“數(shù)字德令哈”中三維模型的質(zhì)量控制

牛艷霞　亓青

摘 要：主要論述了在“數(shù)字德令哈”項目中各類三維模型的生產(chǎn)流程，質(zhì)量檢查的內(nèi)容與方法。希望相關(guān)的工作人員提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)字德令哈；三維模型；數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

引言

隨著科技的不斷進步，城市的信息化成為了必然的趨勢，數(shù)字城市的不斷完善已經(jīng)成為城市發(fā)展的新契機，成為城市信息化建設(shè)的目標。數(shù)字三維城市已成為城市規(guī)劃和管理中重要的手段。三維模型能夠真實、生動地表達三維空間信息，成為數(shù)字城市的研究重點。

德令哈市是青海省海西蒙古族藏族自治州州府所在地，是全州政治、教育、科技、文化中心，也是海西東部經(jīng)濟區(qū)中心。作為青海省重要的工業(yè)城市，德令哈市在青海省經(jīng)濟發(fā)展中具有重要地位。隨著德令哈市經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，對城市規(guī)劃和城市管理提出了更高的要求，政府部門對信息化建設(shè)有著迫切的需求，“數(shù)字德令哈”的建設(shè)為各部門信息化系統(tǒng)提供了一個統(tǒng)一的定位基礎(chǔ)和信息共享平臺，加快了城市信息化進程。

目前，有關(guān)數(shù)字三維模型的相關(guān)文件有《中華人民共和國測繪行業(yè)標準：三維地理信息模型生產(chǎn)規(guī)范CH/T 9016-2012》《中華人民共和國測繪行業(yè)標準： 三維地理信息模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范CH＼T9015-2012》《中華人民共和國測繪行業(yè)標準：三維地理信息模型數(shù)據(jù)庫規(guī)范CH＼T9017-2012》，這些標準對三維模型的制作進行了定義和要求，但對三維模型質(zhì)量評定沒有明確的要求， 也沒有形成一套有效的質(zhì)量檢查方法與質(zhì)量評價體系。

文章針對“數(shù)字德令哈”項目中已經(jīng)產(chǎn)生的大量三維模型成果，參照《中華人民共和國測繪行業(yè)標準：三維地理信息模型生產(chǎn)規(guī)范 CH/T 9016-2012》《中華人民共和國測繪行業(yè)標準： 三維地理信息模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范CH＼T9015-2012》標準的相關(guān)內(nèi)容并結(jié)合工作中進行三維模型質(zhì)量控制的實踐， 探討了如何對三維模型進行質(zhì)量檢查。

1 模型的生產(chǎn)流程

“數(shù)字德令哈”中三維模型數(shù)據(jù)的制作流程主要如圖1所示。

1.1 矢量數(shù)據(jù)采集

立體采集使用MapMatrix全數(shù)字攝影測量工作站完成，模型定向采用空三自動恢復(fù)模型進行立體測圖，采集道路、水系、屋頂、基礎(chǔ)設(shè)施等數(shù)據(jù)。

1.2 紋理照片采集及處理

用符合要求的相機實地采集房屋、道路、植被、基礎(chǔ)設(shè)施等要素的照片以及興趣點。將采集的實地照片在Photoshop軟件下處理成紋理數(shù)據(jù)。

1.3 建筑模型制作情況

利用立體量測的方式，將建筑物屋頂結(jié)構(gòu)全部表示出來，再將該結(jié)構(gòu)結(jié)合地面dem，提取成立體模型。后期貼圖時參照外業(yè)實拍的照片形狀進行核實、修改，將處理好的紋理數(shù)據(jù)賦在建筑面上，保證模型與實際相符。

1.4 道路模型制作情況

人行道、行車路面按照大比例尺地形圖精確制作；地形圖上未表示的較窄的道路按航片或照片制作；全區(qū)域范圍內(nèi)同材質(zhì)路面使用了同一紋理表示；跨河橋梁等全部按照實際建模。

1.5 植被模型制作情況

城市中植被種類繁多，數(shù)量巨大，因此植被利用十字交叉面片雙面貼圖的方式進行建模。

1.6 基礎(chǔ)設(shè)施模型制作情況

交通信號燈、路牌、路標、交通指示標志牌等按實際形狀建模，按實際位置表示，方向指示正確；道路中間、兩側(cè)的柵欄及柵欄兩頭的圓柱形墩子按實際表示，使用透明紋理表現(xiàn)。包圍綠地或隔離帶的圍欄按實際建模，并使用透明紋理表現(xiàn)；道路附屬設(shè)施上作為設(shè)施主體的廣告牌按實際照片制作紋理貼圖。

