基于天地图与GIS平台的三维建模--以龙岩学院生活区为例【测绘工程毕业论文】.docx

本科毕业论文（20 届）基于天地图与GIS平台的三维建模一以龙岩学院生活区为例所在学院专业班级测绘工程学生姓名指导教师完成日期基于天地图与GIS平台的三维建模以龙岩学院生活区为例【摘要】近年来，校园信息服务随着地理信息系统技术的快速进步而得到了广泛运用，特别是数字 校园”、“虚拟校园”、“智慧校园”的相继出现，使人们不仅仅局限于传统的二维平面，转而追求信息 更丰富，情景更真实的三维场景本文以龙岩学院生活区为研究对象，通过天地图与GIS方法来进行校园 生活区三维建模首先通过生活区数据的收集和整理，得到相关数据：栅格数据、地形图、纹理图片后 将处理好的矢量数据导入3ds max软件中，用3ds max对校园生活区的各种实体进行模型构建，最后将构 建好的模型导入Arc Scene中，实现三维立体场景的浏览文中重点介绍了创建三维模型的方法与步骤， 生活区建筑物的建模、周围环境及道路建模等通过所创建三维场景，可以让人们体验到身临其境的感觉， 同时也对学校未来的发展具有重要意义关键字】天地图；ArcGIS; 3ds max;三维建模1引言 41.1研究背景 41.2研究目的与意义 41.3研究内容 42天地图产品介绍 42.1简介 42.2功能 42.3特点 42.4作用 53 ArcGIS 10.2 介绍 53.1 ArcGIS 10.2 软件介绍 53.2 ArcGIS 10.2软件组成部分 54 三维建模软件 3ds max 54.1 3ds max 简介 54.2 3ds max 建模方法 65三维校园模型设计 65.1三维校园生活区设计目的 65.2三维校园生活区制作流程 65.3三维建模实现过程 75.3.1资料收集与整理 75.3.2数据矢量化 75.3.3三维模型的构建 86结论与展望 136.1论文的研究成果与不足之处 136.2论文工作的展望 13参考文献 13致谢语 131引言1.1研究背景随着人类探索世界，认识世界，己经从以往的二维空间信息转向更形象、逼真的三维空 间信息的探索与研究。

数字校园”是继“数字地球”、“数字城市”后提出的概念，它是 一种集数字化、信息化、可视化等多种技术为一体的计算机管理应用系统⑴近年来，全国众多高等院校用不同方式和方法来构建“三维校园”、“数字校园”目 前，校园场景的三维建模方式主要有3种：基于几何模拟建模、基于图像建模、以及基于几 何建模和基于图像建模的混合建模技术⑵1.2研究目的与意义三维校园可视化可以为学校文化起到对外宣传的作用，也可以为在校生提供良好的信息 交流平台此外，校园三维可视化为“数字虚拟校园”、“智慧校园”奠定了一定的基础 总而言之，三维校园可以惟妙惟肖地展示校园内的各类建筑物和其它相关设施，对学校未来 的发展也具有重要的意义1.3研究内容本文以龙岩学院生活区为研究对象，通过天地图和GIS方法来进行校园生活区三维建 模首先通过生活区数据的收集和整理，得到相关数据：栅格数据、地形图、纹理图片后 将处理好的矢量数据导入3ds max软件中，用3ds max对校园生活区的各种模型进行构建， 最后将构建好的模型导入Arc Scene中，实现三维立体场景的浏览本文重点介绍了创建三 维模型的方法与步骤，生活区建筑物的建模、周围环境及道路建模等。

