基于天地图与GIS平台的三维建模.docx

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1、题目：基于天地图与GIS平台的三维建模一以龙岩学院生活区为例专业：测绘工程【摘要】近年来，校园信息服务随着地理信息系统技术的快速进步而得到了广泛运用，特别是“数字校园”、“虚拟校园”、“智慧校园”的相继出现，使人们不仅仅局限于传统的二维平面，转而追求信息更丰富，情景更真实的三维场景。本文以龙岩学院生活区为研究对象，通过天地图与G1S方法来进行校园生活区三维建模。首先通过生活区数据的收集和整理，得到相关数据：栅格数据、地形图、纹理图片。后将处理好的矢量数据导入3dsmax软件中，用3dsmax对校园生活区的各种实体进行模型构建，最后将构建好的模型导入ArCSCene中，实现三维立体场景的浏览。文

2、中重点介绍了创建三维模型的方法与步骤，生活区建筑物的建模、周围环境及道路建模等。通过所创建三维场景，可以让人们体验到身临其境的感觉,同时也对学校未来的发展具有重要意义。【关键字】天地图；ArcGIS;3dsmax;三维建模1弓I言11.1 研究背景11.2 研究目的与意义11.3 研究内容12天地图产品介绍11.1 简介11.2 功能11.3 特点11.4 作用23 ArcGIS10.2介绍23.1 ArcGIS10.2软件介绍23.2 ArcGIS10.2软件组成部分24 三维建模软件3dsmax34.1 3dsmax简介34.2 3dsmax建模方法35三维校园模型设计35.1 三维校园生

3、活区设计目的35.2 三维校园生活区制作流程35.3 三维建模实现过程45.3.1 资料收集与整理45.3.2 数据矢量化45.3.3 三维模型的构建56结论与展望106.1 论文的研究成果与不足之处106.2 论文工作的展望10参考文献10致谢语101引言.研究背景随着人类探索世界，认识世界，已经从以往的二维空间信息转向更形象、逼真的三维空间信息的探索与研究。“数字校园”是继“数字地球”、“数字城市”后提出的概念，它是一种集数字化、信息化、可视化等多种技术为一体的计算机管理应用系统川。近年来，全国众多高等院校用不同方式和方法来构建“三维校园”、“数字校园”。目前，校园场景的三维建模方式主要有

4、3种：基于几何模拟建模、基于图像建模、以及基于几何建模和基于图像建模的混合建模技术。1.2 研究目的与意义三维校园可视化可以为学校文化起到对外宣传的作用，也可以为在校生提供良好的信息交流平台。止匕外，校园三维可视化为“数字虚拟校园”、“智慧校园”奠定了一定的基础。总而言之，三维校园可以惟妙惟肖地展示校园内的各类建筑物和其它相关设施，对学校未来的发展也具有重要的意义。1.3 研究内容本文以龙岩学院生活区为研究对象，通过天地图和GIS方法来进行校园生活区三维建模。首先通过生活区数据的收集和整理，得到相关数据：栅格数据、地形图、纹理图片。后将处理好的矢量数据导入3dsmax软件中，用3dsmax对校

5、园生活区的各种模型进行构建，最后将构建好的模型导入ArCSCene中，实现三维立体场景的浏览。本文重点介绍了创建三维模型的方法与步骤，生活区建筑物的建模、周围环境及道路建模等。2天地图产品介绍2.1 简介“天地图”是基于互联网、移动通信网等网络运行的。基于“门户网站”、“服务接口”向相关部门提供全天时、不间断“一站式”的地理空间信息服务。2.2 功能“天地图”网站的地理空间信息数据覆盖全球，在数据库中，主要以矢量平面、遥感影像、三维场景3种模式。基于此，可以全方位、多角度、可部分街景、能缩放浏览想要浏览地方。“天地图”相对于谷歌地图，对我国数据描述的很详尽，大到一线城市，小到乡镇村庄，各项数据

