http://www.***.*** 基于imagis的三維建模方法研究1 陳玉萍，武文波 遼寧工程技術(shù)大學(xué)測繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧阜新（123000） e-mail：clark929@sohu.com 摘要：作者首先對遙感影像進行幾何糾正和數(shù)字化，然后利用三維地理信息系統(tǒng)軟件 imagis3.0,對數(shù)字化地圖進行預(yù)處理、三維建模、紋理粘貼，建立了遼寧工程技術(shù)大學(xué)三 維景觀模型，實現(xiàn)了基于imagis的三維建模方法的研究，并就有關(guān)問題進行了討論。 關(guān)鍵詞：imagis；數(shù)字地圖；三維建模；紋理粘貼 1.引言 近年來隨著城市規(guī)劃、交通、旅游、政府決策等部門對現(xiàn)實世界真實表現(xiàn)需求的日益 增加,三維gis已成為國內(nèi)外gis界的研究熱點。三維景觀圖以直觀的三維地形、地物代替了 抽象的地圖符號，這就使得地圖超出了傳統(tǒng)的地理信息符號化、空間信息水平化和

文章針對大尺度研究區(qū)域勘探范圍有限、不能直接基于勘探數(shù)據(jù)構(gòu)建區(qū)域地質(zhì)體三維結(jié)構(gòu)模型的問題,提出了一種以平面地質(zhì)圖為研究對象的地質(zhì)體三維建模方法。此方法以平面地質(zhì)圖為基礎(chǔ),利用section軟件在dem模型(數(shù)字高程模型)約束下半自動繪制一系列圖切剖面圖,將二維剖面映射到三維空間,利用三維剖面上輪廓線的對應(yīng)性和連續(xù)性構(gòu)建地質(zhì)體三維模型。通過廣西東平地區(qū)地質(zhì)體三維模型構(gòu)建實例,驗證了該方法的可行性。

我國是一個多高山、多丘陵的國家,傳統(tǒng)的鐵路地理信息系統(tǒng)(gis)多從二維的角度出發(fā),很難立體、全面的對鐵路周圍的地質(zhì)情況進行真實反映.為了解決這個問題,本文提出了一種基于arcgismultipatch數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三維建模方法.即從三維建模的角度出發(fā),結(jié)合arcgis的三維模塊以及三維gis在地質(zhì)工程的應(yīng)用,利用arcengine平臺對運用multipatch元素地質(zhì)體進行三維建模.

不規(guī)則三角網(wǎng)(tin),廣義三棱柱(gtp)和四面體(ten)是廣泛應(yīng)用于鉆井三維地質(zhì)建模的數(shù)據(jù)模型。本文重點研究tin-gtp-ten混合建模方法,通過引入vtk作為可視化工具,利用vtk類庫中的相關(guān)建模函數(shù)以及其自身數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以點索引號集合來表達任意幾何體的特點,對基于鉆井數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模過程作了一些改進。例如,通過在tin構(gòu)造方法上添加頂點排序步驟,使tin拓撲信息更加豐富。簡化了gtp模型結(jié)構(gòu),使原來的6組拓撲關(guān)系只保留兩組,分別為修正的tin-gtp和gtp-頂點,其中修正的tin-gtp拓撲關(guān)系能實現(xiàn)gtp快速剖分為四面體,用于模型顯示和空間操作分析。此外,利用vtk提供的蝶形細分方法來得到更加精細的模型體。實驗表明,本文得到的tin-gtp-ten混合模型可以很好地完成整個模型系統(tǒng),也能實現(xiàn)線,面及體的快速查詢,模型數(shù)據(jù)的維護和更新也更為簡便。

對幾種三維空間數(shù)據(jù)模型進行了比較,總結(jié)了克里格(kriging)插值方法在三維地質(zhì)體建模方面的種種優(yōu)點。在此基礎(chǔ)上,借助于gstl開源地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)庫和wxwidgets界面庫,在dev-cpp開發(fā)環(huán)境下開發(fā)了一個三維礦體數(shù)據(jù)的克里格插值系統(tǒng),為礦體的三維可視化提供了數(shù)據(jù)支持。該系統(tǒng)實現(xiàn)了kriging插值、變異函數(shù)擬合模型擬合程度的驗證—交叉驗證以及特定格式的結(jié)果輸出等功能。

