基于MapGIS10三維建模應(yīng)用研究

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610000)

隨著現(xiàn)代信息化的快速發(fā)展，三維建模在數(shù)字城市、智慧城市、空間分析等領(lǐng)域建設(shè)中的作用日漸突出[1]。本文敘述利用GIS云平臺(tái)軟件MapGIS10和獲取的三維空間結(jié)構(gòu)信息，將目標(biāo)地物進(jìn)行矢量化處理，輸入相應(yīng)的屬性信息，形成一個(gè)帶有空間位置特征和屬性特征的二維平面矢量數(shù)據(jù)。通過(guò)立體化表達(dá)三維場(chǎng)景模型，疊合DEM數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)要素類型和屬性信息建立三維場(chǎng)景模型[2]，貼合紋理信息，并將SetchUP中建立的精細(xì)化單個(gè)模型導(dǎo)入到相應(yīng)位置的場(chǎng)景中。這樣的三維場(chǎng)景不僅具有高精度模型和空間位置信息，而且在建筑場(chǎng)景更加協(xié)調(diào)美觀。

一、研究區(qū)概況

樂至縣位于四川盆地中部，經(jīng)度105.02，緯度30.28。本次建模以四川省樂至縣城區(qū)為三維建模區(qū)域。根據(jù)建模需要，熟悉建模區(qū)域空間布局、下載遙感影像數(shù)據(jù)并對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、了解縣城的發(fā)展以及地形地貌。

二、數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

(一)數(shù)據(jù)來(lái)源

影像數(shù)據(jù)采用WorldView遙感衛(wèi)星成像系統(tǒng)所提供的高清晰遙感影像作為制作二維數(shù)據(jù)的底圖。DEM數(shù)據(jù)使用91衛(wèi)圖軟件下載遙感影像數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)下載該地區(qū)高程數(shù)據(jù)。紋理信息是對(duì)建設(shè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)地拍照，將拍照后的數(shù)據(jù)在PS中對(duì)色調(diào)等調(diào)整；或者，建立系統(tǒng)庫(kù)時(shí)材質(zhì)庫(kù)中自帶的紋理貼圖和顏色庫(kù)。

(二)處理方法

在創(chuàng)建三維場(chǎng)景中，首先，收集相關(guān)區(qū)域數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，在矢量化后的二維地圖數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，給出地物相關(guān)的屬性信息。其次，將獲取的影像數(shù)據(jù)與DEM數(shù)據(jù)疊合，在三維空間中表現(xiàn)地形起伏特征。接著，使用具有高程影像作為地面建筑物的載體，將二維數(shù)據(jù)中的建筑物高度和采集的紋理信息[3]匹配高程信息進(jìn)行三維建模。最后，將建立的單個(gè)建筑物模型導(dǎo)入到具有空間位置和紋理信息的場(chǎng)景中。同時(shí)，為了場(chǎng)景更加真實(shí)[4]，可以添加垃圾桶、紅綠燈、粒子效果等。這種建模方式能夠更加直觀的體現(xiàn)三維場(chǎng)景的真實(shí)性和有效性。在地形數(shù)據(jù)分析、城市資源有效規(guī)劃方面效果更好。具體實(shí)現(xiàn)思想如下：

圖1 三維建模實(shí)現(xiàn)思想

三、二三維聯(lián)動(dòng)可視化展示

(一)三維場(chǎng)景

三維場(chǎng)景作為一切數(shù)據(jù)分析和模擬的平臺(tái)，需要DEM作為載體才能進(jìn)行可視化建模和空間分析[5]。關(guān)鍵技術(shù)如下：(1)建立三維地形模型。(2)建筑三維建模。對(duì)區(qū)要素根據(jù)高程表達(dá)式生成封閉面或水平面，并導(dǎo)入其紋理信息。(3)對(duì)點(diǎn)要素建立專題圖。用點(diǎn)元素來(lái)表達(dá)道路兩側(cè)的路燈和垃圾桶、草地中的景觀樹木、公園中的桌椅等。(4)外部模型的導(dǎo)入，將SketchUP中的模型導(dǎo)入MapGIS10中使其具有空間位置。

圖2 三維場(chǎng)景

(二)復(fù)雜單體建筑

簡(jiǎn)單的建筑只需根據(jù)高度拉伸并貼合紋理信息，復(fù)雜的建筑物則需要點(diǎn)、線、面的組合來(lái)表達(dá)建筑物的細(xì)部結(jié)構(gòu)。主要思想是：將建筑分層建模。采用畫區(qū)、線等方式表達(dá)建筑細(xì)部結(jié)構(gòu)，對(duì)區(qū)、線文件進(jìn)行拉升、偏移等操作。

圖3 南湖走廊

四、洪水淹沒分析

在三維場(chǎng)景中科學(xué)、合理的模擬洪水淹沒的范圍和淹沒水深具重大意義[6]。本次洪水淹沒分析，以大慶水庫(kù)高度為454.4332米處作為淹沒高度，對(duì)整個(gè)樂至縣城被淹沒情況做出分析，如圖4所示，展現(xiàn)樂至縣城被淹沒情況。

圖4 洪水淹沒分析

本文詳細(xì)介紹了三維建模的關(guān)鍵內(nèi)容，包括建模實(shí)現(xiàn)思想、數(shù)據(jù)獲取、建模方式、建模流程和復(fù)雜單體建模介紹，其中特別的介紹了復(fù)雜單體建模實(shí)現(xiàn)的具體思想，并實(shí)現(xiàn)在MapGIS10中進(jìn)行細(xì)節(jié)建模的突破性技術(shù)。最后，在第三部分利用三維建模的平臺(tái)，進(jìn)行了空間分析，并根據(jù)具體的分析內(nèi)容和分析區(qū)，闡述了三維模型場(chǎng)景中空間分析的典型應(yīng)用。不斷提升三維建模技術(shù)水平，并應(yīng)用在對(duì)大眾的服務(wù)，正是三維建模應(yīng)用研究的重要意義。