基于CityEngine的建筑物三维建模技术研究.docx

2246． 2014． 0376基于 CityEngine 的建筑物三维建模技术研究张 晖1 ，刘超2 2246． 2014． 0376 基于 CityEngine 的建筑物三维建模技术研究 张 晖1 ，刘 超2 ，李 妍1 ，汪友结1 ( 1． 深圳市房地产评估发展中心，广东 深圳 518040; 武汉大学 遥感信息工程学院，湖北 武汉 430079) 2． Ｒesearch on 3D Building Modeling Technology Based on CityEngine ZHANG Hui，LIU Chao，LI Yan，WANG Youjie 摘要: 传统手工建模的方式虽然能够建立精细的建筑物三维模型，但是建模周期长，成本高。本文介绍了基于规则进行三维建模 的方法，在 CityEngine 平台下，充分利用现有的建筑物基底投影分布数据及内部各楼层的房间分布矢量化数据，通过规则文件驱动 生成了大场景建筑物外立面三维模型，并进一步建立了建筑物内部的三维模型。因此，CityEngine 基于规则的建筑物建模技术，能 够充分利用现有 GIS 数据，快速、批量地对建筑物内外部进行三维的立体建模，提高了三维建模效率，为建筑物三维建模领域提供 了一种全新的手段。 关键词: CityEngine; 建筑物三维建模; GIS; 建筑物内部建模; ArcGIS 中图分类号: P208 文献标识码: B 文章编号: 0494-0911( 2014) 11-0108-05 筑物属性数据的编辑和查询功能，且只适用于单栋 或小范围区域建筑物的三维重建［4］。 传统的三维建模技术采用手工建立精细的三维 模型，虽然展示效果好，但其结果往往是静态、固化 的模型，忽略了语义和拓扑，仅仅能够用于立体视觉 表达，并不能满足属性查询、三维空间分析等深层次 的应用，并且目前的三维建模技术主要集中于建筑 物外立面三维模型的生成，而对于建筑物内部模型 建立的研究还比较少，同时不具备快速、批量地生成 建筑物内外部模型的特点，缺乏可重用性，导致资源 的极大浪费，而且建模周期长。本文主要介绍一种 在 CityEngine 平台下基于规则的建筑物三维建模方 法，能够通过规则调用 GIS 数据中的属性数据，快速、 自动、批量地生成建筑物的外立面三维模型，并且可 以进一步建立建筑物的三维内部模型，不仅充分利用 了现有 GIS 数据，提高了三维建模效率，在大场景建 筑物三维快速建模领域提供了一种新的手段，而且可 以将建筑物三维模型与 ArcGIS 进行无缝集成，有利 于充分利用 ArcGIS 的三维空间分析功能。 一、引 言 随着计算机技术、遥感技术、GIS 技术、影像处 理技术的发展，三维建模技术也开始逐步兴起并广 泛应用于城市规划、旧城改造、数字城市、建筑设计 等领域，拥有良好的发展前景。三维建模技术是建 立现实世界虚拟化三维场景模型的基础，其运用计 算机图形图像处理技术，将地理空间数据从传统以 二维平面图的表达方式转换为以三维立体的方式显 示，能更真实、形象地展示现实世界［1］。 三维建模技术的核心是根据研究对象的三维空 间信息构造其立体模型，并利用相关建模软件或编 程语言生成该模型的图形表达，然后对其进行各种 操作和处理。目前常用的三维建模技术主要利用三 维图形库 OpenGL 或虚拟现实建模语言 VＲML 等构 建三维模型，以及使用模型软件 AutoCAD、3DStudio Max 建立模型，前者可根据用户的需要方便地实现 各种功能，但对建模者的操作能力要求高，后者则操 作简单，易于掌握，建模效率高，但在功能实现和效 果方面有所不足［2］。其中，张凯选等应用 AutoCAD 对校园内建筑物进行了三维建模，能够快速进行模 型生成和编辑，精确计算容积率、建筑密度、建筑间 距，但不支持纹理编辑，不具备建筑物属性数据［3］; 彭芳媛等利用 3DStudio Max 对航测数据进行了三维 建模方法的研究，可以建立较复杂的三维模型，三维 场景细腻、光影渲染逼真、支持纹理贴附、能够快速 生成简单模型，但不能精确输入模型参数，不具备建 二、原理与方法 CGA 形状语法是一门建筑设计编程语言，可以 生成高视觉质量及几何细节的建筑物模型，适用于 各种形状的构造，它被定义为 4 个组件: 形状、属性、 操作及语法规则。其中，形状由符号、几何和数值属 性组成，通常由符号识别。几何属性对应于范围，它 是空间中的一个方向包围盒，最重要的几何属性是 收稿日期: 2014-01-23 作者简介: 张 晖( 1984—) ，男，山东淄博人，硕士，高级工程师，主要研究方向为 GIS 应用工程。 通信作者: 刘 超 张 晖，等: 基于 CityEngine 张 晖，等