基于Sketchup和ArcGIS的数字城市三维建模技术

2014-04-18曹兆峰何燕兰李胜才

地理空间信息 2014年5期

关键词：粘贴纹理可视化

曹兆峰，何燕兰，李胜才

（1. 江苏省地质测绘院，江苏南京 210008）

基于Sketchup和ArcGIS的数字城市三维建模技术

曹兆峰1，何燕兰1，李胜才1

（1. 江苏省地质测绘院，江苏南京 210008）

介绍了利用Sketchup进行数字城市三维建模的方法，并将Sketchup和ArcGIS相结合，实现了三维模型的可视化。

数字城市；三维建模；三维可视化；Sketchup

三维建模是近年来出现的高新技术。本文以江苏省某数字城市科研项目为基础，介绍了利用Sketchup建立三维模型的方法以及所遇到的疑难问题，并将Sketchup和ArcGIS结合，实现了三维模型的可视化。

1 利用Sketchup进行三维建模

SketchUp是美国Google公司推出的一款免费3D设计软件，其主要优点是使用简便，能够快速建模，还有着优质的贴图功能，是目前为数不多的直接面向设计方案创建的设计工具。

1.1 准备工作

利用已有的航空摄影数据，在JX-4C数字摄影测量工作站进行航空摄影测量作业，采集地形要素、特征面、特征线、特征点，从而生成DEM。在Geoway系统中通过正射纠正、影像镶嵌、拼图、分幅等过程生成DOM。DEM可以反映地形起伏情况，DOM可以粘贴实地无法拍摄采集的区域，如楼顶、个别构筑物侧面等。也可利用DOM，直接粘贴地表面的影像信息及各种纹理。

根据航测采集的DLG，确定现场巡视路线，制定数据和信息采集方案，采集相片，为后面的纹理粘贴做准备。

1.2 建筑物几何三维建模

在进行三维建模之前，需要将CAD数据转换成．GDB格式，然后导入ArcGIS。关掉不需要的图层，只留下面层。接着就可以导入Sketchup进行三维建模了，如图1。

建筑物几何建模可分为对点、线、面3种要素建模。点状要素主要包括树木、路灯、电杆、雕塑等，线状要素主要包括河流、道路等，面状要素主要包括建筑、广场等。Sketchup自带了一些组件，如树木、路灯、雕塑、花坛、座椅等，可直接使用。通过CAD数据，可以将面状模型竖立起来。

图1 生成的面结构图

1.3 纹理粘贴

为了真实地反映客观世界，还需要对几何模型进行纹理粘贴。为了获取更加真实的纹理，可以将前面所获取的相片利用Photoshop进行裁剪、拼接、自由变换等处理，然后在Sketchup里导入这些相片进行纹理粘贴。Sketchup里也自带了一些材质，可以方便使用。图2是纹理粘贴之后的效果图。

图2 纹理粘贴

纹理粘贴要遵循以下原则：①纹理影像应色调均匀、自然美观。②纹理影像应与实地相符，应真实反映实际材质的图案、质感、色泽及透明度，真实反映现状情况和年代特征。③应对影像的变形部分作纠正处理，减少由于视角、物体高度或镜头畸变引起的变形。④应对影像进行图像处理，使纹理数据不含有建模影像以外的其他影像。⑤应对影像进行比例变换，使同一细节层次模型的纹理具有相近的分辨率。⑥作纹理拼接时，应保证图像细节清晰，无拼接镶嵌的缝隙。⑦宜将纹理处理后转换为通用的文件格式。

在Sketchup中，如果编辑面为弧形，照片不能直接粘贴，而是将面分成若干矩形面，如图3。

图3 特殊纹理处理

2 三维模型可视化

在所有要素完成建模之后，最关键的一步就是将建好的模型导入ArcGIS。首先通过ArcCatalog创建一个Personal Geodatabase，同时新建一个Multipatch的Feature Class。Feature Class需要设置该图层的必要字段：SUSourceFeatureID、SUSourceFeatureClass、SUInstanceName、SketchUpData，如表1。接着，就可以将三维模型导入ArcGIS了。图4是MultiPatch模型的一个显示效果，图5是工作区全景图。