基于AutoCAD和3DMAX的校园三维建模研究

　　

(天津师范大学　天津　300000)

随着测绘技术、计算机技术的迅速发展，数字城市的建设也如火如荼，在新时代高校校园建设高度信息化、数字化，管理精细化的推动下，数字校园也已经成为目前各大高校实现高效校园管理的重要手段。而其中三维模型作为数字校园的重要组成部分，对于数字校园的建设意义重大，是数字校园、三维校园实现并良好运行不可缺少的部分。因此研究基于3dmax的三维校园建模方式，对三维数字校园的建设有着极大的现实意义。传统的基于遥感影像的建筑物三维建模方法精度较低，无法满足越来越精细化的校园管理的需要。因此寻求一种高精度的校园三维建筑物构建方法，是建筑物数字化、校园数字化的首要任务。

AutoCAD 具有完善的图形绘制功能，有强大的图形编辑功能，可以采用多种方式进行二次开发，实现多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力[1]。3DMAX 是 Autodesk 公司研发的一种三维造型、渲染、动画制作软件，功能强大，应用范围最广,3DMAX具有丰富的造型工具，材质贴图等，可以制成效果好、直观、逼真的模型，但是其交互性比较差，精确度不高[1]。因此基于AutoCAD 和3DMAX相结合的方法，进行建筑物三维模型构建，对校园三维模型进行重建，能够满足数字化校园的要求。本文研究目的就是以校园某建筑物的三维模型构建为例，研究基于Auto CAD和3DMAX相结合的三维校园建筑物精细化三维景观快速建模方法。

利用AutoCAD和3DMAX相结合的方法，进行校园建筑物三维建模的流程包括：建筑物几何数据获取、数字线画图生成、几何模型构建、纹理数据获取、纹理制作、纹理贴图和模型输出，如图一所示。

图一　三维建模基本流程

一、建筑物几何数据获取

建筑的几何数据包括建筑物的位置、外部轮廓、形状以及建筑物的高度等数据。几何数据的数据采集主要业包括两个阶段，即控制测量和建筑物特征点采集。

在建筑物几何数据的获取中，采用图根控制测量与碎步测量同步进行的“一步测量法”，利用RTK GPS快速地为全站仪数据采集进行图根控制，再利用全站仪对建筑物的外部轮廓进行测量，以提高工作效率。要边测量，边审核，以保证测量成果的可靠性。

建筑物的几何数据采集主要利用全站仪和RTK GPS相结合的方法对建筑物的特征点进行采集，作为建筑物的三维建模底图。为了保证所采集数据满足三维建模精度，利用全站仪和RTK GPS进行数据采集时，必须在同一坐标系下进行。

建筑物几何数据采集主要包括以下步骤：场地勘查、控制测量、建筑物特征点采集。(一)场地勘查：主要是对周围环境、通视情况、位置、结构、形状、等信息的考察，并对控制点和测站点进行选取，同时进行建筑物草图绘制，在图纸中标注出控制点和测站点，控制点的布设要保证至少有两个点之间保持通视。(二)控制测量：对提前考察好的控制点利用RTK GPS进行控制测量。(三)建筑物特征点采集：对建筑物特征点采集时，要注意根据实际建模要求，对特征点的测量进行取舍。在测量时可以利用免棱镜全站仪提高数据采集效率，并减小人为立镜带来的误差。同时要注意对所建筑物特征点进行编号，以方便后期的数字线画图绘制。

二、数字线画图生成

数字线画图的绘制借助专业的数字测图软件Cass完成。将全站仪所测的数据导入到AutoCAD 中，在AutoCAD 中，利用Cass软件对所测的特征点进行自动展点，通过参考建筑物草图以及各特征点点号，将特征点连接成为闭合的建筑物线框图，形成建筑物的数字线画图，最后将绘制好的数字线画图保存为 DWG 格式。

三、几何模型构建

几何模型的构建主要包含建筑物二维矢量数据勾画、建筑物主体构造以及模型细节调整。

(一)打开3DMAX软件，进行环境建模配置，将单位改为“米”。

(二)将数字线画图到入到3DMAX中，开启2.5维捕捉，利用创建“线”操作对建筑物轮廓进行进行勾画，完成建筑物底部轮廓的二维绘制。其次利用“挤出”操作，以建筑物的实际高度为基础，将二维轮廓图挤出，从而形成建筑物的主体结构。

(三)对建筑物的细节修改和结构调整。其中包括对建筑物的柱子、台阶、女儿墙等细节的调整。

四、纹理贴图

选择数码相机收集各个建筑物外形轮廓，以便获得三维地建模纹理图片。在纹理拍摄时要尽可能正对建筑物，从而减少后去纹理处理的工作量，同时要注意利用光照的阴影效果。因为建筑物高度及拍摄距离和透视关系与光照条件等方面因素使得拍摄图片比例失调，因此不能直接应用，应通过Photoshop 软件处理，使得图片成为正射状态[2]。具体流程为：

(一)实地拍摄的数码照片，在 Photoshop 中通过拉伸扭曲而获得贴图单元；

(二)3DMAX 中要采用经过处理的图片贴图，利用修改工具中的 UVW 贴图坐标来确定二维贴图，同时以任何方式映射于物体上，再施以效果校正以使得贴图效果更加真实[2]。

总结

将AutoCAD和3DMAX相结合，通过建筑物数据采集、数据处理对建筑物三维模型进行构建的方法，模型结构准确、几何位置精确，能够达到数字校园对于三维模型的数据要求。

【参考文献】

[1]娄启业,程效军,谭凯. 基于AutoCAD和3DMAX的建筑物三维建模[J]. 工程勘察,2013,41(11):71-74.

[2]杜丽. 基于3DMAX的三维虚拟校园建模的方法[J]. 电子技术与软件工程,2015,(22):85.