简论吉林吉林建筑工程学院数字校园三维模型建立

更新时间:2024-04-12 作者:用户投稿原创标记本站原创
内容提要:本文以吉林建筑工程学院本部校区为例,叙述了建立三维数字化校园三维框架的过程,以及在建模过程中遇到的问题及解决办法,使数字校园三维模型得以最终实现。
关键词:数字化校园三维框架IMGIS

一、校园平面图

通过外业的平面控制测量(布设 图1-1 校园平面图
带有附合导线的支导线)、碎部测量、悬高测量,内业的控制网平差,绘制了如图1-1所示的校园平面图。
因为IMAGIS软件开发的比较早,它认在CADR14下的数字化校园图,所以在完成数字化地形图的绘制后,将图以CADR14格式保存,以便建模时调用。

二、三维立体模型建立的方法

随着虚拟现实技术和网上三维虚拟 环境的发展,以及数字地球概念的提出和广泛的实践,对现实大学校园的数字化和虚拟化,即对虚拟校园的研究与构建也越来越多。
目前,以地理坐标为基础框架来建立虚拟校园的方法一般是:首先应用GIS和CAD,图象纹理粘贴,LOD等技术构建包括地形,地貌,建筑,道路,树木,路灯等地物的三维数据库,然后转换成虚拟现实构模语言表达的三维场景,放置于服务器上,供客户端计算机用户应用VRML浏览器下载和显示。在实际研究中,以上述方法建立的虚拟校园,功能上是很简单的,能提供单用户在三维空间中的探索。
采用的是扑普公司开发的IMAGIS成图软件结合CASS5.1来建立三维数字化校园模型。

三、三维立体模型建立的流程

图3-1 流程图
1:500数字化地形图


在CAD环境下进行检验校和



生成地物的正摄投影图(注:地物边界线均应闭合,否则无法进行3维建建模



在IMAGIS环境下对所有地物进行建摸



生成校园的三维立体模型

四、基于数字化地形图的3维建模

(一)图形编辑和处理

数字化校园图是建立三维立体模型很重要的一步,为了在IMAGIS中实现校园的三维景观,在建模前,,必须对基于AutoCAD环境的CASS6.0中的数字地图进行相应编辑和处理,主要内容有:多余图层的删除;非整体平面图向整体平面图的转换;对无高程属性的建筑物赋高程值,地面高程点的提取和修改等。
地形图的摘自:毕业论文提纲范文www.808so.com
处理:删除不必要的图层,仅保留高程点、建筑物、标注、草地、路灯、树木所在的图层"将地形图从1954年北京坐标系统变换到1980年西安坐标系统"将格式的线划图输出为格式并在中将其转换为格式"在中转换得到的格式的地形图并不能直接在中适用,接下来还得利用特别编制的程序处理转换后得到的格式地形图,程序主要对地形图进行以下一些处理:对于和面重复的线条、注记中的汉字、面以外的注记和没有注记的面进行删除"、通过面周围的高程点给面赋高程值,从而可以通过注记中的楼层数计算出房顶的高度并赋给房屋所在的面(可通过和房顶线进行建筑物三维模型的创建),最后将处理后得到的格式的线划图转换成的交换格式

