城市建筑三维建模工艺方法研究毕业论文.doc

本科毕业论文（设计） 题目： 城市建筑三维建模工艺方法研究化石林为例 姓 名： 郑建康 学号： 2114772 院（系）： 信科学院 专业： 地信 指导教师： 雷震 职称： 教授 评 阅 人： 职称： 2014 年 6 月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。本学位论文属于1、 保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、 不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 摘要数字城市的提出给传统的地理信息系统（GIS）带来的不仅仅是许许多多的机遇，同时也可以看到很多挑战。数字城市的特点在于利用真实的地理位置信息，包括其中的各种自然情况，以及建筑物之间的布局与拓扑关系，来搭建出城市的数字化信息框架，同时在这个信息框架中嵌入人们所需要的相应信息。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。随着科技的进步和人们对信息需求的增长，传统的地理信息系统基于二维数据的查询分析功能已经不能满足市场对更直观、更海量的数据的需求，三维可视化的数字城市能够更加直观、更加真实的表达与展现空间信息，特别是随着虚拟现实技术、视景仿真技术以及硬件设备等等各方面的发展，更加加速了三维数字城市和三维GIS的发展。在三维虚拟场景中，能够看到贴近事实的三维景观，并且能够通过动态交互的方式，观察和控制场景，达到与虚拟场景的交互3。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。由于当前各行业对于构建城市三维GIS研究的高成本、长周期、大手笔且存在许多不足之处，基于GIS行业中三维领域这样的特点，本文就利用传统的软硬件来建立城市三维景观进行一些初步探讨，概述了三维GIS数据的特点及其获取方法，分析了基于3DMAX建立建筑三维模型的技术路线，并以地大东区化石林虚拟场景建立为例详细讨论了基于skyline构建仿真三维场景的实现方法，提出了建立城市三维GIS的作用、意义和发展前景。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。关键字：三维，skyline，3DMAXAbstractDigital City proposed to the traditional geographic information system (GIS) has brought opportunities and challenges. It is based on the true location information , as well as a variety of natural conditions in which the layout and relationship between the various buildings , to create digital information framework of the city, while people can get relevant information embedded within that framework.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。However , with the development progress of the times and technology, geography dimensional query analysis and data processing and other information has been greatly failed to meet market and customer needs for massive data analysis , 3D visualization of digital city can provide the city with more real intuitive expression , especially with the development of virtual reality technology such as virtual modeling technology , visual simulation technology and virtual hardware devices and other technologies , and promote the development of 3D digital city and 3D GIS . In the three-dimensional virtual scene , feel the lifelike three-dimensional landscape , and can dynamically interact with , observe and control the scene , to interact with the virtual scene.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。Based on the characteristics of the various sectors of the current three-dimensional GIS Urban Construction cost , long cycle, generous , this article on how to build using traditional software and hardware 3D City conducted a preliminary study , an overview of the theodolite prism combination in buildings without three-dimensional coordinate data acquisition part of the practical application , analyzed the AUTOCAD and 3DMAX establishment of urban -based 3D landscape technology roadmap , and to produce a digital district, for example detailed discussion of the three-dimensional scene modeling, dynamic simulation and real-time driving method, proposed three-dimensional GIS to establish the role of the city , the significance and development prospects.