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        基于Sketchup和ArcGIS的數(shù)字城市三維建模技術(shù)

        2014-04-18 03:20:16曹兆峰何燕蘭李勝才
        地理空間信息 2014年5期
        關(guān)鍵詞:粘貼紋理可視化

        曹兆峰,何燕蘭,李勝才

        (1. 江蘇省地質(zhì)測繪院,江蘇 南京 210008)

        基于Sketchup和ArcGIS的數(shù)字城市三維建模技術(shù)

        曹兆峰1,何燕蘭1,李勝才1

        (1. 江蘇省地質(zhì)測繪院,江蘇 南京 210008)

        介紹了利用Sketchup進行數(shù)字城市三維建模的方法,并將Sketchup和ArcGIS相結(jié)合,實現(xiàn)了三維模型的可視化。

        數(shù)字城市;三維建模;三維可視化;Sketchup

        三維建模是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)。本文以江蘇省某數(shù)字城市科研項目為基礎(chǔ),介紹了利用Sketchup建立三維模型的方法以及所遇到的疑難問題,并將Sketchup和ArcGIS結(jié)合,實現(xiàn)了三維模型的可視化。

        1 利用Sketchup進行三維建模

        SketchUp是美國Google公司推出的一款免費3D設(shè)計軟件,其主要優(yōu)點是使用簡便,能夠快速建模,還有著優(yōu)質(zhì)的貼圖功能,是目前為數(shù)不多的直接面向設(shè)計方案創(chuàng)建的設(shè)計工具。

        1.1 準備工作

        利用已有的航空攝影數(shù)據(jù),在JX-4C數(shù)字攝影測量工作站進行航空攝影測量作業(yè),采集地形要素、特征面、特征線、特征點,從而生成DEM。在Geoway系統(tǒng)中通過正射糾正、影像鑲嵌、拼圖、分幅等過程生成DOM。DEM可以反映地形起伏情況,DOM可以粘貼實地?zé)o法拍攝采集的區(qū)域,如樓頂、個別構(gòu)筑物側(cè)面等。也可利用DOM,直接粘貼地表面的影像信息及各種紋理。

        根據(jù)航測采集的DLG,確定現(xiàn)場巡視路線,制定數(shù)據(jù)和信息采集方案,采集相片,為后面的紋理粘貼做準備。

        1.2 建筑物幾何三維建模

        在進行三維建模之前,需要將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成.GDB格式,然后導(dǎo)入ArcGIS。關(guān)掉不需要的圖層,只留下面層。接著就可以導(dǎo)入Sketchup進行三維建模了,如圖1。

        建筑物幾何建??煞譃閷c、線、面3種要素建模。點狀要素主要包括樹木、路燈、電桿、雕塑等,線狀要素主要包括河流、道路等,面狀要素主要包括建筑、廣場等。Sketchup自帶了一些組件,如樹木、路燈、雕塑、花壇、座椅等,可直接使用。通過CAD數(shù)據(jù),可以將面狀模型豎立起來。

        圖1 生成的面結(jié)構(gòu)圖

        1.3 紋理粘貼

        為了真實地反映客觀世界,還需要對幾何模型進行紋理粘貼。為了獲取更加真實的紋理,可以將前面所獲取的相片利用Photoshop進行裁剪、拼接、自由變換等處理,然后在Sketchup里導(dǎo)入這些相片進行紋理粘貼。Sketchup里也自帶了一些材質(zhì),可以方便使用。圖2是紋理粘貼之后的效果圖。

        圖2 紋理粘貼

        紋理粘貼要遵循以下原則:①紋理影像應(yīng)色調(diào)均勻、自然美觀。②紋理影像應(yīng)與實地相符,應(yīng)真實反映實際材質(zhì)的圖案、質(zhì)感、色澤及透明度, 真實反映現(xiàn)狀情況和年代特征。③應(yīng)對影像的變形部分作糾正處理,減少由于視角、物體高度或鏡頭畸變引起的變形。④應(yīng)對影像進行圖像處理,使紋理數(shù)據(jù)不含有建模影像以外的其他影像。⑤應(yīng)對影像進行比例變換,使同一細節(jié)層次模型的紋理具有相近的分辨率。⑥作紋理拼接時,應(yīng)保證圖像細節(jié)清晰,無拼接鑲嵌的縫隙。⑦宜將紋理處理后轉(zhuǎn)換為通用的文件格式。

        在Sketchup中,如果編輯面為弧形,照片不能直接粘貼,而是將面分成若干矩形面,如圖3。

        圖3 特殊紋理處理

        2 三維模型可視化

        在所有要素完成建模之后,最關(guān)鍵的一步就是將建好的模型導(dǎo)入ArcGIS。首先通過ArcCatalog創(chuàng)建一個Personal Geodatabase,同時新建一個Multipatch的Feature Class。Feature Class需要設(shè)置該圖層的必要字段:SUSourceFeatureID、SUSourceFeatureClass、SUInstanceName、SketchUpData,如表1。接著,就可以將三維模型導(dǎo)入ArcGIS了。圖4是MultiPatch模型的一個顯示效果,圖5是工作區(qū)全景圖。

        表1 添加字段

        圖4 Multipatch模型的顯示效果

        圖5 三維模型可視化

        [1] 百度文庫.利用Sketchup和ArcGIS進行建模[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/ec44527fa26925c52cc5bffb.html,2012-12-01

        [2] 徐沖,劉靜玉,杜福光,等.基于GeoGlobe與SketchUp的城市三維重建及應(yīng)用研究[J].河南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2011,41(4):381-384

        [3] 許捍衛(wèi),范小虎,任家勇,等.基于SketchUp和ArcGIS的城市三維可視化研究[J].測繪通報,2010(3):52-54

        [4] 羅敏.基于VrMap與Sketchup的城市三維模型構(gòu)建[J].福州大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2009,37(3):353-356

        [5] 許捍衛(wèi),房曉亮,任家勇,等.基于Sketchup的城市三維建模技術(shù)[J].測繪科學(xué),2011,36(1):213-214

        [6] 朱洪亮,萬劍華,郭際明,等.城市三維建模的數(shù)據(jù)獲取[J].工程勘察,2002(3):43-46

        [7] 杜福光.基于ArcScene城市三維可視化研究與應(yīng)用[D].西安:西安科技大學(xué),2010

        [8] 洪德法,楊國東,王志.基于ArcScene和SketchUp的虛擬校園的建立[J].計算機技術(shù)與發(fā)展, 2008(12):41-43

        P208

        B

        1672-4623(2014)05-0046-02

        10.3969/j.issn.1672-4623.2014.05.016

        曹兆峰,碩士,工程師,主要從事JX4測圖以及正射影像制作等工作。

        2013-03-01。

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