基于规则的快速三维建模技术

陈衡

摘要：计算机技术已经被广泛的应用到各个行业领域当中，特别是在建模当中，已经逐渐从传统的二维建模形式转变成为三维立体建模形式。三维立体模型的建设效果良好，但是周期比较长，并且投入的成本比较多，因此本文在基于规则下，如何快速有效地应用三维建模技术进行了详细的分析和研究。

关键词：规则；快速建模；三维建模

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）08-0083-02

在虚拟化三维场景模型的建设过程中，三维建模技术可以说是其中的基础性部分，之后将计算机图形图像处理技术一并应用其中，与实际情况进行有效结合。在这个基础上，将地理空间数据从之前的二维平面图中逐渐分离出来，形成三维立体的这种表现形式。这样一来，不仅能够促使模型的建立更加的生动、具体，而且能够将现实世界以另外一种更加形象的方式呈现出来。这样操作不仅有利于对城市进行规划和设计，而且还能够对城市进行相对应的建设，并且提出一定的安全预警机制，等等。

一、规则介绍

规则是一种独特的程序语言，在实际操作过程中，规则能够真实有效的对三维模型的几何以及相对应的纹理特征进行定义，并且根据这个定义来对三维模型如何切实有效的生成并且在实践当中进行操作进行分析。基于规则的形势下，建模自身在实际操作过程中就可以被当作是一种有效的规则，在实践当中，对其进行不断的优化，保证设计的完整性和有效性，这样一来能够在实践当中逐渐形成批量模型，对建模技术的应用有非常重要的影响和作用。与此同时，通过实践来对建模对象的自律性进行提升，其自身的自律性越高，建模优势也就越明显。如图1当中的内容所示，是整个规则在推导过程中所呈现出来的状态，从最左侧的图形开始一直到最右侧的图形则是最终生成出来的模型[1]。

在实际操作过程中，可以从图1当中发现，在对三维模型进行实际构建的过程中，可以在规则文件CGA的技术上，对其进行相对应的定义研究。之后可以根据函数来对三维模型进行具体的构建，这也是当前需要着重思考的问题之一。与此同时，通过实践可以看出，在一个对象被赋予了一定的规则和定义之后，其自身的属性就会在实际操作过程中被当作是参数来进行使用。这样一来，就会在这种状态下逐渐生成三维模型，而规则在实际应用中可以同时被赋予多个对象来共同使用。在这种形势下，不仅能够实现批量建模，而且能够对实际建模情况进行及时有效的调整，这样一来，三维建模的修改效果就能实现实时的展示和完善优化。

二、建模流程分析

快速三维建模在实际构建以及实施过程中，基本上都是由几何模型以及纹理模型两个部分相互组合而成，两者之间相辅相成。在这之中，几何建模在实际构建过程中需要将一些基础底图一并融入其中，同时要借用数字高程模型等一些具有详细特征的数据和相对应的信息来给予一定的支持，而纹理建模部分则是需要保证数字的正射影像、纹理照片等数据的有效性和真实性。在实际操作过程中，1∶500数字地形图当中包含了非常多的房屋、道路以及水系等各个方面的内容和信息，在这种形势下，其自身不仅能够将现实世界对象进行准确的还原，而且还能够将对象之间的空间关系进行详细的展示。特别是其中还包括了一些对象的材质、高度等本身的属性信息，所以

1∶500数字地形图是三维城市建模当中非常重要也是基础的一种底图形式。而其中的纹理建模主要是指在实际操作过程中，要结合对象自身的实际特点对其进行相对应的纹理贴片。纹理贴图图片的获取方式主要分为实地拍照、航空摄影以及数字全景摄影等，这些都是素材获取的有效措施[2]。