近年來gis技術(shù)作為關(guān)鍵的空間信息方法,被廣泛應(yīng)用于地理信息相關(guān)的多門類行業(yè)。其中,礦山三維地質(zhì)建模主要是在傳統(tǒng)三維地質(zhì)建模的基礎(chǔ)上,吸收了大量先進的科學(xué)信息技術(shù),并有效利用地質(zhì)建模軟件構(gòu)建出基于gis的多元化、多方法的新型三維地質(zhì)建模方法,其能夠在一定程度上保持礦山數(shù)據(jù)在空間與時間上的統(tǒng)一,提高礦山管理的數(shù)字化程度,使其生產(chǎn)過程能夠更加的安全、可靠。本文主要圍繞應(yīng)用gis的礦山三維地質(zhì)建模方法進行了探討分析,以期能夠為相關(guān)工作人員的后續(xù)工作提供一些借鑒意義。

針對施工過程材料預(yù)定中繁瑣、重復(fù)且易錯的算量過程,基于vba技術(shù)開發(fā)了三維建模及輔助算量程序。該程序可通過autocad和excel數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)半自動的拉伸、切割及局部調(diào)整,基于autocad圖紙構(gòu)建真實尺寸建筑結(jié)構(gòu)三維模型,通過對三維實體的選擇自動得出與體積、面積相關(guān)的工程量,包括開挖、回填土方量,墊層、結(jié)構(gòu)混凝土以及防水工程等。該程序可在一定程度上減少重復(fù)工作量、提高計算精度,且建筑結(jié)構(gòu)三維模型能給工程設(shè)計和施工人員以直觀認識,并形象地展示工程進度。

針對已有隧道三維建模方法缺少交互性和多樣性的不足,提出了基于參數(shù)化建模技術(shù)的隧道三維建模與景觀仿真方法。試驗表明,該方法能夠快速和有效的建立多種景觀隧道三維模型,能將隧道三維設(shè)計與三維場景形象直觀的表現(xiàn)出來,滿足隧道三維建模快速、多樣性和交互性的要求。

一，建模 1，閥體的建模 2，閥桿建模 3.彈簧 4，球頭 5，螺套 7，調(diào)節(jié)螺釘 8，手柄 9，膠墊 10，銷釘 二，裝配 1.添加組件，加入閥體 2.添加組件。加入閥桿，通過自動判斷中心軸和接觸約束閥桿 3，加入彈簧 4，加入膠墊和調(diào)節(jié)螺釘 5，加入手柄 6，添加組件，加入銷釘 7，添加球頭 8，添加螺套 本次上機自我評價： 期末的大作業(yè)圖紙是從圖書館照找到，也是選的比較簡單的一個手壓閥的三維實體 建模，總的來說，完成的很順暢。通過這次練習(xí)，這讓我對ug的使用更加的熟練。

工程地質(zhì)三維建模對工程決策、地質(zhì)分析預(yù)測及提高制圖效率有非常重要的意義。本文根據(jù)天津市臨港工業(yè)區(qū)工程地質(zhì)層的特點,基于收集的工程地質(zhì)鉆孔、剖面等多源數(shù)據(jù),運用gis技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù),采用多源數(shù)據(jù)耦合的簡單層狀地質(zhì)體三維地質(zhì)建模方法,建立了臨港工業(yè)區(qū)工程地質(zhì)三維模型,實現(xiàn)了對天津市臨港工業(yè)區(qū)工程地質(zhì)三維模型的可視化編輯分析、虛擬隧道漫游和科學(xué)管理,可為工業(yè)區(qū)的規(guī)劃管理和經(jīng)濟建設(shè)等方面提供有效服務(wù)支撐。

對鐵路地質(zhì)三維建模方法進行總結(jié),并探討鐵路地質(zhì)三維建模思路。論述bentley平臺下的地質(zhì)建模方法:將工程區(qū)域內(nèi)的環(huán)境和鉆孔數(shù)據(jù)錄入bentley數(shù)據(jù)端,在bentley圖形端制作巖性分界面,然后對規(guī)則塊體進行切割,得到有體積的網(wǎng)格或者智能實體；最后給地質(zhì)屬性賦值,得到鐵路三維地質(zhì)體模型成品。研究表明,基于bentley平臺的地質(zhì)體模型成品可以很直觀地表達巖層在三維空間下的分布狀態(tài),經(jīng)過屬性賦值后,可以輕松地查詢到巖層參數(shù),彌補了傳統(tǒng)二維設(shè)計在鐵路設(shè)計中的缺點和不足。

