摘 要

針對當(dāng)前三維城市建模方法中利用計算機(jī)程序?qū)Ψ蔷?xì)模型批量建模只能保證建筑高度信息，不能利用二維數(shù)據(jù)的屬性信息來控制模型的結(jié)構(gòu)和紋理問題，該文提出基于參數(shù)化建模技術(shù)與３ＤＭａｘ插件開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)城中村批量快速三維建模方法。首先，利用現(xiàn)有二維測繪數(shù)據(jù)的空間信息和屬性信息作為建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；然后，通過Ｃｉ ｔｙＥｎｇｉｎｅ提供的幾何操作函數(shù)和幾何形狀屬性函數(shù)，結(jié)合城中村建筑結(jié)構(gòu)、屋頂結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，構(gòu)造生成建筑結(jié)構(gòu)的函數(shù)，編制自動化參數(shù)化的建模程序，利用底面的屬性信息生成模型；最后，編制Ｐｙｔｈｏｎ語言批量導(dǎo)出模型的插件和ＭａｘＳｃｒｉｐｔ腳本批量導(dǎo)入模型的插件，提高工作效率和模型的兼容性。通過實(shí)驗(yàn)及性能分析，表明該方法能保證建筑三維模型的快速建立、結(jié)構(gòu)和紋理的逼真與３ＤＭａｘ很好地兼容，并可直接進(jìn)行模型修改與格式轉(zhuǎn)換。

三維建模技術(shù)是根據(jù)研究對象的三維空間信息構(gòu)造其立體模型， 并利用相關(guān)建模軟件或編程語言生成該模型的立體圖形顯示［１］。目前，建筑物的三維建模方法主要可歸納為４類：①利用機(jī)載激光雷達(dá)或三維掃描儀獲取建筑物的三維點(diǎn)云構(gòu)建其三維模型， 該方法數(shù)據(jù)預(yù)處理過程復(fù)雜且數(shù)據(jù)量大［２-３］；② 利用傾斜攝影測量技術(shù)獲取目標(biāo)的多視角影像數(shù)據(jù)構(gòu)建其三維模型， 需要借助于專業(yè)的傾斜攝影測量軟件， 具有自動化程度較高的優(yōu)點(diǎn)， 但其無法做到三維模型的精細(xì)化、單體化制作［４-６］；③ 利用遙感影像、ＣＡＤ 平面圖和外業(yè)拍攝照片等數(shù)據(jù)， 通過使用３ＤＭａｘ、ＡｕｔｏＣＡＤ、ＳｋｅｔｃｈＵｐ 等建模軟件進(jìn)行手工建模， 其模型精細(xì)度高、單體化， 但需要大量的人工交互［７-８］；④ 計算機(jī)程序自動建模， 利用形狀規(guī)則描述建筑物的結(jié)構(gòu)和部件組成， 通過編寫計算機(jī)程序自動生成三維模型［９-１１］， 或使用ＡｕｔｏＣＡＤ、３ＤＭａｘ二次開發(fā)的插件自動生成建筑物的三維模型［１２-１６］。在數(shù)字三維城市中， 眾多優(yōu)秀的ＧＩＳ 軟件公司也相繼推出了各自的三維的軟件， 例如：ＳｕｐｅｒＭａｐ８ｃ、Ｓｋｙｌｉｎｅ或ＣｉｔｙＭａｋｅｒ等三維平臺；ＡｕｔｏＣＡＤ、３ＤＭａｘ、ＳｋｅｔｃｈＵｐ 或ＣｉｔｙＥｎｇｉｎｅ 等三維建模軟件。目前， 仍有很多三維數(shù)據(jù)生成商采用３ＤＭａｘ軟件進(jìn)行建模，再將三維場景轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的格式導(dǎo)入不同的三維平臺中。隨著城市化的發(fā)展， 大小城市普遍存在“城中有村， 村中有城” 的現(xiàn)象。由于城中村建筑結(jié)構(gòu)與形式具有簡單性、相似性高、工作量大等特點(diǎn)， 如果對精度要求不高的城中村采用手工建模， 這無疑是財力、物力的浪費(fèi)；因此， 不斷有人提出快速高效的計算機(jī)程序建模方法， 以作為３ＤＭａｘ城市建模的補(bǔ)充。文獻(xiàn)［１３］ 提出基于ＡｕｔｏＣＡＤ 的數(shù)字線劃地圖（ｄｉｇｉｔａｌｌｉｎｅｇｒａｐｈｉｃ，ＤＬＧ）批量建模， 采用房屋邊界加上建筑高度生成建筑模型， 并與３ＤＭａｘ無縫集成， 但這種方法除了建筑高度真實(shí)之外， 建筑的結(jié)構(gòu)和紋理都是隨機(jī)生成的， 且只能生成結(jié)構(gòu)簡單的屋頂；文獻(xiàn)［１４］ 借助微軟的ＤｉｒｅｃｔＸ３Ｄ 組件編制插件批量生成模型， 使建模效率提高， 但不能實(shí)現(xiàn)凹凸屋頂?shù)慕！?/span>

本文針對城中村基于以上計算機(jī)程序批量建模的缺點(diǎn)和實(shí)際工作中使用３ＤＭａｘ插件批量建模的不足， 提出基于參數(shù)化建模技術(shù)與３ＤＭａｘ插件開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)城中村批量快速三維建模方法， 該方法通過編制批量建模程序， 將建筑底面屬性信息與模型的結(jié)構(gòu)、紋理等建立聯(lián)系， 從而用屬性信息控制模型的大小、結(jié)構(gòu)、紋理等， 可以實(shí)現(xiàn)逼真的三維建筑模型的快速批量構(gòu)建。然后通過編制模型導(dǎo)出、導(dǎo)入插件，使三維模型與３ＤＭａｘ 無縫集成， 彌補(bǔ)了利用３ＤＭａｘ插件與上文中計算機(jī)程序建模方法的不足， 為城市管理中大規(guī)模城市快速批量自動非精細(xì)三維建模提供實(shí)用、低成本、高效率的解決方案。