陳琳

摘 要：筆者詳細(xì)介紹了從Cyra三維激光掃描系統(tǒng)取得了點(diǎn)云數(shù)據(jù)之后，通過靈活運(yùn)用AutoCAD處理的過程，坐標(biāo)校正以及進(jìn)行三維建模的有效方法和技術(shù)技巧，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)歸納總結(jié)了AutoCAD在三維建模中的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)一些問題提出了解決方案。

關(guān)鍵詞：三維激光掃描系統(tǒng)；AutoCAD；三維建模

前言：隨著科學(xué)的不斷創(chuàng)新，新技術(shù)如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)，給人們的生產(chǎn)、生活帶來了翻天覆地的變化。由此可見，三維激光掃描技術(shù)是信息時(shí)代的偉大產(chǎn)物。三維激光掃描技術(shù)是快速取得空間數(shù)據(jù)得快捷方式，此項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)不但能夠直接反映客觀物體的實(shí)時(shí)性，而且還能夠反映其動(dòng)態(tài)性和真實(shí)形態(tài)特征。其實(shí)3D激光掃描儀本身也是能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的，但是費(fèi)用太過龐大，成本造價(jià)太高，此外，還需要其他專業(yè)軟件配合使用。然而，AutoCAD不僅具有強(qiáng)大的圖形功能，而且還具備二次開發(fā)能力。因此，相關(guān)技術(shù)人員考慮在AutoCAD平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)三維激光掃描數(shù)據(jù)處理軟件的開發(fā)利用。再次基礎(chǔ)上，特殊數(shù)據(jù)處理軟件也可以基于特殊要求和應(yīng)用程序形成。

1.AutoCAD中的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)

1.1AutoCAD中的掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

三維激光掃描儀收集數(shù)據(jù)一文件格式轉(zhuǎn)換一在CAD中連接線框一對(duì)線框圖進(jìn)行修整一在裁剪圖上繪制三維實(shí)體模型陰影渲染。Cyra數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：收集空間對(duì)象的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)主要是利用Cyra三維激光掃描系統(tǒng)完成，在Cyclone軟件環(huán)境中優(yōu)化完善三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行DXF通用交換格式，進(jìn)而傳輸?shù)紸utoCAD軟件中執(zhí)行下一步數(shù)據(jù)處理。為了能夠更好地捕捉點(diǎn)云地圖提供的三維點(diǎn)，可以提取三維特征點(diǎn)的坐標(biāo)并輸出到文本文檔的形式。在Cyclone軟件下完成了提取工作。AutoCAD中的數(shù)據(jù)處理具體步驟如下：

在AutoCAD中，我們根據(jù)計(jì)算機(jī)處理的速度，打開點(diǎn)云數(shù)據(jù)文件，并將其劃分成最佳大小，分開處理完成。再充分利用外部調(diào)入功能或CAD的插入，使四幅圖片可以完整地組合在一起。

調(diào)入數(shù)據(jù)。相關(guān)人員通過使用AutoCAD工具菜單中加載應(yīng)用程序，將編入的特征點(diǎn)程序傳遞AutoCAD，并將程序收集的特征點(diǎn)轉(zhuǎn)換為編輯文件；

通過參照特征點(diǎn)和掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)情況繪制出線框。所需的圖層必須繪制完成，同時(shí)需要清晰有序。設(shè)計(jì)師在繪制建筑物的框圖時(shí)，利用三維多義線連接三維數(shù)據(jù)點(diǎn)掃描。需要小心渲染的部分可以在點(diǎn)云數(shù)據(jù)中捕獲。繪制等高線，使其不規(guī)則的部位根據(jù)實(shí)際圖形進(jìn)行修剪，必須保證符合實(shí)際情況。

1.2在解決方案和數(shù)據(jù)處理時(shí)遇到的問題

靈活地運(yùn)用UCS軟件來校正掃描數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系：由于3D激光掃描系統(tǒng)有其特殊的掃描坐標(biāo)系，在AutoCAD中并不能達(dá)到WCS的要求，技術(shù)人員可以通過使用新定義一個(gè)坐標(biāo)系的方式來滿足繪圖多方面需求，使用AutoCAD軟件中所提供的UCS功能來校正它。

靈活地使用了基本的命令，如對(duì)象捕獲、繪圖和修改。在三維多義線，表面填充和渲染功能是不允許的。在處理時(shí)，需要將不能填充的線轉(zhuǎn)換成可以填充并繪制線框的線性形式。

1.3Cyra數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

收集空間目標(biāo)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)是通過Cyra三維激光掃描系統(tǒng)取得的。利用Cyclone軟件，

改良三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，之后再將點(diǎn)云數(shù)據(jù)保存為*的格式。DXF通用交換格式被傳輸?shù)紸utoCAD進(jìn)行妥善處理。為了能夠捕捉由點(diǎn)云圖提供的三維點(diǎn)，提取三維特征點(diǎn)的坐標(biāo)，并將它們輸出到文本文檔的形式。在Cyclone軟件下完成了提取工作。

2.數(shù)據(jù)處理中的問題與對(duì)策

2.1校正掃描數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)

1）采用三點(diǎn)式建立UCS，按照實(shí)際所需要的方向，確立X、Y、Z軸。

2）在UCS設(shè)置對(duì)話框中，將其重新命名為新的UCS，并且設(shè)置為當(dāng)前，選擇正交UCS選項(xiàng)，從而將新的UCS作為參考坐標(biāo)系以完成校準(zhǔn)。

