基于Ｖｅｇａ的城市規劃仿真系統的技術研究

包雪峰　劉興彥　劉　陽　劉世彬

摘要：本文對城市規劃仿真系統中的城市數據獲取與模型構建提出了設計方法。并在Vega軟件中集成，實現了城市全景的視景仿真驅動，從而為城市規劃和可持續發展提供了可靠保證。

關鍵詞：三維建模；Creator；Vega

中圖分類號：TP391.9文獻標識碼：A

1引言

虛擬現實技術的發展，使得城市規劃建設的三維可視化得以迅猛發展，目前國內外普遍采用MultiGen Creator／Vega來進行三維景觀設計。這是因為Creator包括一套綜合的強大建模工具，具有精簡、直觀的交互能力。

2城市數據的獲取

2.1基礎地形信息的獲取與處理

基礎地形信息在三維數字城市系統里是非常重要的。為了快速準確地制作地形，通常在AutoCAD中構建。但當對地形的精度要求不是特別高時，可以采用下面介紹的快速制作地形方法。

利用頂視圖導入垂直的俯視地形圖作背景。用Line勾劃出各個分地形輪廓，用修改器中的Extrude將不同的輪廓先按需要輸入不同的量，最后賦予如湖泊、草地、路面等不同貼圖，這樣做可以既快速又準確地完成地形的構造。

2.2建筑物數據的獲取

(1)基于二維數據的建模

建筑物的數據主要包括平面數據和高度數據，平面數據是建筑物的長和寬，通過二維平面布置圖或測量的方法得到。高度數據可以通過圖片或測量的方法得到。由于我們最終要體現的是城市的整體概貌，所以對數據精度要求不是很高。根據現有的數據可直接在Creator中建模。或在Au-toCAD、3D max中建模，然后導入Creator里面。

(2)基于三維模型的導入轉換

Auto CAD、3D D3ax等是目前常用的三維建模軟件，由于某些建筑物的模式比較固定，故我們可以在已有的模型庫中尋找。然后貼上所需的紋理。這樣不僅可以大大地縮短建模時間。并可以提高建模質量。但找到的模型未必是Creator模型，這就需要轉入到Creator中，通過編輯減少不需要的多邊形、合并面、消去T點(即兩個共面多邊形其相交的頂點沒有重合)。來精簡模型。得到我們所需的模型。

2.3紋理數據的獲取

可利用數碼相機對建筑物的各個側面拍攝，然后輸入計算機內再利用Photo-shop等圖像處理軟件對其進行糾偏、縮放、匹配等的處理并轉換成所需的紋理格式。這樣可以再現該建筑的原貌。為了在Vega中實現的需要，必須對紋理作嚴格的要求，所以在Creator中對紋理圖像作以下處理：

(1)紋理的格式：將紋理文件轉換成Vega中支持的文件格式：RGB、RGBA、INT，TNTA、BMP、JPG。

(2)紋理的大小：將紋理的長和寬修改成Vega中所規定的長度——2的n次方。需要注意的是Creator支持的最大紋理尺寸不能超過4096×4096個平方紋理單元。

(3)文件名中帶a的紋理：如果在RGB文件中包含了a值。則文件的后綴名必須是RGBA才能在Vega中正確顯示。

3城市三維模型的構建

利用Multigen Creator實現城市全景的建模，實時性、逼真性、低耗性是評價模型是否成功構建的重要標志。建立大場景時。通常把整體場景分成若干小塊進行建模，然后在總圖中采用外部引用技術，這樣做有利于大場景的整合和編輯以及多人的協同工作。

3.1建筑單體的建模

在城市仿真模型中，構造房屋是主要的工作之一。在一個城市里，建筑物是最多的也是最重要的。雖然現代的建筑形狀千奇百怪。但箱體式建筑是最具代表性的形狀。以箱體建筑為例介紹其建模過程。將建筑物的位置準確定位，利用Face中的Polygon命令為建筑物構建地基面；以建筑物的高程為基準，利用Geometrys設計建筑物的造型，構建仿真的建筑物模型。如果一幅圖中有多個建筑物，構建時最好要以不同的顏色來區分，有利于利用層次結構圖進行修改和貼紋理。其他的道路、花壇、綠地等地物的建模與建筑物的建模基本一致。本文將不再分別闡述。

3.2地形、地貌的建模

用Creator的地形(Terrain)工具，將源數據，如衛星照片和數字高程數據，轉成Creator的文件格式并用這些文件在Cre-ator中創建地表。源數據還包括特征數據。也能轉化并引入到Creator中，用來在地形上加入文化特征，如道路和建筑物等。

用Creator的建模(Modeling)工具，可以手工創建三維模型。并且。可對地形、特征、模型加入如顏色、材質、紋理等以使其更真實。所有的這些元素：地形、特征、模型和各種屬性，組成了Creator視景數據庫。

3.3環境小品的建模

在城市的仿真系統中。各種環境小品的模型是必不可少的。如樹木、電話亭、垃圾箱、車輛、路燈都有一些共同的特點，重復性高，建模時應該用盡可能少的面，所以這類模型在建立時主要用二維的模型結合透明貼圖來創造三維模型效果。即用貼圖來代替細節模型，但要注意模型的屬性，最好設置圍繞視點旋轉，這樣無論從哪個角度瀏覽，都可以看到整個物體，從而達到效果逼真、事半功倍的目的。

4系統Vega集成

首先，啟動Vega軟件，進入Lynx用戶界面。利用Vega開發平臺和工具集，通過編程可以開發出具有實時性、交互性的應用程序，用戶可以通過鼠標和其他設備操縱，從各個不同的角度觀看物體。就好像你把物體拿在手中任意翻轉一樣；同時還可以選擇不同的操作模式，如高空飛行、地面行走、按固定路徑運動等等。通過控制鼠標和其他設備，可以從各個方向以不同的運動模式來觀看周圍的景色，就如同站在一個景點的中央環繞四周一樣，有身臨其境的感覺。