“数字城市”三维建模技术
曾 浩1，范 巍1，刘 惠2，段志强1 ,肖 聪1
【摘 要】三维虚拟现实技术作为“数字城市”的重要组成部分，其核心是通过三维建模等技术手段完整再现城市全貌。结合“数字城市”建模实例，探讨了通过3DS Max平台实现高效三维建模的方法。 【期刊名称】地理空间信息 【年(卷),期】2013(000)003 【总页数】3
【关键词】建模；纹理；“数字城市”
三维建模是采用数据库技术、地理信息系统技术和虚拟现实技术对城市建设中的各类房屋、公园、标志性建筑物及交通设施等人工构筑物进行数字化展示 [1]，并与地形、地貌等自然要素相互叠加，形成真实景观模型场景的一种技术。三维建模的一般处理流程如图1所示。本文从三维建模基本技术流程出发，根据自身生产实践对其中关键的部分进行了重新梳理，以期为三维建模最优化方案提供一定的探讨方向。
1 数据源分析
三维景观数据是在“数字城市”地理空间框架建设中的影像数据、数字高程模型数据和地名地址数据集成的基础上，扩充各类政府、企业和公众的兴趣点信息所形成的[2]。构建三维数据需要的资料众多，首先是整个区域的房屋、桥梁、道路等所有三维实体的总体框架；其次是通过矢量、影像等地理空间框架数据采集对应的平面及高程信息。这些数据源包括：
1）地形数据。地形数据包括矢量数据和栅格数据。矢量数据包括城市地形地貌、
地籍图和大比例尺数据等；栅格数据包括航空、航天遥感影像数据，不仅可以提供丰富的表面信息，而且可以快速有效地采集到建筑物的顶面纹理信息。 2）三维观测数据。纹理数据是“数字城市”建设中最重要的三维观测数据之一。纹理的获取一般是通过实地拍摄，采集地物的外立面、大区域的整体面貌和交通信息等。在实地拍摄过程中还必须有能准确反映建筑之间相互关系的照片，同时注意日照时间和拍摄角度，确保后期模型制作的便利性与准确性。 3）城市建设相关文档及电子资料。凡是能够反映城市建设中特定建设资料，如地标建筑物内外设计结构图、竣工图等反映房屋信息的存档文件，都应尽可能地收集。
2 数据预处理
2.1 数据编辑
“数字城市”三维建模中，1∶500、1∶1 000、1∶2 000 DLG数据主要用于地物要素之间的空间比例参考和坐标基础定位，同时也是三维建模软件的重要参考。因此，在应用于建模前必须在相应GIS软件中选出所有重要的地物要素层，在保持原坐标不变的情况下，导出、合并为一个要素层，以备三维建模使用。编辑过程需要注意：1）整理图面，弄清各线要素间对应关系。为方便数据分析，可将数据划分为几个区域并加以标注。2） 对于房屋、花坛等面要素应作封闭处理，以提高建模效率。3）将所有数据属性中的标高项统一改为零。 2.2 环境配置
二维数据在3DS Max环境中，既是建模的空间参考,也是数据仿真度的重要保证。因此，首先应对软件进行一系列基本设置，如统一单位、比例尺等。将矢量数据作为底座导入程序，同时为方便后期建模，在顶视图中将底座旋转成水
平，记录下旋转的角度值，模型创建完后还需按角度还原，如图2所示。另外，当部分建筑物底座形状不规则时，应按照节点、线段等要素进行编辑处理，使其合理化。 2.3 纹理编辑
纹理制作包括采集和编辑2个部分。纹理的采集是通过数码相机对建筑物的外立面进行多角度、多尺度的拍摄；拍摄到的照片需要经过Photoshop、Paint等平面软件的图像编辑，主要包括纠正、还原处理和裁剪等工作，同时还应尽可能消除对建筑物立面纹理的遮挡。纹理处理需要注意以下几点:
1）为了保证纹理的完整性和真实性，需要对亮度、色彩不佳的照片进行调节； 2）纹理的像素大小要求是2的幂次方值；
3）对于无法采集到的纹理可使用纹理库中的纹理，经平面软件处理或利用相似照片修改成所需纹理；
4）纹理统一保存为JPG压缩格式；
5）纹理的命名通常采用英文字符+数字的方式，如ZM1、ZM2、…。
3 关键技术
3.1 技术要求
三维几何模型由表面纹理数据和属性数据组成。城市几何模型从创建、发布到应用，整个过程需做好以下规划：①作业人员按区域分工处理；②模型与纹理数据的格式、命名方式需统一标准；③所有模型文件与纹理文件命名都必须具有唯一性。 3.2 建模技术
三维城市模型中房屋模型数量庞大，形态多样。房屋建模方法的确定既要有效
“数字城市”三维建模技术
