基于Skyline的三维地形模型建立方法

基于Skyline的三维地形模型建立方法

作者：李勇发 左小清 林思 张建柱 来源：《价值工程》2016年第25期

摘要：近几年，随着信息技术的不断发展，二维GIS已不能满足人们的需求，人们对三维信息表达与显示的需求不断增强。因此，近年来，各种三维建模软件及方法得到快速发展。文章以某水电站为实验区，介绍以Skyline作为开发平台，利用3DMAX以及AutoCAD等建模软件进行模型的一种三维地形模型建立方法。具有速度快、精度高等优点。

Abstract： In recent years， with the continuous development of information technology， two-dimensional GIS can not meet people's needs， the demand for three-dimensional display of information and expression is growing. Therefore， in recent years， a variety of three-dimensional modeling software and methods have been developed rapidly. Taking a hydropower station in the experimental area， this paper introduces a 3D terrain model based on Skyline as a development platform， using 3DMAX as well as AutoCAD and other modeling software， which has the advantages of high speed and high accuracy.

关键词：Skyline平台；三维地形模型；3DMAX建模

Key words： Skyline platform；three-dimension terrain modeling；3DMAX modeling 中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）25-0270-03 0 引言

当前人们越来越重视三维信息的表达与处理。比如，城市规划部门建立城市三维景观模型，水电站以及其他企业建立三维信息系统。因此构建三维模型在现实生活中具有很重要的意义。目前关于三维建模技术有了很多研究，大致可以分为以下三种：一是利用常见的三维建模软件直接进行模型的建立，如：3DMAX、BIM等软件，该方法主要用于相对简单的建筑建模；二是利用GIS的线划数据和高程进行三维模型的建立，该方法只适用于比较规则的物体，因此，此方法很少用；三是利用倾斜摄影测量技术进行三维模型的建立。通过对获得的倾斜影像、街景数据、拍摄照片等不同数据源数据进行同名点选取、多视匹配、三角网（TIN）构建、自动赋予纹理等步骤，该方法成本比较高。

文章选取某水电站为实验片区，主要介绍以Skyline作为开发平台，并用3DMAX和AutoCAD等三维建模软件进行模型的建立。即通过3DMAX软件构建房屋及其他建筑物的三维模型，外业采集的房屋及其他建筑物照片纹理。二是通过正射影像和修正后的DEM在基于SkyLine系列下构建三维地形。 1 数据准备及技术路线

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1.1 实验概况

梨园水电站位于云南省迪庆州香格里拉县（左岸）与丽江地区玉龙县（右岸）交界河段，上游与两家人水电站相衔接，下游为阿海水电站。电站坝址距丽江市公路里程距离为204km，化至丽江公路里程174km（经玉龙雪山景区至丽江166km），距大理市公路里程3km，距昆明公路里程680km，距攀枝花市公路里程约455km（经宁蒗）。 1.2 实验数据 1.2.1 地形图数据

此次采用的地图数据是梨园水电站内部的线划地形图，地形图数据需要经过处理后转换为TerraExplorer Pro批量建模的shp文件。 1.2.2 正摄影像数据

根据三维重建的精度要求选择影像数据，一般采用航空影像或者高分辨率卫星遥感影像，本文的影像数据是通过无人机获取的。获取的影像数据通过专门的遥感处理软件进行纠正后使用。

1.2.3 高程数据（DEM）

得到的DEM数据不精确，可根据原始数据重新进行处理，人为纠正调整得到精度较高DEM数据。通过纠正后的正摄影像数据和DEM一起在基于Skyline系列下的TerraBuilder中直接调用，用于构建三维地形模型。 1.2.4 纹理数据

纹理数据主要有道路、建筑物、大坝、发电厂以及其他景观的纹理。其中道路的纹理数据不需要拍摄获取，可直接从TerraExplorer中自带的材质库获得。而其他的纹理数据则需要通过拍摄获取。文章采用PhotoShop软件对采集到的纹理数据进行处理，为保证纹理的真实性和色调的均匀，纹理像素尺寸采用2的n次冥。 1.3 技术路线

从构建梨园水电站三维地理信息系统的角度出发，利用C#.net编程语言，采用SkyLine软件提供额外TerraDeveloper组件作为开发平台建立梨园水电站三维地理信息系统，主要实现三维基本操作、信息查询、空间分析等功能。

