工業園區三維模型制作方法研究

吳金晶

摘 要：近些年來，智慧工業園區的話題越來越火熱，智慧園區是以數據為基礎、以業務為導向、以管理為中心，面向園區基礎設施管理、土地資源利用、規劃建設、企業服務、招商引資等方面建設的綜合性三維可視化信息管理系統，其中采用可視化的手段對工業園區進行三維展示，實現地上地下空間一體化，是智慧園區建設的重要方向。三維建模是智慧園區最重要的組成部分。該文針對工業園區的自身特點，提出了一套紋理、模型、管線模型的園區三維模型制作流程，經實踐取得了良好的效果。

關鍵詞：工業園區 三維建模 制作方法 研究

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（b）-0002-02

近年來隨著我國城市信息化的進一步完善，以信息共享為理念的數字城市建設得到了較快的發展，如今全國已有近300個城市完成了數字城市地理空間框架的建設。而隨著云計算、大數據、物聯網、智能化等新技術、新方法和新手段的引入，越來越多的人開始討論的不再是數字城市，而是真正以人為本的“智慧城市”。“智慧園區”是“智慧城市”的重要組成部分，是以數據為基礎、以業務為導向、以管理為中心，面向園區基礎設施管理、土地資源利用、規劃建設、企業服務、招商引資等方面建設的綜合性三維可視化信息管理系統。逼真的三維模型是三維可視化信息管理系統中最重要的組成部分，它直接反應了工業園區的現狀。工業園區的三維建模包括：地面建筑物、場景和地下管線，該文針對這三類數據，詳細敘述了其各自三維建模的技術特點和方法。

1 三維模型制作

建筑物三維模型制作包括紋理采集、紋理處理、模型制作、模型貼圖等步驟。

1.1 紋理采集

建筑物紋理是建筑物三維模型的重要組成部分，紋理數據主要是通過野外實地攝影的相片獲取的，它直接關聯到三維場景中的地物。它的質量決定了場景的整體效果與紋理細節，并最終決定場景的逼真程度。拍照片前按照街區進行編號，同時，把街區編號、建筑名稱以及樓層數打印在相應的影像上，在拍照的同時進行屬性核查，如有變化則記錄在打印圖紙上。外業采集回來當天將照片按照街坊的編號來進行整理。拍照時，每棟建筑的每個面拍一張全景圖。再拍相關的墻、窗戶、門以及建筑物細節。盡量做到每個面有照片可以參考，即每個面起碼需要兩張照片，一張整體，一張局部，如有更多單元，則照片應該拍到每個不同的單元，在內業通過數字圖像處理軟件拼接成建筑物完整紋理。

1.2 紋理制作

外業采集和內業編輯是相輔相成的。外業采集合理有序，會大大降低內業編輯量；同時，內業編輯能力的提高，也可以降低外業工作量。

將采集好的照片，用Photoshop軟件進行裁剪編輯，調整透視關系，除去不應存在的人、車、植物、空調、衣物等非建筑物體，調整亮度/對比度，色相飽和度，色階等參數，注重保持工作區內所有紋理影像色調的均衡。不清晰的文字標識、Logo等需要用圖像處理軟件進行清晰化處理。

在制作貼圖時經常出現這樣情況，圖片中有一部分無縫拼接可以，有一部分拼接不行。所謂圖片的拼接，其實就是圖像的左--右邊、上--下邊的圖像紋理能夠形成延續，或者說將對邊卷起來找不到邊了。有些圖片在制作或裁剪的時候，已經充分考慮了這一點，所以效果很好，有些圖片則需要修飾。方法有很多，其中一種就是首先使用Photoshop的Other→Offset濾鏡按照圖像尺寸大約1/3進行上下左右偏移，這時在圖像中能清晰地看到圖像邊緣，將邊緣處理的看不出來，這樣在后面的底紋貼圖中就不會出現線條不對齊的現象了。見圖2。

（1）模型制作與貼圖。

在根據三維數據源創建現狀白模型的過程中，由于存在遮擋等原因，模型局部細節往往不能準確表達，有些模型可能和實地現狀存在不一致等問題，這就需要通過紋理照片對白模型進行修改和細化。紋理的使用可以大大簡化復雜模型的建模工作，使用紋理貼圖可以不用增加模型的復雜程度就可以更好的表現出模型的細節，增加質感，并可以創建出反射，凹凸，起伏，鏤空等逼真的視覺效果。

（2）場景三維建模。

場景的三維模型包含了地面、樹和小品，這些模型無法通過攝影測量與遙感方法快速地建立三維模型，只能根據原始相片和野外調繪記錄，通過3DSMAX來建立其模型。地面模型應能反映地面基本的結構和功能區分，如道路、街區和綠化，在規劃管理中作為參考依據，為規劃管理提供詳盡的基底狀況。道路界線應與地形圖嚴格一致，道路路面應采用接近真實情況的紋理。非道路地面的紋理，按照實際情況，分別用水泥、瓷磚、大理石等不同紋理表現，紋理貼圖的方向應與實際情況一致，如地磚鋪設是否沿人行道方向、是否有放射狀效果等。如需使用重疊紋理貼圖，要注意接邊處的無縫處理。樹模型分為十字面片樹和多面片樹。樹木的位置、高度應在協調、美觀的前提下，盡可能與實際情況一致，樹木種類應盡量接近實際情況。要注意貼圖中樹木邊緣摳圖要處理干凈，避免出現“毛邊”的現象。

三維現狀場景中涉及到的小品模型包括公交車站、路燈和路牌、道路交通指示牌、花壇、噴泉、道路護欄、電線桿、交通信號燈、消防栓等，以及垃圾桶、電話亭、書報亭、公園、綠地中的景觀橋梁等類型。現場所有非建筑物類固定對象應盡可能全部表現，這些對象的建模能使場景更加真實，在規劃管理中也能提供更多參考內容。

（3）地下管線三維建模。

地下管線模型采用自動建模，將包含圖形和屬性信息的CAD數據利用數據轉換工具轉換為符合三維平臺入庫標準的ShapeFile格式的數據，同時在建模工具中配置管線數據中涉及的各類特征點模型（電箱、電話亭、消防栓等）和紋理數據（如井蓋紋理、井壁紋理、不同類管線紋理），完成后將自動完成地下管線建模。

（4）三維模型后期處理。

渲染是三維模型后期處理中至關重要的一步，渲染可以直觀、逼真地顯示建筑物表面基本著色效果。物體在光照作用下產生的陰影，使整個場景達到更逼真的效果。

2 結語

相對于傳統的二維展示，三維展示在效果上更具有真實感，能生動展現園區內高低錯落的空間布局，建筑間的相對空間位置關系也一目了然，加上對綜合管線等地下空間組成對象的三維展示，能夠完美再現園區地上、地下三維空間。采用真實的地理坐標，利用支持水平距離、垂直距離、水平面積等量算功能的系統，有利于管理者直觀、定性、定量地了解園區基本情況。

參考文獻

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