【文章內(nèi)容簡介】 正射影像圖（ DOM）等空間三維數(shù)據(jù)。適用于宏觀的，大面積的獲取空間 三維數(shù)據(jù)。如圖 22： 圖 22： 航飛平臺 利用移動測繪系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù) 移動式測繪系統(tǒng)就是一種以汽車為運載工具的綜合多種傳感器測繪系統(tǒng)，主要由 GPS 接收機，慣性導航系統(tǒng)， CCD 相機，激光雷達測距儀和運載平臺汽車組成，這套系統(tǒng)的特點在于能夠填補航空攝影測量技術在獲取數(shù)據(jù)時難以充分提供復雜地物的細節(jié)信息與人工地面數(shù)據(jù)采集時間過慢的不足。適用于中等面積高精度的三維空間信息數(shù)據(jù)采集工作。 其他手段采集數(shù)據(jù) 除以上三種較為先進的數(shù)據(jù)采集獲取方法外，還有利用合成孔徑雷達采集，傳統(tǒng)的野外數(shù)據(jù)采集以 及近景攝影測量采集等手段方法。 2． 2 城市三維模型的種類與建模方法 三維模型的種類 總的來說，三維城市模型可以分為地形模型， 地物 模型 兩個大類。 地形是數(shù)字城市中最重要的地理對象，是城市實體的三維空間基礎。利用正射影像加數(shù)字高程模型 (Digital Elevation Model， DEM)可以生成三維地形的圖形表示 。數(shù)字高程模型 (DEM)是地形表面形態(tài)的數(shù)字表示。 DEM是地理信息系統(tǒng)中最重要的空間信息資料和進行地形分析的核心數(shù)據(jù)，也是繪制三維實體和進行 地形分析的重要基礎數(shù)據(jù)。 在地物模型中主要考慮 建筑物、道路、橋梁和水域等地物的建模，而建筑物是城市模型中最關鍵的地物，它的建模對于三維城市可視化具有十分重要的意義。對于建筑物，人們不只是關心其外形的描述，而且要求知道其幾何結(jié)構(gòu)和屬性信息，以便對其進行空間分析和不同層的屬性查詢。建筑物建模分為幾何形狀建模和紋理映射建模，建筑物的三維幾何形體的表達是三維數(shù)字城市建模研究的重要內(nèi)容。 三維建模方法 ⑴ 采用造型軟件建模 綜合運用 AUTO CAD， 3D MAX ， IMAGIS， Multigen Creator 和 Erdas 等三維建模軟件進行三維建模工作， 盡可能的緩和城市三維模型數(shù)據(jù)量的不斷增長與三維建模技術局限性之間的矛盾，從而盡量把模型建得和實物建造的一樣。 ⑵ 采用三維影像方式建模 把 DEM， DOM， DLG 數(shù)據(jù)與航空攝影照片進行疊加，通過全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)的處理生成三維影像。 ⑶ 采用 GIS 屬性建模。 利用現(xiàn)有 GIS 系統(tǒng)中 X、 Y 坐標和作為屬性數(shù)據(jù)的 Z 坐標值，直接生成三維模型。 2． 3 三維模型的處理與渲染輸出 城市三維模型精細程度因為模型數(shù)據(jù)量和三維數(shù)據(jù)采集方式的缺陷而受到限制，場景的真實感很大程度上要靠紋理來體現(xiàn)，三維模型的紋理占據(jù)著非常重要的地位。目前只 有通過 3D MAX， Multigen Creator 和 Photoshop 等軟件為三維模型進行一系列的處理，賦予合適的真實材質(zhì)和紋理貼圖，在達到了預定的真實效果后，通過計算機輸出為圖形，動畫等文件，有時根據(jù)各種情況加入多媒體（音樂，圖像，影像）數(shù)據(jù)模塊，在視覺和聽覺上更能滿足用戶的需求。 第三章 城市三維模型 的構(gòu)建 在城市空間三維數(shù)據(jù)（空間三維坐標，地物地貌高程，屬性，紋理）獲取后，要搭建三維建模軟件平臺進行城市三維建模工作，但是，目前用于三維建模的軟件眾多，各具特色。如果只用一種可以應付較為簡單的個體目標三維建模，難以應對大范圍的城市三維建模，所以 可以將 多種軟件混合運用，各取所長運用到三維建模工作中。 3． 1 城市三維建模的構(gòu)建流程 基于 AUTO CAD 和 3D MAX 的三維模型構(gòu)建流程 ： ①在 AUTOCAD 中進行精確的二維建模，生成﹡ .dwg 文件。 ②導入 3DS MAX 中建立三維立體模型。 ③通過 Photoshop、 Coreldraw 處理和制作各種紋理貼圖，并在 3DS MAX 中作立體渲染。 ④在 3DS MAX 中制作成效果圖和動畫輸出。 基于 Multigen Creator 的三維模型構(gòu)建流程 ①將 AUTOCAD 和 3DS MAX 進行三維建模，生成﹡ .3ds 文件。 ②將上面的文件導入 Multigen Paradigm Creator 中對三維立體模型進行為例貼圖和渲染，并輸出為 open flight 文件。 ③把 open flight 文件 導 入 Multigen Paradigm vega 中對三維立體模型進行實時動態(tài)驅(qū)動，實現(xiàn)漫游和動畫輸出功能。 3． 2 三維建模的關鍵技術 使用 AUTO CAD 和 3D MAX 建模的關鍵技術 AUTOCAD 和 3DMAX 兩款軟件都是由 AUTODESK 公司開發(fā)的，是目前工程規(guī)劃、設計、處理等應用最為廣泛的兩種軟件。使用上述兩種建模軟件時使用到的關鍵技術有：精確的捕捉定位，拉伸，放樣，旋轉(zhuǎn)和布爾運算等。 ⑴ 精確的捕捉定位 在 AUTO CAD 里要求熟練運用點捕捉，線捕捉，交點捕捉，中心捕捉等功能。在 3D MAX 里要 求熟練運用二維捕捉，三維捕捉，角度捕捉等功能來達到模型的精確定位。 ⑵ 拉伸 拉伸主要針對二維圖形進行操作。通過拉伸二維圖形的面，使其產(chǎn)生一定的厚度，從而生成實體模型。在需要建模時先繪制出目標的二維截面，然后拉伸出厚度。在 3D MAX 中使用 Extrude 修改器來完成。如圖 31： 圖 31： 拉伸 ⑶ 放樣 Loft Object（放樣）是將一個二維形體對象作為沿某個路徑的豎截面，從而形成復雜的三維對象。同一路徑上可在不同的 段給予不同的形體。我們可以利用放樣來實現(xiàn)很多復雜的模型構(gòu)建。在制作放樣物體前，首先要創(chuàng)建放樣物體的二維路徑與截面圖形。在 3D MAX 中放樣可以通過 Get Path（獲取路徑）， Get Shape（獲取圖形）兩種方法創(chuàng)建三維實體模型。同時可以選擇物體的截面圖形后獲取路徑放樣物體，也可以通過選擇路徑后獲取圖形的方法放樣物體。如圖 32： 圖 32： 放樣 ⑷ 布爾運算 布爾運算（ Boolean）是英國的數(shù)學家布爾，在 1847 年發(fā)明了處理二值之間關系的邏輯數(shù)學計算法，包括聯(lián)合、相交、相減（ AND、 OR、 NOT）。在圖形處理操作中引用了這種邏輯運算方法使簡單的基本圖形組合產(chǎn)生新的形體。并由二 維布爾運算發(fā)展到三維圖形的布爾運算。在 3D MAX 中可對兩個相交對象進行差、并、交集運算，在 3Dstudio MAX 中還可對一個物體進行多次的布爾運算，也可對原對象的參數(shù)進行修改，并且直接影響布爾運算的結(jié)果。如圖 33： 圖 33： 布爾運算 AUTOCAD 和 3DMAX 二款軟件都提供了相對較為齊全的模型修改工具，使用這些編輯修改器，既可以提高建模速度，又對模型在日后的更新起到很重要的作用，并且能在模型修改中所需要的細節(jié)，如倒角、對齊、旋轉(zhuǎn)、陣列、拷貝、移動、縮放、鏡像等，需要建模工作者能熟練使用這些編輯修改器。 使用 Multigen Creator 建模的關鍵技術 Multigen Creator 是美國 Multigen－ Paradigm 公司推出的一個強有力的、集為一體軟件包，專門創(chuàng)建用于視景仿真的實時三維模型，是一個功能強大、交互式的三維建模軟 件。它通過其“所見即所得”（ WYSIWYG）的建模環(huán)境可以建立高度優(yōu)化的三維模型，是所有三維建模軟件中的佼佼者。 Multigen Creator 生成的 openlfist 格式的三維模型文件能夠全面支持場景建模過程的層次細節(jié)(LOD)、自由度 (DOF)、聲音、實例、復制、動作序列、包圍盒、場景光照、點光照、透明、紋理映射、材質(zhì)等基本概念，已成為事實上的虛擬現(xiàn)實及仿真界的工業(yè)標準。能被多個專業(yè)虛擬現(xiàn)實（ VR）開發(fā)軟件包（如 VEGA、 OpenGVS）兼容與調(diào)用，其不僅能夠創(chuàng)建車輛、樓房等三維物體模型，而且還可以利用 數(shù)字地圖文件創(chuàng)建三維地形模型。由于 Multigen Creator 卓越的性能，其被廣泛地應用于城市視景虛擬漫游和虛擬戰(zhàn)場環(huán)境仿真等多個領域。 Multigen Creator 與 3D MAX 相比之下，