基于Creator的城市高架三维模型的构建

王瑞青

(郑州市规划勘测设计研究院，河南郑州 450052)

1 引言

Creator软件是新一代实时仿真建模软件，主要是在满足实时性的前提下生成面向仿真的、逼真性好的大面积场景。Creator完成三维建模与之前的Auto-CAD、3ds Max建模方法有很大的不同。Creator更多的考虑系统运行的实时性，它采用纹理、光照等技术来提高逼真度，减小数据结构冗余性，使存储格式更精炼，满足观众和仿真之间的动态交互。利用Creator可以建立复杂而吸引人的三维场景，并加上颜色、纹理、材质和光照，使它们更具有真实感。Creator软件性能优越、系统可靠、稳定性好，具有其他建模软件无法比拟的优点，有良好的用户交互界面，建模速度快。

高架制作是整个模型制作中最重要的部分之一，难度也是比较大的。立交桥模型的建立是个复杂的系统工程，要想把高架模型做好，首先，必须熟练掌握Creator软件的常用命令，并且要通过长时间的模型制作，才能更轻松地掌握高架的制作技巧。

2 高架三维模型构建准备工作

在这个阶段中不仅要整理高架的所有资料，还要懂得整个项目的重点与次重点(做太细或太粗会返工)，第一手资料就要把高架的AutoCAD、照片(利用数码相机拍摄立交桥图像)、效果图、视频、卫星影像图等有用的信息等资料找齐。

做高架三维模型首先要准备高架的AutoCAD图，如果没有，则采用卫片或航拍图。不管是用哪种图都要先做好充足的准备才可以制作，如果项目提供了AutoCAD图和卫片，用AutoCAD图最好，因为它准确也简单，适用于做比较精细的地形。本文着重介绍利用高架的AutoCAD图来制作高架三维模型。

从AutoCAD的平面图中提取建模要用到的建筑轮廓线，选中并打散所有的线段并将其存为*．dxf格式，该数据格式可以直接导入Creator。

3 高架三维模型构建流程

3.1 勾路

首先把*．dxf格式高架路导入Creator，利用Creator软件中的勾面工具，沿立交桥上的点勾面，然后贴纹理，手动调节纹理。

3.2 调节点

注意的事项:

(1)勾好的路让其尽量与AutoCAD图保持一致，如果差别太大，要进行调点。

(2)尽量使立交桥弯曲度大的地方的点位均匀，且点数不要太多。

3.3 预估立交桥的高度

根据提供的资料，在面的状态下把高架的高度通过移动命令调节好，这是一个比较花时间的地方，要特别注意，出错的话，高架的效果也会受到相应的影响。调节的时候，根据所拍摄的图片，初步确定好立交桥的高度和形态。

可以根据公交车、行人等预估立交桥的高度，以下例子是根据公交车预估立交桥的高度:

图1 可看出公交车和立交桥的相对高度

根据图1可以看到立交的高度大致有3个公交车的高度，而一辆公交车的高度又约为 4 m，所以此段立交桥的高度就约为 12 m。

也可以根据限高牌判断立交桥直线之间的相对高度，例如图2中依据限高牌可以判断出两个立交桥的桥面高度相差4 m。

图2 限高牌显示限高

3.4 抬高立交桥

抬高立交桥尽量使所分段数均匀，每段所分高差尽量要一样大小。

(1)立交桥较直部分的抬高

图3 ①点和②点立交桥部分是个直斜坡

如图3，如果①点和②点之间的高差有 9 m，那么尽量把以上两点中间分的段数能被9除尽，这样在抬高时容易计算些。例如本例中可以把①点和②点之间的面分为15段那么每段就是抬高 0.6 m。

