工业园区三维模型制作方法研究

吴金晶

摘 要：近些年来，智慧工业园区的话题越来越火热，智慧园区是以数据为基础、以业务为导向、以管理为中心，面向园区基础设施管理、土地资源利用、规划建设、企业服务、招商引资等方面建设的综合性三维可视化信息管理系统，其中采用可视化的手段对工业园区进行三维展示，实现地上地下空间一体化，是智慧园区建设的重要方向。三维建模是智慧园区最重要的组成部分。该文针对工业园区的自身特点，提出了一套纹理、模型、管线模型的园区三维模型制作流程，经实践取得了良好的效果。

关键词：工业园区 三维建模 制作方法 研究

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（b）-0002-02

近年来随着我国城市信息化的进一步完善，以信息共享为理念的数字城市建设得到了较快的发展，如今全国已有近300个城市完成了数字城市地理空间框架的建设。而随着云计算、大数据、物联网、智能化等新技术、新方法和新手段的引入，越来越多的人开始讨论的不再是数字城市，而是真正以人为本的“智慧城市”。“智慧园区”是“智慧城市”的重要组成部分，是以数据为基础、以业务为导向、以管理为中心，面向园区基础设施管理、土地资源利用、规划建设、企业服务、招商引资等方面建设的综合性三维可视化信息管理系统。逼真的三维模型是三维可视化信息管理系统中最重要的组成部分，它直接反应了工业园区的现状。工业园区的三维建模包括：地面建筑物、场景和地下管线，该文针对这三类数据，详细叙述了其各自三维建模的技术特点和方法。

1 三维模型制作

建筑物三维模型制作包括纹理采集、纹理处理、模型制作、模型贴图等步骤。

1.1 纹理采集

建筑物纹理是建筑物三维模型的重要组成部分，纹理数据主要是通过野外实地摄影的相片获取的，它直接关联到三维场景中的地物。它的质量决定了场景的整体效果与纹理细节，并最终决定场景的逼真程度。拍照片前按照街区进行编号，同时，把街区编号、建筑名称以及楼层数打印在相应的影像上，在拍照的同时进行属性核查，如有变化则记录在打印图纸上。外业采集回来当天将照片按照街坊的编号来进行整理。拍照时，每栋建筑的每个面拍一张全景图。再拍相关的墙、窗户、门以及建筑物细节。尽量做到每个面有照片可以参考，即每个面起码需要两张照片，一张整体，一张局部，如有更多单元，则照片应该拍到每个不同的单元，在内业通过数字图像处理软件拼接成建筑物完整纹理。

1.2 纹理制作

外业采集和内业编辑是相辅相成的。外业采集合理有序，会大大降低内业编辑量；同时，内业编辑能力的提高，也可以降低外业工作量。

将采集好的照片，用Photoshop软件进行裁剪编辑，调整透视关系，除去不应存在的人、车、植物、空调、衣物等非建筑物体，调整亮度/对比度，色相饱和度，色阶等参数，注重保持工作区内所有纹理影像色调的均衡。不清晰的文字标识、Logo等需要用图像处理软件进行清晰化处理。

在制作贴图时经常出现这样情况，图片中有一部分无缝拼接可以，有一部分拼接不行。所谓图片的拼接，其实就是图像的左--右边、上--下边的图像纹理能够形成延续，或者说将对边卷起来找不到边了。有些图片在制作或裁剪的时候，已经充分考虑了这一点，所以效果很好，有些图片则需要修饰。方法有很多，其中一种就是首先使用Photoshop的Other→Offset滤镜按照图像尺寸大约1/3进行上下左右偏移，这时在图像中能清晰地看到图像边缘，将边缘处理的看不出来，这样在后面的底纹贴图中就不会出现线条不对齐的现象了。见图2。

（1）模型制作与贴图。

在根据三维数据源创建现状白模型的过程中，由于存在遮挡等原因，模型局部细节往往不能准确表达，有些模型可能和实地现状存在不一致等问题，这就需要通过纹理照片对白模型进行修改和细化。纹理的使用可以大大简化复杂模型的建模工作，使用纹理贴图可以不用增加模型的复杂程度就可以更好的表现出模型的细节，增加质感，并可以创建出反射，凹凸，起伏，镂空等逼真的视觉效果。

（2）场景三维建模。

场景的三维模型包含了地面、树和小品，这些模型无法通过摄影测量与遥感方法快速地建立三维模型，只能根据原始相片和野外调绘记录，通过3DSMAX来建立其模型。地面模型应能反映地面基本的结构和功能区分，如道路、街区和绿化，在规划管理中作为参考依据，为规划管理提供详尽的基底状况。道路界线应与地形图严格一致，道路路面应采用接近真实情况的纹理。非道路地面的纹理，按照实际情况，分别用水泥、瓷砖、大理石等不同纹理表现，纹理贴图的方向应与实际情况一致，如地砖铺设是否沿人行道方向、是否有放射状效果等。如需使用重叠纹理贴图，要注意接边处的无缝处理。树模型分为十字面片树和多面片树。树木的位置、高度应在协调、美观的前提下，尽可能与实际情况一致，树木种类应尽量接近实际情况。要注意贴图中树木边缘抠图要处理干净，避免出现“毛边”的现象。

三维现状场景中涉及到的小品模型包括公交车站、路灯和路牌、道路交通指示牌、花坛、喷泉、道路护栏、电线杆、交通信号灯、消防栓等，以及垃圾桶、电话亭、书报亭、公园、绿地中的景观桥梁等类型。现场所有非建筑物类固定对象应尽可能全部表现，这些对象的建模能使场景更加真实，在规划管理中也能提供更多参考内容。

（3）地下管线三维建模。

地下管线模型采用自动建模，将包含图形和属性信息的CAD数据利用数据转换工具转换为符合三维平台入库标准的ShapeFile格式的数据，同时在建模工具中配置管线数据中涉及的各类特征点模型（电箱、电话亭、消防栓等）和纹理数据（如井盖纹理、井壁纹理、不同类管线纹理），完成后将自动完成地下管线建模。

（4）三维模型后期处理。

渲染是三维模型后期处理中至关重要的一步，渲染可以直观、逼真地显示建筑物表面基本着色效果。物体在光照作用下产生的阴影，使整个场景达到更逼真的效果。

2 结语

相对于传统的二维展示，三维展示在效果上更具有真实感，能生动展现园区内高低错落的空间布局，建筑间的相对空间位置关系也一目了然，加上对综合管线等地下空间组成对象的三维展示，能够完美再现园区地上、地下三维空间。采用真实的地理坐标，利用支持水平距离、垂直距离、水平面积等量算功能的系统，有利于管理者直观、定性、定量地了解园区基本情况。

参考文献

[1] 程效军，朱鲤，刘俊领.三维建模中的纹理处理[J].遥感信息，2004.

[2] 杨建思，杜志强，彭正洪，等.数字城市三维景观模型的建模技术[J].武汉大学学报，2003，36（3）.

[3] 李奇，林绍福.数字城市技术框架研究[J].武汉大学学报：信息科学版，2002：9-13.