包雪峰　劉興彥　劉　陽(yáng)　劉世彬

摘要：本文對(duì)城市規(guī)劃仿真系統(tǒng)中的城市數(shù)據(jù)獲取與模型構(gòu)建提出了設(shè)計(jì)方法。并在Vega軟件中集成，實(shí)現(xiàn)了城市全景的視景仿真驅(qū)動(dòng)，從而為城市規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供了可靠保證。

關(guān)鍵詞：三維建模；Creator；Vega

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，使得城市規(guī)劃建設(shè)的三維可視化得以迅猛發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)外普遍采用MultiGen Creator／Vega來(lái)進(jìn)行三維景觀(guān)設(shè)計(jì)。這是因?yàn)镃reator包括一套綜合的強(qiáng)大建模工具，具有精簡(jiǎn)、直觀(guān)的交互能力。

2城市數(shù)據(jù)的獲取

2.1基礎(chǔ)地形信息的獲取與處理

基礎(chǔ)地形信息在三維數(shù)字城市系統(tǒng)里是非常重要的。為了快速準(zhǔn)確地制作地形，通常在A(yíng)utoCAD中構(gòu)建。但當(dāng)對(duì)地形的精度要求不是特別高時(shí)，可以采用下面介紹的快速制作地形方法。

利用頂視圖導(dǎo)入垂直的俯視地形圖作背景。用Line勾劃出各個(gè)分地形輪廓，用修改器中的Extrude將不同的輪廓先按需要輸入不同的量，最后賦予如湖泊、草地、路面等不同貼圖，這樣做可以既快速又準(zhǔn)確地完成地形的構(gòu)造。

2.2建筑物數(shù)據(jù)的獲取

(1)基于二維數(shù)據(jù)的建模

建筑物的數(shù)據(jù)主要包括平面數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)，平面數(shù)據(jù)是建筑物的長(zhǎng)和寬，通過(guò)二維平面布置圖或測(cè)量的方法得到。高度數(shù)據(jù)可以通過(guò)圖片或測(cè)量的方法得到。由于我們最終要體現(xiàn)的是城市的整體概貌，所以對(duì)數(shù)據(jù)精度要求不是很高。根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)可直接在Creator中建模?；蛟贏(yíng)u-toCAD、3D max中建模，然后導(dǎo)入Creator里面。

(2)基于三維模型的導(dǎo)入轉(zhuǎn)換

Auto CAD、3D D3ax等是目前常用的三維建模軟件，由于某些建筑物的模式比較固定，故我們可以在已有的模型庫(kù)中尋找。然后貼上所需的紋理。這樣不僅可以大大地縮短建模時(shí)間。并可以提高建模質(zhì)量。但找到的模型未必是Creator模型，這就需要轉(zhuǎn)入到Creator中，通過(guò)編輯減少不需要的多邊形、合并面、消去T點(diǎn)(即兩個(gè)共面多邊形其相交的頂點(diǎn)沒(méi)有重合)。來(lái)精簡(jiǎn)模型。得到我們所需的模型。

2.3紋理數(shù)據(jù)的獲取

可利用數(shù)碼相機(jī)對(duì)建筑物的各個(gè)側(cè)面拍攝，然后輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)再利用Photo-shop等圖像處理軟件對(duì)其進(jìn)行糾偏、縮放、匹配等的處理并轉(zhuǎn)換成所需的紋理格式。這樣可以再現(xiàn)該建筑的原貌。為了在Vega中實(shí)現(xiàn)的需要，必須對(duì)紋理作嚴(yán)格的要求，所以在Creator中對(duì)紋理圖像作以下處理：

(1)紋理的格式：將紋理文件轉(zhuǎn)換成Vega中支持的文件格式：RGB、RGBA、INT，TNTA、BMP、JPG。

(2)紋理的大?。簩⒓y理的長(zhǎng)和寬修改成Vega中所規(guī)定的長(zhǎng)度——2的n次方。需要注意的是Creator支持的最大紋理尺寸不能超過(guò)4096×4096個(gè)平方紋理單元。

