本站原创摘 要 本文论述了TerraExplorerPro软件在三维城市建设中的作用,以及在城市建模中的技术方法和经验,分析了如何实现对三维模型和场景的优化,达到流畅、美观的要求,并提高场景的浏览和运行速度,从而为整个三维模型系统怎么写作.
关 键 词TerraExplorerPro；SkyLine；三维建模；地理信息
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）72-0207-02
0引言
随着地理信息向三维化的普及,城市三维景观模型在三维空间中对城市地形表面以及地表以上各种自然以及人工地物进行三维模拟表现,给人产生与在真实场景中相同的体验与感知.笔者结合在一个小区的三维建模试点的实践经验,讨论根据遥感影像数据以及DEM在TerraBuilder模块中建立地球三维模型后,对城市三维景观建模的一些技术和经验.
1软件简介
TerraExplorer Pro是SkyLine公司出品的能够基于地表的卫星影像、航空影像,创建高分辨率的三维虚拟地球场景,实现实时三维地形可视化功能,同时还能够在三维场景上创建和编辑二维文本、图片对象和三维模型对象,从标准GIS文件和空间数据库中读取各种地形叠加所需要的信息.
2.三维建模流程
为了更好的实现三维模型的真实性,本次建模都选择在3DsMAX中实现并导出模型后添加到TerraExplorer Pro已经建好的三维场景当中,并在TerraExplorer Pro中实现对场景的布置以及优化.由于三维建模大多为整个三维模型系统怎么写作,模型数据量的大小会影响整个系统的运行速度,繁冗而又过大的模型、过多的面、图片的数据量都会严重影响模型加载的速度.所以建模的中心思想即为简单和突出主题,在不缺失主体的情况下对模型以及场景进行综合取舍,舍去过多的折角.尽量通过图片的阴影效果来弥补模型的细节.
2.1准备工作
高分辨的卫星影像；城区试点区域内1：500地形图；外业实地拍摄照片.
2.2 实地采集图片方法
整体的处理是先拍远景和大的场景,然后需在两个面的交接处角度进行拍摄,这样做的目的是对在后期内业建模时对整体的建模思路和规划有所帮助,且使拍摄的照片有有序.局部拍摄要求建筑物的每个面都要求尽量正面拍摄,这样在后期处理照片时变形较小,然后对具有特点的部分进行特别的拍摄,如门窗、建筑物的特殊标志和图案等.拍摄完建筑物主体时,也需拍摄如花坛、大门、雕塑等需要在三维建模时拟合真实场景的地方,照片拍摄的越详细,角度越好,越能够还原真实的场景.最后光线也对拍摄有很重要的影响,拍摄时尽量选择明朗的天气,且在一片小区域内的拍摄时间相同,这样拍摄的照片不仅色彩较好,且一栋建筑每个面的色差也不大,后期易处理.
拍摄完成后需对图片处理,提取出模型每个面的贴图,图片宽度和高度的象素数都要设置成2的N次方,；为提高场景运算速度和模型的简化,例如一栋住宅楼高6层,每层有5个窗户,那么仅需处理一部分包括窗户图片,这样在后期的模型贴图中可以将一扇窗户做6乘5的排列.减少数据量,优化模型.
2.3 3DsMAX中的建模以及优化
为了使加载模型后的场景具有较快的浏览和运行速度,建议对每一栋建筑物分别建模,建模前将地形图导入3DsMAX作为底图使用,并依据地形图中的房屋绘制相应的矩形或者多边形.对于所建的模型进行优化时,在维持模型显示效果的前提下,使用尽可能少的点、面和多边形.如创建圆柱使Height Segment 和 Cap Segment的数值都是1,边数一般为10或12,如果是小细柱,则用4边即可.如果模型中有重复的部分,那么只创建重复部分的一个模型,然后在TerraExplorer Pro中进行复制.在建模过程中尽量不用布尔运算和切割等工具,减少面的数量和出错的可能性.使用布尔运算时两物体法线方向应一致,这样防止两物体有坏面.建模完成后确保模型的中心的坐标为（0,0,0）并且确保所有模型的底部在水平面之上.