三、基于规则的快速三维建模技术分析

1.地形建模。基于规则的快速三维建模技术实际被应用到很多的领域当中，并且根据实际情况的不同，能够获取良好的效果。在地形建模过程中，地形模型规则主要是通过正射影响加上数字高程模型，将两者进行有效的融合叠加规则之后，对其进行相对应的模型构建。在实际操作过程中，还需要对底部与地形之间的贴合度进行考量。如果从理论上来分析的话，建筑物底部的地形应当是以一种水平的方式存在，如果地形出现不平的状态时，需要根据实际情况，将建筑物区域的DEM数据与建筑物自身的实际情况进行相对应的插值计算，这样才能够最大限度的保证地形最终的平整性[3]。

2.建筑物建模。在三维模型具体的构建过程中，要将其自身的主体形式充分的表达出来，在这种形势下，建筑物自身的质量问题能够直接对三维模型的构建效果产生影响。与此同时，在建筑物自身规则的构建以及实施过程中，其自身的思想要保证一定的有效性，要对建模区域内的建筑物进行有效的划分和分析，将其根据实际情况进行分类处理。对于一般建筑来说，在实际操作过程中，可以根据外形将其分为四面形建筑、圆形建筑以及异形建筑等，相同类型的建筑只需要利用一个通用规则复用就可以[4]。在这种形势下，相互之间同类型的建筑物模型在表达方式上只是单纯的根据每一个对象自带的属性来进行构建。因此，针对这种情况，在实施过程中，针对普通区域进行分析和研究的时候不难看出，在实际操作过程中，只是单纯的需要对几个比较常见类型的建筑物进行有效的规则编写就可以对三维建模进行大范围的实施。

总体来说，在三维模型的具体构建以及实际应用中，在规则的编写及应用上是一种对三维模型逆向分解的状态。与此同时，根据实际情况，对每一个拆分部分进行相对应的分析和研究，之后利用规则当中三维模型构建函数自身的调用属性，将相对应的属性信息作为基本的参考依据，这样能够保证在实际操作过程中模型构建的完整性和有效性。在实际操作过程中，拆分的程度越高，那么建筑物自身的几何模型在表达过程中就会呈现出更加精细的状态，但是与此同时，其自身在属性信息提供方面也会越来越多，在这种形势下，在规则的编写上就会逐漸变得复杂。在实际建模过程中，需要根据模型自身的实际精度要求来对其进行拆分，特别是在对建筑物进行拆分的时候，更要着重思考这一问题。在实际操作过程中，利用测试可以看出，普通精度的建筑模型在具体的构建以及应用过程中，其自身在表面上能够突出1.5m左右的距离，这就是部分拆分模型的具体表现形式。与此同时，如果在1.5m之下进行模型构建时，可以直接利用贴图来对其进行合理的表示，这样不仅能够从根本上保证规则有效性和属性信息的准确性，而且有利于建模效果的最大化呈现。建筑物的拆分方式一般来说都是一致的，四面形建筑物规则的建立以及拆分方式见图2当中的内容所示[5]。

四、结语

综上所述，本文在基于规则的条件因素下，对快速三维建模的方式方法进行了详细的分析和研究，根据实际情况，总结了在建筑物模型构建过程中的方式。与此同时，将大场景的二维数据构建模式逐渐转变成为三维立体的模型构建方式，这样不仅能够减少人工的投入和干预，而且能够最大限度的保证建模周期的缩短，对建模效果的提升有非常重要的影响和作用。在实践当中不断的总结经验和优化过程，才能有利于建模工作效率的提升。

参考文献：

[1]尹小君，赵庆展，宁川，等.城市虚拟地理环境的研究与实现[J].计算机应用与软件，2011，（05）：14-16.

[2]毛健，苏苗.地理场景三维可视化系统的关键问题研究[J].城市勘测，2012，（04）：25-26.

[3]刘畅.虚拟现实技术的关键技术研究[J].数字技术与应用，2011，（01）：36.

[4]崔新友，王海花.基于CityGML的数字城市快速建模研究[J].软件导刊，2010，（08）：8-9.

[5]李华，汪国平，雍俊海.面向高精度的快速三维建模——快速三维建模技术专刊前言[J].软件学报，2010，（09）：102-104.