基于Sketchup和ArcGIS的數字城市三維建模技術

曹兆峰，何燕蘭，李勝才

（1. 江蘇省地質測繪院，江蘇 南京 210008）

基于Sketchup和ArcGIS的數字城市三維建模技術

曹兆峰1，何燕蘭1，李勝才1

（1. 江蘇省地質測繪院，江蘇 南京 210008）

介紹了利用Sketchup進行數字城市三維建模的方法，并將Sketchup和ArcGIS相結合，實現了三維模型的可視化。

數字城市；三維建模；三維可視化；Sketchup

三維建模是近年來出現的高新技術。本文以江蘇省某數字城市科研項目為基礎，介紹了利用Sketchup建立三維模型的方法以及所遇到的疑難問題，并將Sketchup和ArcGIS結合，實現了三維模型的可視化。

1 利用Sketchup進行三維建模

SketchUp是美國Google公司推出的一款免費3D設計軟件，其主要優點是使用簡便，能夠快速建模，還有著優質的貼圖功能，是目前為數不多的直接面向設計方案創建的設計工具。

1.1 準備工作

利用已有的航空攝影數據，在JX-4C數字攝影測量工作站進行航空攝影測量作業，采集地形要素、特征面、特征線、特征點，從而生成DEM。在Geoway系統中通過正射糾正、影像鑲嵌、拼圖、分幅等過程生成DOM。DEM可以反映地形起伏情況，DOM可以粘貼實地無法拍攝采集的區域，如樓頂、個別構筑物側面等。也可利用DOM，直接粘貼地表面的影像信息及各種紋理。

根據航測采集的DLG，確定現場巡視路線，制定數據和信息采集方案，采集相片，為后面的紋理粘貼做準備。

1.2 建筑物幾何三維建模

在進行三維建模之前，需要將CAD數據轉換成．GDB格式，然后導入ArcGIS。關掉不需要的圖層，只留下面層。接著就可以導入Sketchup進行三維建模了，如圖1。

建筑物幾何建模可分為對點、線、面3種要素建模。點狀要素主要包括樹木、路燈、電桿、雕塑等，線狀要素主要包括河流、道路等，面狀要素主要包括建筑、廣場等。Sketchup自帶了一些組件，如樹木、路燈、雕塑、花壇、座椅等，可直接使用。通過CAD數據，可以將面狀模型豎立起來。

圖1 生成的面結構圖

1.3 紋理粘貼

為了真實地反映客觀世界，還需要對幾何模型進行紋理粘貼。為了獲取更加真實的紋理，可以將前面所獲取的相片利用Photoshop進行裁剪、拼接、自由變換等處理，然后在Sketchup里導入這些相片進行紋理粘貼。Sketchup里也自帶了一些材質，可以方便使用。圖2是紋理粘貼之后的效果圖。

圖2 紋理粘貼

紋理粘貼要遵循以下原則：①紋理影像應色調均勻、自然美觀。②紋理影像應與實地相符，應真實反映實際材質的圖案、質感、色澤及透明度， 真實反映現狀情況和年代特征。③應對影像的變形部分作糾正處理，減少由于視角、物體高度或鏡頭畸變引起的變形。④應對影像進行圖像處理，使紋理數據不含有建模影像以外的其他影像。⑤應對影像進行比例變換，使同一細節層次模型的紋理具有相近的分辨率。⑥作紋理拼接時，應保證圖像細節清晰，無拼接鑲嵌的縫隙。⑦宜將紋理處理后轉換為通用的文件格式。

在Sketchup中，如果編輯面為弧形，照片不能直接粘貼，而是將面分成若干矩形面，如圖3。

圖3 特殊紋理處理

2 三維模型可視化

在所有要素完成建模之后，最關鍵的一步就是將建好的模型導入ArcGIS。首先通過ArcCatalog創建一個Personal Geodatabase，同時新建一個Multipatch的Feature Class。Feature Class需要設置該圖層的必要字段：SUSourceFeatureID、SUSourceFeatureClass、SUInstanceName、SketchUpData，如表1。接著，就可以將三維模型導入ArcGIS了。圖4是MultiPatch模型的一個顯示效果，圖5是工作區全景圖。

表1 添加字段

圖4 Multipatch模型的顯示效果

圖5 三維模型可視化

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P208

B

1672-4623（2014）05-0046-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2014.05.016

曹兆峰，碩士，工程師，主要從事JX4測圖以及正射影像制作等工作。

2013-03-01。