基于Multigen的城市三維建模(講義).ppt

GIS設計與開發(fā)高級培訓班,MultigenCreator和Vega,Multigen-Paradigm的軟件產(chǎn)品Creator和Vega，是用于三維實時應用的基本工具。場景的建立：建立大規(guī)模的虛擬現(xiàn)實場景，從一個開發(fā)區(qū)、一條街道乃至一個城市、數(shù)個省市的大地環(huán)境虛擬。基于Creator的城市三維建模交互漫游控制：借助語言開發(fā)，實現(xiàn)全方位的實時交互控制漫游，使用戶可以在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中自由行走、飛行和進行查詢工作。基于Vega的二次開發(fā),GIS設計與開發(fā)高級培訓班,基于Multigen的城市三維建模,主講：余長慧Yuchhuis,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,MultigenCreator,實時三維模型創(chuàng)建軟件Creator是美國MultiGen公司的新一代實時仿真建模軟件，是一個功能強大、交互的三維建模工具；它在滿足實時性的前提下生成面向仿真的，逼真性好的大面積場景。它可為二十五種之多的不同類型的圖像發(fā)生器提供建模系統(tǒng)及工具，它的OpenFlight格式在實時三維領域成為最流行的圖像格式，在專業(yè)市場的占有率高達80%以上，并成為仿真領域的行業(yè)標準。,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,Creator功能模塊,Creator的基本建模工具：手工創(chuàng)建三維模型，并可對地形、特征、模型等加入如顏色、材質(zhì)、紋理等功能，使模型更真實。Creator的視景數(shù)據(jù)庫OpenFlight(.flt)：地形、特征、模型和各種屬性，組成了Creator視景數(shù)據(jù)庫，且能被OpenGLAPI支持。Creator的專項工具：Creator提供了專項的工具用于建立一些景觀特征，如樹、建筑物創(chuàng)建向?qū)?，?chuàng)建道路的專門工具等；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,Creator的地形工具：是一種快速創(chuàng)建大面積地形數(shù)據(jù)庫的工具，它可以使地形精度接近真實世界，并帶有高逼真度三維文化特征及圖像特征；它利用衛(wèi)星采集得來的地形數(shù)據(jù)自動生成地形，可以將源數(shù)據(jù)，如衛(wèi)星照片和數(shù)字高程數(shù)據(jù)，轉成Creator的文件格式并用這些文件在Creator中創(chuàng)建地表模型；源數(shù)據(jù)中包括的特征數(shù)據(jù)，也能被轉化并引入到Creator中，用來在地形上加入屬性特征，如道路、河流和建筑物等。,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,Creator應用和實例演示,城市仿真：大規(guī)模城區(qū)建模，使用數(shù)字高程數(shù)據(jù)，影象數(shù)據(jù)，特征數(shù)據(jù)和紋理庫，構建高逼真度的城市仿真場景；城市中心區(qū)仿真：可以真實模擬城市中心商業(yè)區(qū)、街區(qū)，建立三維虛擬街區(qū)；房地產(chǎn)：構建數(shù)字化小區(qū)，用于物業(yè)管理，樓盤銷售等規(guī)劃、建筑方案設計：如規(guī)劃方案設計的真實表現(xiàn)，建筑物設計的真實場景生成等；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,實例演示,數(shù)字化小區(qū)：武漢市經(jīng)典住宅小區(qū)麗島花園,打開Vega的Lynx應用程序界面；打開文件（D:(E:）/MultigenCreator實驗和演示/演示程序/麗島花園/lidao.adf選擇Preview菜單下的ActivePreview；觀看三維效果，先選中Windows中Option的Stereo;,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,數(shù)字街區(qū)：佛山商業(yè)步行街的數(shù)字化模擬使用Lynx打開文件（D:(E:）/MultigenCreator實驗和演示/演示程序/步行街/zumiao.adf選擇Preview菜單下的ActivePreview；觀看三維效果，先選中Windows中Option的Stereo;使用鼠標進行控制左鍵前進，右鍵后退,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,數(shù)字黃河使用三門峽到花園口黃河區(qū)段1:250000DEM和1:250000TM影象，創(chuàng)建真實地形數(shù)據(jù)庫，進行數(shù)字黃河的建設；使用Lynx打開文件（D:(E:）/MultigenCreator實驗和演示/演示程序/數(shù)字黃河/huanghe.adf選擇Preview菜單下的ActivePreview；觀看三維效果，先選中Windows中Option的Stereo;數(shù)字黃河定義了一條即定路線進行瀏覽,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,學習內(nèi)容,大面積城區(qū)基礎建模以CAD數(shù)據(jù)為基礎底圖，進行城區(qū)基礎建模，學習Creator的基本建模工具；快速創(chuàng)建大規(guī)模地形數(shù)據(jù)庫學習如何使用Creator的地形工具，創(chuàng)建大規(guī)模的地形數(shù)據(jù)庫，并導入高逼真度的三維文化特征及圖像特征；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,Creator基本建模工具,Creator主界面：應用程序窗口、工具欄包括各個窗口和主要面板的功能；Creator基本建模工具，工具欄，工具箱的功能介紹；Creator的專項工具，包括路、樹、建筑物向?qū)Чぞ撸?GIS設計與開發(fā)高級培訓班,大面積城區(qū)基礎建模開發(fā)步驟,首先，從頂視圖角度，獲取整個仿真區(qū)域、區(qū)塊(Blocks)和建筑物精確的“尺寸”和“位置”數(shù)據(jù)，對整體布局進行基本的定位，以保證最終完成的視景三維數(shù)據(jù)庫的精確性。數(shù)據(jù)可以有兩個來源，1）二維的DXF文件（AutoCAD），2）地圖/航拍正投影象數(shù)據(jù)；對城區(qū)進行分塊，分塊的目的在于有效地減少模型的數(shù)據(jù)量。Creator可以通過外部連接根據(jù)模型位置組織整個場景，減少模型的數(shù)據(jù)量。分區(qū)一般是根據(jù)道路進行區(qū)塊的劃分，分區(qū)時，可以把區(qū)塊拉起一定的高度，并作出路沿和人行道；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,建筑物基本三維模型的創(chuàng)建：確定建筑物的高度信息，高度信息可以來源于CAD數(shù)據(jù)，測繪信息，也可以到實地進行量測；根據(jù)“頂視圖”中各個建筑物的位置和頂面形狀和建筑物高度信息，拉出建筑物的基本三維形狀；重點建筑物建模根據(jù)建筑物的基本三維形狀，利用紋理庫，進行建筑物側面紋理貼圖，對于重點建筑物，需要全新建模，即幾何形狀加上材質(zhì)/紋理，創(chuàng)建精美的建筑物模型；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,環(huán)境建模建立一個完整的視景仿真應用，還要對場景進行細化，加入其它要素，包括植物（樹木、園藝等），道路橋梁、高速公路，城市輔助設施(公園、車站等)，水面（湖泊、江海等），堤防，山丘等。對場景進行交互漫游時，可以用Multigen的VEGA加入一些效果，如：創(chuàng)建云、霧、光照等環(huán)境；加入流水、飄動的旗幟、煙、火、三維聲音等特殊效果；加入運動物體（車、船、人等）；還可以集成其它功能，如進行精確碰撞檢測、GIS數(shù)據(jù)庫查詢、加入人機交互界面等。,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,以武測廣場為例，學習Creator的基本建模工具；數(shù)據(jù)：廣場的CAD數(shù)據(jù)過程：導入數(shù)據(jù)；分塊；數(shù)據(jù)庫層次結構的組織和設計；基本建筑物建模；重點建筑物建模；環(huán)境建模（紋理、樹、路等的構建）,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,Creator的地形工具,城市地形地貌景觀對象是虛擬城市仿真環(huán)境中最重要的地理對象之一，是虛擬城市仿真環(huán)境的三維空間基礎。