基于SuperMap軟件的三維數(shù)字校園建設(shè)

王苗苗　李風(fēng)賢

【摘 要】利用SuperMap軟件的功能，對三維數(shù)字模型進行加載、部分三維場景的補充、完善，再對地圖場景進行放大、縮小、漫游、飛行和三維動畫的顯示。本文主要針對三維場景的補充、飛行路線的設(shè)置進行闡述。

【關(guān)鍵詞】SuperMap；三維場景；飛行路線

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有很多專家提出了“數(shù)字地球”概念，隨著這一概念的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了“數(shù)字城市”“數(shù)字校園”等概念[1]。數(shù)字校園是數(shù)字城市的一個分支，數(shù)字校園系統(tǒng)對于學(xué)校的宣傳、建設(shè)、發(fā)展都有很重大的意義，數(shù)字校園就是利用三維建模技術(shù)和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，使瀏覽者可以直觀的看到校園的布局，獲得校園內(nèi)主要建筑物信息等。三維景觀圖以直觀的三維地形、地物代替了抽象的地圖符號，這就使得地圖超出了傳統(tǒng)的地理信息符號化、空間信息水平化和地圖內(nèi)容凝固化、靜止化的狀態(tài)，進入了動態(tài)、時空變換、多維的可交互的地圖時態(tài)；同時，三維景觀圖的建立也使我們對地圖的認識方式發(fā)生了巨大的變化，并為進行各種空間分析創(chuàng)造了良好的條件[2]。

1 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

在三位數(shù)字校園建設(shè)過程中，主要建立三個基本的數(shù)據(jù)庫，分別是圖形數(shù)據(jù)庫，紋理數(shù)據(jù)庫和三維模型數(shù)據(jù)庫。本文利用各種測量工具以及測量軟件，對基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)進行測量和處理；利用高分辨數(shù)碼相機和Photoshop軟件獲取和處理紋理數(shù)據(jù)；在Creator軟件中對各個建筑物進行建模處理，最后在SuperMap軟件中對整個場景進行整合，以及設(shè)置飛行路線制作視頻錄像。

1.1 圖形數(shù)據(jù)庫

對主校區(qū)進行測量，測得1：500比例尺的地形圖，測圖的方法是：采用GPS對校園進行控制點的布置，然后選擇已知的控制點并設(shè)計路線，利用全站儀對整個校園展開測量，采集到校園的外業(yè)測量數(shù)據(jù)，并在南方CASS軟件中進行內(nèi)業(yè)計算，最后處理成圖（如圖1所示）。

1.2 紋理數(shù)據(jù)庫

本項目中所涉及到的紋理數(shù)據(jù)主要是指圖片數(shù)據(jù)，紋理數(shù)據(jù)的獲取主要是為了建立的三維數(shù)字模型更加真實美觀，能夠更加使人產(chǎn)生視覺上的沖擊，紋理數(shù)據(jù)的可以是高分辨率的影像數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星影像圖片和航空影像圖片，還可以利用像素較高的數(shù)碼相機拍攝高清照片獲得。結(jié)合我校整體情況，由于校園面積較小，建筑物數(shù)量較少，利用數(shù)碼相機拍攝高清照片建立紋理數(shù)據(jù)庫更為方便，快速。根據(jù)建筑物的不同特點，將建筑物的每一面都拍攝下來，若有立面出現(xiàn)變化之處，將其過度的紋理拍攝下來，在后期編號時進行整合，將所有的紋理數(shù)據(jù)進行分類整合、編號，然后利用圖片處理軟件，本次主要使用Photoshop軟件對紋理數(shù)據(jù)進行自由變換等處理。

1.3 屬性數(shù)據(jù)庫

屬性信息若要存儲，在地圖制圖過程中連接屬性數(shù)據(jù)庫是必要的。用屬性數(shù)據(jù)庫存放地圖要素的各種地理屬性信息，由地圖符號通過地址指針與之相應(yīng)記錄相連。只有這樣，經(jīng)地圖編輯修改后，地圖要素的屬性信息不會丟失。屬性數(shù)據(jù)庫是對地物的非空間特征的描述，可以包含文字屬性、圖片屬性、聲音屬性、影像屬性等。在創(chuàng)建紋理數(shù)據(jù)和地形數(shù)據(jù)時就要建立屬性數(shù)據(jù)庫，將三維場景中模型的屬性使用鍵盤錄入的方式輸入屬性數(shù)據(jù)庫，然后根據(jù)關(guān)鍵字與模型庫自動關(guān)聯(lián)[2]。

2 三維場景的建立

2.1 三維模型的建立

利用Multigen Creator軟件對相對應(yīng)的建筑物進行立體模型的構(gòu)建和貼圖，使三維模型呈現(xiàn)更加逼真的效果，三維建模主要是在一定范圍按照相對應(yīng)的比例高程數(shù)據(jù)與地形數(shù)據(jù)相結(jié)合，依照真實的地物紋理生成近似于地物的多邊形的集合。由于我校面積較小，主要建立的三維模型為建筑物，以及各種地物的紋理貼圖（如圖4）。

2.2 三維場景整合

完成地物的三維建模工作，將建模文件（.flt）加載到3DMAX環(huán)境下面進行圖像的整合與渲染工作，整合渲染的結(jié)果如圖5。

2.3 利用SuperMap建立三維要素

為了使得三維模型場景符合校園真實環(huán)境，在SuperMap軟件下進行部分地物要素的優(yōu)化，如加載三維樹木，垃圾桶，花叢等要素。在操作過程中需要將3DMAX中的模型加載到SuperMap軟件中，利用SuperMap的三維要素對校園場景進行優(yōu)化處理，如圖6。

2.4 利用SuperMap設(shè)置飛行路線

為了讓用戶更加有序、直觀的認識校園，必須將漫游路線加載到三維場景中，通過設(shè)置漫游路線可以全面認知校園，了解校園的主要建筑物、地物地貌和道路等的分布情況。利用SuperMap軟件的飛行管理功能，從校園的不同層次分別設(shè)置飛行路線，然后分別導(dǎo)出不同的飛行文件，用戶通過多漫游路線的動態(tài)選擇實現(xiàn)自主漫游的功能，圖7為校園一角的漫游路線設(shè)置情況。

圖7 飛行路線設(shè)計

3 小結(jié)

本文以蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，采集校園地物要素的地形數(shù)據(jù)，紋理數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)等，結(jié)合AutoCAD、Photoshop、3DMAX、SuperMap等軟件，將校園內(nèi)各種地物建立相應(yīng)的三維模型，并在SuperMap下面實現(xiàn)場景優(yōu)化，結(jié)合其飛行功能，設(shè)置相應(yīng)的飛行路線，用不同的角度展示校園的風(fēng)采，為學(xué)校的形象宣傳、招生等工作起到重要的作用。

【參考文獻】

[1]劉永軒， 原凱敏，劉芬，等.基于GIS的山西師范大學(xué)新生報到導(dǎo)航系統(tǒng)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2010，20（32）：107-109.

[2]張文君，王衛(wèi)紅.基于Imagis的三維景觀模型的建立[J].四川測繪，2003，26（2）： 72-74.

[責(zé)任編輯：田吉捷]