(二)建模过程 图4-1 文件输入

1.首先将在CADR14中以.DXF文件格式保存的数字化地形图导入IMAGIS中
打开IMAGIS软件,在其界面下点击“文件”下拉菜单选择“输入”然后选择“打开AUTOCAD(R14)数据文件”,在弹出的对话框中选择要导入的文件。(如图4-1)
文件被导入后将被系统默认为.3d的文件格式。
2.对图形进行进一步的修改图4-2层位控制
文件被导入之后将会显示所有的图层而且有的图形可能会变形,这时就要对其进行相应的修改。首先关闭一些与建模无关的冗余图层,这样能减轻IMAGIS系统的负担,使系统操作起来更为灵便。打开工具栏中的“图层控制”命令菜单,在对话框中选择需要关闭或删除的图层。在IMAGIS中“图层控制”菜单也可以拥有cad中“图层管理器” 一些喜爱能够类似的功能例如图层的删除、新建、重命名等。(如图4-2), 由于点号图层和注记图层对建模作用不大,而且其容量非常的大所以先将其关闭,以减少系统的负担。然后对一些变形的线条进行修改。
3.三维模型的建立
要使IMAGIS环境下的3维建筑物与地貌套合再现真实的数字地形模型,首先得生成实验区域的数字高程模型,建立DEM的具体方法是:将数字地图中生成的等高线直接导入IMAGIS的2维编辑器中进行处理,处理过程中必须全面检查等高线是否存在错误,预览无误后即可生成DEM,只要数据准确,生成的DEM将十分逼真;若在DEM上叠加航摄像片,则显示效果更加真实。
对从数字地图导入的各建筑物添加高度、颜色属性,然后统一进行自动创建建筑物,如个别建筑物须调整,则先进行属性修改,再人工创建建筑物"建模时需先在IMAGIS中选取基元,如果选择人工选取基元,用鼠标右键在图形窗口里面依次选择,系统会自动记住所选的基元,选择时无须遵循先后顺序,系统将自动判断并生成3维体,IMAGIS中提供了强大的3维数据模型库,可以利用该库进行树木、电杆、路灯等批量模型的建立,3维景观图的基本模型建成之后,通过实地采集的建筑物纹理,利用IMAGIS的纹理映射功能对所有的物体贴纹理,使生成的校园3维景观更加逼真和生动
图形修改完成之后,开始对建筑物进行三维建模。此次建模采用的是对建筑物高程进行人工赋值的建模方法。点击工具栏中的“创建”菜单选择“人工创造建筑物”然后单击鼠标右键选择要建模的建筑物。选定之后会弹出一个对话框,要求输入高度信息。根据全站仪采集的建筑物的高度信息,在对话框中输入相应得高度,系统将会自动生成一个三维的立体模型。
特殊物体的建模:
校园内的一些特殊物体,如果采用建筑物自动拉升的方法进行建模将会使建筑物产生严重的失真,比如学校的大门、围墙及大厦、阶梯等,因此诸如此类的不规则的物体及其校园内的标志性建筑物都需要进行单独的建模, 应该在cad中将每个 图4-3 模型成果
部分分割开,然后分别闭合,在建模的时候需要分别的赋予高度值。此次我们是将这些不规则物
体和标志性建筑物分为植被、道路、公共设施、建筑物、标志性物体5大类来分别进行建模,当然这5大类还得进一步进行小类的细分,而最后我们只需利用这些建好的模型直接利用IMAGIS软件自带的纹理信息对其填充,在场景中进行成批 图4-4 修改前
种植即可。
4.建模过程中遇到的问题
贴纹理的时候遇到一个问题就是在按对应点贴纹理的时候会将建筑物的一周全都贴成一个纹理,而且还严重变形。于是我就试着从建模的方面寻找解决的方法,通过查阅资料与仔细研究IMAGIS的其他功能,发现通过工具栏中的“编辑” 修改后
菜单中的“曲面到四边形转变”功能可以解决这 个问题。
在寻找解决方法的过程中不仅使我对IMAGIS软件有了更深刻的了解,实现最终的三维可视化又前进了一步。

五、经验总结

通过利用Imagis3.0软件进行三维景观建模,我总结了在建模中遇到的问题,并积累了以下经验。
(一)数字化地形图处理中最好采用多义线,不用样条曲线(在Imagis3.0中容易发生冲突)。
(二)尽量删除数字化地形图的冗余数据,以小于4兆的文件大小为最佳。若数字化地形图范围较大,应将其分块处理。

(三)详细检查数字化地形图,确保平面图中的每个地物都有各自的高程。

(四)建立数字地面高程模型时,应以适当的等高距生成等高线,注意等高线不要过密。

(五)三维建模应与实地高度相符;对复杂地物需单个建模。

本文通过外业的数据采集,运用南方CASS6.0成图软件,绘制了数字化校园地形图,并在此图基础上运用IMAGIS生成了三维数字化校园三维框架。
在当今数字化程度越来越高的时代, 地理信息系统中包含的信息再也不能只局限在2 维,必须将真实的三维世界表现出来, 这是“数字地球”时代的必然, 也是传统GIS 的一次飞跃。

参考文献
张立亭等.三维可视化校园图的制作.东华理工学院学报,2004(2)
张文君,王卫红.基于IMAGIS的三维景观模型的建立[J].2003,25(6):72-75.
李清泉.三维空间数据的实时获取!建模与可视化[M].武汉:武汉大学出版社,2003.
张文君.基于Imagis的3维景观模型的建立[J].四川测绘,2003(6),2-7

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