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【摘 要】 三维数字校园是近年来的一个发展热点,本文以云南师范大学呈贡校区为研究对象,通过校园规划设计图和高分辨率遥感影像配合SketchUp三维建模软件建立校园建筑物三维实体模型,使用COM组件技术,通过调用TerraExplorer API接口来开发一个三维数字校园景观系统,对数字校园系统建设的基础理论与技术方法进行了深入研究和探讨.
【关 键 词 】 TerraExplorer API SketchUp 数字校园 三维模型 二次开发 COM组件
近些年来,我国的地理信息系统产业得到了前所未有的跨越式发展,其中三维地理信息系统已经成为地理信息系统的比较重要的发展领域之一,伴随着三维可视化技术的发展和完善,三维地理信息系统在城市规划、交通、环保、能源、地质勘探、房地产等领域的应用优势越来越明显,需求也日益增大[1].作为地理信息技术与虚拟现实技术的综合应用,三维数字校园的建立是一个新的发展趋势,国内许多高校也已经建成或在建三维数字校园系统.
Skyline系列软件是美国Skyline公司开发的的一套三维空间信息软件系统,这套软件可以利用遥感影像、航测数据、数字高程模型和其它的二三维信息源以及地理信息系统数据集,进行创建浏览发布交互式完全真实的地表三维环境模型.Skyline软件体系主要包括三大应用模块,它们分别是TerraExplorer、TerraBuilder和TerraGate,而Skyline本身也带有十分强大的基于COM组件的二次开发TerraExplorer API接口[2].
本文以云南师范大学呈贡校区为研究对象,利用三维建模软件SketchUp软件和Skyline的二次开发TerraExplorer API接口组件,在校园规划设计图和高分辨率遥感影像的基础上来实现三维数字校园系统.
1.研究区简介
云南师范大学位于云南省昆明市,是一所历史悠久、传统优良的省属重点师范大学,其前身是诞生于1938年的国立西南联合大学师范学院.学校占地面积3330亩,其中呈贡校区占地3000亩,位于昆明市呈贡区大学城片区,整个校区呈矩形分布,分为东西两区,建筑布局比较规范,且风格统一.各种简洁明快、线条流畅的现代化校舍掩映在校园里的大片绿化带中,具有浓郁的文化和艺术氛围.
2.三维数字校园系统组成与总体设计
云南师范大学呈贡校区三维数字校园三维数字校园系统总体设计如图1所示.
2.1 数据获取
首先收集云南师范大学呈贡校区的规划平面图,一般收集到的规划图应该为AutoCAD格式,若不是CAD格式,则jpg图片也可.其次从Google Earth上下载学校校区范围的遥感影像,分辨率越高越好,便于识别出地物的类型.最后收集学校里各种基础设施,例如教学楼、公寓楼、餐厅、礼堂、体育场馆等等的基本资料,通过制成表格等类型将每种设施的面积、功能、方位等等属性记录下来.
2.2 数据融合
在制作模型以前,需要首先利用TerraBuilder把校园遥感影像和DEM数据进行融合,生成一个三维地形数据集文件,即mpt文件,如图2.
2.3 三维建模
三维建模是数字校园中的主要内容,也是一项基础工程.本文使用SketchUp三维建模软件进行建筑物建模工作,SketchUp建立的模型较为精细,且操作简便容易上手,适合大多数非专业建模人员使用.
首先,将校园规划图导入SketchUp软件中.使用画图工具根据导入的规划图中建筑物的轮廓追踪点击底图的范围来生成一个平面,然后使用推/拉工具单击绘制好的平面并向上移动到需要的位置后释放鼠标,在屏幕右下角的数值输入框中输入当前建筑物的高度,确认后就能得到一个建筑物的外观雏形[3].按照这样的方法可以快速的将大部分轮廓比较规则的建筑物的模型快速建立起来,且省时省力.建筑物的模型建立完成后,接下来的工作就是制作建筑物的表面纹理,SketchUp软件本身自带一些纹理图案,可以直接使用.将一些比较次要的建筑物直接贴上纹理,另外一些比较主要的建筑物则需要通过数码相机获取外观图片,用Photoshop软件对照片进行处理,确保每个纹理图案都完整而且没有变形[4].接下来要将纹理贴图文件进行命名,便于使用.在SketchUp软件中要按照每一个建筑物的类型,来对其进行纹理贴图,同时保证贴图的质量,避免出现重叠,倾斜等问题.
2.4 模型导出及添加属性
在校园建筑物三维模型制作完毕后,就需要将每一个建筑物的模型通过格式转换导入Skyline TerraExplorer Pro当中,将其放置于mpt三维地形数据文件上.在添加模型的过程中,要按照建筑物模型种类的不同,分别对其赋予属性,校园的属性信息一般包括建筑物的名称编号和学院名称及其用途,生活区公寓楼的名称编号,公寓类型（男生公寓、女生公寓、混合公寓、教师公寓等）,餐厅、图书馆、体育场馆、校医院等的名称. 文字属性可以直接使用属性表来实现,如过需要添加图片、音频、视频等多媒体属性,则需要建立对象属性数据库,在这里使用SQL Server数据库来对各种属性信息进行管理,并使用脚本语言来访问
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