基于3DSMax的城市三维建筑模型建模方法研究_陈丽金

基于3DS Max的城市三维建筑模型建模方法研究

陈丽金

（福建省国土测绘院 福建厦门 361012）

摘 要：讨论了3DS MAX和PandaDXExporter相结合的建模方法，阐述了模型构建和模型优化的过程，介绍了模型整合等后期处理工作，为城市三维建筑模型的构建工作提供了一种新思路，研究了该方法的可行性。 关键词：3DS MAX PandaDXExporter 建筑模型

1 引言

随着科学技术的不断发展，特别是近年来，信息技术及网络技术的高速发展，人们可以直观、形象地描述地理空间实体。数字地球、数字城市的核心技术——虚拟现实为人类了解实体提供了身临其境的感觉。地图制图的技术正在经历从纸张图到数字化图的过渡，从传统的二维地图向三维立体图的转变，人们可以通过网络浏览数字化城市，可以查看形象逼真的地理实体的三维图件。 2 模型总体设计

模型采用3DS max软件进行城市建筑物建模，首先选定需要建模的建筑物，在航片上绘出外业工作底图，接着利用数码相机对需要建模的建筑物进行外业逐幢取景，然后在3DS max里建立建筑物模型，贴上表面纹理，生成单幢.max文件，最后对模型进行一些优化处理，在保证真实清晰前提下，使文件量尽可能小，以便挂接数据库。

建模流程主要涉及七个关键的步骤：

1、外业取景，采用广角数码相机对建筑进行实际野外采集，通过外业取景拍摄的相片获取纹理；

2、PS处理纹理，采用专业的图像处理软件Photoshop，对外业取景的数据进行内业处理，使之符合建筑体外观贴图要求；

3、以CAD矢量底图为主，结合近期航片或卫片影像获得精确完整的建筑模型结构；

4、3DSMAX建模，导入单个封闭的CAD矢量底图，通过线条描出矢量图，挤出建筑造型；

5、三维模型生成，模型生成后进行表面贴图，最后优化压缩模型，将看不到的面全部删除，减少模型中面和点的数量，简化模型，以提高运行速度；

6、生成单幢.X模型，简化后的.MAX模型通过PandaDXExporter插件导出生成.X模型；

7、数据集成，将所有导出的单幢.X模型通过Skyline进行数据集成工作。

具体建筑建模作业流程见图1。

图1 城市建筑物建模作业流程图

3 模型制作流程

3.1 3DS MAX工作流程简介

建筑外观模型主要利用3DS max软件进行制作，建筑形体三维模型的建立在整个工作流程起了非常重要的地位，其后材质元素的添加，都是以这个三维模型为基础的，可以说建模是万丈高楼的根基。

3DS MAX软件是单文档应用程序，即一次只能编辑一个场景。但是，可以打开3DS MAX的多个副本并在每个副本中打开不同的场景。不过打开多个3DS MAX副本需要占用大量计算机内存。为了获得最佳性能，应该计划好一次只打开一个副本并只编辑一个场景。应用3DS MAX制作三维立体模型的工作流程如图2所示。

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图2模型制作的工作流程

3.2 建筑物模型生成 高低层间向光与背光的差别，可能造成同一幢楼采

根据建筑多边形在3DS max软件中进行建筑外集的纹理数据各部分明暗不一，需进行光亮度和色观的建立，对于底层骑楼、走廊、立柱等尽量做到调的处理。 与实际相符，房屋不同层次区分正确，具有外观特

贴图在保证真实清晰的前提下，数据量尽可能

征的特殊建筑部位应基本准确。建筑物的高度严格小。纹理的象素尺寸应该是2的N次方。保存时分按照建筑物竣工测量总平图中标示的建筑真实高辨率为72，保存品质为8；保存纹理尺寸最好是正度，非规则建筑体参照周边已知建筑物进行估算，方形的，宽和高的象素大小不宜超过512，贴图长宽根据要求所有单体模型均按1:1构建。

建筑三维模型的生成过程：

(1) 获取矢量数据：从1:500地形图数据矢量

比尽量为1∶1或1∶2，如果贴图实在太长或太宽，则将贴图与模型面进行分割。

模型和贴图生成后，下一步工作就是给模型赋

在3DS Max 中有很多种贴图方法, 最底图（或房产竣工总平图）中按1:1比例拷贝（复予材质和贴图，

制）单幢建筑体边界封闭线到新建单位封闭线简单的方法是位图，在三维模型制作中，位图是较AutoCAD文件。

为常用的一种二维贴图。本次设计就是采用该种方

(2) 规范Max单位：Max中“自定义/单位设置/法。具体制作过程如下：利用Photoshop处理得到系统单位设置：1个单位=1米；显示单位比例：公所需贴图单元，保存为jpg 格式，在3DS Max中，制/米”。以便模型数据能以Scale:1导入数据库。 利用材质编辑器，给材质球赋于经过处理后的图片，

