Utveckling av algoritmer för generering av takmodeller för digitala tvillingstäder
Publicerad
Typ
Examensarbete för kandidatexamen
Program
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
En digital tvilling är en modell av en stad som i varje ögonblick ska spegla staden och
dess rörelser. Digitala tvillingar förutspås ha en stor mängd användningsområden i framtiden,
exempelvis inom stadsplanering eller koordinering av hjälpinsatser vid olyckor. Tidigare har
det krävts mycket manuellt arbete för att ta fram digitala modeller vilket gjort processen
tidskrävande. Ny teknologi har möjliggjort automatisering av processen, något som idag är
föremål för forskning, bland annat på Digital Twin Cities Centre (DTCC) på Chalmers.
I detta arbete undersöks algoritmer för att automatiskt generera takmodeller för digitala
tvillingstäder. Med hjälp av befintlig data i form av ortofoton, fastighetskartor, laserdata samt
en implementerad maskininlärningsmodell från DTCC har gruppen tagit fram en metod för att
generera takmodeller. Först segmenteras ortofoton för att hitta takens kanter och taknockar.
Sedan behandlas bilderna för att jämna ut segmenteringen och hitta hörnpunkter. Från detta
kombineras fastighetskartorna, de segmenterade bilderna och hörnpunkterna för att bestämma
takplanen i 2D. Nu kan en 3D-geometri genereras genom att laserdatan kopplas till rätt
takplan med quadrant angle-algoritmen. Därefter genereras plan med singulärvärdesuppdelning
och laserdatan filtreras för avvikande punkter. Avslutningsvis sammanfogas gemensamma
hörnpunkter och ett linjärt optimeringsproblem appliceras för att planarisera takplanen.
Resultaten är lovande men visar också på utmaningen i att automatisera denna komplexa
process. Det är uppenbart att mycket arbete kvarstår innan gruppens metod kan appliceras
på stor skala. Däremot tas ett antal korrekta takmodeller fram vilket visar på potential.
Framtida förbättringsområden inkluderar att hantera förskjutningar som uppkommer hos segmenteringarna
och förbättra planariseringen av takplanen. Fortsatta frågeställningar kan vara
att undersöka hur byggnadspolygoner och punktmoln kan utnyttjas under bildsegmenteringsfasen
samt att utreda huruvida en kombination av en data- och modellbaserad metod ger
bättre resultat.