2.2準(zhǔn)確地使用基本命令程序，如對(duì)象捕捉、繪圖、修改等。

在三維多義線中，不允許操作面域填充以及渲染等功能。當(dāng)進(jìn)行處理時(shí)，需要將不能填充的線轉(zhuǎn)換成可以填充的線型。

3三維建模需要在AutoCAD環(huán)境下確立完成

3.1建立三維建模同時(shí)解析模型的結(jié)構(gòu)

確立好創(chuàng)建模型的整個(gè)流程，頭腦清醒，才能更有利繪制圖紙。分解要繪制的實(shí)體，創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的三維模型，然后將其組合在一起。然后使用各種實(shí)體編輯命令，如拉伸旋轉(zhuǎn)來編輯。在繪制實(shí)體的過程中常會(huì)應(yīng)用到許多命令程序，如三維陣列、三維旋轉(zhuǎn)等等。通過三維數(shù)組繪制窗體，進(jìn)而準(zhǔn)確把握數(shù)組的行，列和圖層的特定偏移量，以便繪制其他窗體。

因此，我們需要熟練地使用布爾運(yùn)算，最常用的工具來創(chuàng)建三維實(shí)體，以獲得必要的組合。實(shí)體菜單中的干擾命令是在墻上空洞的好方法。表面工具可以用來編輯對(duì)滴管的表面。整體渲染完成以后，相關(guān)實(shí)體可以合并為一個(gè)完整的實(shí)體。

3.2靈活使用多視圖、UCS和3DVIEW

在這個(gè)步驟中，UCS也是非常重要的。在三維空間中更改2個(gè)不同的UCS可以輕松使用二維繪圖命令來建立與要繪制對(duì)象連接的表面上的用戶坐標(biāo)，從而使目標(biāo)實(shí)體更容易繪制；在三維空間中，UCS用于統(tǒng)一用戶坐標(biāo)系和現(xiàn)有幾何體，因此更容易標(biāo)記三維空間點(diǎn)的位置。

3.3著色和渲染

材料顏色是模型表面附著材料中最為重要部分之一。數(shù)碼照片可以通過多種方式從不同的角度和方面獲得。在相應(yīng)的繪圖工具中提取材料，并在材料對(duì)話框中構(gòu)建材料。相應(yīng)的材料被分配給實(shí)體模型，然后材料被遮蔽。這里應(yīng)注意的問題是在繪制工具中調(diào)整坐標(biāo)指令中的拾取平面或拾取點(diǎn)命令，其中渲染角度不符合實(shí)際情況。渲染效果如圖3-1所示，著色效果如圖3-2所示。

3.4生成三視圖

在繪制新建筑物實(shí)體模型后，求出各角度透視圖以及投影圖，并輸出相應(yīng)模式，分配給各個(gè)相關(guān)部門。生成三視圖方法手段很多。筆者結(jié)合自身實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，介紹一種較為實(shí)用的方法：

1）在新的建筑物的實(shí)體地圖模型空間中建立框架層并將其設(shè)置到當(dāng)前層。

2）將立體圖從模型空間轉(zhuǎn)換為繪圖空間，并刪除模型畫板中的軸承塊立體圖。

3）在命令行鍵Mview命令中，創(chuàng)建4個(gè)Windows視圖。

4）單擊要查找的視圖的“查看”命令

5）技術(shù)人員通過點(diǎn)擊縮放命令確定四個(gè)視圖的比例尺。假使視圖未對(duì)齊，則可以使用mvsetup命令對(duì)其進(jìn)行微調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)“主俯視圖長對(duì)正，俯左視圖寬相等，主左視圖高平齊”的關(guān)系。

6）使用Ucsicon命令依次關(guān)閉坐標(biāo)圖標(biāo)

7）關(guān)閉設(shè)置層以隱藏三視圖中的幀，得到三視圖和無邊界的立體圖像，然后在原始地圖中標(biāo)記三視圖的尺寸大小。

結(jié)束語

綜上所述，如今，在測(cè)量領(lǐng)域中已經(jīng)廣泛使用三維激光掃描技術(shù)，在AutoCAD的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)下，它將拓寬大規(guī)模點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維建模和利用空間。作者簡(jiǎn)要介紹了Cyra 三維激光掃描系統(tǒng)在AutoCAD中獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)的過程。最后，生成建筑物的三維實(shí)體模型。討論了AutoCAD中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理方法，為保護(hù)和原型重建提供了新途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]舒飛，等.AutoCAD2002三維造型實(shí)例與技巧[M].北京：航空工業(yè)出版社，2002.

[2]王彬華.AutoCAD2002中文版實(shí)例教程[M].電子科技大學(xué)出版社，2002.

[3]舒飛Autc～；AD2002三維造型實(shí)例與技巧[M]北京：航空工業(yè)出版社.2002.

[4]王彬華.Autd2AD2002中文版實(shí)例教程[M].成都：電子科技大學(xué)出版社.2002.

[5]張立明.Autcl2AD2002精彩創(chuàng)意實(shí)例講解[M].北京：海洋出版社.2002，

[6]金俊喜.利用三維激光掃描技術(shù)采集高精度公路DTM數(shù)據(jù)[J].山西建筑，2006，32（23）：153—154

（作者單位：江西省基礎(chǔ)地理信息中心）