梁世文，王春光

河北省地理信息中心，河北石家莊 050031

0 引言

測(cè)繪技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)非常的先進(jìn)了，包括GPS、GIS、RS、3S 集成技術(shù)和數(shù)字化的測(cè)繪技術(shù)，這些先進(jìn)的技術(shù)不僅只用在簡(jiǎn)單的地形圖測(cè)量方面，GPS、GIS、RS 更多的是在地質(zhì)分析、資源和環(huán)境保護(hù)、地理信息等方面得到應(yīng)用，而數(shù)字化的測(cè)繪方法更為先進(jìn)，它把航拍的圖像輸入測(cè)量系統(tǒng)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)景地形的測(cè)繪。

目前影響工程人員效率的問(wèn)題是所有的測(cè)繪數(shù)據(jù)必須使用CAD 或者別的畫(huà)圖軟件進(jìn)行繪制，導(dǎo)致即便是專(zhuān)業(yè)人士也要用一定的時(shí)間去檢索重要的參數(shù)。特別是形成的三維圖形，在平面圖中是不能立體的顯示所需要的數(shù)據(jù)尺寸。

而在三維空間去顯示建筑的尺寸當(dāng)然比平面識(shí)圖更加立體、直觀。尤其是近幾年很熱的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅是在游戲當(dāng)中得到應(yīng)用，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、城市立體規(guī)劃等很大方面都有著很深遠(yuǎn)的使用意義。

例如可以借助于圖片和三維空間定位的辦法，在全息攝像中虛擬三維空間測(cè)繪，但是缺點(diǎn)也比較明顯，這種方法必須使用全景圖像作為存儲(chǔ)的載體，導(dǎo)致成本很大。

于此明顯不同的是，如果采用三維的場(chǎng)景漫游體系創(chuàng)立虛擬的外部空間，使工程人員可以通過(guò)感官去進(jìn)行測(cè)繪，好像身臨其境，非常逼真，效果也很好。

比如在對(duì)中國(guó)古代建筑的保護(hù)工作中，利用場(chǎng)景漫游系統(tǒng)，工作人員就能夠在立體空間對(duì)建筑進(jìn)行研究，甚至對(duì)三維空間中的每一個(gè)建筑自由選取和測(cè)繪，極大的方便工程人員對(duì)所需要的測(cè)繪數(shù)據(jù)的索取，使三維建筑的建模更加真實(shí)、還能加快對(duì)建筑數(shù)據(jù)的錄入工作。使用這種先進(jìn)的方法極快的能夠?qū)λ铚y(cè)繪的建筑進(jìn)行定位，更好的加大了對(duì)中國(guó)古代建筑的保護(hù)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

圖1 系統(tǒng)模塊架構(gòu)

在現(xiàn)代的場(chǎng)景漫游系統(tǒng)，分為兩個(gè)方面，虛擬漫游、實(shí)時(shí)漫游。

在實(shí)際工作中，可以設(shè)定漫游模塊，為場(chǎng)景測(cè)繪選取建筑，工程人員利用漫游體系在整個(gè)建筑群中自由選擇，碰到有用的建筑，可以直接開(kāi)始測(cè)繪，利用軟件能夠直接獲得所測(cè)繪建筑的尺寸參數(shù)（圖1）。

在整個(gè)系統(tǒng)模塊架構(gòu)中，虛擬漫游模塊主要是對(duì)這個(gè)體系起到組織管理的作用，具體來(lái)說(shuō)是利用每個(gè)模塊之間互相關(guān)聯(lián)對(duì)架構(gòu)中的建筑結(jié)構(gòu)、背景音樂(lè)、輸入輸出的操作管理，所有模塊之間的關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 漫游系統(tǒng)各模塊的相互作用

在系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)界面能夠顯示出經(jīng)過(guò)渲染以后的動(dòng)畫(huà)、場(chǎng)景和最終結(jié)果。每個(gè)場(chǎng)景之間轉(zhuǎn)換、調(diào)換背影音樂(lè)、演示動(dòng)畫(huà)關(guān)閉需要工作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行輸入，有軟件進(jìn)行運(yùn)算。

1.2 場(chǎng)景漫游系統(tǒng)的管理

1.2.1 場(chǎng)景系統(tǒng)中建筑的復(fù)原

在整個(gè)體系中，最重要的是場(chǎng)景建模，它的精度對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)的精度影響很大，還影響著這個(gè)虛擬漫游模塊的真實(shí)感，對(duì)現(xiàn)實(shí)中的建筑采用三維建模的辦法是建立在對(duì)圖形的建模和三D 掃描儀的使用基礎(chǔ)上的。