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。Keyword：3D,skyline,3DMAX目 录第一章 引言1鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1.1 研究背景和意义1籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。1.1.1 研究背景1預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1.1.2 研究意义1渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。1.2 国内外研究现状2铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1.3 本文主要研究内容3擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。1.4 实现方法和技术路线4贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。第二章 三维模型数据获取5坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.1 数据特点5蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2.2 遥感影像6買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.3 近景摄影测量6綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2.4 激光扫描测量6驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。2.5 GIS/CAD数据导出7猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。第三章 三维模型制作8锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.1 导入影像图8構氽頑黉碩饨荠龈话骛。3.2 影像图矢量化8輒峄陽檉簖疖網儂號泶。3.3 3DMAX建模8尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。3.4 注意事项10识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。3.5 贴图制作10凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。3.6 成果展示11恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。第四章 基于skyline三维场景13鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。4.1 MPT制作13硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。4.2 Skyline支持的模型格式13阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。4.3 模型输出14氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。4.3.1 .X格式模型输出14釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。4.3.2 导出设置14怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。4.3.3 所记录的模型中心点坐标值文本格式17谚辞調担鈧谄动禪泻類。4.4 XPL2格式模型的获取17嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。4.4.1 MakeXpl各项参数说明17熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。4.4.2 操作方法18鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。4.5 模型点SHP文件的创建18纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。4.6 批量加载模型19颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。4.7 Bounding box的使用21濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。4.7.1 创建Bounding box的方法21銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。4.7.2 重要参数22挤貼綬电麥结鈺贖哓类。4.8 成果展示22赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。