Automatic reconstruction of realistic road networks from GIS data

• Main Author: Nguyễn, Hoàng Hà
• Other Authors: Aix-Marseille
• Language: en
• Published: 2016
• Subjects: Reconstruction 3D de routes réalistes; Contraintes sur les routes; Axe des routes; Réseau routier; Surface de la route; Travaux de génie civil virtuels; 3D road realistic reconstruction; Road constraints; Road axis; Road network; Road surface; Virtual civil engineering works; 004
• Online Access: http://www.theses.fr/2016AIXM4007/document

La reconstruction de routes est un sujet important dans le domaine de la modélisation 3D. Nous proposons dans cette thèse des méthodes pour construire des modèles de réseaux routiers réalistes à partir de données SIG.Tout d'abord, les problèmes de la reconstruction d'un simple axe de route à partir d'une polyligne sont étudiés. Nous présentons un modèle de courbe par morceaux G1 qui est non seulement fidèle à l'axe de la route réelle mais aussi pratique et pas onéreux à obtenir. Notre algorithme Least Square Growing crée, comme dans le génie civil, une courbe horizontale et une courbe verticale, puis les combine pour produire un axe routier 3D approchant la polyligne. Traiter individuellement des polylignes conduit à des discontinuités aux intersections des routes. C’est pourquoi nous introduisons une procédure pour détecter les relations entre les routes, afin de proposer un processus global pour reconstruire tous les axes routiers avec prenant en compte les nouvelles contraintes sur les extrémités des routes.Enfin, sur la base de l'axe de la route et les propriétés résultant de la route dans la base de données SIG, nous définissons un modèle mathématique de la surface de la route en respectant les contraintes essentielles de surfaces routières réelles. Pour produire une géométrie représentant la surface de la route finale, nous construisons un maillage grossier de la carte d'élévation du terrain d'entrée, que nous subdivisons adaptativement le long de l'axe de la route, puis ajustons l'altitude des sommets concernés à la valeur définie par le modèle mathématique de la route afin de parvenir à une correspondance correcte entre le terrain et la vraie route. === Road reconstruction is an important topic in 3D modeling. Recently, the steady development of many critical-accurate applications has posed a high demand for realistic road models, taking into account road-design constraints selected from civil engineering. We propose in this dissertation methods for building realistic road network models from GIS data.Firstly, problems of single road axis reconstruction from a polyline are addressed. We present a novel G1-piecewise-curve model which is not only faithful to the real road axis but also convenient and cheap to render. Our Least Square Growing Algorithm creates, as in civil engineering, an horizontal and a vertical curves, then combines them to produce a 3D road axis fitting well the polyline. Processing individual polyline will leads to the discontinuities at road intersections so we introduce a procedure to detect road relations, then we propose a global process to reconstruct all road axes with the considerations on further constraints of road ends.Finally, based upon the resulting road axis and road properties in the GIS database, we define a mathematical road surface model respecting the essential constraints of real road surfaces. To produce a geometry representing the final road surface, we build a coarse mesh from the input terrain highmap, subdivide it adaptively along the road axis, then adjust the altitude of concerning vertices to the value defined by the mathematical model in order to attain a correct mapping between the terrain and the real road.