尤其是先進(jìn)的三D 掃描儀的利用，使數(shù)據(jù)量龐大的建筑模型，能夠全部掃描輸入系統(tǒng)中，當(dāng)然數(shù)據(jù)量也是非常驚人的。為了保證測(cè)繪的精度，可以使用激光測(cè)距儀對(duì)場(chǎng)景中的建筑進(jìn)行測(cè)繪，這樣在保證精度的同時(shí)，三維場(chǎng)景也非常漂亮。

1.2.2 場(chǎng)景選擇器的使用

在場(chǎng)景漫游系統(tǒng)中，對(duì)場(chǎng)景的輸入和輸出是通過(guò)選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，選擇器還負(fù)責(zé)對(duì)場(chǎng)景分類(lèi)，可以把不同場(chǎng)景中的每個(gè)建筑進(jìn)行分類(lèi)，然后按照分類(lèi)不同分別載入，使系統(tǒng)運(yùn)行流暢。因?yàn)楹芏嗟?D 軟件是利用場(chǎng)景監(jiān)聽(tīng)器對(duì)場(chǎng)景漫游系統(tǒng)里面不同的改變進(jìn)行對(duì)分析解決，而通過(guò)選擇器能夠確保在不一樣的場(chǎng)景里面使用不同類(lèi)型的監(jiān)聽(tīng)器，而且他們之間不會(huì)發(fā)生互相的干擾。

先進(jìn)的場(chǎng)景漫游系統(tǒng)可以在不同的模式下進(jìn)行切換，和windows 操作系統(tǒng)一樣，工作人員可以按照自己的習(xí)慣來(lái)選擇對(duì)目標(biāo)建筑的瀏覽。到底是加載哪種場(chǎng)景，這些問(wèn)題是由場(chǎng)景管理器來(lái)處理，內(nèi)存管理非常先進(jìn)，不用每次進(jìn)入不同的場(chǎng)景就重新加載一次場(chǎng)景資源，這樣系統(tǒng)運(yùn)行非常迅速，內(nèi)存的使用也非常小，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行緩慢，而且遠(yuǎn)處的場(chǎng)景在不可能看見(jiàn)的情況下，能夠優(yōu)化處理，不用實(shí)時(shí)顯示。系統(tǒng)的利用效率非常高。

2 實(shí)時(shí)測(cè)繪場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)

2.1 多窗口的渲染處理

在大型建筑群中，由于建筑密度較大，相鄰建筑間會(huì)出現(xiàn)相互遮擋的情況，對(duì)測(cè)繪造成很大的不方便，但是在場(chǎng)景漫游系統(tǒng)中，類(lèi)似于windows 的多窗口，可以使用多個(gè)窗口分別進(jìn)行渲染，讓漫游場(chǎng)景和測(cè)量場(chǎng)景處于各自的三維體系之中，這樣減少了省略所需要建筑周?chē)闆r的復(fù)雜過(guò)程，也能減少在場(chǎng)景渲染過(guò)程中大量消耗內(nèi)存導(dǎo)致對(duì)測(cè)繪工作的影響。加快系統(tǒng)運(yùn)行速度，保證測(cè)繪的準(zhǔn)確。

2.2 關(guān)聯(lián)列表

因?yàn)樵谡麄€(gè)模型建立程序中一般是把個(gè)整體的建筑劃分為不同的模塊分別建模，每個(gè)模塊都保留了各自在整體坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，軟件加載模型時(shí)就能直接讀取模型附帶的信息，這樣就能使模型處于場(chǎng)景中應(yīng)該的地方。不過(guò)在確定需要測(cè)繪的建筑時(shí)候，軟件確暫時(shí)不能自動(dòng)去匹配屬于同一建筑的各個(gè)部分，因此軟件必須使用建筑關(guān)聯(lián)列表導(dǎo)入測(cè)繪場(chǎng)景的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)論

本文結(jié)合電腦圖像軟件，將三維數(shù)字化的軟件引入測(cè)繪中，研究了面向測(cè)繪的場(chǎng)景漫游系統(tǒng)，順應(yīng)了三維信息化發(fā)展的趨勢(shì)。將來(lái)伴隨三維信息化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，建立于三維對(duì)象的空間測(cè)繪技術(shù)一定能獲得更大的進(jìn)步。

[1]郝鵬，高素平，郭志芳，等.試論現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用.科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011.

[2]瑞青，余燁，劉曉平.一種基于虛擬實(shí)景空間的測(cè)量和定位方法.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012.