(3)文件名中帶a的紋理：如果在RGB文件中包含了a值。則文件的后綴名必須是RGBA才能在Vega中正確顯示。

3城市三維模型的構(gòu)建

利用Multigen Creator實(shí)現(xiàn)城市全景的建模，實(shí)時(shí)性、逼真性、低耗性是評(píng)價(jià)模型是否成功構(gòu)建的重要標(biāo)志。建立大場(chǎng)景時(shí)。通常把整體場(chǎng)景分成若干小塊進(jìn)行建模，然后在總圖中采用外部引用技術(shù)，這樣做有利于大場(chǎng)景的整合和編輯以及多人的協(xié)同工作。

3.1建筑單體的建模

在城市仿真模型中，構(gòu)造房屋是主要的工作之一。在一個(gè)城市里，建筑物是最多的也是最重要的。雖然現(xiàn)代的建筑形狀千奇百怪。但箱體式建筑是最具代表性的形狀。以箱體建筑為例介紹其建模過(guò)程。將建筑物的位置準(zhǔn)確定位，利用Face中的Polygon命令為建筑物構(gòu)建地基面；以建筑物的高程為基準(zhǔn)，利用Geometrys設(shè)計(jì)建筑物的造型，構(gòu)建仿真的建筑物模型。如果一幅圖中有多個(gè)建筑物，構(gòu)建時(shí)最好要以不同的顏色來(lái)區(qū)分，有利于利用層次結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行修改和貼紋理。其他的道路、花壇、綠地等地物的建模與建筑物的建?；疽恢?。本文將不再分別闡述。

3.2地形、地貌的建模

用Creator的地形(Terrain)工具，將源數(shù)據(jù)，如衛(wèi)星照片和數(shù)字高程數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)成Creator的文件格式并用這些文件在Cre-ator中創(chuàng)建地表。源數(shù)據(jù)還包括特征數(shù)據(jù)。也能轉(zhuǎn)化并引入到Creator中，用來(lái)在地形上加入文化特征，如道路和建筑物等。

用Creator的建模(Modeling)工具，可以手工創(chuàng)建三維模型。并且?？蓪?duì)地形、特征、模型加入如顏色、材質(zhì)、紋理等以使其更真實(shí)。所有的這些元素：地形、特征、模型和各種屬性，組成了Creator視景數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.3環(huán)境小品的建模

在城市的仿真系統(tǒng)中。各種環(huán)境小品的模型是必不可少的。如樹(shù)木、電話(huà)亭、垃圾箱、車(chē)輛、路燈都有一些共同的特點(diǎn)，重復(fù)性高，建模時(shí)應(yīng)該用盡可能少的面，所以這類(lèi)模型在建立時(shí)主要用二維的模型結(jié)合透明貼圖來(lái)創(chuàng)造三維模型效果。即用貼圖來(lái)代替細(xì)節(jié)模型，但要注意模型的屬性，最好設(shè)置圍繞視點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，這樣無(wú)論從哪個(gè)角度瀏覽，都可以看到整個(gè)物體，從而達(dá)到效果逼真、事半功倍的目的。

4系統(tǒng)Vega集成

首先，啟動(dòng)Vega軟件，進(jìn)入Lynx用戶(hù)界面。利用Vega開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具集，通過(guò)編程可以開(kāi)發(fā)出具有實(shí)時(shí)性、交互性的應(yīng)用程序，用戶(hù)可以通過(guò)鼠標(biāo)和其他設(shè)備操縱，從各個(gè)不同的角度觀(guān)看物體。就好像你把物體拿在手中任意翻轉(zhuǎn)一樣；同時(shí)還可以選擇不同的操作模式，如高空飛行、地面行走、按固定路徑運(yùn)動(dòng)等等。通過(guò)控制鼠標(biāo)和其他設(shè)備，可以從各個(gè)方向以不同的運(yùn)動(dòng)模式來(lái)觀(guān)看周?chē)木吧?，就如同站在一個(gè)景點(diǎn)的中央環(huán)繞四周一樣，有身臨其境的感覺(jué)。