城市三維仿真模型數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定方法

1、隨著三維可視化技術(shù)發(fā)展, 三維仿真系統(tǒng)在城市規(guī)劃、城市管理輔助決策中得到越來越廣泛的應(yīng)用。城市三維模型數(shù)據(jù)生產(chǎn)制作流程和工藝方法多種多樣, 但是三維模型數(shù)據(jù)至今沒有行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),各平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)共享困難。一、制定要點(diǎn)(1) 滿足三維可視化表達(dá)的需要能準(zhǔn)確表現(xiàn)地物空間對(duì)象和對(duì)象特征。三維模型的建立和數(shù)據(jù)組織要滿足三維仿真后期渲染、系統(tǒng)集成,甚至動(dòng)畫制作的需要。(2) 為三維數(shù)據(jù)規(guī)?；a(chǎn)提供指導(dǎo)通過對(duì)三維數(shù)據(jù)的規(guī)范和約束 , 實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)采集獲取、生產(chǎn)、質(zhì)量檢查等環(huán)節(jié)既獨(dú)立又完整 , 為規(guī)?；a(chǎn)提供規(guī)范基礎(chǔ)和作業(yè)指導(dǎo)。(3) 支持三維海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和維護(hù)更新在標(biāo)準(zhǔn)制定中要將表現(xiàn)地物對(duì)象

2、精度和合理控制數(shù)據(jù)規(guī)模統(tǒng)籌考慮 , 數(shù)據(jù)組織和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要能支持海量三維數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理 ,更新和維護(hù)三維數(shù)據(jù)方便、高效。(4) 支持三維地理信息系統(tǒng)共享和集成滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的數(shù)據(jù)既能提供三維仿真平臺(tái)使用 ,還要在空間參考系的定義、數(shù)據(jù)源獲取、數(shù)據(jù)組織和發(fā)布上能充分結(jié)合三維地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn), 使得這些三維數(shù)據(jù)成果成為三維地理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)源 ,促進(jìn)三維地理系統(tǒng)共享和集成。二、城市三維仿真模型分類城市三維仿真模型一般分為:地形三維模型、現(xiàn)狀建構(gòu)筑物三維模型、城市設(shè)計(jì)三維模型。不同的模型類別, 其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集獲取方式多種多樣, 模型制作方法和工藝流程多樣。(1) 地形三維模型利用基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)

3、, 如帶有高程值的數(shù)字線劃圖 ,建立地面高程模型 (DEM), 將地形的高低起伏完全的真實(shí)模擬出來 , 這里的地面高程模型可以按照要求制作不同比例尺;正射影像 (DOM)數(shù)據(jù)來源有多種方式 ,可以是不同分辨率的遙感影像, 也可以是高分辨率的航空影像, 甚至通過低空攝影及近景攝影得到的地貌數(shù)據(jù) , 精度要求也是根據(jù)需求的不同選擇不同分辨率的影像數(shù)據(jù)。按照統(tǒng)一的空間參考系 ,將正射影像疊加到地面高程模型上 , 形成表征地形地貌的三維模型。(2) 現(xiàn)狀建 (構(gòu))筑物三維模型現(xiàn)狀建(構(gòu) )筑物是城市三維仿真模型中最重要的組成部分,包括房屋、道路、人行天橋、橋梁、隧道、堤壩、公園、綠地、樹木等重要地物要

4、素 ,以及路燈、消火栓、井蓋、公交車站等城市附屬設(shè)施。這類三維模型的制作往往投入人力和物力最多 ,時(shí)間周期最長(zhǎng), 所以在開始這部分工作時(shí) ,要根據(jù)實(shí)際需要,按照不同的精度要求選擇不同的建模方式。對(duì)于要求不高或者不重要的建 (構(gòu))筑物 ,可以利用基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)成果進(jìn)行批量建模 ,尤其是規(guī)則形狀的建 (構(gòu) )物 , 甚至建 (構(gòu) )筑物頂端的紋理也可以采用高分辨的影像進(jìn)行貼圖;而對(duì)于不規(guī)則形狀的或者需要重點(diǎn)表現(xiàn)的建 (構(gòu) )筑物, 亦采用交互式手工精細(xì)建模 ,這部分紋理通過實(shí)地拍攝,采用專業(yè)的圖像處理軟件進(jìn)行處理后貼圖 , 體現(xiàn)建(構(gòu))筑物模型的美觀性、逼真性。(3) 城市設(shè)計(jì)三維模型這類三維模型的

