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1、龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目： 3ds Max 的建筑三维建模在厦门兴悦园中的应用 专 业： 测绘工程 班 级： 10测绘班 学 号： 姓 名： 指导教师： 职称： 讲师 资源工程学院 资源工程学院 测绘工程专业【摘要】：随着科技的进步，人们对于城市空间信息更多的向三维方面探索，三维建模就是利用三维数据将现实中的三维物体在计算机中进行重建,最终在计算机上模拟出真实的三维物体。伴随着建模技术的发展，各种建模方法也日新月异，选择简单实用的建模方法成了一个很重要的问题。文章通过分析以原有CAD底图作为数据源在3ds Max 软件的基础上构建三维模型的过程，并且以厦门市联发欣悦园的建筑三维模型的
2、制作为例，从资料收集，模型表面纹理图片处理，到模型制作，再到模型优化的一个具体过程，展示了基于3ds Max的建模方法的优越性。【关键词】：数字城市;城市三维建模;3ds Max目 录1 绪论11.1 开展本课题研究的背景及意义11.2 国内外三维建模的研究现状11.3 课题研究的内容12基于3ds Max构建城市三维模型的方案实施12.1 城市三维建模技术基础12.1.1 软件平台12.1.2 三维建模数据的获取方法22.1.3 城市三维建模的方法22.2 城市三维模型的构建32.2.1 外业取景32.2.2 图片处理42.2.3 模型制作42.2.4 模型优化43实例应用43.1 资料收集
3、53.2 外业拍照63.3 相片处理63.4 将建筑物分层平面图导入3ds Max软件建模73.5 3ds Max建模73.6 模型质量检查83.7 成果提交84 结论与展望94.1 结论94.2 展望9致谢10参考文献12绪论1.1开展本课题研究的背景及意义中国经济快速发展，人们把城市空间数据的处理目标逐渐从二维转变到三维，对数字城市建设的需求更加强烈，数字城市建设的重要内容是城市三维模型的制作,城市三维模型可以直观生动的描述地形地貌。三维建模，就是根据研究的目标，在三维数字空间中对研究目标的形状、材质等属性进行数字化三维重现的过程1。厦门市是现代国际港口旅游城市的其中一个代表，在城市的数字
4、化方面也走在了全国的前列，为了满足全球信息化、经济一体化的不断发展，加快城市信息化的进程，城市三维模型的构建变得相当重要。此外，三维建模不仅适用于构建数字城市，并且广泛应用于虚拟现实、计算机动画等其他很多行业，因此对建筑物的建模技术研究有着很大现实意义。同时,随着科学技术的不断进步，建筑三维模型的建模方式也层出不穷，人们正在不断尝试和寻找比较简单实用的建模方式。AutoCAD、MutiGen Creator等三维建模软件的出现，实现了人与机器交互合作的手段来构建三维模型，但是这些方法的缺点主要有建模者对软件的熟悉度以及技巧要高，并且费时费力，不适合一些结构比较复杂、造型比较没有规律的建筑物的三
5、维模型构建。相比AutoCAD、MutiGen Creator软件而言，3ds Max软件功能强大，扩展性好，操作简单，容易上手，并且适合对建筑物进行精细三维建模，因此开展本课题的研究有较强的实际意义。1.2国内外三维建模的研究现状在国外, 3D建模首先是在地质建模方面的应用，用于地质和矿产资源的总体评价。中国开始引进3D建模技术是在上世纪80年代末，发展迅速，目前，三维建模应用最多的是在数字城市的建设上。上个世纪90年代以来，数字城市作为新的城市理念开始风靡全球，并且引发众多学者从科学技术到社会科学领域的的探讨。三维建模是建立数字城市的重点,建筑物三维建模技术也经历了很多阶段，首先是基于几何
6、的手动建模，然后发展到利用各种软件在计算机上操作的三维建模1,人们通过各种各样的途径进行建筑建模,而且已经取得非常重要的进展。目前，国内外出现很多构建建筑三维模型的软件，并且广泛应用于不同的应用领域。近年来对于建立三维静态实体模型发展较快的软件主要有3ds Max、AutoCAD、MutiGen Creator等，MultiGen Creator是MultiGenParadigm公司的一个重要的实时三维城市建模软件系统4。使用AutoCAD和MutiGen Creator软件进行建模，可以通过人机交互的手段来辅助三维建模，然而相比3ds Max费时费力，而且对使用者的技巧要求较高，利用3ds
7、Max软件构建城市三维模型表达精细，软件建模工具丰富功能强大，扩展性好，操作简单，容易上手,同时也弥补了其他软件对于结构复杂、不规则的场景建模无能为力的缺点,充分展现其在三维模型、动画和渲染等方面的优点。1.3 课题研究的内容随着计算机技术的不断发展，三维建模技术的发展也相当迅速，各种建模方法应运而生，如何选择比较简单实用并且在速度方面和精度方面都有一定保证的建模方法成了一个重要问题。本文主要研究在3ds Max 软件的基础上构建建筑三维模型的明晰流程方法。通过分析如何利用CAD底图作为数据源在3ds Max 软件的基础上构建三维模型的过程，同时结合厦门市联发欣悦园的建筑三维模型的制作为例，从
