小场景2.5维地图制作方法研究

（上海市测绘院 上海市 200063）

1 前言

地图作为记录地理信息的一种重要载体，不仅为指引人们出行，同时也是人们了解城市建设、国家发展的手段。随着计算机技术、互联网技术，特别是计算机图形学、虚拟现实技术的快速发展，传统的二维纸质地图被注入了新的活力，2.5维地图已成为传统地图产业发展的一个新的方向。

2.5维地图最早应用于规划设计，许多鸟瞰图其实就是2.5维地图，它的出现丰富了地图的表现手法。目前的2.5维地图主要以手绘的形式来表达，相对其他地图产品，其生产周期较长，对美术编辑的要求也非常高。技术上也缺乏普及性，不利于生产铺开。本文对小场景2.5维地图制作工艺的研究，旨在解决上述问题，在三维模型库的基础上研发可操作性更强，生产上普及性更高的2.5维地图。

2 技术路线

2.1 数据基础

上海市测绘院作为城市建设的基础单位，拥有覆盖全市范围的各种比例尺的基础地形数据和信息量丰富的各种专题数据。野外作业和内业编辑数字化的实现，不断加快的基础地理信息更新周期，也为各类信息的更新提供了一定的保证。同时，三维模型库数据的不断完善，也为2.5维地图的发展奠定了基础。

目前上海市测绘院已建成了上海市中心城区100 平方千米区域内的三维数据模型库，该库对区域内的建筑进行了三维建模，360度全景模拟城市的每一个角落；其中的每一幢建筑也都可以单独提取出来。

已建成的精细化场景区域包括陆家嘴、外滩建筑博览群、南京路步行街、静安寺商圈、青浦城区及浦东临港新城等。

2.2 小场景2.5维地图技术路线

对小场景2.5维纸质地图的研究。首先，通过对已有成熟2.5维地图网站的研究分析，并结合市场调研的结果及相关专家意见对2.5维地图进行正确定位，明确内容需求及表现手段。其次，利用现有的基础地理数据和三维模型库数据，充分体现在地理精度、地图现势性方面的优势。研究现有三维模型库的数据提取、处理和输出。着重研究小范围场景的灯光、摄像机和渲染方面的设置以及2.5维地图的表现形式和批量生产的工艺流程。最后，结合市场调研以及2.5维地图的制作工艺进行样图的策划与设计，包括开本大小、内容选取、地图配置、表现形式和制作周期等方面的内容。试着通过借鉴已有2.5维地图表现形式，挖掘适合2.5维地图服务人群口味的特色内容，让产品更贴近实际需求。

2.3 制作软件

小场景2.5维纸质地图需要的制作软件有3dmax 9.0，Photoshop CS4，Coreldraw X5 三种。其中Coreldraw X5 软件用于前期底图制作、后期渲染图片和专题信息的整合；3dmax 9.0 软件用于场景搭建和渲染输出；Photoshop CS4 软件用于后期渲染图片的处理。

3 制作流程

制作2.5维地图的流程一般都是首先制作地理底图，然后将地理底图导入三维场景，同时对三维场景进行无透视效果的轴测渲染，并对渲染后的图片进行后期处理，最后通过专业制图软件进行渲染底图与专题信息的整合形成产品。而制作2.5维纸质地图的三维模型，也基本都是只对视角内涉及的地物进行建模。具体流程如下图。

3.1 基础数据准备

基础数据包括场景内的三维模型建模和底图贴图准备。

3.1.1 制作区三维模型

利用现有三维数据库进行制作区域模型提取。

3.1.2 底图贴图的制作

底图贴图主要在Coreldraw中进行制作。这一部分主要处理街区、地面、河流和绿化等要素，最后输出300DPI 高精度JPG 数据。

a.道路放宽。为了扩大道路，利用缩放工具将所有街坊面、绿化和河流同步缩小至90%。这个比例可以根据实际要求作适当调整，但不建议小于80%。

b.街区制作。利用基础地理信息数据中的街坊数据，在Coreldraw中处理，包括阴影效果的制作、街区轮廓效果、指定图案填充、绿化河流配色和地面搭建等。

c.底图输出。在Coreldraw中输出300DPI 高精度JPG 数据，色彩模式改为RGB，在3DMAX中贴图色彩模式支持RGB 而不支持CMYK。像素宽度和高度均为原来的300%，分辨率300DPI。

3.2 场景搭建

3.2.1 场景内建筑物模型处理

借调所需范围的三维模型数据，在底面建立一个尺寸为1000mm×1000mm的面片，将生成好的底图贴图贴在面片上，在顶视图下调整面片位置，使其和建筑模型匹配。在材质编辑器中，底图贴图导入。

在贴图的输出选项中，输出量改为0.3。

在绘制选择区域中将每个街区范围内的建筑选中并群组。将每个街区内的建筑物根据情况缩小80%-90%，其中对于Y轴方向的缩小，注意其建筑物底面始终与底面相接。

3.2.2 摄像机的架设和灯光设置

在合并好的场景中需要架设摄像机以进行下一步的渲染工作。3dmax中选用的摄像机是Free Camera。

插入摄像机，使其摄像角度为45度角（一般角度设置范围为45-50度），建立VR 灯光，其参数倍增器设置为3.5。

3.2.3 渲染和输出

光具有反射和折射的性质。在真实的大自然中，光从太阳照射到地面是经过无数次的反射和折射的，所以我们看到地面的任何地方都是清晰的，在3dmax中，里面的光虽然也具有现实中光的所有性质，但是光的热能传递却不是很明显。所以在渲染的时候，为了实现真实的场景效果，就要在渲染器中指定全局光照。

为了使2.5维数字地图有良好的层次感和丰富的色彩，必须采用能够渲染全局光的渲染器。这样就能够在增强立体层次的同时，不会让人觉得很刺眼，大大提高地图的友好度。在渲染设置中将高度宽度设置为11000×11000 像素，输出为JPG格式。

3.3 2.5维地图后期制作

2.5维地图后期制作在Coreldraw中进行处理。将3dmax 导出的2.5维地图图片经Photoshop 处理后，包括对图片色彩、饱和度、亮度等方面的调整，导入Coreldraw中，作为地理底图，在此基础上叠加其它地理要素和专题信息。如下图。

4 小结

笔者总结了一种基于三维模型库制作2.5维地图的方法，该方法可充分利用现有城市三维模型等基础数据成果，克服传统方法中的制作周期长，需要相关美编全程参与，制作工艺集中在少数几个美编中，批量生产比较困难，技术工艺要求高，需要较高的美术功底，不利于技术普及等弊端。2.5维纸质地图可以说是三维地图的终端产品之一，它的出现对弥补立体地图市场的空缺，推进“数字城市”建设，进一步提升测绘地图信息服务水平、提升城市形象有着重要的意义。

[1]高剑锋.2.5维数字地图制作[J].2012.

[2]宁波市三维数字地图采集与绘制技术规程[S].2012.

[3]M.J.Kraak 著.杜清运译.3维地图设计 [J]，武测译文，1994.

[4]李燕山，连红运，孙志林.3维数字地图的实现方法[J].中国科技信息，2007.

[5]徐智勇，艾廷华，危拥军.3维地图符号视觉参量研究[J].武汉大学学报（信息科学版），2006.