场景漫游系统在实时测绘中的应用

2013-08-24梁世文王春光

科技传播 2013年23期

梁世文，王春光

河北省地理信息中心，河北石家庄 050031

0 引言

测绘技术经过多年的发展，现在已经非常的先进了，包括GPS、GIS、RS、3S 集成技术和数字化的测绘技术，这些先进的技术不仅只用在简单的地形图测量方面，GPS、GIS、RS 更多的是在地质分析、资源和环境保护、地理信息等方面得到应用，而数字化的测绘方法更为先进，它把航拍的图像输入测量系统当中，实现了远景地形的测绘。

目前影响工程人员效率的问题是所有的测绘数据必须使用CAD 或者别的画图软件进行绘制，导致即便是专业人士也要用一定的时间去检索重要的参数。特别是形成的三维图形，在平面图中是不能立体的显示所需要的数据尺寸。

而在三维空间去显示建筑的尺寸当然比平面识图更加立体、直观。尤其是近几年很热的虚拟现实技术，不仅是在游戏当中得到应用，在建筑结构设计、城市立体规划等很大方面都有着很深远的使用意义。

例如可以借助于图片和三维空间定位的办法，在全息摄像中虚拟三维空间测绘，但是缺点也比较明显，这种方法必须使用全景图像作为存储的载体，导致成本很大。

于此明显不同的是，如果采用三维的场景漫游体系创立虚拟的外部空间，使工程人员可以通过感官去进行测绘，好像身临其境，非常逼真，效果也很好。

比如在对中国古代建筑的保护工作中，利用场景漫游系统，工作人员就能够在立体空间对建筑进行研究，甚至对三维空间中的每一个建筑自由选取和测绘，极大的方便工程人员对所需要的测绘数据的索取，使三维建筑的建模更加真实、还能加快对建筑数据的录入工作。使用这种先进的方法极快的能够对所需测绘的建筑进行定位，更好的加大了对中国古代建筑的保护。

1 系统结构

1.1 系统架构

图1 系统模块架构

在现代的场景漫游系统，分为两个方面，虚拟漫游、实时漫游。

在实际工作中，可以设定漫游模块，为场景测绘选取建筑，工程人员利用漫游体系在整个建筑群中自由选择，碰到有用的建筑，可以直接开始测绘，利用软件能够直接获得所测绘建筑的尺寸参数（图1）。

在整个系统模块架构中，虚拟漫游模块主要是对这个体系起到组织管理的作用，具体来说是利用每个模块之间互相关联对架构中的建筑结构、背景音乐、输入输出的操作管理，所有模块之间的关系见图2。

图2 漫游系统各模块的相互作用

在系统的计算机界面能够显示出经过渲染以后的动画、场景和最终结果。每个场景之间转换、调换背影音乐、演示动画关闭需要工作人员通过计算机对系统进行输入，有软件进行运算。

1.2 场景漫游系统的管理

1.2.1 场景系统中建筑的复原

在整个体系中，最重要的是场景建模，它的精度对测绘数据的精度影响很大，还影响着这个虚拟漫游模块的真实感，对现实中的建筑采用三维建模的办法是建立在对图形的建模和三D 扫描仪的使用基础上的。

尤其是先进的三D 扫描仪的利用，使数据量庞大的建筑模型，能够全部扫描输入系统中，当然数据量也是非常惊人的。为了保证测绘的精度，可以使用激光测距仪对场景中的建筑进行测绘，这样在保证精度的同时，三维场景也非常漂亮。

1.2.2 场景选择器的使用

在场景漫游系统中，对场景的输入和输出是通过选择器来实现的，选择器还负责对场景分类，可以把不同场景中的每个建筑进行分类，然后按照分类不同分别载入，使系统运行流畅。因为很多的3D 软件是利用场景监听器对场景漫游系统里面不同的改变进行对分析解决，而通过选择器能够确保在不一样的场景里面使用不同类型的监听器，而且他们之间不会发生互相的干扰。

先进的场景漫游系统可以在不同的模式下进行切换，和windows 操作系统一样，工作人员可以按照自己的习惯来选择对目标建筑的浏览。到底是加载哪种场景，这些问题是由场景管理器来处理，内存管理非常先进，不用每次进入不同的场景就重新加载一次场景资源，这样系统运行非常迅速，内存的使用也非常小，不会导致系统运行缓慢，而且远处的场景在不可能看见的情况下，能够优化处理，不用实时显示。系统的利用效率非常高。

2 实时测绘场景的实现

2.1 多窗口的渲染处理

在大型建筑群中，由于建筑密度较大，相邻建筑间会出现相互遮挡的情况，对测绘造成很大的不方便，但是在场景漫游系统中，类似于windows 的多窗口，可以使用多个窗口分别进行渲染，让漫游场景和测量场景处于各自的三维体系之中，这样减少了省略所需要建筑周围情况的复杂过程，也能减少在场景渲染过程中大量消耗内存导致对测绘工作的影响。加快系统运行速度，保证测绘的准确。

2.2 关联列表

因为在整个模型建立程序中一般是把个整体的建筑划分为不同的模块分别建模，每个模块都保留了各自在整体坐标系中的坐标，软件加载模型时就能直接读取模型附带的信息，这样就能使模型处于场景中应该的地方。不过在确定需要测绘的建筑时候，软件确暂时不能自动去匹配属于同一建筑的各个部分，因此软件必须使用建筑关联列表导入测绘场景的数据。