建模时应该用实际大小建模,即导入场景中使模型的比例值为1.建模时数据的小数点前或后的位数不应太多,以提高运行速度.然后根据高度信息进行挤压建立模型,一般来说建筑物的高度都在3m左右,所以当无法知道建筑物的高度时可根据建筑物的层数来估算高度.主体模型完成后根据拍摄的建筑物照片制作贴图并依附于建立的三维模型.在建模时对一些不必要的模型可以进行精简,例如一段楼梯不需用一多个矩形建立,仅需建立一个面,将面贴图即可；一个广告牌也仅需建一个多边形,完成贴图；由于TerraExplorer Pro支持3DMAX模型中使用TAG格式的贴图来达到镂空的效果,一组栏杆也只需建立一个多边形,用镂空贴图完成.这些做法都会使得模型即与真实场景吻合,又减少了模型的数据量.
2.4模型贴图
由于三维城市建模的目的是展现一片区域的场景,建模的数量多,但对每一个模型的要求不是特别精细,所以不需对一个模型的纹理需要精细的处理,而纹理文件需要大量的显卡资源,且当单张贴图超过1MB时,导入的模型贴图很有可能出现拉花的现象,所以贴图大小最好不要超过1024象素,大多为256象素即可.为了便于修改模型,同一模型的贴图名称最好按照具体规定依次进行数字排列,且每个导出的模型及其图片都要放在一个单独的文件夹中.
3.TerraExplorer Pro中场景的制作与美化
TerraExplorer Pro中的MPT文件是根据遥感影像数据以及DEM在TerraBuilder模块中建立的地球三维模型,且根据显示比例的不同,加载的的影像数据分辨率逐级增加.我们可以在这个模型中找到我们需要建模的位置（见图1）.
加载三维模型数据的时候注意以下相关的各项参数信息：Altitude Method为设置是相对高程还是绝对高程,根据建模时需对高度做估算,一般选择相对高程；X、Y为3D模型的经纬度坐标,Yaw为模型的旋转角度,导入时选择0；Scale为导入比例尺,为1.0；Default Viewing Distance为三维模型可见以及可编辑距离,默认设置为500m,也就是说当相对高度在500m外此三维模型在场景中不可见,我们可以根据这个选项设置不同比例尺中显示模型的内容,做到分级显示,分级加载,提高加载速度.
由于仅仅加载三维模型不能做到对三维场景的突出和美化,所以我们需要根据真实场景来美化建筑物周边的三维场景,一般有城市绿地、道路、城市附属设施等的美化.由于TerraExplorer Pro支持二维贴图、透明贴图、GIF动画等,并且有很多种贴图模式,我们就利用这些功能美化三维场景.树木是实现城市三维建模生动化的一个必不可少的美化要素,选取带有树木的GIF图片来贴图,在贴图前处理好图片,使树木以外的地方透明,图片导入后需注意两点：1）参数中Lock Mode的方式一定要选择Decal保证树木一定按照Z轴旋转,这样无论从哪个方向观看都是树木垂直于地面；2）参数中的比例尺Scale的设置.由于每一棵树木都是独一无二的,所以靠近在一起的相同树木图片应根据大小来控制他们的不同；比较好的方法是不同类的数木可以穿插贴图,使得看上去更具有真实感.
除了树木,由于也可以支持GIF格式的动画贴图,这样就可以制作喷泉的水柱、飘动的红旗等使得三维场景更具有观赏性,且TerraExplorer Pro本身也附带动态模型的加载,也可以将汽车、飞机等模型加载其中,并设定动态模型的运动轨迹；设定轨迹参数需注意设定其速度、转弯速度、路径是否循环等,设定完成成之后,我们的动态模型就可以根据自己的需要来运行.
4结论
由于实现了对模型的优化以及相关设施场景的建设,提高了三维模型的加载和浏览速度,使得在三维场景在TerraExplorer Pro中浏览更加流畅和美观,这些都可以应用在城市、大型厂区、交通设施等规划建设的现场演示中,同时也对数字城市三维浏览怎么写作起到重要作用.