一个三维GIS建设方案

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1、基于skyline的城市三维建模研究2.3软件配置核心应用软件为Skyline系列软件，用于三维展示和应用开发，开发环境为Visual Studio2005。辅助软件有四套，名称及主要用途为：ArcGIS用于矢量数据的处理和转 换；AutoCAD用于建筑物轮廓提取及数据源处理；PhotoShop用于纹理图像加工与处理；3DSMAX用于特殊建筑的三维建模。Skyline系列软件是非常优秀的三维地理信息系统软件，它是由三个相互独立的子 系统构成：TerraBuilder、TerraExplorer Pro 和 TerraGate，通过这三个子系统可以把不同的地理数据联系起来，并且可以把它们快速的分

2、发到各个用户。231 TerraBuilder融合大量的影像、高程和矢量数据，以此来创建有精确坐标的三维模型地形数据 库。2.3.2 TerraExplorer Pro它是一个桌面应用程序，使得用户可以浏览分析空间数据，并可以对其进行编辑。也 可以在上面添加二维或者三维的物体、浏览路径、场景以及地理信息文件。TerraExplore与TerraBuilder所创建的地形库相连接，并且可以在网络上发布。2.3.3 TerraDeveloper它是TerraExplorer家族中的一款产品，利用它可以定制客户需求功能。2.4技术路线整体技术路线是将实验区的OuickBird卫星影像以及高程数据加载

3、到Skyline系统 的TerraBuilder软件中，并对这些数据的格式进行转换，然后进一步生成MPT格式的 文件，形成Skyline系统的TerraExplorer Pro软件所需要的地表数据集。接下来在TerraExplorer Pro中，加载地表数据集，导入矢量数据集 及相关数据，进行二维、三维模型的建立，进而生成真实的三维城市景观。图1为具 体的技术路线。3城市三维模型的建立3.1地形建模地形建模的方法主要是采用在某地区的DEM数据的基础上叠加遥感影像来完成三维地形的显示。对DW地形图进行处理，删除不必要的图层，仅保留建筑物、标注、绿地、道路树 木以及等高线所在的图层，提取其中的等高

4、线图层，然后对等高线数据进行内插处理，生成地形DEM这一过程可以在AutoCAD和ArcGIS中完成。对快鸟影像进行纠正和投影变换，并使用Photoshop进行调色处理，使其符 合美观自然的原则，作为地形纹理或者说是三维城市的“底图”。将坐标系统一的地形DEM和遥感影像加载到Skyline系列的TerraBuilder软件中， 生成*.mp格式的文件，该改格式的文件即为反应地形起伏和表达真实地面纹理的地形数 据集。3.2建筑物建模对于大区域的建筑群进行三维建模时，需要对不同类型的建筑物进行分别建模，提 高效率。对于城市片区内部的建筑以简单纹理的体块表示；沿街的主要建筑需要在体 块的基础上添加照

5、片纹理，增强真实感；对于结构复杂或者重要的标志性建筑可使用 3DSMA进行单独建模，赋以精细的结构和纹理。这样处理不仅会提高建模的效率，而且 减少了数据量，有利于三维场景的显示和漫游。3.2.1 普通建筑的建模在AutoCAD中对地形图进行处理，对不需要的线进行删减，减少数据量，只剩下 主要并清晰的建筑物轮廓，将数据导入到ArcGIS中进行拓扑检查，对那些没有闭合的 建筑物轮廓线进行闭合处理，以保证后面的建模可以顺利进行，将处理好的建筑物数 据与楼层标注信息进行空间关联，给建筑物赋以楼层属性，并按照每层3米来推算建 筑高度。从而得到包括建筑物的平面轮廓数据和高程信息的矢量数据在Skyline系