(3) Max造型：在Max中导入新建单个封闭线运用修改工具中的UVW 贴图坐标进行贴图。 AutoCAD Dwg底图，全部成组，XYZ坐标全部归零。3.4 模型优化 描出矢量图，做出造型。

虽然一个500KB的模型数据量不算大，但相对

(4) 楼的层数严格按CAD矢量图的标注，楼高于整个三维城市而言却很可观。为了使整个场景运严格按照竣工平面图中建筑物的真实高度。个别不行得更快，需要将模型优化压缩，主要从三个方面规则建筑物参照周围已知建筑物的比例来做。

(5) 顶楼造型：以航片与照片为依据做出顶楼

进行优化。

(1) 删除多余面。根据模型数据量大小由面片

造型。A、照片上没有楼顶造型的一律做成厚度为0.2数决定原理，通过删除不可见面片来达到减小数据米的女儿墙，再“挤出”比例高度，最后使用最接量的目的。例如，墙体用line挤出后，除了顶楼墙近航片的材质贴图。B、有造型的，酌情用最简单容体是可见的，其余楼层均被顶楼地板遮挡，不可见。量最小的做法做出相似的造型。 3.3 建筑物模型的材质设计

建筑物模型的材质在进行纹理映射前，采用专

据此判断，逐步找出所有不可见面片并删除，减少模型中面和点的数量，达到优化压缩模型的目的。

(2) 面的修改。在模型制作过程中，圆柱体或

业的图像处理软件Adobe Photoshop对外业取景的球体往往是导致数据量大的重要原因之一。以圆柱照片进行内业处理，使之符合建筑物外观贴图要求。体为例，一个圆柱体一般有8～12个面即可满足精由于受拍照时间、角度、光线等影响，外业取景时度要求，删除多余的面，把保留面连接完整即可。受拍摄角度的限制一般是从下往上进行拍摄取景，一般的处理方法如圆柱体与球体的优化：圆柱体的Height Segment 与Cap Segment这样就造成采集纹理数据上小下大，对于这样的数sides值优化为12；

据需进行变形处理；同时由于建筑体不同面与不同都优化为1。球体的Segment优化为16。

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(3) 建模时应该根据实际大小建模，即导入场子系统构成: TerraBuilder、TerraExplorer Pro和景中使模型的scale值为1。建模时各数据（如平铺TerraGate，通过这三个子系统可以把不同的地理数的UVW值，挤出数值等）的小数点前后的位数不应据联系起来,并且可以把它们快速地分发到各个用太多，以提高运行速度。

优化后的模型如图3所示。

户。数据加载到Skyline 系统的TerraBuilder软件中，并对这些数据的格式进行转换，得到Skyline系统的TerraExplorer Pro 软件所需要的数据集。接下来在TerraExplorer Pro中加载数据集，在TerraExplorer Pro模块中导入矢量数据集及相关数据，为MPT文件添加建筑模型， 进行二维、三维模型的建立，进而生成真实的三维城市景观。在模型建立的过程中，对照建筑物ID值为模型的ID赋值，建立三维场景中的模型对象与现实坐标的接口。 5 结束语

本文通过3DS MAX和PandaDXExporter相结合的方法，构建一套完整的建筑三维建模的解决方案。

图3 建筑三维模型

通过提取底图、纹理处理方面说明了资料的预处理方法，以CAD地形图为数据源，skyline系列软件为平台，完成了城市三维建模，最后利用skyline提

4 PandaDXExporter后期处理

单幢建筑三维模型生成后，通过供的开发包实现了城市三维展示系统。结果表明这

PandaDXExporter插件导出生成.X文件。.X文件是种三维建模方式是切实可行的，能够高效快速地建结构化的、上下文无关的文件格式，存储了三维模立大场景的城市三维景观，直观快速地显示和浏览型的材质和纹理信息，它有文本和二进制两种存储三维信息，能满足城市三维建模的需求，为虚拟现形式，这里我们使用的是二进制的存储形式。 进行数据集成工作。Skyline软件由三个相互独立的

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实技术中的模型构建工作提供了一种新思路，达到

当所有模型完成后，将所有.X模型通过Skyline了理想的效果。