基于Creator的城市高架三維模型的構建

王瑞青

(鄭州市規(guī)劃勘測設計研究院，河南鄭州 450052)

1 引言

Creator軟件是新一代實時仿真建模軟件，主要是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。Creator完成三維建模與之前的Auto-CAD、3ds Max建模方法有很大的不同。Creator更多的考慮系統(tǒng)運行的實時性，它采用紋理、光照等技術來提高逼真度，減小數(shù)據(jù)結構冗余性，使存儲格式更精煉，滿足觀眾和仿真之間的動態(tài)交互。利用Creator可以建立復雜而吸引人的三維場景，并加上顏色、紋理、材質和光照，使它們更具有真實感。Creator軟件性能優(yōu)越、系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定性好，具有其他建模軟件無法比擬的優(yōu)點，有良好的用戶交互界面，建模速度快。

高架制作是整個模型制作中最重要的部分之一，難度也是比較大的。立交橋模型的建立是個復雜的系統(tǒng)工程，要想把高架模型做好，首先，必須熟練掌握Creator軟件的常用命令，并且要通過長時間的模型制作，才能更輕松地掌握高架的制作技巧。

2 高架三維模型構建準備工作

在這個階段中不僅要整理高架的所有資料，還要懂得整個項目的重點與次重點(做太細或太粗會返工)，第一手資料就要把高架的AutoCAD、照片(利用數(shù)碼相機拍攝立交橋圖像)、效果圖、視頻、衛(wèi)星影像圖等有用的信息等資料找齊。

做高架三維模型首先要準備高架的AutoCAD圖，如果沒有，則采用衛(wèi)片或航拍圖。不管是用哪種圖都要先做好充足的準備才可以制作，如果項目提供了AutoCAD圖和衛(wèi)片，用AutoCAD圖最好，因為它準確也簡單，適用于做比較精細的地形。本文著重介紹利用高架的AutoCAD圖來制作高架三維模型。

從AutoCAD的平面圖中提取建模要用到的建筑輪廓線，選中并打散所有的線段并將其存為*．dxf格式，該數(shù)據(jù)格式可以直接導入Creator。

3 高架三維模型構建流程

3.1 勾路

首先把*．dxf格式高架路導入Creator，利用Creator軟件中的勾面工具，沿立交橋上的點勾面，然后貼紋理，手動調節(jié)紋理。

3.2 調節(jié)點

注意的事項:

(1)勾好的路讓其盡量與AutoCAD圖保持一致，如果差別太大，要進行調點。

(2)盡量使立交橋彎曲度大的地方的點位均勻，且點數(shù)不要太多。

3.3 預估立交橋的高度

根據(jù)提供的資料，在面的狀態(tài)下把高架的高度通過移動命令調節(jié)好，這是一個比較花時間的地方，要特別注意，出錯的話，高架的效果也會受到相應的影響。調節(jié)的時候，根據(jù)所拍攝的圖片，初步確定好立交橋的高度和形態(tài)。

可以根據(jù)公交車、行人等預估立交橋的高度，以下例子是根據(jù)公交車預估立交橋的高度:

圖1 可看出公交車和立交橋的相對高度

根據(jù)圖1可以看到立交的高度大致有3個公交車的高度，而一輛公交車的高度又約為 4 m，所以此段立交橋的高度就約為 12 m。

也可以根據(jù)限高牌判斷立交橋直線之間的相對高度，例如圖2中依據(jù)限高牌可以判斷出兩個立交橋的橋面高度相差4 m。

圖2 限高牌顯示限高

3.4 抬高立交橋

抬高立交橋盡量使所分段數(shù)均勻，每段所分高差盡量要一樣大小。

(1)立交橋較直部分的抬高

圖3 ①點和②點立交橋部分是個直斜坡

如圖3，如果①點和②點之間的高差有 9 m，那么盡量把以上兩點中間分的段數(shù)能被9除盡，這樣在抬高時容易計算些。例如本例中可以把①點和②點之間的面分為15段那么每段就是抬高 0.6 m。