Creator的地形工具，是一種快速創(chuàng)建大面積地形數(shù)據(jù)庫的工具，它可以使地形精度接近真實世界，并帶有高逼真度三維文化特征及圖像特征；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,它可以利用衛(wèi)星采集得來的高程數(shù)據(jù)自動生成地形數(shù)據(jù)庫，將源數(shù)據(jù)如衛(wèi)星照片和數(shù)字高程數(shù)據(jù)，轉成Creator的文件格式并用這些文件在Creator中創(chuàng)建地表模型；同時源數(shù)據(jù)中包括的特征數(shù)據(jù)，也能被轉化并引入到Creator中，用來在地形上加入屬性特征，如道路、河流和建筑物等。,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,創(chuàng)建地形數(shù)據(jù)庫步驟,第一步：準備數(shù)據(jù)和資料，并進行格式轉化，基于地形的大規(guī)模城區(qū)建模首先要收集相應的資料和數(shù)據(jù)包括：所建區(qū)域的地形圖；Creator可以使用多種數(shù)據(jù)格式，如NIMADTED和USGSDEM格式的高程數(shù)據(jù)；相應地區(qū)的影象圖，可以是航空相片，或者衛(wèi)星影象等；用來對地形加入影象紋理，地貌特征相應區(qū)域的文化特征數(shù)據(jù)，如區(qū)域的建筑物資料，道路，河流等特征數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)可以是DFAD數(shù)據(jù)，DLG數(shù)據(jù)等；相應的紋理數(shù)據(jù)庫等。,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,數(shù)據(jù)處理：DEM數(shù)據(jù)處理：把NIMADTED和USGSDEM格式的地形數(shù)據(jù)轉換成DED數(shù)據(jù)格式。使用Creator的BuildDED工具，或使用第三方軟件進行轉換。矢量數(shù)據(jù)處理：將編輯好的文化景觀數(shù)據(jù)，轉成Multigen的文化數(shù)據(jù)格式DFD，用于為地形添加特征數(shù)據(jù)。,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,第二步：生成地形數(shù)據(jù)庫導入DED文件：把DED文件直接導入到Creator的地形窗口中，選擇Terrain/NewProject，會彈出一個對話框，要求選擇你要導入的DED文件，選擇DED文件并點擊“確定”，地形窗口就出現(xiàn)了，導入的高程數(shù)據(jù)被顯示在GamingArea中。選擇要處理的數(shù)據(jù)區(qū)域，處理時，可以把整個要處理的區(qū)域作為一個文件，也可以對它進行分塊處理，使用BatchProcessing生成地形數(shù)據(jù)庫，每一塊是一個單獨的文件，同時生成一個完整文件，連接了所有的分塊區(qū)域；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,設置ContourProperties，可以對不同的高度設置顯示的面的顏色，紋理顏色，材質(zhì)和紋理；設置需要的一般信息，設置地形數(shù)據(jù)庫中地形和紋理特征需要使用的顏色，材質(zhì)和紋理面板；設置使用的紋理信息，在紋理面板中，可以使用帶幾何坐標的紋理，或者使用間接紋理；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,設置地圖投影：地圖投影把格網(wǎng)地形點或經(jīng)緯度坐標轉成3D空間中的數(shù)據(jù)庫坐標，因為地球表面的不規(guī)則性，地形表面是很復雜的形狀，使得投影很復雜。Creator提供了五種地圖投影方式：1）FlatEarth投影：把經(jīng)緯度坐標當作x，y坐標，產(chǎn)生一個矩形數(shù)據(jù)庫。FlatEarthProjection通常用于呈東西方向，且不靠近極點的地形區(qū)域；2）UniversalTransverseMercator（UTM）投影，通常用于呈南北方向，或沿著極軸方向的地形區(qū)域。UTM從中心子午線把地球分為6度經(jīng)度區(qū)域。此種MapProjection沿著子午線方向是比較精確的，離子午線越遠變形越大。