中三维模型数据处理与制作标准
三维模型数据处理包括图形数据处理与影像处理两部分,其中,图形数据处理分为二维矢量图形处理和三维模型制作,栅格处理分为影像处理和相片纠正。
当前,GIS领域已有完善的DLG、DOM处理工具和流程,并形成相关标准和规范,这里不再赘述。
下面主要讨论三维模型的制作。
三维模型制作标准主要包括以下9个方面:
(1)模型坐标系
具有统一的三维地理坐标是建造大规模三维场景和应用系统的基础。
武汉市三维数字地图系统建设以国家1:2000和1:500地形图为基础,以使该系统能与其他GIS和测量系统兼容。
为使三维模型能够顺利、正确地导入数据库,所有坐标都应基于统一的坐标系。
(2)模型的基本单位
城市大比例尺地形图通常采用采用平面坐标系,以米为单位,因此模型建造也应以米为基本单位,按实际地物的实际尺寸建模,尺寸精度根据该模型所处的LOD级别而定。
(3)模型的制作
三维数字地图主要用于表现城市外观风貌,考虑到数据量的问题,应只对室外可见部分建模,在制作过程中,应在保持地物基本形状和特征的基础上,尽量减少面片数量。
对这部分的内容,应有详细的规范,并提供¾验指标(如圆柱的边数、球的段数设置等)。
(4)模型定位参考点
每个模型必须有用于定位的参考点。
定位参考点是模型的局部坐标系的Ô点,用于精确定位模型的空间位置,这对于引用三维场景中相同或类似的地物非常有用(如:电杆、路灯、交通灯等)。
武汉市三维数字地图建模规定:模型的定位点为地形图上该地物外接矩形的中心,纵向为模型最低点。
(5)模型的高度
模型的高度,尤其是建筑物高度,根据不同细节程度模型的表现需要,可采用以下三种方式确定:体块模型、基础模型的建立,可根据现有二维GIS数据(如:楼层数)确定建筑物及其他要素的高度;质量要求较高的模型,可采用航片立体相对、激光测高仪或LiDAR确定建筑物及其分段部位的高度;精细模型从建筑设计图或施工图获得。
(6)样条曲线∕面的使用
样条曲线∕面能用较少的参数细腻地表现连续表面,但转化为通用格式(如3DS)后会带来巨大的数据量,因此模型的制作尽量不采用样条曲线∕面,或者在使用后将其转化为折线,而后进行曲线∕面优化。
(7)相片处理
对于实地拍摄的相片,必须先进行透视矫正,然后进行色调的调整,对于标准级别以上的模型,还需要清楚遮挡物,以获得良好的视觉效果,最后根据地物所在的分区编号、建筑编号规范纹理名称。
(8)纹理映射
纹理映射只采用散射贴图(Diffuse)和透明贴图(Opacity)。
三维建模软件通常都支持丰富的纹理映射方式,但通用交换文件格式通常只支持有限的几种,因此,纹理映射应只采取最常用的贴图方式。
(9)模型的制作工具与成果提交形式
采用建模工具制作的模型以两种方式提交:一种为建模工具默认的格式(如:MAX文件),一种为转换的3DS文件,并以文件夹的形式提供纹理,模型文件名、文件夹的名字应相同。
三、结语
三维“数字城市”建设是一项庞大的的系统工程,在设计时就要依据项目应用需求和信息共享需要,确定好三维模型的精度和制作技术标准,保证成果满足设计要求和应用要求。
应该看到,目前三维“数字城市”建设还没有一个针对城市多尺度复杂三维对象的统一的三维数学模型,对三维真实对象的模拟还依赖人的经验和技巧;同时,几何LOD模型还不能利用体块模型和精细模型自动离散生成中间层次模型,需要手工制作离散的多级模型,影响了模型生产效率,也是影响模型通用性的一个主要方面,尚有许多工作需要进一步深化研究。