8、资料收集，模型表面纹理图片处理，到模型制作，再到模型优化的一个具体过程，展示了基于3ds Max的建模方法的优越性。2. 基于3ds Max构建城市三维模型的方案实施2.1 城市三维建模技术基础2.1.1 软件平台三维建模需要的软件平台，主要用到三个软件，一是、矢量图形处理软件AutoCAD2004和UDSMS V5.0成图系统；二是、三维建模软件:3DS max V9.0；三是、专业图像处理软件: Photoshop CS 9.0。3DS Max是一个集3D建模，动画制作为一体的软件，广泛应用于游戏开发，动画，电影和电视视觉效果和设计行业等领域，具有基本的几何形状，几何建模，AEC建模，2D
9、与修饰三维建模，利用旋转修饰符修饰3D物体建模，复杂对象建模等多种建模技术，并且有多视角操作界面、丰富的建模工具及多种可以达到特殊效果的修改器，同时具有功能强大，扩展性好；操作简单，容易上手；和其它相关软件配合流畅等特点，利用软件的那些建模技术可以有效地建立城市的三维模型，并结合特效编辑器和纹理贴图技术渲染出丰富多彩的视觉效果。2.1.2 三维建模数据的获取方法收集建模的数据是三维建模的第一步，同时也是三维建模的基础，三维城市建模数据，包括图形，二维和三维地形数据的观测数据和模型表面纹理数据11。城市三维建模需要的数据主要包括地形数据、模型表面纹理图片数据等。在城市中存在着众多的数据源,这些数
10、据源包括：规划建筑物的设计图纸及文档资料、城市数字地图(地形图、地籍图等)和2DGIS数据库、摄影测量数据和遥感数据12。当前, 三维建模采集属性数据和纹理数据的方法主要包括利用航空摄影测量技术和基于三维激光扫描以及移动测绘系统三种较为先进的数据采集获取方法，除以上三种较为先进的数据采集获取方法外，还有利用合成孔径雷达采集，传统的野外数据采集以及近景摄影测量采集等手段方法。本文选用由厦门市测绘中心提供规划建筑物的设计图纸及文档资料作为数据源，在以提高精度的前提下, 并且使建模过程简单化,从而节省了大量的人力物力。2.1.3 城市三维建模的方法在一般情况下，城市的三维模型可分为地形模型和地物模型
11、两个种类的模型。地形是最重要的数字城市地理对象，在地物模型中被认为较为重要的是在建筑，道路，桥梁和水域的建模，构建三维模型包括几何建模和纹理映射建模，建筑三维模型的构建是数字城市建模的一项重要内容。近年来，许多专家学者提出了许多不同的建模方法，本文对三种常用的建模方法进行了一个简要的对比，详细见表2-1：表2-1 三种建模方法建模方法优缺点基于CAD软件建模由该软件构建的三维模型精细，准确，尺寸精确，但是缺点主要集中在3D图形建模，渲染和动画处理不太灵活，不适合复杂建筑三维模型的构建。基于3ds Max软件建模该软件有丰富的建模工具，能够精细建模，主要缺点是构建的三维模型数据量相对较大。基于M
12、utiGen Creator软件建模软件功能强大，适合大面积地形的建模，支持建筑建模。数据模型结构简单，缺点是模型表达不精，数据编辑、查询能力相对比较差。本文采用利用3ds Max软件建模的建模方法，主要原因在于利用3ds Max软件构建的城市三维模型表达精细，并且3ds Max软件有建模工具丰富功能强大，扩展性好，操作简单，容易上手等优点,同时也弥补了其他软件对于结构复杂、不规则的场景建模无能为力的缺点。是一个相对来说比较简单实用的建模方法。2.2 城市三维模型的构建利用3ds Max 软件进行建筑物的三维模型构建，主要分为以下几个步骤：第一步是资料收集，由相关部门提供建模地区的原有地籍资料
13、；第二步是根据收集到资料利用数码相机对建模对象进行外业取景拍摄获取纹理，并利用Photoshop CS 9.0软件对纹理图片进行处理，生成贴图；第三步是利用3ds Max软件建立建筑物三维模型，贴上贴图，最后通过特效编辑器对模型进行一系列的优化处理以及模型的质量检查，生成单幢.max文件。建模的大致流程如图2-1 所示，建筑物分层平面图外业取景拍摄获取纹理 导入 Photoshop处理3ds Max建模建筑物纹理图片模型表面贴图建模三维模型模型优化压缩导出 .X.max模型 图2-1 建模流程示意图2.2.1 外业取景 (一)外业准备工作:(1）收集要拍摄地块的地籍图，并在地籍图上标出需要拍照
14、的建筑物。 (2）外业前，要检查相机的状况，检查电池是否有电，保证外业的正常作业。 (二)外业取景拍照5(采用广角数码相机实际野外逐幢逐面对建筑物进行细致拍摄): (1) 先整体后局部拍摄: 对于建筑物的每个面，先拍一张全景照片，以便了解整个面的结构。然后取该面最小重复单元，从正面进行拍摄。注意: 对于各层结构基本一致的，尽量取低的楼层拍摄，避免仰角。(2) 当建筑物的一面过长时可采用分段连拍的方式，即按照一定的顺序（由左至右，由下至上等）拍摄一组照片，每张相片相互之间必须有重叠，即第一张照片的一部分同样在第二张照片里出现，而第二张照片的一部分也在第三张照片出现，以此类推。这样便于定位。(3) 一二层店面的拍摄: 商住两用楼的一二层为店面，与高层结构完全不同，应重点拍摄，尽量真实再现。取景时尽量让建筑主体充满整个画面，不能超出也不能太小。(4) 屋顶的拍摄: 屋顶是房子造型重要部位，受拍摄条件限制，无法从上往下拍到屋顶全景，但要在街面上从下往上对屋顶拍出其特征结构与轮廓全景，便于内业结合航片再现其结构与材质5。(三)外业拍照注意事项：要选择天气比较晴朗的时间，避免光线过暴，或曝光不足；要选用带广角镜头的相机；每幢房屋采集完成后照两张单色（如天空）作为分隔符，以便事后的分幢整理；当