6、内容包含着详细程度不同的地物，例如居民地、道路、路灯等。此外，还体现了不同分辨率的地表影像和三维地形等。由于“天地图”网站提供海量地理信息数据，可以在互联网的基础上，通过“天地图”门户，直观浏览二维平面信息，部分城市的三维场景，也可以进行距离和面积量测、定位搜索。甚至，通过“天地图”，可以访问“国家测绘成果目录服务系统”，了解国家和全国各个地方的测绘成果情况及专题地理信息等内容。2.3 特点“天地图”采用“门户网站”、“服务接口”的基础上来提供服务，这是与普通地图网站的根本区别。现代化旅游业、建筑业和高新技术产业等商业领域可以经过授权后，自主自由地调用以其相关地理信息资源，还可以对调用的地理信

7、息进行专题信息加载。同时还可以开发增值服务功能来增加自己的产值，有利于相关企业降低自己的成本。2.4 作用“天地图”近几年的迅猛发展，国内许多学者开始基于天地图的应用进行研究和探讨。例如基于“天地图”提供的二次开发结合GIS的新组合来创建“数字城市”、“智慧城市”、“数字校园”、“智慧校园”等一系列的虚拟三维场景。而对于企业或者部门，通过“天地图”门户网站授权，可以制作已知相关的专题地理信息数据库来服务大众。目前，“天地图”服务首先在“全国灾情GIS”中得到了应用，实现灾情信息与“天地图”服务的结合与集成。此外在旅游业，为旅游提供地理信息“一站式”专题服务。“天地图”近年来迅速发展，已经标志着

8、中国地理信息公共信息服务平台建设取得重大进展；同时，使我国以往传统的地理信息服务方式得到了改变。这样不仅有助于促进我国地理空间信息资源的共享，而且可以避免不必要地理信息数据的重复采集。3ArcGIS10.2介绍3.1 ArcGIS10.2软件介绍ArcGIS系列软件是ESRI（Environmenta1SystemsResearchInstitute,翻译为美国环境系统研究所）公司在全面整合了GIS系统与数据库系统、人工智能技术、软件工程技术、网络技术及其它各种计算机主流技术之后,成功地为我们推出了能够代表GIS最高技术水平的一整套系列GIS产品。ArcGIS10.2是美国环境系统研究所201

9、3新推出的，可以多层次、全方位服务于不同人群的G1S新平台；同时，企业、相关各个部门、专业人员都可以使用并且提供一些新的特性。3.2 ArcGIS10.2软件组成部分ArcGIS10.2软件组成部分：桌面GIS、服务器GIS、开发GIS、移动GIS。本文重点论述桌面GISoArcGIS10.2forDesktop为地理信息专业人员提供了信息制作和使用的工具，可以实现从简单到复杂的GIS操作。ArcGIS10.2forDeSktOP是对地理信息进行编辑、创建以及分析的G1S软件，提供了一系列的工具用于数据采集和管理、空间建模和分析、高级制图、以及可视化。ArcGIS10.2forDesktop是

10、一系列软件套装，主要包括：ArcMap10.2：是一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括地图制作、数据编辑和处理。它也是ArCGIS10.2forDeSktOP中一个复杂的制作地图的应用程序。ArcCata1og10.2：用来组织和管理所有的地理空间信息。包括以下主要工具：浏览和查找地理信息；记录、查看和管理元数据等。ArcScene10.2：是一个三维可视化的平台，可以实现浏览者和三维场景的交互。ArcG1obe10.2：可以展示海量数据，对三维场景进行分析等操作。ArCTOOIbOX和MOde1BUi1der：前者是空间处理工具集合。工具主要包括：数据格式转换、数据管理、矢量分析

11、、Coverage的处理、统计分析、地理编码。后者是一个建立空间处理流程和脚本的可视化建模环境。4三维建模软件3dsmax4.1 3dsmax简介3dsMaX是由美国Autodesk公司研制开发的基于PC系统的一款三维动画设计与制作的应用软件，它具有价格便宜、使用简单、功能强大（如创建模型、贴图的使用以及动画的制作等功能）等特点，使得该软件倍受世界各地艺术家和动画大师的青睐，目前在电脑游戏设计、影视制作、建筑设计、多媒体演示、工程模型设计、辅助教学、三维动画及校园可视化等领域有着越来越广泛的应用o3dsmax不仅可以保存自身的（*.MAX）的文件格式，还可以将模型导出或者保存为其它像文件格式，

