基于規則的快速三維建模技術

陳衡

摘要：計算機技術已經被廣泛的應用到各個行業領域當中，特別是在建模當中，已經逐漸從傳統的二維建模形式轉變成為三維立體建模形式。三維立體模型的建設效果良好，但是周期比較長，并且投入的成本比較多，因此本文在基于規則下，如何快速有效地應用三維建模技術進行了詳細的分析和研究。

關鍵詞：規則；快速建模；三維建模

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）08-0083-02

在虛擬化三維場景模型的建設過程中，三維建模技術可以說是其中的基礎性部分，之后將計算機圖形圖像處理技術一并應用其中，與實際情況進行有效結合。在這個基礎上，將地理空間數據從之前的二維平面圖中逐漸分離出來，形成三維立體的這種表現形式。這樣一來，不僅能夠促使模型的建立更加的生動、具體，而且能夠將現實世界以另外一種更加形象的方式呈現出來。這樣操作不僅有利于對城市進行規劃和設計，而且還能夠對城市進行相對應的建設，并且提出一定的安全預警機制，等等。

一、規則介紹

規則是一種獨特的程序語言，在實際操作過程中，規則能夠真實有效的對三維模型的幾何以及相對應的紋理特征進行定義，并且根據這個定義來對三維模型如何切實有效的生成并且在實踐當中進行操作進行分析。基于規則的形勢下，建模自身在實際操作過程中就可以被當作是一種有效的規則，在實踐當中，對其進行不斷的優化，保證設計的完整性和有效性，這樣一來能夠在實踐當中逐漸形成批量模型，對建模技術的應用有非常重要的影響和作用。與此同時，通過實踐來對建模對象的自律性進行提升，其自身的自律性越高，建模優勢也就越明顯。如圖1當中的內容所示，是整個規則在推導過程中所呈現出來的狀態，從最左側的圖形開始一直到最右側的圖形則是最終生成出來的模型[1]。

在實際操作過程中，可以從圖1當中發現，在對三維模型進行實際構建的過程中，可以在規則文件CGA的技術上，對其進行相對應的定義研究。之后可以根據函數來對三維模型進行具體的構建，這也是當前需要著重思考的問題之一。與此同時，通過實踐可以看出，在一個對象被賦予了一定的規則和定義之后，其自身的屬性就會在實際操作過程中被當作是參數來進行使用。這樣一來，就會在這種狀態下逐漸生成三維模型，而規則在實際應用中可以同時被賦予多個對象來共同使用。在這種形勢下，不僅能夠實現批量建模，而且能夠對實際建模情況進行及時有效的調整，這樣一來，三維建模的修改效果就能實現實時的展示和完善優化。

二、建模流程分析

快速三維建模在實際構建以及實施過程中，基本上都是由幾何模型以及紋理模型兩個部分相互組合而成，兩者之間相輔相成。在這之中，幾何建模在實際構建過程中需要將一些基礎底圖一并融入其中，同時要借用數字高程模型等一些具有詳細特征的數據和相對應的信息來給予一定的支持，而紋理建模部分則是需要保證數字的正射影像、紋理照片等數據的有效性和真實性。在實際操作過程中，1∶500數字地形圖當中包含了非常多的房屋、道路以及水系等各個方面的內容和信息，在這種形勢下，其自身不僅能夠將現實世界對象進行準確的還原，而且還能夠將對象之間的空間關系進行詳細的展示。特別是其中還包括了一些對象的材質、高度等本身的屬性信息，所以

1∶500數字地形圖是三維城市建模當中非常重要也是基礎的一種底圖形式。而其中的紋理建模主要是指在實際操作過程中，要結合對象自身的實際特點對其進行相對應的紋理貼片。紋理貼圖圖片的獲取方式主要分為實地拍照、航空攝影以及數字全景攝影等，這些都是素材獲取的有效措施[2]。

