□ 侯博 孟吉祥

（山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局，山西太原030045）

數(shù)字城市快速建模研究

□ 侯博 孟吉祥

（山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局，山西太原030045）

對數(shù)字城市大規(guī)?？焖俳７椒ㄟM(jìn)行了闡述，針對目前快速建模軟件生成的模型數(shù)據(jù)量過大的現(xiàn)狀，利用3ds max的腳本語言進(jìn)行快速建模腳本編寫，解決了非復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑物的批量建模及模型優(yōu)化的問題。

數(shù)字城市；大比例尺地形圖；快速建模；批量建模；3ds max；腳本語言

1.引言

數(shù)字城市的建設(shè)在全國范圍內(nèi)已大面積開展，數(shù)字城市是物質(zhì)城市在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)空間的再現(xiàn)和反映。在數(shù)字城市前期工作中通常都需要以構(gòu)建城市建筑三維模型的方式將城市虛擬化、信息化，很多城市在其往年的測繪工作中都完成過本區(qū)域的大比例尺基礎(chǔ)測繪工作，所以利用現(xiàn)有矢量成果快速、批量的生產(chǎn)帶有當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)的、1∶1比例的三維立體模型成為很多數(shù)字城市建模工作選擇的作業(yè)方式。目前有很多數(shù)字城市相關(guān)軟件可實(shí)現(xiàn)這一過程，即利用大比例尺地形圖快速、批量生成城市建筑物的三維模型，雖可大量減少初期建模時(shí)間，但多數(shù)軟件生成的模型廢面太多，造成數(shù)據(jù)量過大，導(dǎo)致后期人工修改、優(yōu)化模型的時(shí)間直線上升，極大地增加了項(xiàng)目時(shí)間成本。本文利用3ds max軟件自帶的腳本編輯器編寫了快速、批量建模腳本，解決了非復(fù)雜結(jié)構(gòu)房屋的批量建模及模型廢面過多的問題。

2.快速批量建模的普遍方法

目前，快速批量建模的普遍方法是利用大比例尺地形圖中建筑物的閉合矢量線作為建筑物的外圍線，利用矢量線所自帶的高程屬性值與其坐落范圍的高程值之差來決定三維模型的相對高度，然后將閉合的矢量線下拉相對高度值來生成三維體模型。若不加條件判斷，在大面積批量建模時(shí)，此方法會(huì)出現(xiàn)一些模型與現(xiàn)實(shí)建筑物不符的情況，如房上房及屋頂上的建筑物的底邊會(huì)被垂直拉伸至地面，導(dǎo)致很多廢面隱藏在建筑體模型內(nèi)部或是造成重面閃爍現(xiàn)象，這些面如不修改會(huì)極大地增加數(shù)據(jù)容量，若要人工修改，因?yàn)殡[藏面和重疊面不易挑選，會(huì)大量增加工作時(shí)間。

3.利用3ds max腳本語言實(shí)現(xiàn)快速、批量建模及優(yōu)化模型

3.1 3ds max腳本語言

MaxScript語言是3ds max自帶的腳本語言，使用一個(gè)開放式界面來自定義和編寫3ds Max腳本，是面向?qū)ο缶幊陶Z言中的一種，可使用于建模、動(dòng)畫、材質(zhì)、渲染等等。使用MaxScript可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作及實(shí)現(xiàn)批處理，本文就是通過MaxScript編寫了兩個(gè)腳本，可實(shí)現(xiàn)普通建筑物的快速建模及批處理。本文所使用的方法需對大比例尺地形圖做必要的編輯修改，如提取房屋建筑的矢量線層、保證層中的矢量線都是閉合的線。

3.2 快速建模

本文的第一個(gè)腳本可通過分兩次選取閉合的線，快速的生成獨(dú)立的建筑物或建筑物上的多個(gè)房上房。腳本的核心思想是：若要生成建筑物上的房上房，可先選擇建筑物的頂部閉合線也就是大比例尺地形圖中代表此建筑物的多段線，確定后再選擇需要生成的一個(gè)或多個(gè)房上房的閉合多段線即可；若要生成無房上房的建筑物，可選擇地面的閉合線，再選擇一個(gè)或多個(gè)建筑物的閉合多段線即可。腳本會(huì)利用兩次所選多段線的標(biāo)高求差，利用差值自動(dòng)生成三維體模型，且房上房的底邊會(huì)落在建筑物頂部，不會(huì)造成隱藏面及重合面。其核心代碼如下：

