城市三维建模技术应用研究毕业论文(编辑修改稿)

城市三维建模技术应用研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

正射影像图（ DOM）等空间三维数据。 适用于宏观的，大面积的获取空间 三维数据。 如图 22： 图 22： 航飞平台 利用移动测绘系统获取数据 移动式测绘系统就是一种以汽车为运载工具的综合多种传感器测绘系统，主要由 GPS 接收机，惯性导航系统， CCD 相机，激光雷达测距仪和运载平台汽车组成，这套系统的特点在于能够填补航空摄影测量技术在获取数据时难以充分提供复杂地物的细节信息与人工地面数据采集时间过慢的不足。 适用于中等面积高精度的三维空间信息数据采集工作。 其他手段采集数据 除以上三种较为先进的数据采集获取方法外，还有利用合成孔径雷达采集，传统的野外数据采集以 及近景摄影测量采集等手段方法。 2． 2 城市三维模型的种类与建模方法 三维模型的种类 总的来说，三维城市模型可以分为地形模型， 地物 模型 两个大类。 地形是数字城市中最重要的地理对象，是城市实体的三维空间基础。 利用正射影像加数字高程模型 (Digital Elevation Model， DEM)可以生成三维地形的图形表示。 数字高程模型 (DEM)是地形表面形态的数字表示。 DEM是地理信息系统中最重要的空间信息资料和进行地形分析的核心数据，也是绘制三维实体和进行 地形分析的重要基础数据。 在地物模型中主要考虑 建筑物、道路、桥梁和水域等地物的建模，而建筑物是城市模型中最关键的地物，它的建模对于三维城市可视化具有十分重要的意义。 对于建筑物，人们不只是关心其外形的描述，而且要求知道其几何结构和属性信息，以便对其进行空间分析和不同层的属性查询。 建筑物建模分为几何形状建模和纹理映射建模，建筑物的三维几何形体的表达是三维数字城市建模研究的重要内容。 三维建模方法 ⑴ 采用造型软件建模 综合运用 AUTO CAD， 3D MAX ， IMAGIS， Multigen Creator 和 Erdas 等三维建模软件进行三维建模工作， 尽可能的缓和城市三维模型数据量的不断增长与三维建模技术局限性之间的矛盾，从而尽量把模型建得和实物建造的一样。 ⑵ 采用三维影像方式建模 把 DEM， DOM， DLG 数据与航空摄影照片进行叠加，通过全数字摄影测量系统的处理生成三维影像。 ⑶ 采用 GIS 属性建模。 利用现有 GIS 系统中 X、 Y 坐标和作为属性数据的 Z 坐标值，直接生成三维模型。 2． 3 三维模型的处理与渲染输出 城市三维模型精细程度因为模型数据量和三维数据采集方式的缺陷而受到限制，场景的真实感很大程度上要靠纹理来体现，三维模型的纹理占据着非常重要的地位。 目前只 有通过 3D MAX， Multigen Creator 和 Photoshop 等软件为三维模型进行一系列的处理，赋予合适的真实材质和纹理贴图，在达到了预定的真实效果后，通过计算机输出为图形，动画等文件，有时根据各种情况加入多媒体（音乐，图像，影像）数据模块，在视觉和听觉上更能满足用户的需求。 第三章 城市三维模型 的构建 在城市空间三维数据（空间三维坐标，地物地貌高程，属性，纹理）获取后，要搭建三维建模软件平台进行城市三维建模工作，但是，目前用于三维建模的软件众多，各具特色。 如果只用一种可以应付较为简单的个体目标三维建模，难以应对大范围的城市三维建模，所以 可以将 多种软件混合运用，各取所长运用到三维建模工作中。 3． 1 城市三维建模的构建流程 基于 AUTO CAD 和 3D MAX 的三维模型构建流程 ： ①在 AUTOCAD 中进行精确的二维建模，生成﹡ .dwg 文件。 ②导入 3DS MAX 中建立三维立体模型。 ③通过 Photoshop、 Coreldraw 处理和制作各种纹理贴图，并在 3DS MAX 中作立体渲染。 ④在 3DS MAX 中制作成效果图和动画输出。 基于 Multigen Creator 的三维模型构建流程 ①将 AUTOCAD 和 3DS MAX 进行三维建模，生成﹡ .3ds 文件。 ②将上面的文件导入 Multigen Paradigm Creator 中对三维立体模型进行为例贴图和渲染，并输出为 open flight 文件。 ③把 open flight 文件 导 入 Multigen Paradigm vega 中对三维立体模型进行实时动态驱动，实现漫游和动画输出功能。 3． 2 三维建模的关键技术 使用 AUTO CAD 和 3D MAX 建模的关键技术 AUTOCAD 和 3DMAX 两款软件都是由 AUTODESK 公司开发的，是目前工程规划、设计、处理等应用最为广泛的两种软件。 使用上述两种建模软件时使用到的关键技术有：精确的捕捉定位，拉伸，放样，旋转和布尔运算等。 ⑴ 精确的捕捉定位 在 AUTO CAD 里要求熟练运用点捕捉，线捕捉，交点捕捉，中心捕捉等功能。 在 3D MAX 里要 求熟练运用二维捕捉，三维捕捉，角度捕捉等功能来达到模型的精确定位。 ⑵ 拉伸 拉伸主要针对二维图形进行操作。 通过拉伸二维图形的面，使其产生一定的厚度，从而生成实体模型。 在需要建模时先绘制出目标的二维截面，然后拉伸出厚度。 在 3D MAX 中使用 Extrude 修改器来完成。 如图 31： 图 31： 拉伸 ⑶ 放样 Loft Object（放样）是将一个二维形体对象作为沿某个路径的竖截面，从而形成复杂的三维对象。 同一路径上可在不同的 段给予不同的形体。 我们可以利用放样来实现很多复杂的模型构建。 在制作放样物体前，首先要创建放样物体的二维路径与截面图形。 在 3D MAX 中放样可以通过 Get Path（获取路径）， Get Shape（获取图形）两种方法创建三维实体模型。 同时可以选择物体的截面图形后获取路径放样物体，也可以通过选择路径后获取图形的方法放样物体。 如图 32： 图 32： 放样 ⑷ 布尔运算 布尔运算（ Boolean）是英国的数学家布尔，在 1847 年发明了处理二值之间关系的逻辑数学计算法，包括联合、相交、相减（ AND、 OR、 NOT）。 在图形处理操作中引用了这种逻辑运算方法使简单的基本图形组合产生新的形体。 并由二 维布尔运算发展到三维图形的布尔运算。 在 3D MAX 中可对两个相交对象进行差、并、交集运算，在 3Dstudio MAX 中还可对一个物体进行多次的布尔运算，也可对原对象的参数进行修改，并且直接影响布尔运算的结果。 如图 33： 图 33： 布尔运算 AUTOCAD 和 3DMAX 二款软件都提供了相对较为齐全的模型修改工具，使用这些编辑修改器，既可以提高建模速度，又对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细节，如倒角、对齐、旋转、阵列、拷贝、移动、缩放、镜像等，需要建模工作者能熟练使用这些编辑修改器。 使用 Multigen Creator 建模的关键技术 Multigen Creator 是美国 Multigen－ Paradigm 公司推出的一个强有力的、集为一体软件包，专门创建用于视景仿真的实时三维模型，是一个功能强大、交互式的三维建模软 件。 它通过其“所见即所得”（ WYSIWYG）的建模环境可以建立高度优化的三维模型，是所有三维建模软件中的佼佼者。 Multigen Creator 生成的 openlfist 格式的三维模型文件能够全面支持场景建模过程的层次细节(LOD)、自由度 (DOF)、声音、实例、复制、动作序列、包围盒、场景光照、点光照、透明、纹理映射、材质等基本概念，已成为事实上的虚拟现实及仿真界的工业标准。 能被多个专业虚拟现实（ VR）开发软件包（如 VEGA、 OpenGVS）兼容与调用，其不仅能够创建车辆、楼房等三维物体模型，而且还可以利用 数字地图文件创建三维地形模型。 由于 Multigen Creator 卓越的性能，其被广泛地应用于城市视景虚拟漫游和虚拟战场环境仿真等多个领域。 Multigen Creator 与 3D MAX 相比之下，。