三、基于規則的快速三維建模技術分析

1.地形建模。基于規則的快速三維建模技術實際被應用到很多的領域當中，并且根據實際情況的不同，能夠獲取良好的效果。在地形建模過程中，地形模型規則主要是通過正射影響加上數字高程模型，將兩者進行有效的融合疊加規則之后，對其進行相對應的模型構建。在實際操作過程中，還需要對底部與地形之間的貼合度進行考量。如果從理論上來分析的話，建筑物底部的地形應當是以一種水平的方式存在，如果地形出現不平的狀態時，需要根據實際情況，將建筑物區域的DEM數據與建筑物自身的實際情況進行相對應的插值計算，這樣才能夠最大限度的保證地形最終的平整性[3]。

2.建筑物建模。在三維模型具體的構建過程中，要將其自身的主體形式充分的表達出來，在這種形勢下，建筑物自身的質量問題能夠直接對三維模型的構建效果產生影響。與此同時，在建筑物自身規則的構建以及實施過程中，其自身的思想要保證一定的有效性，要對建模區域內的建筑物進行有效的劃分和分析，將其根據實際情況進行分類處理。對于一般建筑來說，在實際操作過程中，可以根據外形將其分為四面形建筑、圓形建筑以及異形建筑等，相同類型的建筑只需要利用一個通用規則復用就可以[4]。在這種形勢下，相互之間同類型的建筑物模型在表達方式上只是單純的根據每一個對象自帶的屬性來進行構建。因此，針對這種情況，在實施過程中，針對普通區域進行分析和研究的時候不難看出，在實際操作過程中，只是單純的需要對幾個比較常見類型的建筑物進行有效的規則編寫就可以對三維建模進行大范圍的實施。

總體來說，在三維模型的具體構建以及實際應用中，在規則的編寫及應用上是一種對三維模型逆向分解的狀態。與此同時，根據實際情況，對每一個拆分部分進行相對應的分析和研究，之后利用規則當中三維模型構建函數自身的調用屬性，將相對應的屬性信息作為基本的參考依據，這樣能夠保證在實際操作過程中模型構建的完整性和有效性。在實際操作過程中，拆分的程度越高，那么建筑物自身的幾何模型在表達過程中就會呈現出更加精細的狀態，但是與此同時，其自身在屬性信息提供方面也會越來越多，在這種形勢下，在規則的編寫上就會逐漸變得復雜。在實際建模過程中，需要根據模型自身的實際精度要求來對其進行拆分，特別是在對建筑物進行拆分的時候，更要著重思考這一問題。在實際操作過程中，利用測試可以看出，普通精度的建筑模型在具體的構建以及應用過程中，其自身在表面上能夠突出1.5m左右的距離，這就是部分拆分模型的具體表現形式。與此同時，如果在1.5m之下進行模型構建時，可以直接利用貼圖來對其進行合理的表示，這樣不僅能夠從根本上保證規則有效性和屬性信息的準確性，而且有利于建模效果的最大化呈現。建筑物的拆分方式一般來說都是一致的，四面形建筑物規則的建立以及拆分方式見圖2當中的內容所示[5]。

四、結語

綜上所述，本文在基于規則的條件因素下，對快速三維建模的方式方法進行了詳細的分析和研究，根據實際情況，總結了在建筑物模型構建過程中的方式。與此同時，將大場景的二維數據構建模式逐漸轉變成為三維立體的模型構建方式，這樣不僅能夠減少人工的投入和干預，而且能夠最大限度的保證建模周期的縮短，對建模效果的提升有非常重要的影響和作用。在實踐當中不斷的總結經驗和優化過程，才能有利于建模工作效率的提升。

參考文獻：

[1]尹小君，趙慶展，寧川，等.城市虛擬地理環境的研究與實現[J].計算機應用與軟件，2011，（05）：14-16.

[2]毛健，蘇苗.地理場景三維可視化系統的關鍵問題研究[J].城市勘測，2012，（04）：25-26.

[3]劉暢.虛擬現實技術的關鍵技術研究[J].數字技術與應用，2011，（01）：36.

[4]崔新友，王海花.基于CityGML的數字城市快速建模研究[J].軟件導刊，2010，（08）：8-9.

[5]李華，汪國平，雍俊海.面向高精度的快速三維建模——快速三維建模技術專刊前言[J].軟件學報，2010，（09）：102-104.