2天地图产品介绍2.1简介“天地图”是基于互联网、移动通信网等网络运行的基于“门户网站”、“服务接口” 向相关部门提供全天时、不间断“一站式”的地理空间信息服务2.2功能“天地图”网站的地理空间信息数据覆盖全球，在数据库中，主要以矢量平面、遥感影 像、三维场景3种模式基于此，可以全方位、多角度、可部分街景、能缩放浏览想要浏览 地方天地图”相对于谷歌地图，对我国数据描述的很详尽，大到一线城市，小到乡镇村 庄，各项数据内容包含着详细程度不同的地物，例如居民地、道路、路灯等此外，还体现 了不同分辨率的地表影像和三维地形等由于“天地图”网站提供海量地理信息数据，可以 在互联网的基础上，通过“天地图”门户，直观浏览二维平面信息，部分城市的三维场景， 也可以进行距离和面积量测、定位搜索甚至，通过“天地图”，可以访问“国家测绘成果 目录服务系统”，了解国家和全国各个地方的测绘成果情况及专题地理信息等内容2.3特点“天地图”采用“门户网站”、“服务接口”的基础上来提供服务，这是与普通地图网 站的根本区别现代化旅游业、建筑业和高新技术产业等商业领域可以经过授权后，自主自 由地调用以其相关地理信息资源，还可以对调用的地理信息进行专题信息加载。

同时还可以 开发增值服务功能来增加自己的产值，有利于相关企业降低自己的成本2.4作用“天地图”近几年的迅猛发展，国内许多学者开始基于天地图的应用进行研究和探讨 例如基于“天地图”提供的二次开发结合GIS的新组合来创建“数字城市”、“智慧城市”、 “数字校园”、“智慧校园”等一系列的虚拟三维场景而对于企业或者部门，通过“天地 图”门户网站授权，可以制作已知相关的专题地理信息数据库来服务大众目前，“天地图” 服务首先在“全国灾情GIS”中得到了应用，实现灾情信息与“天地图”服务的结合与集成 此外在旅游业，为旅游提供地理信息“一站式”专题服务天地图”近年来迅速发展，已经标志着中国地理信息公共信息服务平台建设取得重大 进展；同时，使我国以往传统的地理信息服务方式得到了改变⑷这样不仅有助于促进我国 地理空间信息资源的共享，而且可以避免不必要地理信息数据的重复采集3 ArcGIS 10.2 介绍3.1 ArcGIS 10.2 软件介绍ArcGIS 系列软件是 ESRI （Environmental Systems Research Institute,翻译为美国 环境系统研究所）公司在全面整合了 GIS系统与数据库系统、人工智能技术、软件工程技 术、网络技术及其它各种计算机主流技术之后，成功地为我们推出了能够代表GIS最高技术 水平的一整套系列GIS产品⑷。

Arc GIS 10. 2是美国环境系统研究所2013新推出的，可以多层次、全方位服务于不同 人群的GIS新平台；同时，企业、相关各个部门、专业人员都可以使用并且提供一些新的特 性3.2 ArcGIS 10.2软件组成部分ArcGIS 10. 2软件组成部分：桌面GIS、服务器GIS、开发GIS、移动GIS本文重点论 述桌面GISoArcGIS 10. 2 for Desktop 为地理信息专业人员提供了信息制作和使用的工具，可以实现从简单到复杂的GIS操作ArcGIS 10.2 for Desktop是对地理信息进行编辑、创建以及分析的GIS软件，提供了 一系列的工具用于数据采集和管理、空间建模和分析、高级制图、以及可视化［役ArcGIS 10. 2 for Desktop是一系列软件套装，主要包括：-ArcMap 10. 2：是一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括地图制作、 数据编辑和处理它也是ArcGISlO. 2 for Desktop中一个复杂的制作地图的应用程序—ArcCatalogl0.2：用来组织和管理所有的地理空间信息包括以下主要工具：浏 览和查找地理信息；记录、查看和管理元数据等。