5、制作, 主要是滿足城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、輔助城市規(guī)劃管理需要 ,規(guī)劃設(shè)計(jì)師在 AutoCAD或者 3Dmax等三維軟件中進(jìn)行設(shè)計(jì) , 將設(shè)計(jì)成果加入本系統(tǒng)與現(xiàn)狀三維模型融為一體 , 同時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)狀三維模型周圍環(huán)境對(duì)全部規(guī)劃模型或部分模型進(jìn)行修改、調(diào)整、替換 , 或在三維仿真系統(tǒng)上重新生成新模型 , 包括設(shè)計(jì)和定義位置、朝向、形狀、高度、外部色調(diào)和紋理等 , 這些修改調(diào)整需要在統(tǒng)一的空間參考系中依比例進(jìn)行。三、案例演示和應(yīng)用桂林市城市三維仿真模型技術(shù)要求1數(shù)據(jù)范圍：完成桂林市主城區(qū)約21平方公里范圍三維模型的采集、處理、建模與建庫(kù)，包括約0.5平方公里（標(biāo)志性建筑、景觀性道路）的精細(xì)模型和20.5平方

6、公里標(biāo)準(zhǔn)模型。2 內(nèi)容與技術(shù)要求：結(jié)合桂林市實(shí)際，三維模型制作內(nèi)容主要包括：1) 房屋：是指永久性建筑（包括設(shè)計(jì)方案），含臺(tái)階、雨棚、陽(yáng)臺(tái)、飄窗、永久性裝飾、人字型屋頂、屋頂架子（方柱狀或圓柱形）、柱子等建筑物附屬物。2) 地形：是指公園、綠地、景觀、水域等自然或人工地貌，包括小區(qū)景觀、內(nèi)部道路、植物、花壇、水池、圍墻、涼亭、游樂設(shè)施、體育設(shè)施、石凳、石桌、雕塑、等設(shè)施。3) 道路：是指反映車道、隔離帶、照明、交通站點(diǎn)等設(shè)施，包括道路、交通軌道、橋梁、路燈、交通指示牌、路牌、公交站牌、交通指示燈、交通崗?fù)さ仍O(shè)施。4) 綠化：是指道路、公園、廣場(chǎng)、小區(qū)、河流等區(qū)域的地面覆蓋植物，包括道路綠化隔離

7、帶、灌木、行道樹；公園、小區(qū)、廣場(chǎng)、河流等綠化植物。5) 其它：需用模型表示的其它物體。1) 模型基本要求：u 模型數(shù)據(jù)源：大地2000坐標(biāo)的1：500地形圖、實(shí)景照片及相關(guān)其它數(shù)據(jù)。u 模型空間參照系：所有模型成果坐標(biāo)系應(yīng)與數(shù)字桂林基礎(chǔ)地理信息共享服務(wù)平臺(tái)的坐標(biāo)系一致，坐標(biāo)必須準(zhǔn)確，提交成果不得扭曲、旋轉(zhuǎn)、放大和平移。u 模型平面精度：精度須達(dá)到1：500地形圖精度要求。u 模型成果統(tǒng)一采用3DMAX9.0制作，成果提供原始3ds Max文件，制作單位統(tǒng)一以“米”為計(jì)量單位。u 所有模型中心點(diǎn)定義統(tǒng)一，可定義在各自外圍合的中心或模型基底中心。2) 模型制作要求：u 建筑及其附屬設(shè)施模型：建筑

8、模型應(yīng)以獨(dú)立建筑為單位進(jìn)行制作，以建筑附屬物等進(jìn)行聯(lián)接的建筑，應(yīng)拆分建模。建筑模型的基底、立面輪廓結(jié)構(gòu)與建筑高度應(yīng)準(zhǔn)確且建筑高度與紋理匹配比例準(zhǔn)確。模型完成后不應(yīng)存在輔助的虛擬物體，清除在模型中未使用的材質(zhì)與貼圖，刪除對(duì)模型結(jié)構(gòu)與貼圖坐標(biāo)調(diào)整起不到作用的點(diǎn)和線，不能出現(xiàn)無(wú)點(diǎn)面的物體，導(dǎo)出前要塌陷，刪除或隱藏CAD線。模型的基底輪廓線由地形圖（設(shè)計(jì)方案）直接生成，模型的基底與所處地形位于同一水平面上，與地形起伏相吻合，并避免閃爍。有地下建筑空間的建筑物應(yīng)將地下部分進(jìn)行建模。建筑模型的屋頂應(yīng)有層次，需反映屋頂結(jié)構(gòu)形式與附屬設(shè)備等，如女兒墻等。屋頂紋理原則上采用影像圖，不可使得建筑頂部出現(xiàn)大面積平頂

