利用3Ds Max 建立岱庙天贶殿三维立体模型*

2014-04-14牛茂靖王红梅许大亮吴金鑫

地矿测绘 2014年2期

牛茂靖，王红梅，许大亮，费岚，吴金鑫

(1．安徽理工大学测绘学院，安徽淮南 232001;2．河北中色测绘有限公司，河北三河 065201)

0 引言

随着生活水平的提高，人们对生活质量有了更高的要求，而旅游便越来越受到人们的重视，成为人们争相追逐的焦点。岱庙是著名的旅游城市泰安里仅次于泰山的第二大风景区，以其独具特色的古色古香的天贶殿而闻名。天贶殿又称宋天贶殿，始建于北宋宋真宗年间，与北京故宫太和殿、曲阜孔庙的大成殿并称“中国古代三大宫殿”。目前这座古殿在网上没有三维模型，不便于人们整体预览。为了便于旅游资源的大众化和网络化，本文利用现有的测绘技术结合计算机技术建立了岱庙天贶殿的三维立体模型。

要建立岱庙天贶殿的三维立体模型，首先需要实地进行控制测量和碎步测量，取得天贶殿各特征点的坐标，为后面的建模工作做准备。然后，将数据文件传输到计算机中在AutoCAD 软件中进行画图，从而取得了天贶殿的平面图。接下来，将天贶殿平面图导入3Ds Max 中进行建模，建模完成后进行贴图和渲染，最后将完成的模型导入VRP 中运行。

自从1998 年美国前副总统戈尔首次提出数字地球的概念，数字化的浪潮便开始席卷全球，这种迅雷之势标志着“数字时代”的到来。数字地球概念的提出也引起了国内学术界和政府领导人的高度重视［2］。经过十几年的发展，旅游业已经成为当今世界上规模最大和发展势头最强劲的产业。而旅游业是一项十分依赖信息的产业，把数字化技术应用于旅游业并为之服务，是旅游业实现信息化数字化的关键。

本研究将数字化技术与测绘技术相结合为旅游景点天贶殿建立三维立体模型，建立的模型不仅具有立体逼真的特点，而且可以长久保存和方便共享。

1 利用3Ds Max 技术建立三维模型原理

3Ds MAX 是由美国的AutoDesk 公司开法的一种基于矢量的三维造型和动画设计软件，它可以制作出非常逼真的广播级三维实体及动画［1］。现它已成为世界上应用最广的三维建模、动画、渲染工具，并且广泛应用于游戏开发、角色动画、电影电视视觉效果和设计行业等领域，完全满足制作高质量动画、最新、设计效果的需要。它的主要特点有:

1)功能强大，扩展性好。建模功能强大是3Ds Max 被用于虚拟现实系统构建的重要原因，另外在角色动画方面具备很强的优势，此外丰富的插件也是其一大亮点。

2)操作简单，容易上手。与其强大的功能相比，3Ds Max 可以说是最容易上手的3D 软件。

3)和其它相关软件配合流畅。

鉴于3Ds Max 有如此多的优点，不仅功能强大、入手简单，而且场景丰富、操作顺手，所以本研究选择3Ds Max 来进行天贶殿三维立体模型的建立。而其他的软件如VRML 为基础的基于文本的虚拟场景生成工具存在不能提供可视化环境、用户必须有一定的背景知识、场景搭建人员必须从VRML 提供的基本集合形体出发搭建复杂场景，用户必须熟悉Java 语言以及VRML 动画交互的编程等缺点，使实际使用难度较大，并且不易实现。因此提出了一种基于3D 和Virtools 技术的虚拟开发方法，即用3Ds MAX 构建3D 虚拟场景、制作3D 动画。这种方法具有真实性、交互性、简单和易实现等特点，并已被广泛使用。

2 利用3Ds Max 进行天贶殿建模的具体步骤

2．1 地形图测绘

各项工程建设在规划设计之前，都要进行勘测工作，对设计有关的自然现象进行调查了解，而这一阶段的测量工作主要是地形图测绘［3］。其中，控制测量包括平面控制测量和高程控制测量，而该模型的建立只需要平面控制测量即可。平面控制测量采用一级导线测量完成。

2．2 利用AutoCAD 绘制平面图

AutoCAD 也是Autodesk 公司开发的一种工程类制图软件，常用的有AutoCAD2004、AutoCAD2007 等。选择AutoCAD 的另一个原因是它与3Ds Max 有较好的接口。尽管如此，在制图时也应该注意绘制的图要与三维作图相适应，如不要绘制太多的细节，否则在将CAD 图导入3Ds Max 中后直线会发生变形。未修改的CAD 图，如图1 所示。

图1 未修改的CAD 图Fig．1 Unmodified CAD map

未修改的CAD 图存在如下问题:

1)高程点应该删去，以减少导入时的负担。

2)注记及一些地物也应该删去，原因同上。

3)需要再加必需的地物标记，如柱子、栏杆和台阶，因为这些是建模必需的。修改后的CAD 图，如图2 所示。

2．3 利用3Ds Max 建模

CAD 图修改完毕后便可以将它导入3Ds Max 中进行建模工作。建模是指将二维空间中绘制的草图作为基本对象在三维空间中形成物体的过程。建模是三维工具中最有挑战性的工作，也是最重要的一部分。而天贶殿是个极不规则的建筑物，因此在建模上花费了较多的时间和精力。

图2 修改后的CAD 图Fig．2 Modified CAD map

运用2D 配合修改器转3D 建模以及标准几何体和扩展基本体以及AEC 扩展对象建模相结合的方法。前者2D 转3D 建模是指把由样条曲线和形状组成的图形经挤出或倒角或车削等操作转为三维形体的方法。用修改器中的挤出命令建模的地基和柱子，如图3 所示。

图3 用修改器中的挤出命令建立的地基和柱子模型Fig．3 The base and posts modeled with squeeze command in modifier

而标准几何体和扩展基本体以及AEC 扩展对象建模的特点是简单易学，容易上手。简单的物体可以用几何体模型类似搭积木的方法进行搭建，通过参数调整其大小、比例和位置，最后成物体的模型。而对于较复杂的物体，可以先由几何体模型进行搭建再利用编辑修改器进行弯曲、扭曲等等变形操作，最后形成所需物体的模型。最常用的命令是挤出命令，由于前期已经实地准确测量过各部分的实际高度，所以这时便可方便地进行建模。利用AEC 扩展对象建立的栏杆模型，如图4 所示。