第五章 结束语24塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。5.1 过程中出现的问题及解决方案24裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。5.2 结论24仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。5.3 存在的问题25绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。5.4 前景展望25骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。5.5 致谢25瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。参考文献27鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。第一章 引言1.1 研究背景和意义1.1.1 研究背景城市建筑三维建模是利用三维建模软件，选取特定的目标和区域根据采集到的数据建立三维模型，如：树木，建筑物，草地，道路，水系，以及一些辅助性的设施，如天桥，路灯，消防栓等等。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。前微软首席执行官比尔盖茨认为，在今天的世界上，如果一个城市不跟踪最新的理念，把现有的技术应用到极限，明天可能他就会变成一个鬼城。说明人们不该把视线停留在现有的二维城市空间数据上，二维的城市空间数据逐步被三维空间数据取代是未来地理信息发展的必然趋势。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。目前三维虚拟场景的主要技术点在于通过三维建模技术建立三维模型，在城市信息化平台上，将这些模型编制到相应的三维空间中，以此产生逼真的环境，使用户在视觉上有一种“如临其境”的感觉，它以视觉和听觉的形式反映了设计者的思想，使用数字化的虚拟场景模拟技术代替了过去借助传统沙盘模型来展示真实场景的方法。三维空间信息的表达效果是传统的二维空间信息远远所不能比拟的。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。1.1.2 研究意义假想在未来一个年轻的孩子对数字地球的成果进行参观，在戴上专业的显示头盔后，他看见如同真实场景一般的三维画面，使用遥控器可以对眼前的画面进行相应的操控，放大、缩小、移动；慢慢放大眼前显示的三维场景的分辨率，可以依次看见大陆，之后是乡村、城市，最后是住房、街道、消防栓、树木以及其他天然和人工的大大小小的地物。他利用带有透视的漫游功能来欣赏眼前的3D视图，眼前被发现的区域引起他探究的兴趣。当然，地形仅仅是她能与之互动的多种数据之一。利用声音辨别能力系统，他能够获取类似于植物和动物的物种分布、实时天气、道路、政治范围、人口等等各个方面自己需要的信息。他也能让他和其他学生收集到的相关数据作为现有的实时数据的具体化，这些信息都能被完整无损的融入当前的数字地图或者地形数据。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。使用遥控器单击连接按钮，他能够获得他所看见的事物的更为详细的信息，例如，为毕业旅行去国家地质公园游玩作准备，他计划徒步去看大片的岩浆岩，他刚刚阅读到关于沉积岩的知识。事实上，利用手中的遥控器，他同样能完成一场虚拟的旅行，同样会很有趣。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。他可以穿越空间、穿越时间，丝毫不会受到限制。在完成一场虚拟的卢浮宫之游之后，她利用相应的时间偏移工具可以观看到一段时间之前的状态，借此可以学习法国的历史，观看一些相关新闻短片、口述历史以及报纸等等各种各样的原始资料。他可以将一些有用的信息打包起来发送到自己的电子邮箱中，以便今后学习。因此，城市三维仿真技术的意义有：胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。(1)城市三维仿真技术对真实场景的表现能带给人更加直观更加真实的视觉效果，不仅仅是这样，三维数据相比二维数据的优势在于不仅能反应空间对象之间的平面关系，还能反应他们之间在竖直方向上的关系。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。(2)城市三维仿真技术已经在许多领域中有了频繁的应用，其对城市真实场景的表现力吸引了大量的GIS领域工作者以及用户，现阶段这项技术在国内一些大城市已经开始取得研究成果。这种手段不仅仅可以真实的反应真实世界的场景，同时在城市规划领域也有突出的表现，利用贴近现实的三维场景，规划者可以更加直观的看到真实情况，从而进行更加准确的判断，而且三维仿真技术还可以对于新作出的决策作出三维模拟，可以迅速直观的看到决策的效果，既省时省力，又可以帮助人们筛选出最好的规划策略。目前这项技术在北京、上海和深圳都得到了尝试的机会，并且都取得了不错的成绩。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。(3)在城市三维仿真系统中，我们可以轻松的制定出城市规划的方案并随时对其作出调整，这大大加快了城市规划工作的效率，提高了规划效果。陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。(4)利用城市三维仿真系统来研究一些城市规划中存在的问题时，三维的直观性可以帮助我们获得更加丰富的信息，研究角度更加全面，从而能够做出更为客观全面的决策。同时，在三维仿真系统中可以随时对目标项目进行修改和更新，这可以帮助我们更加轻松的发现一些潜在的问题，既可以减少处理问题的时间，又可以提供更多种解决问题的方法。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。1.2 国内外研究现状GIS从二维数据进步到大规模三维数据是其发展的必然趋势。由于三维GIS有着巨大的应用潜力，众多高等院校、公司、科研机构积极投身于三维GIS的开发研究中。