3）Geocentric投影；4）LambertConicConformal投影和Trapezodial投影，在選擇是根據(jù)你的地形數(shù)據(jù)庫進行選擇；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,選擇地形生成算法，并設置參數(shù)選擇生成地形數(shù)據(jù)庫的三角轉換算法，控制數(shù)據(jù)的轉換方式；Creator的地形工具提供了幾種地形轉換算法，分別是：Polymesh,Delaunay,和CAT在轉換中，僅有一小部分高程數(shù)據(jù)構成地形中多邊形的頂點。每一種算法都有各自的優(yōu)勢。轉換算法的選擇依賴于你的數(shù)據(jù)庫將要運行的硬件設備，包括處理速度，邊緣匹配支持，多邊形限制等。,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,生成LODLOD指不同版本的模型，用不同的多邊形數(shù)目表示數(shù)據(jù)庫中的同一物體，多數(shù)目的多邊形在近處觀察物體時使用，在遠處觀察物體時，使用細節(jié)比較少的模型；將LOD與生成的模型進行關聯(lián),GIS設計與開發(fā)高級培訓班,為地形加入文化特征數(shù)據(jù)特征數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫的一部分，但不是地形表面多邊形。這些特征可以是自然特征，湖泊、河流等，也可以是人工特征，如建筑和道路。使用Creator，可以把已有的特征數(shù)據(jù)導入到地形數(shù)據(jù)庫中，產(chǎn)生新的特征數(shù)據(jù)層，或者進行新特征的創(chuàng)建，特征的改變，或把特征數(shù)據(jù)導成DFD數(shù)據(jù)供其他軟件使用。文化特征數(shù)據(jù)可以來自USGS，或NIMA，也可以是由Creator或其它三維建模工具創(chuàng)建的模型。在加入特征數(shù)據(jù)之前，必須把它轉換成Creator的DFD格式。,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,實習：地形數(shù)據(jù)庫生成,地形數(shù)據(jù)庫程序演示：打開Vega的Lynx應用程序界面；打開文件（D:(E:）/MultigenCreator實驗和演示/演示程序/地形/pen.adf選擇Preview菜單下的ActivePreview；觀看三維效果，先選中Windows中Option的Stereo;,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,程序生成步驟,打開Creator軟件，選擇Terrian/NewProject,選擇文件：（D:(/E:）/MultigenCreator實驗和演示/實驗數(shù)據(jù)/BatchTutorial/Terrian/peninsula.ded,則地形數(shù)據(jù)顯示在地形窗口中加載紋理面板：為Project面板中Texture選擇文件（D:(/E:）/MultigenCreator實驗和演示/實驗數(shù)據(jù)/BatchTutorial/Texture/palo_alto1.txt，則紋理面板中顯示紋理圖片；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,設置地圖投影：在Map面板中，選擇FlatEarth投影選擇地形轉化算法：在Triangle面板的Algortihtm中，選擇Polymesh；在Batch面板中，選中EnableAreaBlockProcessing選項；,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,加入文化特征數(shù)據(jù)在Feature面板中，加入文件（D:(/E:）/MultigenCreator實驗和演示/實驗數(shù)據(jù)/BatchTutorial/Feature/village.dfd在Project面板中，加入Preference文件，為Project的FeaturePreferences加入文件（D:(/E:）/MultigenCreator實驗和演示/實驗數(shù)據(jù)/BatchTutorial/Prefs/palo_alto_dfd.prefs為Project的RulesandActions加入文件（D:(/E:）/MultigenCreator實驗和演示/實驗數(shù)據(jù)/BatchTutorial/Prefs/tutorial.prefs,GIS設計與開發(fā)高級培訓班,關聯(lián)LO