MaxScript在三維數字城市模型批量化處理中的應用

文/王衛玲 劉瑜 初建崇 劉洪春

1 引言

數字城市的淵源來自于美國副總統戈爾于1998年1月21日提出的數字地球的概念，自此之后，中國學者特別是地學界的專家認識到“數字地球”戰略將是推動我國信息化建設和社會經濟、資源環境可持續發展的重要武器，并于1999年11月29日至12月2日在北京召開了首屆“數字地球”大會。至此，三維城市的發展也緊隨其后，成為近20年來的熱點之一。三維數字城市是城市資源可視化的最佳方式，是適應社會飛速發展的技術手段，有助于城市的招商、引資，在城市建設、公安交通、城市管線、房地產發布等方面發揮著積極的作用。三維城市的發展與三維制作軟件和三維展示平臺是分不開的。目前，三維制作軟件已經能夠滿足三維城市模型制作的要求，客觀、真實地反映出城市面貌，三維展示平臺也已經有了諸如泰瑞公司的Skyline、偉景航的CityMaker等能夠承載海量場景、進行空間數據分析的優秀軟件。對于一個城市而言，建筑數量往往多達幾十萬棟，工作量十分巨大。因此，尋求一種快速、高效的建模方法是構建三維虛擬城市的關鍵，而MaxScript在其中的貢獻不容小覷。

本文以山東省某市三維數字城市建設過程中遇到的實際問題為例，以3d Max為數據建設平臺，以Skyline為海量數據的承載、展示和分析平臺，從三維歷史數據的整理過程，介紹了3d Max的腳本語言MaxScript在整個工作流程中的完成的功能及部分代碼實現。由此可以看到，MaxScript在三維數據的批量化處理過程中能夠做到準確、快速、有效，使得數據處理過程中大量繁雜、重復性的工作得以自動化處理，大幅提高了工作效率。

圖1：批量修改max文件名稱界面

2 MaxScript腳本語言

MAXscript是3ds Max內置腳本語言，Max2.0及以后加入的功能。它不但擁有一般程序語言的所有特點，而且可以在程序內實現幾乎所有在3ds max界面下的交互操作，功能非常強大，而且語法比較簡單，容易上手。MAXscript也能使用在與3ds Max相關的產品中如Autodesk VIZ,character studio,Plasma和GMax;腳本可使用于建模，動畫，材質，渲染等等。它是專門為3D Studio Max設計的。

圖2：批量修改名稱結果

MAXscrip使用一個開放式界面來自定義和編寫 3ds Max 腳本，3ds Max的大多數功能都可以通過腳本調用，開發人員可以輕松擴展用戶界面和自動化操作以執行批處理。用戶可以通過 OLE Automation 建立外部系統的實時接口?？梢赃@樣說，用腳本可以把Max幾乎所有的功能重寫一遍（少數功能除外），而且能實現無法用鼠標鍵盤實現的操作。

MaxScript可以運用3D矢量、矩陣、四維數等代數工具來完成高級復雜的程序設計任務，適用于對含有大量對象的集合進行操作。比如在大場景中進行十分復雜的選擇，構造星空等復雜場景，或者把集中的大量物體分別放在精確的位置等，如果用手工來完成將會極其繁瑣和復雜，而且不能保證效果，而MaxScript卻可以通過幾行代碼瞬間完成。可以建立批處理工具，這樣可以把3d Max從業人員從一些簡單重復的工作中解脫出來。

3 MaxScript在三維模型數據批處理中的應用

我中心的三維數字城市建設起步于2004年，屬于skyline系統平臺的首批用戶。模型建設從零起步，沒有成型的經驗可供借鑒。因此，最早建設的三維模型數據跟現在成熟的建模流程相比，存在著很多不足：

（1）模型命名采用中文。目前很多GIS軟件平臺對中文命名的模型支持度都不是很好，在模型的導入導出以及查詢分析的過程中會有兼容性不佳情況出現。

（2）模型未與坐標結合。建筑模型都是單個建設，位于坐標原點歸底歸中。模型無法批量化進入平臺，只能手工單個按照影像擺放，大大降低了工作效率。但是這批模型卻是極其具有歷史價值的，它是10多年前城市面貌的三維立體化展現，是現有的三維城市模型所無法代替的。在歷史數據的整理過程中，需要MaxScript腳本語言輔助3d Max結合生成虛擬三維城市，其中涉及到中文名稱修改為英文、按坐標擺放建筑模型、按dem將建筑模型墜地等工作，要實現這些過程的批量自動化檢驗和修正，MaxScript就成為了不可或缺的重要工具。MaxScript強大的批量操作功能，使重復性工作能夠準確、快速完成，發揮出不可替代的作用。

3.1 批量修改MAX模型名稱為英文名

本文采用3d max建模，導出為.x或者為xpl2格式，進入SkyLine平臺進行大場景展示。導入導出的相關屬性信息均保存于shp表格中。在批量修改3dmax模型的名稱之前，首先要借助之前從平臺導出的shp文件，文件中包含有模型的中文名稱、坐標信息、旋轉角度raw等內容，如圖1所示。借助shp中的中文名稱這一屬性欄，利用excel表格的自動填充功能，制作出兩個csv文件，一個為原名.txt，另一個為要修改成的新名.txt。然后就可以啟動MaxScript編寫好的插件，批量進行模型名稱的修改。結果如圖2所示。

部分簡要代碼如下：

用MaxScript批量修改模型名稱，高效而準確，節省了大量的人力物力，成倍提高了工作效率。

3.2 批量移動模型到指定位置

模型建設初期，由于沒有摸索出成型的建模經驗，也沒有其他的經驗可供借鑒，因此，模型采用了單體化建模，并且沒有跟gis坐標相結合，每個3d Max模型都是在坐標原點建模，

這種建模方式存在著很大的制約性，將來不管是轉換坐標系統還是要更換展示平臺，都會成為工作無法高效開展的瓶頸。因此，將單個模型按3d Max的數據承載度以區塊方式加坐標存放模型勢在必行。

首先，要按照事先導出的shp表格，做出一張模型名稱與坐標及旋轉角度raw的對應關系，然后利用maxscript編寫的插件，批量實現按區塊、按坐標存放的模型。如圖3所示。

簡要代碼如下：

3.3 按照dem修改模型高程

在三維平臺中準備完畢的遙感影像已和高程屬性合一，所有樓房模型只需按照導入3d max的dem，統一在一個水平面上而浮動在遙感影像上即可，這樣的方法免去三維模型建造中的高程手工賦值工作。利用MaxScript操作所有模型數據統一高程，不但彌補了建模過程中可能出現的錯輸現象，對于已經附帶高程屬性的模型也可按照這一標準執行。據此，可利用MaxScript來進行批量修改這些模型的高程。如圖4所示。

簡要代碼：

4 結束語

三維數字城市建設模型數據量龐大，準確快速地構建三維模型是進入場景進行三維分析應用的首要前提。本文針對在工作中遇到的實際問題，在歷史模型整理的過程中，引入MaxScript腳本來解決批量修改成英文名稱、批量按坐標導入3d max平臺、批量按dem修改模型高程的問題，為三維數據的應用提供了極大的便利性。項目最終證明，采用MaxScript腳本語言進行數據處理是比較簡單易行的，大大提高了工作效率，在三維城市構建中發揮了不可替代的重要作用。

圖3：批量按坐標擺放的界面及結果

圖4：按dem修改模型高程界面及結果