3.1 地形建模

地形建模的方法主要是采用在某地區(qū)的 DEM 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上疊加遙感影像來(lái)完成三維地形的顯示。

對(duì) DWG 地形圖進(jìn)行處理，刪除不必要的圖層，僅保留建筑物、標(biāo)注、綠地、道路樹(shù)木以及等高線(xiàn)所在的圖層，提取其中的等高線(xiàn)圖層，然后對(duì)等高線(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插處理，生成地形 DEM 。這一過(guò)程可以在 AutoCAD 和 ArcGIS 中完成。

對(duì)快鳥(niǎo)影像進(jìn)行糾正和投影變換，并使用 Photoshop 進(jìn)行調(diào)色處理，使其符合美觀(guān)自然的原則，作為地形紋理或者說(shuō)是三維城市的“底圖”。

將坐標(biāo)系統(tǒng)一的地形 DEM 和遙感影像加載到 Skyline 系列的 TerraBuilder 軟件中，生成 *.mp 格式的文件，該改格式的文件即為反應(yīng)地形起伏和表達(dá)真實(shí)地面紋理的地形數(shù)據(jù)集。

3.2 建筑物建模

對(duì)于大區(qū)域的建筑群進(jìn)行三維建模時(shí)，需要對(duì)不同類(lèi)型的建筑物進(jìn)行分別建模，提高效率。對(duì)于城市片區(qū)內(nèi)部的建筑以簡(jiǎn)單紋理的體塊表示；沿街的主要建筑需要在體塊的基礎(chǔ)上添加照片紋理，增強(qiáng)真實(shí)感；對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者重要的標(biāo)志性建筑可使用 3DSMAX 進(jìn)行單獨(dú)建模，賦以精細(xì)的結(jié)構(gòu)和紋理。這樣處理不僅會(huì)提高建模的效率，而且減少了數(shù)據(jù)量，有利于三維場(chǎng)景的顯示和漫游。

3.2.1 普通建筑的建模

在 AutoCAD 中對(duì)地形圖進(jìn)行處理，對(duì)不需要的線(xiàn)進(jìn)行刪減，減少數(shù)據(jù)量，只剩下主要并清晰的建筑物輪廓，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到 ArcGIS 中進(jìn)行拓?fù)錂z查，對(duì)那些沒(méi)有閉合的建筑物輪廓線(xiàn)進(jìn)行閉合處理，以保證后面的建模可以順利進(jìn)行，將處理好的建筑物數(shù)據(jù)與樓層標(biāo)注信息進(jìn)行空間關(guān)聯(lián)，給建筑物賦以樓層屬性，并按照每層 3 米 來(lái)推算建筑高度。從而得到包括建筑物的平面輪廓數(shù)據(jù)和高程信息的矢量數(shù)據(jù)

在 Skyline 系列的 TerraExplorer Pro 軟件中加載之前生成的地形數(shù)據(jù)集，導(dǎo)入建筑物矢量數(shù)據(jù)，按照高度屬性進(jìn)行拉伸處理，得到建筑物體塊。由于數(shù)據(jù)源的時(shí)間差問(wèn)題，可能會(huì)存在少量的建筑物與遙感底圖中顯示的建筑物不匹配的問(wèn)題，需要使用 TerraExplorer Pro 中的 3D-Building 功能，在建筑物的位置上進(jìn)行三維建模，使建筑物體塊與遙感底圖一致，并輔以簡(jiǎn)單統(tǒng)一的紋理。對(duì)于處于城市地塊內(nèi)部的大量建筑群可采用這種方式進(jìn)行建模。

3.2.2 紋理映射

紋理的意義可簡(jiǎn)單歸納為 : 用圖像來(lái)替代實(shí)體模型中的可模擬或不可模擬細(xì)節(jié)，提高模擬逼真度和顯示速度。建筑物紋理是建筑物三維模型的重要組成部分，它的質(zhì)量決定了場(chǎng)景的整體效果與紋理細(xì)節(jié)，并最終決定場(chǎng)景的逼真程度。對(duì)于沿街的主要建筑需要進(jìn)行紋理添加，增強(qiáng)真實(shí)感。

建筑物的紋理包括側(cè)面和頂面兩部分，分別通過(guò)近景數(shù)碼照片提取和影像提取的方式。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)拍攝有大量的建筑近景照片，需要在 Photoshop 中對(duì)近景照片進(jìn)行處理 , 主要是綜合利用裁剪、拼接、自由變換和拉伸等一些基本操作。根據(jù)試驗(yàn)可以得出：處理后的照片最好保存為 JPG 格式 , 以減少數(shù)據(jù)量 , 同時(shí)圖像的分辨率應(yīng)調(diào)整為 2 的冪次方 , 圖像的大小也應(yīng)該盡量小于 100KB 。而建筑模型的頂面紋理則是從遙感影像中采集的。

??? 對(duì)紋理圖片進(jìn)行處理之后，在 TerraExplorer Pro 軟件中選擇沿街建筑的相應(yīng)立面，進(jìn)行紋理映射，添加紋理，增強(qiáng)了城市三維表達(dá)的真實(shí)感。

3.2.3 特殊建筑

對(duì)于城市內(nèi)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑或是標(biāo)志性建筑，如果采用自動(dòng)拉伸的方法建模會(huì)使建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重失真 , 如古建筑、橋梁、大型雕塑等 , 諸如此類(lèi)的不規(guī)則物體及其標(biāo)志性建筑物都需要進(jìn)行單獨(dú)的建模。

?? 在 3DMAX 中對(duì)這些建筑進(jìn)行單獨(dú)建模，賦以精細(xì)的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)。將建好的模型轉(zhuǎn)為 *.x 或是 *flt 格式，這是 skyline 支持的兩種 3D 文件格式，這兩種格式的模型文件都比較小，利于加載和顯示。這一格式轉(zhuǎn)化的過(guò)程需要第三方插件來(lái)完成。轉(zhuǎn)換格式之后的模型文件可直接加載到 TerraExplorer Pro 中，調(diào)整好位置和相關(guān)屬性，從而完成特殊建筑的建模，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)需要單獨(dú)建模的建筑有十處左右。

3.2.4 其它建模部分

對(duì)樹(shù)木的處理，采用透明紋理的方法，而不是立體模型，這樣做的目的主要是考慮到數(shù)據(jù)量的問(wèn)題。目前通用的方法是采用交叉面紋理或是單個(gè)紋理表現(xiàn)單個(gè)樹(shù)木，本研究采用單張紋理的方式。當(dāng)采用此方式時(shí)，樹(shù)木的顯示為廣告牌技術(shù)，即不論場(chǎng)景怎么旋轉(zhuǎn)，對(duì)象總保持面向屏幕和觀(guān)測(cè)者。這種方法雖然紋理畫(huà)面比較簡(jiǎn)單，但是在最大可能上節(jié)省了數(shù)據(jù)空間，這樣做也保持了較好的觀(guān)賞性。對(duì)道路和綠地的處理，可以相對(duì)靈活，可以采用真實(shí)紋理的方式，也可以用單一顏色表示，

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4 城市三維景觀(guān)的展示