2 質(zhì)量控制內(nèi)容

三維模型數(shù)據(jù)是“數(shù)字德令哈”地理空間框架中的重要內(nèi)容。

2.1 質(zhì)量檢查內(nèi)容

2.1.1數(shù)據(jù)命名、格式的檢查：包括模型的命名，紋理的命名，紋理尺寸和格式的正確性。

2.1.2 空間數(shù)據(jù)的檢查：包括平面位置精度、高程精度和坐標精度。平面位置精度主要檢查與地形圖中基底輪廓線的套合情況；高程精度主要檢查模型與實際高度是否一致；坐標精度檢查是否符合項目設(shè)計書中的坐標系統(tǒng)要求。

2.1.3 場景中模型的檢查：（1）檢查模型結(jié)構(gòu)是否完整、正確；模型有無缺漏、穿插；有無多余面或丟失面。（2）檢查紋理是否與實地相符；紋理是否清晰，有無扭曲、變形、炫光等；紋理間銜接是否合理。（3）平臺場景中檢查地形模型、建筑模型、道路模型、植被模型、基礎(chǔ)設(shè)施模型以及各類型模型之間相互位置關(guān)系。（4）附件的質(zhì)量控制主要指文檔的完整性。

2.2 檢查平臺

德令哈市的三維模型是使用3ds max軟件進行原始模型的制作、光照烘培效果和格式轉(zhuǎn)換的，利用Photoshop軟件進行紋理處理，利用City Maker Building平臺進行大場景整合。所以質(zhì)檢人員也是在上述軟件下進行檢查。

3 檢查方法

3.1 原始模型數(shù)據(jù)檢查

3.1.1 平面檢查

對于制作好的模型，首先檢查模型的平面坐標，將德令哈1：500的CAD圖導(dǎo)入3ds max軟件作為依據(jù)，在頂視圖中檢查建筑的基地邊線是否與CAD數(shù)據(jù)套合，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑應(yīng)多角度進行檢查。

3.1.2 模型檢查

坐標檢查完后要檢查模型文件中存在空物體，打開摘要信息命令（Summary info）檢查文件中物體數(shù)量、面片數(shù)量等信息，查找到統(tǒng)計數(shù)據(jù)中點與線都為0的模型即為空物體，記錄后需在max場景中刪除。接下來打開模型列表，檢查模型的命名是否與設(shè)計方案一致，如有問題需要記錄，若沒有就可進行下一步檢查?！皵?shù)字德令哈”項目設(shè)計要求模型需100%檢查，所以檢查時是按照模型的名稱進行順序檢查，主要檢查模型結(jié)構(gòu)與實地是否一致，是否符合設(shè)計方案的精度要求，貼圖是否完整；整個max場景中模型是否有重疊、穿插、漏縫等情況；最后需檢查模型軸心位置。如檢查有上述問題需記錄后返還給作業(yè)人員進行修改。

3.1.3 紋理檢查

模型的紋理首先需在photoshop軟件中打開后檢查紋理的命名與格式是否符合軟件要求，尺寸是否是2的N次冪，并小于2048像素；其次需要檢查場景中紋理圖像的清晰度與真實度，交界面紋理應(yīng)合理銜接，保證所有的模型紋理必須賦予UV，利用反轉(zhuǎn)法線制作的兩個透明面要避免閃爍，制作的透明貼圖不能出現(xiàn)明顯的白邊。如檢查有上述問題需記錄后返還給作業(yè)人員進行修改。

3.2 平臺數(shù)據(jù)檢查

原始模型檢查修改完成后，將模型轉(zhuǎn)換成City Maker平臺所需的.Osg格式數(shù)據(jù)，在平臺中整合好的數(shù)據(jù)還需檢查建筑模型、地面模型、道路模型、植物模型、基礎(chǔ)設(shè)施模型之間的相互關(guān)系，檢查各類模型底面與地面的銜接是否在設(shè)計書要求精度范圍內(nèi)，檢查各類模型互相之間銜接是否合理。

4 結(jié)束語

隨著數(shù)字城市的不斷發(fā)展建設(shè)，我省的數(shù)字項目會越來越多，對三維模型的需求也會越來越大，但目前對三維模型的質(zhì)量檢查還沒確切的標準，影響三維模型質(zhì)量的因素很多，不同的項目需求對三維模型的質(zhì)量起著決定的作用。文章通過“數(shù)字德令哈”項目對三維模型的質(zhì)量檢查設(shè)定了一套方法與流程，希望可以對其他數(shù)字城市項目中三維模型的質(zhì)量檢查提供一些參考。

參考文獻

[1]張軍.數(shù)字城市中三維模型的質(zhì)量控制[J]地理信息世界，2013，4.

[2]“數(shù)字德令哈”地理空間框架建設(shè)城市三維建模技術(shù)總結(jié)[Z].