6、列的TerraExplorer Pro软件中加载之前生成的地形数据集，导入建 筑物矢量数据，按照高度属性进行拉伸处理，得到建筑物体块。由于数据源的时间差 问题，可能会存在少量的建筑物与遥感底图中显示的建筑物不匹配的问题，需要使用 TerraExplorer Pro中的3D-Building功能，在建筑物的位置上进行三维建模，使建筑 物体块与遥感底图一致，并辅以简单统一的纹理。对于处于城市地块内部的大量建筑 群可采用这种方式进行建模。3.2.2纹理映射纹理的意义可简单归纳为：用图像来替代实体模型中的可模拟或不可模拟细节，提 高模拟逼真度和显示速度。建筑物纹理是建筑物三维模型的重要组成部分，它的质

7、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。对于沿街的主要建筑 需要进行纹理添加，增强真实感。建筑物的纹理包括侧面和顶面两部分，分别通过近景数码照片提取和影像提取的方 式。试验区内拍摄有大量的建筑近景照片，需要在Photoshop中对近景照片进行处 理，主要是综合利用裁剪、拼接、自由变换和拉伸等一些基本操作。根据试验可以得 出：处理后的照片最好保存为JPG格式，以减少数据量，同时图像的分辨率应调整为2 的幕次方，图像的大小也应该尽量小于100KB而建筑模型的顶面纹理则是从遥感影像中米集的。对纹理图片进行处理之后，在TerraExplorer Pro软件中选择沿街建筑的相应立

8、面，进行纹理映射，添加纹理，增强了城市三维表达的真实感。3.2.3特殊建筑对于城市内一些结构复杂的建筑或是标志性建筑，如果采用自动拉伸的方法 建模会 使建筑物产生严重失真，如古建筑、桥梁、大型雕塑等，诸如此类的不规则物体及其标志 性建筑物都需要进行单独的建模。在3DMAX中对这些建筑进行单独建模，赋以精细的结构和材质。将建好的模型 转为*.x或是*flt格式，这是skyline支持的两种3D文件格式，这两种格式的模型文件都 比较小，利于加载和显示。这一格式转化的过程需要第三方插件来完成。转换格式之 后的模型文件可直接加载到TerraExplorer Pro中，调整好位置和相关属性，从而完成 特

9、殊建筑的建模，试验区内需要单独建模的建筑有十处左右。3.2.4 其它建模部分对树木的处理，采用透明纹理的方法，而不是立体模型，这样做的目的主要是考虑 到数据量的问题。目前通用的方法是采用交叉面纹理或是单个纹理表现单个树木，本研 究采用单张纹理的方式。当采用此方式时，树木的显示为广告牌技术，即不论场景怎 么旋转，对象总保持面向屏幕和观测者。这种方法虽然纹理画面比较简单，但是在最 大可能上节省了数据空间，这样做也保持了较好的观赏性。对道路和绿地的处理，可 以相对灵活，可以采用真实纹理的方式，也可以用单一颜色表示，4城市三维景观的展示在加载地形数据集，添加矢量数据和相应的模型之后，即可在TerraE

10、xplorer Pro 中进行城市三维景观的浏览漫游，也可以进行二次开发，定制界面和相应的功能。本研 究采用Skyline系列的TerraDeveloper开发工具对许昌市老城区三维展示系统进行了 实现。TerraDeveloper以ActiveX控件形式提供丰富的应用客户化定制功能。可在可 视化集成开发环境Visual Studio2005中，利用TerraDeveloper开发工具，集成 TerraExplorer Pro软件系统的全部功能以及自定义的界面，开发独立的3D可视化应用 系统。可在该系统中进行基本的漫游导航操作，对整个许昌市老城区的三维景观进行浏 览。其应用界面如图2所示5总结本文提出了一套完整的城市三维建模的解决方案。首先介绍了三维建模的研究现状， 然后以CAD地形图和遥感影像为数据源，以skyline系列软件为平台，完成了许昌市老城 区的三维建模，最后利用skyline提供的开发包实现了许昌市 老城区三维展示系统。结 果表明这种三维建模方式是切实可行的，能够高效快速的建立大场景的城市三维景观，直 观快速地显示和浏览三维信息，能满足城市三维建模的需求。