(2)立交橋轉彎部分的抬高

如圖4，如果①點和②點之間的高差有 4 m，分段方法同上。

圖4 ①點和②點立交橋部分是個彎斜坡

3.5 添加立交橋的截面

下面的操作要繼續(xù)用到放樣這個命令，首先要確定高架的截面圖，然后再放樣，把紋理一起賦上，避免增加工作量，如圖5所示。

圖5 立交橋放樣截面圖

圖6 放樣線模式設置

(2)放樣時要把紋理一起賦上，以免之后增加工作量。如圖7所示。

圖7 放樣時紋理設置

①Edge 0～Edge 6表示放樣時所畫的7條邊。如圖中選中Edge 0也就選中了放樣時所畫的邊。

②Map Texture其下有4個選項差別不大，一般默認的Wrap即可。

③右上角的小紋理框，可以通過它進入紋理板里選擇紋理，同時它和Edge項是關聯(lián)著的，Edge項選擇的時哪個邊，小紋理框對應的就是的就是它的紋理。

④Rotate選項:可以通過它來旋轉紋理。

⑤Offset U選項:水平移動紋理。

⑥Offset V選項:垂直移動紋理。

⑦要勾上 Use Real World Dimensions，調節(jié)其下Width和 Height的值。

Width:調節(jié)后紋理沿垂直方向變化;Height:調節(jié)后紋理沿水平方向變化。

(3)放樣的步驟

第一步:勾外圈

注:勾外圈時一次性把外圈全部勾完。遇到路口時要一并勾過去，等外圈全部勾完再刪除多余勾畫就可以了。

第二步:勾內圈

注:勾內圈時盡量選擇比較平直的地方開頭，以便最后好接邊。

例如圖8。

圖8 勾內圈選擇好開頭的地方

盡量選擇圖中打圈的地方開始，最后接邊比較好接;盡量不要選擇圖中打叉的地方開始，要不然，最后交叉的面片很多，不好接邊。

(4)由于立交橋的路面寬度并不完全相同，所以在添加立交橋的截面時要兩邊分別添加，即添加好一邊再添加另一邊。

(5)截面全部添加完之后，要把接頭的地方都接好，同時要把上下橋口多畫的截面都刪除。

(6)截面全部處理好之后開始勾底面。勾底面時，沿所畫截面底部的點進行勾畫，一定注意不要漏點，否則勾完之后會有漏縫。

3.6 添加立交橋的柱子等其他部分

(1)添加立交橋的柱子:

①柱子直徑的確定:根據(jù)所采集的照片預估柱子的直徑。

②柱子高度的確定:柱子高度處在立交橋路面之下，底面之上比較合適。(把網(wǎng)格定在立交橋路面上，把柱子高出的部分裁掉)。

③給柱子貼紋理。

④柱子間距的確定:柱子的間距參照采集的照片。

⑤要注意有的是單根的，有的是雙根的，要根據(jù)具體采集的照片來確定。

⑥使用多重復制工具建柱子，如圖9所示。柱子的位置一般根據(jù)間距來建立。建完之后再對柱子的位置進行細調，同時調好柱子的高度。

⑦樣柱子就全部完成。

圖9 利用多重復制命令設定好添加柱子的數(shù)量和間距

(2)添加立交橋的斜坡

①確定好斜坡的長度，使用Creator拉伸工具拉立交橋的底面，拉得稍長些。

②然后把網(wǎng)格定在XY軸，把斜坡稍長部分切掉并刪除。

③給斜坡貼上紋理即可，添加完斜坡如圖10所示。

圖10 斜坡添加后圖

(3)添加立交橋的石墩

①一般立交橋有兩處需要添加石墩(具體石墩怎樣要根據(jù)采集圖片確定):

位置1，如圖11所示。

圖11 立交橋上下橋處

位置2，如圖12所示。

圖12 立交橋上有分支路處

②添加完石墩，如圖13所示。

圖13 石墩形狀

3.7 立交橋的后期處理

(1)處理立交橋上下橋口與地形的接邊處，如圖14所示。

圖14 立交橋上下硚口與有車道地面的接邊

如圖15所示。

圖15 立交橋上下硚口與無車道地面的接邊

(2)根據(jù)影像圖上立交橋的車道，調節(jié)立交橋上的紋理，使其所分車道正確。

影像圖16可以明顯看出立交橋所分的車道數(shù)。

圖16 從影像圖看立交橋的車道

整理結構視圖，至此整個高架制作完畢。如圖17所示。

圖17 Creator中高架完成圖

4 結語

以上是高架三維模型構建流程的介紹，看似復雜，實際上只要熟練掌握Creator軟件相關操作，熟悉高架構架相應流程，高架三維模型構建便不再是困難的事。

［1］王乘，周均清，李利軍．Creator可視化仿真建模技術［M］．華中科技大學出版社，2005，1:173．

［2］張帆，史瓊芳，達漢橋．Creator應用于虛擬城市三維建模的關鍵技術與實踐［J］．測繪工程，2005，12．

［3］洪光，李洪儒，牟建國．基于Creator的三維模型的簡化研究［J］．計算機仿真，2004，1．

［4］ 施寅，周葆芳，趙志勇．VRML 2.0使用速成［M］．清華大學出版社，1998．

［5］孫敏，陳軍．三維城市模型的數(shù)據(jù)獲取方法評述［J］．測繪通報，2000(11):4～6．

［6］ 萬劍華．城市三維地理信息系統(tǒng)的建模研究［D］．武漢:武漢大學博士學位論文，2001．