但是由于三维GIS的理论和技术远比二维GIS复杂，有关其的大部分内容的研究目前还处于探索阶段，存在许多有关数据获取方法以及模型制作中的实际问题有待解决。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。目前国内外对于三维GIS的研究重心还更多的停留在三维可视化和场景漫游技术上面，对于空间查询和空间分析方面ERDAS在IMAGING VIRTUAL GIS模块中做了一部分功能，可以对已有三维场景做查询检索、通视性分析等操作，另外三维GIS领域中比较有名的软件有:ESRI公司的产品ArcView GIS3Danalyst，ArcInfo 3DX，ERDAS公司的产品Imaging Virtual GIS，适普公司的IMAGIS,吉奥的CCGIS 等等。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。随着地理信息系统，数字城市的发展和普及，三维景观仿真技术已经逐渐应用在各个行业当中，大规模城市三维建模不断出现，并且呈现出十分乐观的市场需求，其在三维表达模拟方面表现出了直观性，在分析方面虽然目前技术不够成熟，但是已经可以预见到其丰富的信息特性，客户完全可以借助三维数据凭借自己的经验与理解快速做出准确的空间决策12。謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。所以近年来城市三维模型越来越广泛地应用于城市的数据处理与管理。比如城市开发决策支持、城市规划与管理、三维空间分析、虚拟城市三维可视化：如空气污染与噪声扩散分析、日照分析、可视性与视觉景观、土木工程与军事行动支持、电磁波传播分析、污染分布仿真等。在众多领域显现出巨大的应用潜力，从而成为普遍关注的焦点，三维数字城市中三维场景模块渐渐成为地球空间信息服务的主要方式。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。1.3 本文主要研究内容在三维场景制作需求量越来越大的今天，许多民用项目也有三维场景方面的需求，由于这方面的项目跨两个领域，三维建模方面的人员大多不常接触GIS相关的软件，而GIS相关的专业人士通常存在三维建模方面知识的空缺。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。本文以地大东区化石林为研究对象，从三维数据采集，三维建模，到三维场景的桌面窗口显示的完整过程做一个系统的概述和研究。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。三维数据采集部分主要先介绍了GIS三维数据的特点，然后对常用的数据采集方法逐一做了系统的介绍；三维建模部分对于数据准备，建模关键技术，以及需要注意的问题都做了说明；第四章基于skyline的三维场景模拟对于成品模型入库到skyline并且完成可视化的过程进行了分步讲解；最后对于整个过程中遇到的问题及解决办法，以及仍存在的问题做出了总结，并对GIS三维方向的前景作出了展望5。納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。1.4 实现方法和技术路线本文中我们制作化石林三维场景的实现方法是：利用稻歌Google map截获器下载影像图，利用影像图来制作MPT文件，对影像图进行矢量化获取矢量文件获取地物坐标，制作出shp文件，利用近景摄影获取的照片来制作地物模型，并在照片上截取地物纹理，将纹理附加到模型上。具体流程图如图1-1所示。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。图1-1 三维场景建立流程图25第二章 三维模型数据获取2.1 数据特点不同的GIS系统的面向的对象不同，目的不同，对数据的要求也就会相应的有差别。与其他GIS系统相比较，三维GIS所使用的空间数据有自己的特点：灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。(1)数据量大。它包括了地表的地形数据、模型高程数据、模型纹理数据、规划用地等数据，其包含城市地上、地下的全部空间数据及信息。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。(2)定位精度高。由于城市景观三维模拟中使用的多为大比例尺的地形图，特别是大比例尺的城市基本地形图，对三维模型进行匹配时要达到完美契合，数据精度也就相当高，平面精度相对邻近已知点的点位中误差为5厘米。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。(3)空间数据的使用部门，相对比较固定。(4)空间数据范围相对固定。一个城市规划勘测信息系统，其所管理和操作的数据对象长期都是针对本城市市域范围，不会发生多大的变化。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。(5)传统对空间数据的采集、使用的作业过程多以国家制定的标准、规范，相应的行业规范作为依据。(6)同一空间位置上依附的属性信息多样化且复杂，不同需求的用户其关心的属性信息各不相同。(7)纹理数据的表现，现实中的建模实体纹理多样化，表达难度较大，不同精细程度的三维模型对纹理的表达要求也不一样。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。只有对客户的需求进行综合分析，并针对本系统的特点，才能制定出合适的数据标准以及交换原则。制定出一份好的数据标准，能让数据更好的完成共享，数据的转换也会变得轻松、高效。本文主要讨论的GIS数据是三维空间数据，因此，如何达成快速、准确、形象地表达建筑物的空间平面位置和竖向特征是目前GIS三维领域研究所急待解决的重要问题。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。三维模型的数据源包括空载激光扫描、卫星影像、航空影像、近距激光扫描、近景摄影、人工测量和GIS/CAD导出数据等。这些方式取得的数据各自有各自的特点，制作出来的模型也各不相同，可以应对不同类型场景的数据要求，例如，卫星影像和航空影像以及空载激光扫描一般应用在大范围场景的三维建模上，近距激光扫描、近景摄影和人工测量应用于高精度三维模型的数据获取中，GIS/CAD导出数据是利用已有二维数据制作三维场景，其特点是自动化程度高，方法简单，速度快，缺点在于场景模型的精细度低。