文章用到的三维地形模型建立关键技术主要有三种：一是运用传统的三维建模方法构建地物的三维模型。即通过3DMAX软件构建房屋及其他建筑物的三维模型。二是通过正射影像和

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修正后的DEM在基于SkyLine系列下构建三维地形。SkyLine可以把正射影像、高程和矢量数据融合成一个高精度带有地理坐标信息的地形数据文件。三是基于SkyLine组件和 Visual Studio平台下设计和二次开发出梨园水电站三维地理信息系统的界面、功能及需求。 1.4 实验设备

实验用到的核心软件主要是Skyline和3DMAX，开发环境为Visual Studio2010。辅助软件为PhotoShop、ArcGIS10.1、AutoCAD2008。其中PhotoShop用于纹理处理与加工，ArcGIS用于处理矢量数据，AutoCAD用于地图数据源处理。 2 三维模型的建立方法 2.1 地形模型建立方法

地形模型的建立方法主要是通过将遥感影像数据和DEM数据在Skyline系列中进行叠加来完成地形模型的显示。SkyLine可以把正射影像、高程和矢量数据融合成一个高精度带有地理坐标信息的地形数据文件。具体过程如下：将DWG地形图导入AutoCAD中，然后对地形图数据进行处理，删除一些无关紧要的图层，保留主要的地物图层。将保留下来的图层导入Arcgis中，将其中的等高线提取出来作内插处理，然后生成DEM。对无人机影像进行纠正和投影变换，并使用PhotoShop进行美化处理，使其真实自然，把这些处理过的影像作为地形模型的纹理。SkyLine可以把正射影像、高程和矢量数据融合成一个高精度带有地理坐标信息的地形数据文件。此文件能真实的反应起伏和表达地形纹理的地形数据集，如图1所示。 2.2 建筑物模型建立 2.2.1 普通建筑物建模

将地形图导入AutoCAD中，将不需要的线进行删减，将主要的清晰的建筑物轮廓线留下，然后再将处理过的地形图数据导入Arcgis中进行拓扑检查，检查建筑物的轮廓线是否闭合，只有闭合的建筑物轮廓线才能进行后面的建模。将处理过的地形图数据导入3DMAX软件中进行建模，具体建模过程如下：首先打开捕捉，点击线工具，沿着CAD底图画出建筑物的轮廓，创建出一个二维物体，选中创建好的二维物体，选择修改器中的挤出，输入建筑物的高度，即可创建一个简单规则的建筑物。最后在把用PhotoShop处理好的纹理贴到建筑物中即可，纹理贴图方法如下：在3DMAX中选中待贴建筑物的面，然后点击材质选中相应的贴图纹理，在修改器中点击位图，将材质转到父对象，然后选择UVW贴图即可，如图2所示。 2.2.2 特殊物体建模

采用自动拉伸的方法建模会使一些标志性建筑和结构复杂的建筑物严重失真，如大坝、桥梁等，对于这些不规则的物体以及标志性建筑需要进行单独建模。采用上述方法在3DMAX中对这些建筑进行单独建模，并对其结构和材质进行精细化。然后将建好的模型在3DMAX中转

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为Skyline支持的两种有利于加载和显示的格式：*.x和*flt格式。通过转换之后的模型文件可直接加载到TerraExplorer Pro中，导入以后调整好位置和属性，从而完成特殊建筑的建模，文章以实验区桥梁为例，如图3所示。 3 结语

文章介绍了基于Skyline的三维地形模型建立方法。首先对三维模型研究现状进行了简述，然后介绍了以Skyline软件为平台，用某水电站CAD地图数据、无人机数据以及DEM数据为实例数据，并进行三维模型的建立，最后在Skyline平台上实现了水电站三维信息系统。结果表明本文的建模方法是可行、有效的，能很好、快速的建立大型三维地形模型。 参考文献：

[1]徐丹，高晓蓉.基于Skyline的三维地形模型实现-以甘肃省政务地理信息平台为例[J].遥感技术与应用，2011，26（06）：875-878.

[2]高晋宁.基于Skyline的城市三维景观模型构建研究[D].昆明：昆明理工大学，2012. [3]黄梦龙.基于Skyline的三维城市模型数据库管理系统设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2014，37（08）：133-135.

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