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1、北 京 大 学 毕业设计（论文）基于SketchUp和3Dmax的三维道路建模性能分析学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2016年6月16日摘 要 随着三维建模理论的日趋成熟，出现了许多优秀的建模技术与软件，其应用领域也越来越广泛；尽管现有多种建模软件，但其效率的高低尚难定论，鉴于此 ，本文以复杂立交桥为研究对象，研究两种常用的三维建模工具3Dmax和SketchUp的建模效率。在.net 和ArcEngine的平台上实现了道路的三维建模，通过对放大缩小、飞行、漫游、纹理这四个方面来操作性能比较，并得出SketchUp在以上四个项目上的性能都优于3Dmax的结论 关键词：三维建模；
2、地图基本操作；纹理ABSTRACTThree-dimensional modeling theory matures a lot of good modeling techniques and software, its applications are increasingly being used; Despite the existing variety of modeling software, but its level of efficiency still remain questionable, given thecomplicated overpass for the stu
3、dy, the study of two commonly used three-dimensional modeling tool - 3Dmax and SketchUp modeling efficiency. Platform. Net and on ArcEngine, three-dimensional modeling of the road, on the zoom flight, roaming, texture of these four areas to compare the performance, and concluded, and concluded that
4、the problems of the two models, and put forward a the next step of the research directionKeywords:Three-dimensional modeling ; Map the basic operation; Grain目 录第一章 绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状21.3 研究目的和意义31.4 研究内容及技术路线41.4.1 研究内容41.4.2 技术路线图4第二章 基于SketchUp和3Dmax的立交桥三维建模52.1 三维建模概述52.2 基于SketchUp的立交桥三维模型构
5、建52.3 基于3Dmax 立交桥三维模型构建7第三章 三维模型构建性能比较103.1 模型性能比较概述103.2 地图基本操作流畅度比较 103.2.1 放大缩小流畅度比较103.2.2 漫游流畅度比较113.3 飞行流畅度比较123.4 纹理效果比较13第四章 结论与展望144.1 结论144.2 展望15致 谢16参考文献17第一章 绪论 第一章 绪论 1.1 研究背景 三维模型已经用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来
6、展示提议的建筑物或者风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；在最近几十年，地球科学领域开始构建三维地质模型。随着地理信息系统的发展，对空间地理信息的需求越来越多且复杂，各种导航软件、游戏、电影以及政府的决策都需要用到空间地理信息，为了更好的呈现这些地理信息需要用到三维建模，目前最主要的三维建模软件有3Dmax和SketchUp，本文对两种建模软件建立的模型的性能进行对比，为今后的研究抛砖引玉。1.2 国内外研究现状国内外关于三维建模这方面的研究大致可以分为以下四类：（1）基于二维GIS向三维GIS扩展 在二维GIS数据的基础上构建三维GIS是目前三维建模的重要途径
7、之一。这种方法的优点省略了数据采集的步骤，建模速度比较快；缺点是由于二维GIS数据中信息缺失，如缺少房屋建筑物的高楼信息，只能依据层数推测房屋建筑物的高度，这种方法由于缺乏准确的第三维数据以及空间关系的表达，所能表达的信息较少、精度较低，进行空间分析能力有限。（2）三维建模工具 采用三维建模软件，目前较为常用的是Autodesk公司的3Dmax和Maya、Multigen公司的Creator、Google公司的SketchUp、Microsoft旗下Caligari公司的TrueSpacd等，利用采集的空间三维信息构建立体模型的转入转出并制作的三维地物模型外观精细、美观；缺点是适合小范围内的三
8、维重建，大范围的三维重建不仅工作量大而且地物与地形的集成匹配较为繁琐。（3）数字地形图DEM与航空航天遥感影像叠加起来构建三维立体模型。如Lothar Koppers借助VRML语言将影像和高程网格叠加在一起，实现了可以任意漫游的三维景观模型,Tsuyshi Honjio借助CAD系统将影像叠加到DEM上，在此基础上添加地物模型生成地形景观模型。这种建模技术较适合大范围区域内三维地形浏览，但是空间对象的编辑、查询和空间分析的功能比较弱。（4）真三维空间数据模型 随着三维数据获取技术（数字摄影测量技术，高分辨率卫星影像与航空立体像对获取技术，激光扫描技术等直接获取或自动、半自动提取地物的真三维信
9、息）的快速发展和计算机性能的提高，获取大面积精细、完整的三维信息（包括形状、高度）相对容易实现，迫切需要一个真三维的空间数据模型来组织和管理三维数据。国内外许多专家进行了大量的探索和研究，目前将三维空间模型大致分为三类基于矢量结构的、基于栅格结构的和失栅混合结构的。国内外一些著名的公司与研究机构也已经相继堆出了比较有代表性的三维软件系统，2003年ESRI公司推出了ArcGIS9.0并出现ArcScene和ArcGlobe模块， Autodesk公司在原先AutoCAD平面信息基础上拓展了三维功能等。美国的ERDAS公司开发研制的IMAGINE Virtual GIS。此系统为三维环境下的可视
10、化分析表达提供了地理信息系统的功能，用户可以实现对三维景观进行实时查询与交互式操作。主要功能有三维可视化，交互式操作、实时贯穿飞行以及目标对象的集成链接，同时能够建立虚拟现实的世界。美国的Skyline软件。Skyline软件是融合了GIS，RS，GPS和虚拟现实技术VR的三维可视化GIS。利用数字正射影像、数字高程模型、矢量数据、三维模型和属性数据等多种数据源，建立交互式三维可视化的场景，能够快速创建、编辑、浏览、管理和分析大区域范围的三维景观，而且能够支持大型数据库和实时的信息通讯技术。国内适普软件有限公司的IMAGIS Classic。该系统是一套综合了数字正射影像（DOM）、数字地面模
11、型（DEM）数字线化图（DLG）和数字栅格图（DRG）四类对像的虚拟现实管理的地理信息系统。此系统结合了3D可视化技术与虚拟现实技术VR，完全可以真实重现特定环境下的三维场景，把所有管理对象都置于同一个真实的三维可视化世界中。国内灵图的VRmap能够支持DIrectX和OpenGL两种国际上主流的图形软件，可以充分利用目前计算机软件性能和不断发展的数字地形学理论和技术，而且其具备较为完整的空间数据体系，强大的三维空间数据处理和分析功能，海量空间数据的管理水平，支持大规模场景的可视化，较高的数据共享与互操作性，并且具有包括VBA、插件和控件的开发功能，适合用于开发三维可视化应用系统。 国内外对三
12、维模型的研究成果已经非常多，但是对各种模型之间性能的比较研究很有限，1.3 研究目的和意义随着时代的发展，各种各样的游戏和程序都用得到三维模型，三维是未来的趋势， 编游戏和程序需要在创建三维模型软件中建立相应的模型再导入到程序中，在导入以后我们需要对模型有最快的响应速度和内存的最少占用，所以基于以上目的本文比较两种最常用的三维建模软件建立的模型导入到程序中的性能。 研究对当前社会中的各种需要用到三维模型的编程有一定的指导意义，能从论文中得出哪些模型在程序中有最佳的表现1.4 研究内容及技术路线 1.4.1 研究内容(1)学习使用SketchUp、3Dmax建模软件，并建立复杂三维立交桥模型(2
13、)ArcEngine、.net编程二次开发(3) 比较两种三维模型的漫游、放大缩小、飞行、纹理在程序中的性能 1.4.2 技术路线图纹理比较飞行、漫游性能比较放大缩小性能比较2第二章 基于sketchUp和3Dmax的立交桥三维建模第二章 基于SketchUp和3Dmax的立交桥三维建模2.1 三维建模概述 三维模型是物体的三维多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。显示的物体是可以是现实世界的实体，也可以是虚构的东西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。三维模型已经用于各种不同的领域。电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视
14、频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；在最近几十年，地球科学领域开始构建三维地质模型。三维模型本身是不可见的，可以根据简单的线框在不同细节层次渲染的或者用不同方法进行明暗描绘。但是，许多三维模型使用纹理进行覆盖，将纹理排列放到三维模型上的过程称作纹理映射。纹理就是一个图像，但是它可以让模型更加细致并且看起来更加真实。例如，一个人的三维模型如果带有皮肤与服装的纹理那么看起来就比简单的单色模型或者是线框模型更加真实。三维模型由网格和纹理构成，网格是
15、由物体的众多点云组成的，通过点云形成三维模型网格。这些网格通常由三角形、四边形或者其它的简单凸多边形组成。纹理既包括通常意义上物体表面的纹理即使物体表面呈现凹凸不平的沟纹,同时也包括在物体的光滑表面上的彩色图案，当把纹理按照特定的方式映射到物体表面上的时候能使物体看上去更真实。在各个网格上的纹理映射，最终形成三维模型。2.2 基于SketchUp的立交桥三维模型构建 Google SketchUp是一套直接面向设计方案创作过程的3D设计软件，其创作过程不仅能够充分表达设计师的思想而且完全满足与客户即时交流的需要，它使得设计师可以直接在电脑上进行十分直观的构思，是三维建筑设计方案创作的优秀工具，独特简洁的界面，可以让设计师短期内掌握，适用范围广阔，可以应用在建筑，规划，园林，景观，室内以及工业设计等