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。2.2 遥感影像在三维场景模拟中，遥感影像通常用于建立地形，方法是基于相应区域的DEM数据叠加现有遥感影像以完成三维地形的显示。可以对现有DWG格式的地形图做处理，将不必要的图层删除掉，保留建筑物物、标注点、绿地面、道路面、树木点以及等高线所在的图层，将其中的等高线图层提取出来，进行内插处理，生成的地形DEM。在使用影像图之前需要对影像图做校正和投影变换，对DEM和影像图的融合可产生能真实反映地表起伏和地面纹理的数据集文件。在缺少等高线数据且地形起伏没有明显影像的情况下，也可以直接用影像图作为地形底图使用。緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。在三维建模的时候，通常需要导入矢量图作为坐标和比例的依据，矢量图可以通过对遥感影像的矢量化来获取。2.3 近景摄影测量近景摄影测量是采用摄影手段来确定目标物体外形及大小数据的一种测量方法，其关键在于数字照片的定位和相机的姿态定位，两者直接影响到测量及成像精度。騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。传统摄影测量使用专门为近景摄影测量设计的测量摄影器械，这种摄影机有很多优点，如光学性能好、机械结构稳固，这样获得的测量数据精度更高，但由于专业的器械价格相对比较昂贵，且不便于携带，因此在摄影测量的过程中使用的更多的是普通的数码相机，又称为非量测摄影机。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。影响摄影测量精度的因素包括：摄影质量、控制质量、设备性能、被测物体的光照状态、后期处理的软硬件性能。近景摄影测量设备类型及各类特点：1.量测摄影机的特点是机械结构稳固、光学性能好；2.格网测量摄影机的特点是既具有量测摄影机的功能，且配有格网；3.半量测摄影机的特点是不具备量测摄影机的功能，但他配有改正底片变形的格网；4.非量测摄影机的特点是内部点元素不能记录，光学畸变较大，未采取减少或改正底片变形的措施，并且不具备记载外部空间参数的设备6。镞锊过润启婭澗骆讕瀘。2.4 激光扫描测量高精度激光扫描仪有Airborne Scanner、Laser Facade Scanner等等，其作用是获取目标物体表面的球面坐标信息并将其制成数字影像图，这些信息可以被转换到笛卡尔坐标系中，并用来进一步作用于有关的三维应用。榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。将GPS、惯性导航系统（INS）和扫描激光测距仪进行集成，则组成机载激光扫描制图系统（Airborne Scanning Laser Mapping System），可进行大范围数字地表模型（Digital Surface Model，DSM）的高精度实时获取。邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。在激光扫描测量中，包括有GPS、姿态测量装置和扫描激光测距仪，通常是先获取目标的精确位置和姿态参数，然后利用扫描激光测距仪获取成像中心到采光点的距离，然后用这些数据计算出目标的位置。嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。与传统的摄影测量作业相比，激光扫描测量有很多优点：无需地面控制点，可部分穿越树林遮挡直接获取地表的高精度三维信息；对测量环境没有要求，即使是在夜间也可以进行测量；获取数字地表模型的测量成本相比摄影测量要低出很多；相比传统测量，激光扫描测量可以连续自动获取数据；测量速度、精度比传统测量要更高。该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。2.5 GIS/CAD数据导出由于三维GIS技术的技术不够成熟加普及度不足，市场上仍旧是二维数据占有率较高，然而，很多时候二维数据不能满足一些特殊需求，例如三维GIS的研究上，对三维大规模场景数据的需求十分强烈，但是三维场景数据的获取成本较高，耗时较长，因此产生了这种利用二维数据快速产生三维场景数据的方法。劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。对于已有二维GIS数据可以进行简单的导出处理，基于现有的矢量图可以完成简单的建模，该方法成本低且自动化程度高，在需要快速建立三维模型的领域有着广泛的应用，这也是在现有的数据水平下大多数二维GIS提供三维能力的最主要方式，缺点在于生成的三维场景与现实的贴近度降低，数据的直观性也较差，分析功能仍停留在二维数据的水平。臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。正因为这类数据源存在着许多问题，随着三维技术的发展和成熟，这种方法将会渐渐被新的方法所取代。 第3章 三维模型制作3.1 导入影像图三维模型制作之前要先整理好对应区域的影像图文件，制作模型时要导入整理好的矢量图文件，在建模时可以作为参考线，并且给模型提供相应的坐标，在矢量图的基础上创建三维模型，创建好的模型位置必须与矢量图上相应的地物坐标保持一致。鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。3.2 影像图矢量化1.截影像首先要去google earth上去下载我们学校化石林的卫星影像图。2.矢量化准备工作对图像进行投影定义。在ARCGIS中添加卫星影像图之后手动添加shp图层，在arccatalog里面添加点，线，面的shp文件，注意，添加到时候也要定义投影，选择WGS1984。穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。3.矢量化矢量化化石林里面的化石，道路，植物等，其中道路利用擦除方法来进行矢量化，具体步骤如下（针对面）：先建立一块较大区域的矢量区在被截的图层上，也就是之前正在用的图，然后建立一个临时的图层，和之前的图保持性质相同比如投影等，然后在临时图上画出想要在那块大区域上抠的区域，保存。