش سه بعدی وانجام تحلیل های هندسی و توپولوژیک برای کمک به مدیریت یکپارچه سازه، عارضه آبی و روند ترافیکی پل ها را دارد. روش پیشنهادی که مبتنی بر عکسبرداری است امکان مدل سازی با دقت 5 سانتی متر برای پل های با طول دهانه بزرگتر از 4 متر و ارتفاع آزاد بالاتر از 2 متر را فراهم می نماید.