場景漫游系統(tǒng)在實時測繪中的應用

梁世文，王春光

河北省地理信息中心，河北石家莊 050031

0 引言

測繪技術經過多年的發(fā)展，現在已經非常的先進了，包括GPS、GIS、RS、3S 集成技術和數字化的測繪技術，這些先進的技術不僅只用在簡單的地形圖測量方面，GPS、GIS、RS 更多的是在地質分析、資源和環(huán)境保護、地理信息等方面得到應用，而數字化的測繪方法更為先進，它把航拍的圖像輸入測量系統(tǒng)當中，實現了遠景地形的測繪。

目前影響工程人員效率的問題是所有的測繪數據必須使用CAD 或者別的畫圖軟件進行繪制，導致即便是專業(yè)人士也要用一定的時間去檢索重要的參數。特別是形成的三維圖形，在平面圖中是不能立體的顯示所需要的數據尺寸。

而在三維空間去顯示建筑的尺寸當然比平面識圖更加立體、直觀。尤其是近幾年很熱的虛擬現實技術，不僅是在游戲當中得到應用，在建筑結構設計、城市立體規(guī)劃等很大方面都有著很深遠的使用意義。

例如可以借助于圖片和三維空間定位的辦法，在全息攝像中虛擬三維空間測繪，但是缺點也比較明顯，這種方法必須使用全景圖像作為存儲的載體，導致成本很大。

于此明顯不同的是，如果采用三維的場景漫游體系創(chuàng)立虛擬的外部空間，使工程人員可以通過感官去進行測繪，好像身臨其境，非常逼真，效果也很好。

比如在對中國古代建筑的保護工作中，利用場景漫游系統(tǒng)，工作人員就能夠在立體空間對建筑進行研究，甚至對三維空間中的每一個建筑自由選取和測繪，極大的方便工程人員對所需要的測繪數據的索取，使三維建筑的建模更加真實、還能加快對建筑數據的錄入工作。使用這種先進的方法極快的能夠對所需測繪的建筑進行定位，更好的加大了對中國古代建筑的保護。

1 系統(tǒng)結構

1.1 系統(tǒng)架構

圖1 系統(tǒng)模塊架構

在現代的場景漫游系統(tǒng)，分為兩個方面，虛擬漫游、實時漫游。

在實際工作中，可以設定漫游模塊，為場景測繪選取建筑，工程人員利用漫游體系在整個建筑群中自由選擇，碰到有用的建筑，可以直接開始測繪，利用軟件能夠直接獲得所測繪建筑的尺寸參數（圖1）。

在整個系統(tǒng)模塊架構中，虛擬漫游模塊主要是對這個體系起到組織管理的作用，具體來說是利用每個模塊之間互相關聯對架構中的建筑結構、背景音樂、輸入輸出的操作管理，所有模塊之間的關系見圖2。

圖2 漫游系統(tǒng)各模塊的相互作用

在系統(tǒng)的計算機界面能夠顯示出經過渲染以后的動畫、場景和最終結果。每個場景之間轉換、調換背影音樂、演示動畫關閉需要工作人員通過計算機對系統(tǒng)進行輸入，有軟件進行運算。

1.2 場景漫游系統(tǒng)的管理

1.2.1 場景系統(tǒng)中建筑的復原

在整個體系中，最重要的是場景建模，它的精度對測繪數據的精度影響很大，還影響著這個虛擬漫游模塊的真實感，對現實中的建筑采用三維建模的辦法是建立在對圖形的建模和三D 掃描儀的使用基礎上的。

尤其是先進的三D 掃描儀的利用，使數據量龐大的建筑模型，能夠全部掃描輸入系統(tǒng)中，當然數據量也是非常驚人的。為了保證測繪的精度，可以使用激光測距儀對場景中的建筑進行測繪，這樣在保證精度的同時，三維場景也非常漂亮。

1.2.2 場景選擇器的使用

在場景漫游系統(tǒng)中，對場景的輸入和輸出是通過選擇器來實現的，選擇器還負責對場景分類，可以把不同場景中的每個建筑進行分類，然后按照分類不同分別載入，使系統(tǒng)運行流暢。因為很多的3D 軟件是利用場景監(jiān)聽器對場景漫游系統(tǒng)里面不同的改變進行對分析解決，而通過選擇器能夠確保在不一樣的場景里面使用不同類型的監(jiān)聽器，而且他們之間不會發(fā)生互相的干擾。

先進的場景漫游系統(tǒng)可以在不同的模式下進行切換，和windows 操作系統(tǒng)一樣，工作人員可以按照自己的習慣來選擇對目標建筑的瀏覽。到底是加載哪種場景，這些問題是由場景管理器來處理，內存管理非常先進，不用每次進入不同的場景就重新加載一次場景資源，這樣系統(tǒng)運行非常迅速，內存的使用也非常小，不會導致系統(tǒng)運行緩慢，而且遠處的場景在不可能看見的情況下，能夠優(yōu)化處理，不用實時顯示。系統(tǒng)的利用效率非常高。

2 實時測繪場景的實現

2.1 多窗口的渲染處理

在大型建筑群中，由于建筑密度較大，相鄰建筑間會出現相互遮擋的情況，對測繪造成很大的不方便，但是在場景漫游系統(tǒng)中，類似于windows 的多窗口，可以使用多個窗口分別進行渲染，讓漫游場景和測量場景處于各自的三維體系之中，這樣減少了省略所需要建筑周圍情況的復雜過程，也能減少在場景渲染過程中大量消耗內存導致對測繪工作的影響。加快系統(tǒng)運行速度，保證測繪的準確。

2.2 關聯列表

因為在整個模型建立程序中一般是把個整體的建筑劃分為不同的模塊分別建模，每個模塊都保留了各自在整體坐標系中的坐標，軟件加載模型時就能直接讀取模型附帶的信息，這樣就能使模型處于場景中應該的地方。不過在確定需要測繪的建筑時候，軟件確暫時不能自動去匹配屬于同一建筑的各個部分，因此軟件必須使用建筑關聯列表導入測繪場景的數據。

3 結論

本文結合電腦圖像軟件，將三維數字化的軟件引入測繪中，研究了面向測繪的場景漫游系統(tǒng)，順應了三維信息化發(fā)展的趨勢。將來伴隨三維信息化技術的進一步發(fā)展，建立于三維對象的空間測繪技術一定能獲得更大的進步。

[1]郝鵬，高素平，郭志芳，等.試論現代測繪技術在工程測量中的應用.科技情報開發(fā)與經濟，2011.

[2]瑞青，余燁，劉曉平.一種基于虛擬實景空間的測量和定位方法.合肥工業(yè)大學學報：自然科學版，2012.