ArcScene 10.2：是一个三维可视化的平台，可以实现浏览者和三维场景的交互 -ArcGlobe 10.2：可以展示海量数据，对三维场景进行分析等操作—ArcToolbox和ModelBuilder：前者是空间处理工具集合工具主要包括：数据格 式转换、数据管理、矢量分析、Coverage的处理、统计分析、地理编码后者是一个建立 空间处理流程和脚本的可视化建模环境4三维建模软件3ds max4.1 3ds max 简介3ds Max是由美国Autodesk公司研制开发的基于PC系统的一款三维动画设计与制作的 应用软件，它具有价格便宜、使用简单、功能强大（如创建模型、贴图的使用以及动画的制 作等功能）等特点，使得该软件倍受世界各地艺术家和动画大师的青睐，目前在电脑游戏设 计、影视制作、建筑设计、多媒体演示、工程模型设计、辅助教学、三维动画及校园可视化 等领域有着越来越广泛的应用间3ds max不仅可以保存自身的（*.MAX）的文件格式，还可以将模型导出或者保存为其 它像文件格式，例如（*. 3ds）、（*. fit）等它有两大优势：一方面可以把自身制作的文 件输出到别的三维软件中进行這染或修改，另一方面可以把输出为特定格式的其它三维软件 的文件导入到3ds max软件中进行修改编辑4.2 3ds max建模方法（1） 内置模型建模利用3ds max自身所提供的扩展基本体和标准几何体来创建模型，这是3ds max中最简 单、最基础的建模方法。

2） 复合对象三维建模技术建模复合物体是将多个内置模型组合，从而产生变换万千的模型，称组合形体其最主要的 工具为布尔运算工具和放样工具3） 多边形建模多边形建模方法历史悠久，其优点是直觉感强，比较适合制作规则物体可编辑多边形 建模对象主要包括顶点、边、边界、多边形和元素，建模时，可以分别对顶点、边、边界、 多边形和元素进行调整，而对象都有很多可以使用的编辑器修改命令，基于此，可以为复杂 物体建模提供很大的发挥空间4） 面片建模面片建模是基于表面建模的方法，面片对象是一种次对象模式例如对人物、动物和衣 服的建模5） NURBS 建模NURBS是指非统一均分有理性B样条，它可以无缝结合，所生成的模型表面光滑，适合 用来高级建模在3ds Max中，无论是NURBS曲线还是NURBS曲面，都分为两种，即NURBS 点和 NURBS CV„5三维校园模型设计5.1三维校园生活区设计目的随着学生对各高校生活区的关注本论文的另外目的是为了制作和展现龙岩学院生活区 的三维场景，使社会、家长、学生了解龙岩学院生活区的建设和发展情况，对龙岩学院生活 区有一个大概的认识5.2三维校园生活区制作流程龙岩学院生活区三维建模流程如图5. 1所示。

校园生活区的数据收集与整理导入ArcGIS平台图5. 1三维校园制作流程5.3三维建模实现过程三维场景实现的过程主要包括资料收集与整理、数据矢量化、底图格式转化、构建三维 模型、材质与贴图、导入三维模型5.3.1资料收集与整理资料包括以下几个方面：(1) 校园生活区天地图：可从天地图门户网站获得2) 地形图：可从学校的规划相关部门取得3) 建筑和特殊建筑的外形、纹理：可由数码相机拍摄获得，并利用相关图像处理软件 进行处理5.3.2数据矢量化通过天地图，利用截图下载龙岩学院生活区栅格图(LYXY. jpg)格式，将栅格图转化矢 量图步骤如下：(1) 导入地图：首先在ArcMap中导入栅格图作为底图，准备矢量化2) 影像配准：利用影像配准工具条上的增加控制点工具；采集食堂四个角和宿舍角， 根据提供1： 500地形图相应食堂和宿舍坐标；完成后更新显示，变成真实的坐标后；最后 单击“地理配准”菜单下的“纠正”命令，生成一个新的地图；再将配准后的影像图另外保 存3) 建立要素图层：根据三维校园所分布的条件，从底图中提取地理空间信息，并在Arc Catalog相关目录下建立点、线、面shape file文件类型的图层。

点层主要有建筑物、树、 指示牌、路灯、等；线层主要有栏杆、道路、广告牌、围墙等；面层主要有建筑物、文化广 场、。