3.3 批量建模

本文的第二個(gè)腳本可實(shí)現(xiàn)建模的快速批量生產(chǎn)，只需進(jìn)行一次選擇，即可批量生成建筑場景，包括建筑物本身及其上的房上房。其關(guān)鍵是如何判斷一個(gè)面是否為另一個(gè)面垂直拉伸后所坐落的面，也就是判斷一個(gè)建筑物的基底面是哪一個(gè)面。本腳本的核心思想是利用一個(gè)輔助圓柱體來完成此項(xiàng)工作，此圓柱體位于每個(gè)面的中心，正交與面并垂直向下。腳本的工作流程是：首先將所有面的高程都放入一個(gè)數(shù)組，并從高至低排序，然后依數(shù)組的順序判斷一個(gè)面的輔助圓柱體是否和其序號后的面相交，若相交則判斷其高差，這里可引入一個(gè)經(jīng)驗(yàn)閥值，滿足閥值后可認(rèn)定其基底面就為其序號后的面；若不相交則繼續(xù)在數(shù)組里依順序?qū)ふ蚁乱粋€(gè)面，直到找到其基底面為止。建模完成后，將輔助圓柱體批量自動(dòng)刪除。此法可自動(dòng)、批量的根據(jù)大比例尺地形圖矢量線生成大量三維建筑模型，且每個(gè)模型間都不會(huì)產(chǎn)生穿插在一起的廢面或重疊面。其核心代碼如下：

4.小結(jié)

在利用大比例尺地形圖進(jìn)行數(shù)字城市白模制作的工作中存在大量的普通建筑物模型，若人工逐個(gè)建立，工作量巨大；若采用現(xiàn)成相關(guān)軟件，人工后期修改時(shí)間較長，利用本文所述的3ds max腳本，可直接復(fù)制在MAXScript偵聽器中使用，或利用Visual MAXScript可視化工具制作簡單的腳本程序來使用。本文的快速建模和批量建模兩個(gè)腳本可進(jìn)行快速的、批量白模生產(chǎn)，且模型不存在多余面、穿插隱藏的廢面及重疊面，無需人工修改，可極大地提升數(shù)字城市大范圍建模效率，降低項(xiàng)目成本，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

【1】王華.3ds MAXScript腳本語言完全學(xué)習(xí)手冊[M].北京:兵器工業(yè)出版社，2006（9）.

【2】飛浪.飛浪腳本零起點(diǎn)入門系列[EB/OL].http://www.CGplus.com/bbs，2008-09-02.

【3】John Resig.陳賢安，江疆譯.精通JavaScript[M].北京:人民郵電出版社.

【4】Kelly L，Murdock.田玉敏，沈金河譯.3ds max 8寶典[M].北京:人民郵電出版社，2007.

侯博（1983年——），男，山西省陽泉人，助理工程師，2008年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)。主要從事航空攝影測量及數(shù)字城市、數(shù)字礦山工作。

由Geoway直接轉(zhuǎn)出的pdf文件圖

總結(jié)

通過上面在Geoway中的制圖數(shù)據(jù)處理和后期的三種出圖方法的研究比較，使用AI軟件雖然在顏色上可以達(dá)到和圖示規(guī)范的一致性，但不穩(wěn)定性較大，面層顏色的處理也復(fù)雜。圖內(nèi)有很多復(fù)雜的面時(shí)可以排除使用這種方法，若圖形較為簡單，面涉及較少可以使用AI轉(zhuǎn)出。在實(shí)際生產(chǎn)中有充足的制圖時(shí)間，使用CAD輸出pdf，可以使用其強(qiáng)大的編輯功能，是較為理想的使用方法。若遇時(shí)間緊迫，使用Geoway直接輸出pdf也不時(shí)為一種權(quán)宜之計(jì)。

【1】第三界全國測繪地理信息行業(yè)職業(yè)技能競賽地圖制圖技術(shù)文件.2013.

【2】GB/T 20257.1—2007，1∶500、1∶1000、1∶2000地形圖航空攝影測量規(guī)范[S].

【3】GB/T 20257.1—2007，1∶500、1∶1000、1∶2000地形圖圖式[S].

【4】Geoway 3.6用戶技術(shù)手冊.

作者簡介：

馮書玉（1973年——）女，工程師，山西省清徐人。主要從事的工作為大比例尺數(shù)字地圖的制作，建庫及審校。

P28

B

2095-7319（2014）04-0100-05