9、，影響美觀則需另行處理，視美觀情況在屋頂設(shè)置水箱、設(shè)備房、天線等。所有模型在確保有良好視覺效果的同時(shí)對(duì)模型面數(shù)應(yīng)盡量減少，單個(gè)模型的三角形面數(shù)應(yīng)盡量控制在2000以內(nèi)（具有古建筑特色及其他特別要求的建筑可視情況調(diào)整）。建筑輪廓凸凹面表現(xiàn)大于等于1米時(shí)，必須建模表現(xiàn)，小于1米時(shí)可以用貼圖來表現(xiàn)，貼圖紋理中對(duì)于1米以內(nèi)的建筑細(xì)節(jié)應(yīng)清晰可辨。建筑模型的立面輪廓線須反映立面上的陽(yáng)臺(tái)、窗及各類附屬設(shè)備的變化。標(biāo)志性建筑、景觀性道路及兩側(cè)等重要實(shí)景建模時(shí)，精度需達(dá)到，展現(xiàn)效果美觀。建筑物附屬大型廣告牌、在道路附屬設(shè)施上作為設(shè)施主體的廣告牌必須按實(shí)際照片制作，非主體性廣告可以省略。u 道路及其附屬設(shè)施模型道

10、路路面需要建模，反映其真實(shí)材質(zhì)，對(duì)路面及路面外區(qū)域根據(jù)美觀情況，進(jìn)行美化處理。完整小區(qū)的地面建模色調(diào)須和小區(qū)色調(diào)統(tǒng)一、整潔美觀，能反映小區(qū)現(xiàn)狀。人行天橋、立交橋梁、跨河橋梁、公交車站、站臺(tái)等，按照實(shí)際建模(其建模規(guī)范、貼圖方法可參考建筑物建模制作要求)，路面與橋梁之間接合部位必須正確、平滑，嚴(yán)禁出現(xiàn)拼接生硬的現(xiàn)象。橋面的道路中心線、欄桿、橋墩、路燈或斑馬線需要實(shí)際表示。市政道路的路燈按實(shí)際形狀、位置建模，但面片數(shù)量盡量少。交通路牌、路標(biāo)、交通指示標(biāo)志牌等模型，文字表示應(yīng)清晰，方向指示正確，建模時(shí)不能做成單片，應(yīng)具有一定厚度的實(shí)模。市政道路的花壇、分車綠化帶、水泥臺(tái)、樹池等按照實(shí)際尺寸、位置建模

11、，花壇中以具有一定間距單簇花為主的采用十字或米字交叉面片多面貼圖，成片的花則直接貼圖，要求花的種類合適。u （3）水系及其附屬設(shè)施模型：建模內(nèi)容有包括水面、河床、碼頭、防洪墻（堤）、河堤、護(hù)欄、過水橋、沿河公園（廣場(chǎng)）、沿河景觀建筑、沿河景觀雕塑、沿河小道、大型景觀燈、花壇、綠化樹、綠化帶、休閑座椅、普通臺(tái)階、大型臺(tái)階等。水系水面其效果要清晰真實(shí)，水面景觀要做美化處理，并與兩岸景觀協(xié)調(diào)。其它水系及其附屬設(shè)施建模標(biāo)準(zhǔn)參照相應(yīng)類型的標(biāo)準(zhǔn)。如沿河景觀建筑參照“建筑及其附屬設(shè)施模型”進(jìn)行建模；沿河小道參照“道路及其附屬設(shè)施模型” 進(jìn)行建模；綠化樹參照“其它模型”中相應(yīng)要求進(jìn)行建模。u 其它模型：樹木采

12、用米字交叉面片多面貼圖，樹木密度適中，要求姿態(tài)、樹冠大小、樹冠顏色要有變化，高低錯(cuò)落，形態(tài)美觀，嚴(yán)禁行道樹同寬同高，樹種應(yīng)有相應(yīng)變化。保護(hù)樹木須按照實(shí)際尺寸、樹種、位置制作模型。公園、景觀綠地的草地須按草地的實(shí)際范圍、形狀、種類建立模型。公園里主要游樂設(shè)施需要建模、貼圖。臨街的圍墻、柵欄（含與臨街圍墻相連的側(cè)面圍墻）需要建模按實(shí)際位置、尺寸建模。停車棚，以及與圍墻相連的警衛(wèi)室、門衛(wèi)室等需要建模。沿街或者公園重要位置（如入口處）的異形小品制作簡(jiǎn)模，人像、動(dòng)物等復(fù)雜模型采用透明紋理貼片，但基座需實(shí)際建模，具有重要意義的雕塑必須按實(shí)際建模。球場(chǎng)地面按實(shí)際貼圖，也可采用與實(shí)際相似的公共紋理。3) 模型