借助autocad環(huán)境,基于objectarx研究快速地建立木線花紋模型。從規(guī)則二維花紋入手,通過嘗試將平面花紋中的點、線替換成簡單三維實體來建立三維模型。木線花紋不同于自然景物的模擬,建模方法主要是將平面花紋生成技術(shù)轉(zhuǎn)換到三維設(shè)計上來。

在solidworks環(huán)境下進行了蝸輪蝸桿三維設(shè)計研究,這對類似復(fù)雜曲面的零件設(shè)計具有實際意義。

三維地質(zhì)建模與可視化是數(shù)字礦山的一項關(guān)鍵技術(shù),對礦山生產(chǎn)、地學(xué)分析和資源評估具有重要的意義。以鉆孔信息和地質(zhì)剖面圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),提出了基于剖面的三維地質(zhì)建模流程,建立了地質(zhì)體的面模型及其相應(yīng)的地質(zhì)塊段體模型,最終實現(xiàn)了“剖面-tin-塊段”(section-tin-block)面體混合構(gòu)模和科學(xué)計算可視化。對建模涉及的關(guān)鍵算法進行了研究:提出“切開-縫合”法解決了形狀和頂點數(shù)目差異較大的相鄰剖面輪廓線重構(gòu)三維形體問題;研究了含島嶼多邊形的三角剖分算法,解決了含有夾石或孔洞的復(fù)雜地質(zhì)體構(gòu)模問題。

基于skyline的城市三維建模研究 自從戈爾提出“數(shù)字地球”的概念后,用數(shù)字形式表示地理空間成為熱點, 數(shù)字省市、數(shù)字城鎮(zhèn)已經(jīng)成為世界各國發(fā)達省市和地區(qū)21世紀的發(fā)展戰(zhàn)略,成為 爭先搶占科技、產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟的制高點之一。在構(gòu)建數(shù)字城市的過程中,城市三維 景觀建模是一個重要的組成部分,是攝影測量與遙感、地理信息系統(tǒng)及計算機科 學(xué)等學(xué)科的研究內(nèi)容之一。城市三維景觀的建立,將以全新的方式表達和處理地 理空間信息，在城市規(guī)劃、房地產(chǎn)開發(fā)、交通管理、旅游等領(lǐng)域起著重要的作用。 隨著信息化時代的迅速發(fā)展,人們對城市中各種三維信息的表達與處理日益 迫切,不僅需要表達單個建筑物或建筑物群體,還需要建立整個城市景觀模型,并 希望利用這些模型進行有關(guān)城市的規(guī)劃設(shè)計、應(yīng)急指揮等工作。然而,由于快速 構(gòu)建大規(guī)模三維模型較困難,城市三維建模受到數(shù)據(jù)資源不足的困擾。一方面, 規(guī)則、簡單的

本文利用影像上提取的直線信息建立建筑物的初始模型,根據(jù)已知的影像內(nèi)外方位元素將初始模型投影到影像上,結(jié)合最鄰近直線廣義點平差迭代計算建筑物的位置參數(shù)與形狀參數(shù),實現(xiàn)建筑物的半自動三維重建。這種方法能夠減少運算量,提高建模效率與建模精度。然后基于建筑物模型內(nèi)部約束,給出了詳細的帶約束條件的建筑物廣義點攝影測量平差模型,最后試驗驗證了其有效性。

針對于地表以下地質(zhì)空間的研究,三維地質(zhì)模型是一個可以有效、直接的研究方法。本文從鉆孔、剖面和散點三個角度對地質(zhì)空間三維動態(tài)模型進行理論和構(gòu)建方面的闡述,伴隨著三維gis技術(shù)的發(fā)展,為地質(zhì)空間三維動態(tài)模型的深入提供了更廣闊的前景。

