基于CityEngine 的三维虚拟校园构建

张献伟 刘卫军 杨志强

（新疆工程学院土木工程学院,新疆 乌鲁木齐830091）

自然资源部将于今年起推动实景三维中国建设，目前，智慧城市时空大数据平台建设试点城市总数达50 个[1]。随着三维数字建模技术的发展，众多优秀的 GIS 软件公司也相继推出了各自的三维 GIS 软件[2]。传统的三维建模方法是运用专门的三维建模软件对建筑物手工进行绘制，具有很高的模型精度也比较美观，但对于海量的三维模型就显得力不从心。

CityEngine 以计算机生成建筑模型作为设计语言[3]，通过规则对空间三维模型进行定义与描述，进而实现精细建模。利用CityEngine 进行校园三维建模可以同时兼顾速度与建模质量。借助 CityEngine 平台获取建筑物的三维信息描述和数字平台搭建，可实现校园场景和三维地理位置融为一体进行全方位场景浏览、查询校园构筑物信息，使用户获得身临其境的感觉。

本文以新疆工程学院新校区为例，获取校园 googleeearth 高分影像、数码建筑纹理贴图，以 CAD 校园平面图和高分影像的二维校园为参考，完成校园内地物的矢量化，利用 CityEngine 软件构筑三维模型及场景，利用纹理贴图进行建筑物构筑，建立具有界面动态浏览、实景查询等功能。

1 数据准备

1.1 影像数据及CAD 数据

采用的影像图数据是来自软件自带的Get Map Date 功能获取的。

对校园的规划图CAD 数据进行修正，将需要用到的建筑物及地面数据进行保留其余数据整改，尽量使数据贴合学校建筑物的现状。

1.2 纹理贴图数据

采用分辨率较高的手机来得到建筑物纹理贴图数据，建筑物顶端贴图采用影像图数据。在用高分辨率的手机获取纹理数据，在完成纹理数据采集工作后将图片导入美图软件中对图片进行后期处理，使影像更加清晰、标准规范。

2 主要建筑物矢量化

在手工创建完道路网后软件会在各道路之间自动形成街区，各街区内即可对校园内主要建筑物及草地、荒地、硬化路面等地物进行矢量化，对教学楼和实验楼等较为复杂的建筑进行切分，保证后续调整中只需部分调整并不影响整栋建筑。

3 建筑物三维模型

建筑物的三维建模方法一般分为以下几个步骤：

3.1 需要对所研究的区域的整体情况有大致的了解并进行勘察工作。需要明确某些地区的建筑物和影像图的差别及某些建筑和地物已经灭失然而影像图却依然存在，要做好标注。确定建筑物的总高度和每层高度，在后期贴图时可以对每一层和底层进行分开贴图建筑物的还原度会更好。

3.2 矢量化完成后选中建筑物地块将其拉伸到所测量高度。

3.3 当建筑物立面比较复杂或有凹凸时需要进行分割操作。校园的建筑大多比较规则，相对于城市大量复杂的建筑较容易建立三维模型，因此可以不采用规则建立模型。教学楼拉伸成图如图1。

图1 建筑物白模

4 贴图处理与场景发布浏览

立面外观贴图时，主要有外观建模和手工贴图两种，对墙体进行纹理贴图可以极大的增强建筑模型的逼真效果，是模型真实的重要基础，本文涉及的建筑物比较少选用手工贴图，贴图处理前后如图2 所示。

图2 贴图处理前后对比图

建立场景后，可以将场景模型发布到Web Scene 上与他人共享，发布前确保所有图层处于可见状态，选中场景内所有模型导出到CityEngine Web Scene, 以3D Web Scene Viewer 打开，如图3 所示。在该平台下还可以对场景内的建筑进行搜索和定位，如图4 所示。

图3 场景发布与浏览

图4 搜索与查询

结束语

本文基于CityEngine 平台对高校内的主要建筑物和道路网进行探讨，通过搜集资料获取了校园内的主要建筑如教学楼、宿舍楼、实验楼等，对主要建筑进行了建模并创建较符合实际情况的校园三维场景图，实现校园场景发布与浏览、数据查询等功能。