張獻偉 劉衛(wèi)軍 楊志強

（新疆工程學(xué)院土木工程學(xué)院,新疆 烏魯木齊830091）

自然資源部將于今年起推動實景三維中國建設(shè)，目前，智慧城市時空大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)試點城市總數(shù)達50 個[1]。隨著三維數(shù)字建模技術(shù)的發(fā)展，眾多優(yōu)秀的 GIS 軟件公司也相繼推出了各自的三維 GIS 軟件[2]。傳統(tǒng)的三維建模方法是運用專門的三維建模軟件對建筑物手工進行繪制，具有很高的模型精度也比較美觀，但對于海量的三維模型就顯得力不從心。

CityEngine 以計算機生成建筑模型作為設(shè)計語言[3]，通過規(guī)則對空間三維模型進行定義與描述，進而實現(xiàn)精細建模。利用CityEngine 進行校園三維建?？梢酝瑫r兼顧速度與建模質(zhì)量。借助 CityEngine 平臺獲取建筑物的三維信息描述和數(shù)字平臺搭建，可實現(xiàn)校園場景和三維地理位置融為一體進行全方位場景瀏覽、查詢校園構(gòu)筑物信息，使用戶獲得身臨其境的感覺。

本文以新疆工程學(xué)院新校區(qū)為例，獲取校園 googleeearth 高分影像、數(shù)碼建筑紋理貼圖，以 CAD 校園平面圖和高分影像的二維校園為參考，完成校園內(nèi)地物的矢量化，利用 CityEngine 軟件構(gòu)筑三維模型及場景，利用紋理貼圖進行建筑物構(gòu)筑，建立具有界面動態(tài)瀏覽、實景查詢等功能。

1 數(shù)據(jù)準備

1.1 影像數(shù)據(jù)及CAD 數(shù)據(jù)

采用的影像圖數(shù)據(jù)是來自軟件自帶的Get Map Date 功能獲取的。

對校園的規(guī)劃圖CAD 數(shù)據(jù)進行修正，將需要用到的建筑物及地面數(shù)據(jù)進行保留其余數(shù)據(jù)整改，盡量使數(shù)據(jù)貼合學(xué)校建筑物的現(xiàn)狀。

1.2 紋理貼圖數(shù)據(jù)

采用分辨率較高的手機來得到建筑物紋理貼圖數(shù)據(jù)，建筑物頂端貼圖采用影像圖數(shù)據(jù)。在用高分辨率的手機獲取紋理數(shù)據(jù)，在完成紋理數(shù)據(jù)采集工作后將圖片導(dǎo)入美圖軟件中對圖片進行后期處理，使影像更加清晰、標(biāo)準規(guī)范。

2 主要建筑物矢量化

在手工創(chuàng)建完道路網(wǎng)后軟件會在各道路之間自動形成街區(qū)，各街區(qū)內(nèi)即可對校園內(nèi)主要建筑物及草地、荒地、硬化路面等地物進行矢量化，對教學(xué)樓和實驗樓等較為復(fù)雜的建筑進行切分，保證后續(xù)調(diào)整中只需部分調(diào)整并不影響整棟建筑。

3 建筑物三維模型

建筑物的三維建模方法一般分為以下幾個步驟：

3.1 需要對所研究的區(qū)域的整體情況有大致的了解并進行勘察工作。需要明確某些地區(qū)的建筑物和影像圖的差別及某些建筑和地物已經(jīng)滅失然而影像圖卻依然存在，要做好標(biāo)注。確定建筑物的總高度和每層高度，在后期貼圖時可以對每一層和底層進行分開貼圖建筑物的還原度會更好。

3.2 矢量化完成后選中建筑物地塊將其拉伸到所測量高度。

3.3 當(dāng)建筑物立面比較復(fù)雜或有凹凸時需要進行分割操作。校園的建筑大多比較規(guī)則，相對于城市大量復(fù)雜的建筑較容易建立三維模型，因此可以不采用規(guī)則建立模型。教學(xué)樓拉伸成圖如圖1。

圖1 建筑物白模

4 貼圖處理與場景發(fā)布瀏覽

立面外觀貼圖時，主要有外觀建模和手工貼圖兩種，對墻體進行紋理貼圖可以極大的增強建筑模型的逼真效果，是模型真實的重要基礎(chǔ)，本文涉及的建筑物比較少選用手工貼圖，貼圖處理前后如圖2 所示。

圖2 貼圖處理前后對比圖

建立場景后，可以將場景模型發(fā)布到Web Scene 上與他人共享，發(fā)布前確保所有圖層處于可見狀態(tài)，選中場景內(nèi)所有模型導(dǎo)出到CityEngine Web Scene, 以3D Web Scene Viewer 打開，如圖3 所示。在該平臺下還可以對場景內(nèi)的建筑進行搜索和定位，如圖4 所示。

圖3 場景發(fā)布與瀏覽

圖4 搜索與查詢

結(jié)束語

本文基于CityEngine 平臺對高校內(nèi)的主要建筑物和道路網(wǎng)進行探討，通過搜集資料獲取了校園內(nèi)的主要建筑如教學(xué)樓、宿舍樓、實驗樓等，對主要建筑進行了建模并創(chuàng)建較符合實際情況的校園三維場景圖，實現(xiàn)校園場景發(fā)布與瀏覽、數(shù)據(jù)查詢等功能。