針對傳統(tǒng)的建筑物建模方法需要大量人機交互操作,建模過程復(fù)雜和成本高的問題,該文提出一種參數(shù)化建筑物三維建模方法。首先,以高分辨率遙感影像和建筑物立面影像作為數(shù)據(jù)源,在遙感和gis軟件平臺的支持下,提取建筑物的底面邊界、高度、樓層數(shù)、層高和屋頂類型等空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),并將其保存至gis空間數(shù)據(jù)庫。其次,提出基于拉伸、拆分、添加結(jié)構(gòu)面過程的建筑物主體結(jié)構(gòu)建模方案,并設(shè)計了模型自動生成算法。進一步,采用ruby面向?qū)ο笳Z言,通過調(diào)用sketchup平臺的應(yīng)用程序接口函數(shù),結(jié)合編程實現(xiàn)了建筑物的自動化建模。最后,開發(fā)了建筑物參數(shù)化建模插件。實際建模實驗成果表明:該方法能夠顯著降低建模人員勞動強度,提高建模效率。

隨著數(shù)字化測量的發(fā)展，三維激光掃描儀能夠快速地以多角度、高效、高精度方式獲取物體的表面三維數(shù)據(jù)，可以用于校園典型建筑物的三維建模。以云南師范大學(xué)呈貢校區(qū)內(nèi)的國立西南聯(lián)合大學(xué)紀念碑和國立昆明師范學(xué)院紀念柱為典型建筑物三維建模對象，首先采用徠卡p40三維激光掃描儀采集它的三維點云信息，然后利用cyclone軟件對多站式點云數(shù)據(jù)進行拼接、統(tǒng)一化和去燥，將處理后的點云數(shù)據(jù)導(dǎo)入geornagicstudio軟件．對其進行封裝、孔洞填充、平滑等相關(guān)處理，構(gòu)建其三維模型并對模型進行紋理映射，最終完成校園典型建筑物點云數(shù)據(jù)的三維模型構(gòu)建。該三維建模流程方法對校園典型建筑物的三維建?？扇〉幂^好的效果。

傳統(tǒng)的二維展示方法已經(jīng)無法適應(yīng)我國快速增長且結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜的電網(wǎng)建設(shè)與需求。隨著計算機，數(shù)據(jù)采集等技術(shù)的不斷進步，三維建模技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用日益廣泛。三維建模能夠直觀，可視化的展現(xiàn)電力設(shè)備，描述電力設(shè)備周圍的環(huán)境信息。本文結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗，力圖從電網(wǎng)三維建模技術(shù)方法入手，提出一整套滿足行業(yè)應(yīng)用需求的建模約束條件和構(gòu)建方法。同時也對三維建模在電網(wǎng)中的應(yīng)用進行了深入的探討，研究通過此次研究，將有助于今后電網(wǎng)領(lǐng)域三維建模的應(yīng)用，同時提供理論及實踐依據(jù)，服務(wù)基于三維地理空間的電網(wǎng)信息化建設(shè)與管理。

介紹了數(shù)字城市的框架體系和三維城市模型的建模過程,探討了城市建筑物的csg建模方法。該方法先根據(jù)建筑物的特征抽取csg體素,然后將這些體素進行空間幾何變換和正則布爾運算,形成建筑物的三維空間幾何模型,進而表達建模過程和建筑物內(nèi)部的空間拓撲關(guān)系。

三維地質(zhì)建模是實現(xiàn)巖土勘察bim動態(tài)設(shè)計的關(guān)鍵,如何快速、高效地建立能直接應(yīng)用于指導(dǎo)設(shè)計施工的三維地質(zhì)模型,是工程實踐應(yīng)用中的難點之一.以廈門第二東通道工程地質(zhì)勘察項目為例,依據(jù)野外實測的地形測量數(shù)據(jù)及鉆孔、物探等地質(zhì)數(shù)據(jù),利用civil3d強大的曲面功能,首先建立地形曲面和地層曲面單元;其次,利用civil3d中\(zhòng)"由曲面提取實體\"等工具,自地表而下逐層建立三維地質(zhì)體,并整合生成最終的三維地質(zhì)模型.此外,通過二次開發(fā)建立基于civil3d三維地質(zhì)模型任意剖切補充模塊,實現(xiàn)了地質(zhì)模型的任意剖切及柵格圖生成;同時,通過部件編輯器功能,針對沉管基槽進行開挖設(shè)計.工程應(yīng)用結(jié)果表明,該建模方法便捷、直觀且高效,所形成的模型能直接應(yīng)用于指導(dǎo)工程設(shè)計和施工.