13、紋理要求：（1）紋理數(shù)據(jù)圖像要求色調(diào)均勻，自然美觀，反映材質(zhì)的圖案、質(zhì)感、顏色及透明度等實(shí)際情況，禁止使用純色或近似純色、過亮、過暗色調(diào)的紋理貼圖。（2）須對(duì)模型的面數(shù)、段數(shù)、曲面進(jìn)行精簡(jiǎn)優(yōu)化，模型與模型之間不得出現(xiàn)閃面、重面、漏面和反面，刪除模型之間的相交面及底面。（3）紋理拼接過渡自然，不得有漏縫、重面、交叉點(diǎn)、廢點(diǎn)等現(xiàn)象。（4）所有建筑物及景觀均要求提供烘培和非烘培兩套數(shù)據(jù)，模型烘焙必須按照要求使用統(tǒng)一的燈光標(biāo)準(zhǔn)。（5）烘培某一建筑物或景觀時(shí)應(yīng)擺放其附近的建構(gòu)筑物，以表達(dá)相互之間的陰影關(guān)系，增強(qiáng)真實(shí)感。（6）如出現(xiàn)個(gè)別建筑因紋理明度過高或過低造成烘焙后紋理曝光或黑暗的情況應(yīng)立即調(diào)整貼圖明

14、度，再重新進(jìn)行烘焙，直至光影效果正常。（7）紋理中影響美觀的人、樹影、雜物等需去除。（8）整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)整體色調(diào)應(yīng)保證一致性，尤其是同一小區(qū)內(nèi)類似建筑紋理必須一致，色調(diào)協(xié)調(diào)。（9）模型紋理格式采用JPG，保存分辨率為72，品質(zhì)為8，透明紋理格式采用TIF格式，禁止使用其它格式紋理。（10）非烘焙貼圖的單位尺寸嚴(yán)格采用2的N次冪，使用16×16至512×512，特殊情況下使用1024×1024，長(zhǎng)寬比不宜過大，過大則對(duì)模型面進(jìn)行分割，單獨(dú)貼圖。同等效果盡量使用尺寸小的紋理。（11）烘焙貼圖的單位尺寸大小不超過1024×1024，對(duì)于較為復(fù)雜模型或紋理要求較

15、高的模型，其烘焙過的紋理圖片張數(shù)可增加，但不宜超過4張，保證烘培后紋理的清晰度。（12）貼圖絕對(duì)禁止紋理拉伸，半截窗，樓層比例不符，紋理模糊，漏面缺面，法向問題，紋理不對(duì)齊，貼圖不合理、怪異等問題。（13）貼圖處理時(shí)要保留原貼圖質(zhì)感，減少處理貼圖時(shí)造成的重復(fù)感，含特殊元素，如門牌、機(jī)動(dòng)車等不允許重復(fù)。（14）所有紋理的鏡面屬性和光澤度都應(yīng)該定為零。（15）所有的模型和貼圖依照規(guī)范進(jìn)行命名，不能有重名的文件。3. 文件命名：三維模型文件名稱按照行政區(qū)劃代碼、模型類別、模型屬性、模型流水號(hào)等設(shè)定編碼規(guī)則，并進(jìn)行編碼。紋理貼圖文件要與模型名稱相結(jié)合，采用“模型名稱+編號(hào)”的形式進(jìn)行統(tǒng)一編碼。命名分類

16、命名標(biāo)準(zhǔn)單體模型0773A01J001規(guī)范：0773（行政區(qū)號(hào)）A01（地塊編號(hào)）J（類型代碼，J-現(xiàn)狀，B-規(guī)劃） 001（編號(hào)）單體需拆分模型0773A01J001A規(guī)范：0773（行政區(qū)號(hào)）A01（地塊編號(hào)）J（類型代碼，J-現(xiàn)狀，B-規(guī)劃） 001（編號(hào)）A（拆分物體ABC）貼圖模型名稱+T0010773A01J001T001規(guī)范：0773（行政區(qū)號(hào)）A01（地塊編號(hào)）J（類型代碼，J-現(xiàn)狀，B-規(guī)劃） 001（編號(hào)）T001（貼圖序號(hào)）烘焙后max模型0773A01J001規(guī)范:在烘焙后的MAX模型名后加HB烘焙貼圖0773A01J001規(guī)范：0773（行政區(qū)號(hào)）A01（地塊編號(hào)）J（類型代碼，J-現(xiàn)狀，B-規(guī)劃） 001（編號(hào)）A（拆分物體ABC）THB（烘焙貼圖）地形模型0773 A01 XX 001規(guī)范：010（網(wǎng)格化編碼或行政區(qū)號(hào)）A01（地塊編號(hào)）XX（模型類型）001（編號(hào)）地形模型貼圖模型名稱+T0010773 A01 XX 001 T001規(guī)范: 0773（網(wǎng)格化編碼或行政區(qū)號(hào)）A01（地塊編號(hào)）XX（模型類型）001（編號(hào)）T001（貼圖序號(hào)）烘焙后max模型0773規(guī)范:在烘焙后的MAX模型名后加HB