基于Ｖｅｇａ的城市规划仿真系统的技术研究

包雪峰　刘兴彦　刘　阳　刘世彬

摘要：本文对城市规划仿真系统中的城市数据获取与模型构建提出了设计方法。并在Vega软件中集成，实现了城市全景的视景仿真驱动，从而为城市规划和可持续发展提供了可靠保证。

关键词：三维建模；Creator；Vega

中图分类号：TP391.9文献标识码：A

1引言

虚拟现实技术的发展，使得城市规划建设的三维可视化得以迅猛发展，目前国内外普遍采用MultiGen Creator／Vega来进行三维景观设计。这是因为Creator包括一套综合的强大建模工具，具有精简、直观的交互能力。

2城市数据的获取

2.1基础地形信息的获取与处理

基础地形信息在三维数字城市系统里是非常重要的。为了快速准确地制作地形，通常在AutoCAD中构建。但当对地形的精度要求不是特别高时，可以采用下面介绍的快速制作地形方法。

利用顶视图导入垂直的俯视地形图作背景。用Line勾划出各个分地形轮廓，用修改器中的Extrude将不同的轮廓先按需要输入不同的量，最后赋予如湖泊、草地、路面等不同贴图，这样做可以既快速又准确地完成地形的构造。

2.2建筑物数据的获取

(1)基于二维数据的建模

建筑物的数据主要包括平面数据和高度数据，平面数据是建筑物的长和宽，通过二维平面布置图或测量的方法得到。高度数据可以通过图片或测量的方法得到。由于我们最终要体现的是城市的整体概貌，所以对数据精度要求不是很高。根据现有的数据可直接在Creator中建模。或在Au-toCAD、3D max中建模，然后导入Creator里面。

(2)基于三维模型的导入转换

Auto CAD、3D D3ax等是目前常用的三维建模软件，由于某些建筑物的模式比较固定，故我们可以在已有的模型库中寻找。然后贴上所需的纹理。这样不仅可以大大地缩短建模时间。并可以提高建模质量。但找到的模型未必是Creator模型，这就需要转入到Creator中，通过编辑减少不需要的多边形、合并面、消去T点(即两个共面多边形其相交的顶点没有重合)。来精简模型。得到我们所需的模型。

2.3纹理数据的获取

可利用数码相机对建筑物的各个侧面拍摄，然后输入计算机内再利用Photo-shop等图像处理软件对其进行纠偏、缩放、匹配等的处理并转换成所需的纹理格式。这样可以再现该建筑的原貌。为了在Vega中实现的需要，必须对纹理作严格的要求，所以在Creator中对纹理图像作以下处理：

(1)纹理的格式：将纹理文件转换成Vega中支持的文件格式：RGB、RGBA、INT，TNTA、BMP、JPG。

(2)纹理的大小：将纹理的长和宽修改成Vega中所规定的长度——2的n次方。需要注意的是Creator支持的最大纹理尺寸不能超过4096×4096个平方纹理单元。

(3)文件名中带a的纹理：如果在RGB文件中包含了a值。则文件的后缀名必须是RGBA才能在Vega中正确显示。

3城市三维模型的构建

利用Multigen Creator实现城市全景的建模，实时性、逼真性、低耗性是评价模型是否成功构建的重要标志。建立大场景时。通常把整体场景分成若干小块进行建模，然后在总图中采用外部引用技术，这样做有利于大场景的整合和编辑以及多人的协同工作。

3.1建筑单体的建模

在城市仿真模型中，构造房屋是主要的工作之一。在一个城市里，建筑物是最多的也是最重要的。虽然现代的建筑形状千奇百怪。但箱体式建筑是最具代表性的形状。以箱体建筑为例介绍其建模过程。将建筑物的位置准确定位，利用Face中的Polygon命令为建筑物构建地基面；以建筑物的高程为基准，利用Geometrys设计建筑物的造型，构建仿真的建筑物模型。如果一幅图中有多个建筑物，构建时最好要以不同的颜色来区分，有利于利用层次结构图进行修改和贴纹理。其他的道路、花坛、绿地等地物的建模与建筑物的建模基本一致。本文将不再分别阐述。

3.2地形、地貌的建模

用Creator的地形(Terrain)工具，将源数据，如卫星照片和数字高程数据，转成Creator的文件格式并用这些文件在Cre-ator中创建地表。源数据还包括特征数据。也能转化并引入到Creator中，用来在地形上加入文化特征，如道路和建筑物等。

用Creator的建模(Modeling)工具，可以手工创建三维模型。并且。可对地形、特征、模型加入如颜色、材质、纹理等以使其更真实。所有的这些元素：地形、特征、模型和各种属性，组成了Creator视景数据库。

3.3环境小品的建模

在城市的仿真系统中。各种环境小品的模型是必不可少的。如树木、电话亭、垃圾箱、车辆、路灯都有一些共同的特点，重复性高，建模时应该用尽可能少的面，所以这类模型在建立时主要用二维的模型结合透明贴图来创造三维模型效果。即用贴图来代替细节模型，但要注意模型的属性，最好设置围绕视点旋转，这样无论从哪个角度浏览，都可以看到整个物体，从而达到效果逼真、事半功倍的目的。

4系统Vega集成

首先，启动Vega软件，进入Lynx用户界面。利用Vega开发平台和工具集，通过编程可以开发出具有实时性、交互性的应用程序，用户可以通过鼠标和其他设备操纵，从各个不同的角度观看物体。就好像你把物体拿在手中任意翻转一样；同时还可以选择不同的操作模式，如高空飞行、地面行走、按固定路径运动等等。通过控制鼠标和其他设备，可以从各个方向以不同的运动模式来观看周围的景色，就如同站在一个景点的中央环绕四周一样，有身临其境的感觉。