(2)立交桥转弯部分的抬高

如图4，如果①点和②点之间的高差有 4 m，分段方法同上。

图4 ①点和②点立交桥部分是个弯斜坡

3.5 添加立交桥的截面

下面的操作要继续用到放样这个命令，首先要确定高架的截面图，然后再放样，把纹理一起赋上，避免增加工作量，如图5所示。

图5 立交桥放样截面图

图6 放样线模式设置

(2)放样时要把纹理一起赋上，以免之后增加工作量。如图7所示。

图7 放样时纹理设置

①Edge 0～Edge 6表示放样时所画的7条边。如图中选中Edge 0也就选中了放样时所画的边。

②Map Texture其下有4个选项差别不大，一般默认的Wrap即可。

③右上角的小纹理框，可以通过它进入纹理板里选择纹理，同时它和Edge项是关联着的，Edge项选择的时哪个边，小纹理框对应的就是的就是它的纹理。

④Rotate选项:可以通过它来旋转纹理。

⑤Offset U选项:水平移动纹理。

⑥Offset V选项:垂直移动纹理。

⑦要勾上 Use Real World Dimensions，调节其下Width和 Height的值。

Width:调节后纹理沿垂直方向变化;Height:调节后纹理沿水平方向变化。

(3)放样的步骤

第一步:勾外圈

注:勾外圈时一次性把外圈全部勾完。遇到路口时要一并勾过去，等外圈全部勾完再删除多余勾画就可以了。

第二步:勾内圈

注:勾内圈时尽量选择比较平直的地方开头，以便最后好接边。

例如图8。

图8 勾内圈选择好开头的地方

尽量选择图中打圈的地方开始，最后接边比较好接;尽量不要选择图中打叉的地方开始，要不然，最后交叉的面片很多，不好接边。

(4)由于立交桥的路面宽度并不完全相同，所以在添加立交桥的截面时要两边分别添加，即添加好一边再添加另一边。

(5)截面全部添加完之后，要把接头的地方都接好，同时要把上下桥口多画的截面都删除。

(6)截面全部处理好之后开始勾底面。勾底面时，沿所画截面底部的点进行勾画，一定注意不要漏点，否则勾完之后会有漏缝。

3.6 添加立交桥的柱子等其他部分

(1)添加立交桥的柱子:

①柱子直径的确定:根据所采集的照片预估柱子的直径。

②柱子高度的确定:柱子高度处在立交桥路面之下，底面之上比较合适。(把网格定在立交桥路面上，把柱子高出的部分裁掉)。

③给柱子贴纹理。

④柱子间距的确定:柱子的间距参照采集的照片。

⑤要注意有的是单根的，有的是双根的，要根据具体采集的照片来确定。

⑥使用多重复制工具建柱子，如图9所示。柱子的位置一般根据间距来建立。建完之后再对柱子的位置进行细调，同时调好柱子的高度。

⑦样柱子就全部完成。

图9 利用多重复制命令设定好添加柱子的数量和间距

(2)添加立交桥的斜坡

①确定好斜坡的长度，使用Creator拉伸工具拉立交桥的底面，拉得稍长些。

②然后把网格定在XY轴，把斜坡稍长部分切掉并删除。

③给斜坡贴上纹理即可，添加完斜坡如图10所示。

图10 斜坡添加后图

(3)添加立交桥的石墩

①一般立交桥有两处需要添加石墩(具体石墩怎样要根据采集图片确定):

位置1，如图11所示。

图11 立交桥上下桥处

位置2，如图12所示。

图12 立交桥上有分支路处

②添加完石墩，如图13所示。

图13 石墩形状

3.7 立交桥的后期处理

(1)处理立交桥上下桥口与地形的接边处，如图14所示。

图14 立交桥上下硚口与有车道地面的接边

如图15所示。

图15 立交桥上下硚口与无车道地面的接边

(2)根据影像图上立交桥的车道，调节立交桥上的纹理，使其所分车道正确。

影像图16可以明显看出立交桥所分的车道数。

图16 从影像图看立交桥的车道

整理结构视图，至此整个高架制作完毕。如图17所示。

图17 Creator中高架完成图

4 结语

以上是高架三维模型构建流程的介绍，看似复杂，实际上只要熟练掌握Creator软件相关操作，熟悉高架构架相应流程，高架三维模型构建便不再是困难的事。

［1］王乘，周均清，李利军．Creator可视化仿真建模技术［M］．华中科技大学出版社，2005，1:173．

［2］张帆，史琼芳，达汉桥．Creator应用于虚拟城市三维建模的关键技术与实践［J］．测绘工程，2005，12．

［3］洪光，李洪儒，牟建国．基于Creator的三维模型的简化研究［J］．计算机仿真，2004，1．

［4］ 施寅，周葆芳，赵志勇．VRML 2.0使用速成［M］．清华大学出版社，1998．

［5］孙敏，陈军．三维城市模型的数据获取方法评述［J］．测绘通报，2000(11):4～6．

［6］ 万剑华．城市三维地理信息系统的建模研究［D］．武汉:武汉大学博士学位论文，2001．