12、例如（*3ds）、（*.f1t）等。它有两大优势：一方面可以把自身制作的文件输出到别的三维软件中进行造染或修改,另一方面可以把输出为特定格式的其它三维软件的文件导入到3dsmax软件中进行修改编辑。4.2 3dsmax建模方法（1）内置模型建模利用3dsmax自身所提供的扩展基本体和标准几何体来创建模型，这是3dsmax中最简单、最基础的建模方法。（2）复合对象三维建模技术建模复合物体是将多个内置模型组合，从而产生变换万千的模型，称组合形体。其最主要的工具为布尔运算工具和放样工具。（3）多边形建模多边形建模方法历史悠久，其优点是直觉感强，比较适合制作规则物体。可编辑多边形建模对象主要包括顶点、

13、边、边界、多边形和元素，建模时，可以分别对顶点、边、边界、多边形和元素进行调整，而对象都有很多可以使用的编辑器修改命令，基于此，可以为复杂物体建模提供很大的发挥空间。（4）面片建模面片建模是基于表面建模的方法，面片对象是一种次对象模式。例如对人物、动物和衣服的建模。（5） NURBS建模NURBS是指非统一均分有理性B样条，它可以无缝结合，所生成的模型表面光滑，适合用来高级建模。在3dsMax中，无论是NURBS曲线还是NURBS曲面，都分为两种，即NURBS点和NURBSCV05三维校园模型设计5.1 三维校园生活区设计目的随着学生对各高校生活区的关注。本论文的另外目的是为了制作和展现龙岩学

14、院生活区的三维场景，使社会、家长、学生了解龙岩学院生活区的建设和发展情况，对龙岩学院生活区有一个大概的认识。5.2 三维校园生活区制作流程龙岩学院生活区三维建模流程如图5.1所示。校园生活区的数据收集与整理图5.1三维校园制作流程5.3 三维建模实现过程三维场景实现的过程主要包括资料收集与整理、数据矢量化、底图格式转化、构建三维模型、材质与贴图、导入三维模型。5.3.1 资料收集与整理资料包括以下几个方面：(1)校园生活区天地图：可从天地图门户网站获得。(2)地形图：可从学校的规划相关部门取得。(3)建筑和特殊建筑的外形、纹理：可由数码相机拍摄获得，并利用相关图像处理软件进行处理。5.3.2

15、数据矢量化通过天地图，利用截图下载龙岩学院生活区栅格图(1YXY.jpg)格式，将栅格图转化矢量图。步骤如下：(1)导入地图：首先在ArCMaP中导入栅格图作为底图，准备矢量化。(2)影像配准：利用影像配准工具条上的增加控制点工具；采集食堂四个角和宿舍角，根据提供1：500地形图相应食堂和宿舍坐标；完成后更新显示，变成真实的坐标后；最后单击“地理配准”菜单下的“纠正”命令，生成一个新的地图；再将配准后的影像图另外保存。(3)建立要素图层：根据三维校园所分布的条件，从底图中提取地理空间信息，并在ArCCata1Og相关目录下建立点、线、面ShaPefi1e文件类型的图层。点层主要有建筑物、树、指示牌、路灯、等；线层主要有栏杆、道路、广告牌、围墙等；面层主要有建筑物、文化广场、草地等。(4)矢量化(编辑)：在底图的基础上，在点、线、面的ShaPefiIe图层中，对学院各要素分别进行矢量化。(5)导出：把(4)的图层文件导为CAD的(*DWG2004)文件格式，并存储。如5.2所示。图5.2矢量化图形5.3.3 三维模型的构建生活区三维模型的构建可以分为：建筑物模型、植被模型、道路模型、其它地物模型四类。每类又可以分为简单与复杂模型。(1)建筑物建模将上述矢量化的建筑物