利用工具箱中的overlay 中的erase来进行擦除。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。4.成图右击菜单栏空白处添加layout工具模块，将矢量化的图层一起导入到DWG格式下。3.3 3DMAX建模将上个步骤中产生的DWG格式矢量图导入到3DMAX中，会显示出地物的二维平面图，在3DMAX中需要对二维图的轮廓重新勾画（利用捕捉工具），勾画出的面便是需要建模地物的底面，对该底面进行一系列操作可以得到想要的三维模型，关键技术如下：浹繢腻叢着駕骠構砀湊。（1）拉伸拉伸在3DMAX中使用挤出修改器来实现，作用是将现有的二维图形在竖直方向上进行拉伸，其操作对象是二维图形，挤出长度的数值为正时二维图形会向其正方向做一个延伸，为负值时则相反。在对矢量图进行处理之后得到的模型底面通过挤出便可以得到立体的模型，挤出的长度即是模型的高度。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。（2）放样LoftObject（放样）的作用和拉伸相近，不同点在于二维图形的拉伸方式不仅仅是在竖直方向上，而是可以给拉伸方向赋予一个固定路径，使二维图形沿着这条路径进行拉伸，而且在同一路径上的不同区段的剖面可以按照特定的规则发生改变。放样是一种常用的建模方法，可以用来实现很多复杂模型的构建。制作放样模型之前需要预先制作好放样平面和路径。惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。在3DMAX中，放样的重要参数包括放样路径、放样图形、缩放、扭曲、倾斜、倒角、拟合等等，可以实现图形随着路径进行缩放、扭曲、倾斜等等特殊效果，可以选择二维剖面后捕捉路径进行放样制作模型，也可通过选择路径后捕捉二维剖面进行放样。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。（3）布尔运算Boolean（布尔运算）是通过对两个或两个以上的对象采用交集、并集、差集运算而得到新形态模型的建模方法。在3DMAX中可对一个物体进行多次布尔运算。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。布尔的重要参数包括运算对象、并集、交集、差集A-B、差集B-A、切割，并集可以获得两个对象合并的物体；交集可以获得两个对象相交的部分，删除不相交的部分；差集A-B在A物体中减去和B物体重合的部分；差集B-A同理；切割可以用一个物体去切除另一个物体，且不添加该物体的任何部分。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。（4） 倒角倒角修改器可以将图形挤出为3D模型，并且使边缘处平滑，是常见的建模中经常需要用到的方法，其重要参数包括封口、曲面、相交、起始轮廓，封口可以指定是否在图形一端封闭开口，曲面可以控制曲面的侧面速率、平滑度以及贴图，相交可以防止重叠的相邻边产生锐角，起始轮廓用来设定轮廓到原始图形的距离。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。（5） 扭曲扭曲修改器可以对一个三维模型产生一个类似于拧毛巾的旋转效果，并且可以控制x、y、z轴上的扭曲角度，同时可以对模型的一部分限制扭曲效果。绅薮疮颧訝标販繯轅赛。（6） FFD修改器FFD翻译过来是“自由变形”，其包含5种类型：FFD 222修改器、FFD 333修改器、FFD 444修改器、FFD圆柱体修改器以及FFD长方体修改器，这类修改器的作用是使用晶格框包围模型，通过对晶格框上控制点的调整来完成对模型的调整。饪箩狞屬诺釙诬苧径凛。3DMAX中有大量的建模工具和修改工具，建模工具包括多边形建模和样条线建模，修改工具包括拉伸、布尔、放样、倒角、扭曲、FFD修改器、对齐、旋转等等，利用这些工具我们可以针对真实场景制作出十分逼真的三维模型。烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。在三维建模之前先思考采用什么样的建模方法和合适的修改器，在建模过程中可以对照实物图片逐步对已有模型作出修改，尽量减少不必要的工作，例如将模型面分段，这会增大模型的数据量，会对后面模型到场景的导入工作产生影响。当然对于复杂的模型还是应该对细节部分逐步调整，以达到更加贴近真实的效果。鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。3.4 注意事项由于建成的模型不仅仅要在3DMAX中显示，同时需要导出到固定的格式，最后需要导入到skyline上的三维场景中，因此许多细节上的处理不当可能会直接导致模型无法导出，在场景中的显示效果不佳、显示错误或者无法显示，因此，在建模的过程中，需要注意如下事项：撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。（1）删除掉所有建筑以及其他模型的底面。（2）避免模型出现两面或多面重叠的情况，要删除模型中重合的面，否则会造成重叠面在场景中闪烁的情况。（3）所有的三维模型的z坐标必须要大于0，包括地面。（4）对三维模型结构与贴图坐标起不到作用的点和面都要删除以节省数据量。（5）在创建模型的时候，注意利用捕捉使模型的点与点之间相互对齐，不要出现点之间有缝隙或错位导致面与面之间出现交叉的情况，这样可以避免场景漫游时出现闪面或破面的情况影响效果9。踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。（6）尽量减少模型的数据量，但前提是保证场景的显示效果，线的段数尽量不要过多，可能的情况下用折线来代替曲线以减小数据量11。婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。3.5 贴图制作在三维模型的制作中，贴图是很重要一个部分，他可以真实的反映物体表面的纹理和材质，如果没有贴图，没有纹理的模型的表现力是苍白无力的。他不仅仅可以表现出木质、塑料、玻璃等各种材质，还可以产生出反射、透明、凹凸的特殊效果，这样的模型在三维场景中更加具有表现力，有更好的视觉效果。譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。Bitmap是3DMAX中最常用的贴图，除了bitmap还有多种贴图形式，比如使用复合贴图可以制作出混合材质的效果，赋予到模型上的贴图有自己的坐标（UV或UVW坐标系）。俦聹执償閏号燴鈿膽賾。在小规模场景或者是有特殊要求的场景中，对于模型的精细度要求可能会比较高，一般纹理的数据源会采用高像素的数码相机实景拍摄，然后对获得的照片进行后期处理，制作成想要的纹理样式，这样获得的贴图模型仍然会与实物有一定偏差4。缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。3DMAX 系统中除了BitMap这种贴图方式外还有多种贴图方式，其中包括一些高级贴图如自动反射贴图可以使模型产生真实的反射效果，自动计算反射场景中其它物体；蒙板贴图可以将两种贴图进行组合通过相互遮挡产生特殊效果；通过这些高级贴图方法可以使场景中的模型的表现更具真实感。骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。3.6 成果展示对化石林的化石拍照之后，我对里面的地物进行了建模，模型如图3-1到3-3所示：图3-1 化石林化石模型1图3-2 化石林化石模型2图3-3 化石林化石模型3第四章 基于skyline三维场景4.1 MPT制作MPT是skyline特有的三维地形数据格式，其内容包括影像图和高程。其制作方法如下：（1）通过插件下载地大化石林的google卫星影像数据，使用arcmap将其转化为TIFF格式。（2）将现有的DEM利用arcmap转为TIFF格式，如果只有高程点文件，可以使用arcscene加载该文件，使用“从要素创建TIN”工具将其转化为TIN文件，再使用TIN转栅格功能制作出TIFF格式的DEM图。癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。（3）打开TB，点击左上角菜单栏中的New，新建一个工程，name后面是工程名，Path下是文件路径。Project Model有两个选择，如果数据是地理坐标系（坐标是经纬度），那就选Globe Project，数据是平面坐标系就选Planar Project。鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。（4）新建工程完毕，准备添加影像图和DEM。在Project Tree中打开右键菜单，点插入影像图（Insert Imagery）。榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。（5）然后再插入DEM（Insert Elevation），接着开始生成mpt，点菜单的Create MPT，最后点Start MPT开始生成，经过一段时间等待后，MPT生成成功。逊输吴贝义鲽國鳩犹騸。（6）生成完毕后可以点菜单的View in 3D查看MPT10。4.2 Skyline支持的模型格式 .X - 微软模型格式；.XP - 打包生成的Skyline特有模型格式；.XPL - 打包生成的Skyline特有模型格式,具有纹理金字塔；.FLT - Multigen Creator格式；.FP - FLT 格式的模型文件,打包生成的Skyline 特有模型格式；.DAE - Sketchup格式 Collada标准。XPC和XPL2 的区别：XPC是带有动画效果的.X格式的模型经过TEPro 默认打包（Publish）生成的Skyline专有的模型压缩格式，包含了.X模型同其调用的所有贴图文件；幘觇匮骇儺红卤齡镰瀉。XPL2是.X格式的模型经过TEPro打包自动生成的Skyline专有的一组在贴图上进行层次细节分级显示的模型金字塔格式，包含了.X 模型同其调用的所有贴图文件。誦终决懷区馱倆侧澩赜。TEPro会根据贴图文件的精度自动判断生成几级LOD（Level Of Detail层次级别显示），最高是4级。例如：医涤侣綃噲睞齒办銩凛。一个名为huashi001.x的模型，经过默认打包，会生成最高4级的一组xpl2，文件如下：huashi001.xpl2；huashi001_LOD_1.xpl2；huashi001_LOD_2.xpl2；huashi001_LOD_3.xpl2；huashi001_LOD_4.xpl2；这五个文件是一个模型，不能分离，其中huashi001.xpl2 为索引文件，LOD1-4为贴图精度分级的一组模型文件，4 级为最高精度（贴图显示最为清晰），1级为最低精度（贴图显示最为模糊）3。 舻当为遙头韪鳍哕晕糞。4.3 模型输出4.3.1 .X格式模型输出创建模型根据CAD底图进行制作，导入3DMAX（单位使用米，模型做成1：1），Z轴不要进行旋转，所有模型以一栋建筑为一个对象进行输出，输出前首先获取此建筑物中心点坐标值（组成整个建筑物的所有对象group之后的中心点坐标值），然后模型文件归零输出成*.X。 鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯。注：如果模型在输出成.X格式之前，没有进行归零操作，并且没有记录模型坐标值，那么可通过使用MakeXPL工具来完成模型归零操作。MakeXPL工具可将.X格式的模型转换成XPL2格式的同时，将模型的坐标归零，并且会记录模型的坐标值，并形成模型坐标值文档。筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废。4.3.2 导出设置 在3DMAX中使用PandaDXExport插件导出.X的设置如图4-1至图4-4： 图4-1 PandaDXExport插件objects选项卡 图4-2 PandaDXExport插件mesh选项卡 图4-3 PandaDXExport插件textures&.fx files选项卡 图4-4 PandaDXExport插件settings选项卡对于使用了透明材质的模型，在导出.X时需要注意要保留贴图的原格式，这种情况下在图中“textures&.fx files”栏下面左侧的“texture conversion”选项卡中选择第三项：“Copy texture map”即可。 韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊。4.3.3 所记录的模型中心点坐标值文本格式将所有模型的X，Y点坐标获取输出成文本，同时添加相应模型名称字段和模型编号字段，注意第一行为字段名称。例如：涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟。x y z model name 323594.1 736834.4 0.0 huashi001.xpl2 化石1 324345.3 532398.3 0.0 huashi002.xpl2 化石2 依次列表 其中，前两个字段为模型的X/Y坐标值，第三个字段为模型输出成.X的模型编号，第四个字段为模型名称；注意字段名称和字段值之间的空格数目要求保持一致8。钿蘇饌華檻杩鐵样说泻。4.4 XPL2格式模型的获取在TEPro系统安装目录下，启动MakeXpl.exe工具。4.4.1 MakeXpl各项参数说明Source Directory源数据目录，即需要处理的模型文件存储目录； Process entire directory处理整个目录，批量转换整个目录下的模型；Search in sub folders在子文件夹下搜索，同时处理目录中包含的子文件夹中的文件； Output Directory输出目录，文件输出保存的目录； Skip bad textures跳过坏的纹理； Compress best level texture压缩最佳级别纹理；Use average single color for lowest resolution level最低级别分辨率采用平均单色； 戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗。Center down object pivot (new pivot will be saved to CenterOffset.shp)对象轴归零，即将带有空间三维坐标的模型进行坐标归零X、Y、Z（Altitude），并将坐标值保存到同时输出的CenterOffset.shp文本中； 購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳。Merge texture to a single texture将贴图合并成一个简单的贴图； Create XPL version2（for TerraExplorer version 6 and up）创建xpl2版本（适用于6及以上版本的TE）； 嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪。Enable grouping成组； Input shape file输入shape文件； File name attribute文件名称属性； Output shape file输出shape文件； Use UTF-8 for shape attribute（recommended）使用UTF-8编码编译shape文件属性（推荐）； 虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸。Create bounding boxes for models创建轮廓模型； Maximum group size（KB）成组模型最大尺寸（KB）。4.4.2 操作方法1.如果批量转换模型格式，勾选Process entire directory选项； 2.如果文件夹下还有子文件夹，并且子文件夹下的模型也需要转换，勾选Search in sub folders选项； 與顶鍔笋类謾蝾纪黾廢。3.如果.X格式的模型在导出之前未进行坐标归零操作，勾选Center down object pivot (new pivot will be saved to CenterOffset.shp)选项。选择此选项后，模型在转换的过程中会自动进行坐标归零操作，并且会将模型的XYZ坐标值记录下来，通过模型名称字段和模型文件进行关联，形成名称为CenterOffset的shape文件。結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴。4.勾选Merge texture to a single texture选项，可提高模型运行效率。 5.勾选Create XPL version2（for TerraExplorer version 6 and up）选项，这样才能够创建xpl2格式的模型，如果不选这一项，默认将模型转换成xpl格式。餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮驃。6.点击GO，运行程序。结束后会弹出完成提示，点击确定。 如果在模型转换的过程中遇到问题，会在MakeXpl工具下方的错误信息日志中显示，可查看到模型转换的具体错误，但并不会影响模型批量转换的进度7。 爷缆鉅摯騰厕綁荩笺潑。4.5 模型点SHP文件的创建1.模型坐标点根据3dmax模型的坐标点经过Arcmap配准后获得，Txt或xls格式如下：x y z model name 323594.1 736834.4 0.0 huashi001.xpl2 化石1 324345.3 532398.3 0.0 huashi002.xpl2 化石2 注意:x、y必须为经纬度，z表示高程，可以为小数点的经纬度也为度分秒表示的经纬度。2.在ArcMap中导入txt或xls，输出成shp文件。4.6 批量加载模型1.将生成的.shp文件，使用Load Feature Layer批量将模型导入TEPro。 2.点击Next进入下一步设置如图4-5所示，如果不需重投影，取消Reproject的勾选。 图4-5 常规设置界面3. 点击Next进入下一步，设置如图4-6所示。图4-6 图层设置界面4.参数设定好之后，点击Import按钮，导入图层，效果如图4-7所示。 图4-7 导入图层之后的场景xpl2格式模型以shape文件形式初次加载时（无论流方式或层方式），模型的显示从半透明状态到实体模型进行过渡，避免了以前版本的TEPro以shape文件形式加载模型的时候，模型直接跳出的显示效果。锞炽邐繒萨蝦窦补飙赝。4.7 Bounding box的使用成组功能为xp