CN106844969A - 一种基于河道cad数据的三维仿真系统的构造方法 - Google Patents

一种基于河道cad数据的三维仿真系统的构造方法 Download PDF

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王志坚
唐雪燕
娄渊胜
叶枫
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Abstract

本发明公开一种基于河道CAD数据的三维仿真系统的构造方法，首先，对河道的CAD规划底图的整理，去除建模无用数据、分块画点和统一参考平面处理；其次，对纹理数据的处理，将整理好的CAD数据导入SketchUp，从CAD数据中导入平面，利用SketchUp将平面数据推拉成体，实现三维系统的场景建模，并进行模型表面贴图渲染；完成建模工作后，通过格式转换的方式将模型格式转换为ArcGIS支持的多面体模型Multipatch格式，并为模型添加属性信息。然后，把mdb格式的三维模型添加到ArcScene三维平台中从而将整个河流三维数字可视化。

Description

一种基于河道CAD数据的三维仿真系统的构造方法
技术领域
本发明涉及一种基于河道CAD数据的三维仿真系统的构造方法，基于河道的CAD数据，利用SketchUp建模软件进行建模、通过ArcScene平台驱动三维场景并利用ArcGISEngine进行二次开发，是三维GIS在水利信息化领域的有益探索。
背景技术
当前，三维可视化方法在各行各业都实现对三维地物或建筑的立体描述，对建筑的纹理也能细致的表达，也能驱动三维场景，给用户带来良好的用户体验。但在，三维河流可视化方面，研究人员偏向于对洪水淹没方面的研究。由于河流区域广泛，三维建模的过程复杂，操作难度大，需要大量的人力、物力。
因此本发明提供一种基于河道CAD数据的三维仿真系统的构造方法，采用ArcGIS与SketchUp相结合的方法快速和方便的对三维创意进行创建、修改和渲染，从而实现三维模型的建立，并且利用ArcGIS Engine平台的可视化空间，开发出一个独立于GIS平台的三维数字应用系统。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种SketchUp和ArcGIS相结合的方法，为更好地进行河流管理提供了基础信息平台。
技术方案：一种基于河道CAD数据的三维仿真系统的构造方法，首先是对河道的CAD规划底图的整理，去除建模无用数据、分块画点和统一参考平面处理。规划底图中数据具有较多的对建模无用的数据，如控制点、标注信息及设计规划区以外的地物标志等。特别是具有太多的碎线和乱线，面、线存在不闭合现象。为了建模后能更精确更方便地进行拼接，先在分成的几块的各个边界上画上一些点(等高线与边界的交点)，这样在拼接时，就不会发生错位现象，不需要每条进行修改，只需选择边界两边的等高线进行合并即可。另外，导入的数据会存在标高不一致，导入时出现立体线，层面不一致等情况，此时可以通过统一设置导入到sketchup中的CAD底图的z值为0达到同一参考平面。
其次，对纹理数据的处理，一般是通过高分辨率的数码相机拍摄的相片，通过Photoshop等软件处理后得到地物纹理信息。在SketchUp中构建三维模型程序更为简单，主要步骤包括：从CAD数据中导入上述整理后的平面，利用SketchUp将平面数据推拉成体，后期进行贴图渲染和美化。其中，将CAD数据导入过程中，SketchUp和CAD要具有相同的单位，不然会出现导入数据错误。完成河流的建模工作后，通过格式转换的方式将模型格式转换为ArcGIS支持的多面体模型Multipatch格式，并为模型添加一些属性信息。
本发明方法的主要实现步骤如下：
步骤1：对现有的河道CAD数据进行去除建模无用数据、分块画点和统一参考平面，得到处理好的CAD数据；
步骤2：将处理好的CAD数据导入SketchUp并利用其丰富的功能方便、快捷地实现三维系统的场景建模，用“推/拉”工具，放于导入的CAD图表面上，单击鼠标并向上移动，在右下角尺寸输入框中，用键盘输入高度值，按回车确认。即建立完成了立方体，然后在模型表面贴上纹理图片；
步骤3：把建立的三维模型转换成Multipatch(*.mdb)格式，再把mdb格式的三维模型添加到ArcScene三维平台中从而将整个河流三维数字可视化；
步骤4：实现三维场景的浏览；
步骤5：实现河道属性查询功能；
步骤6：实现沿河道飞行功能。
获取水面所在图层ILayer layer＝axSceneControl1.SceneGraph.Scene.get_Layer(n)；
然后加载无人机模型
pmark3dsymbol.CreateFromFile("...")；
最后切换视角
ICamera camera＝axSceneControl1.SceneViewer.Camera；
优选地，所述步骤1中，在导入CAD文件前要清理一下CAD中标注、文字等无关数据和图层，这样在后面开展的SketchUp建模工作中就可以避免无关数据的干扰，方便3D河道建模的进行，同时也可以减少计算机内存的占用。
优选地，所述步骤3中，完成河流的建模工作后，通过在arctoolbox中，3D Analysttools/conversion/from TIN/layer 3D to feature class/起名存储转换的方式将模型格式转换为ArcGIS支持的多面体模型Multipatch格式。
优选地，所述步骤3中，采用Google SketchUp和ArcGIS相结合的方法将河流场景三维可视化与三维空间对象管理耦合起来形成3D可视化的集成系统。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：用户可以进行三维场景浏览、信息查询，能够进行河流二维平面图和河流三维场景的展示，具有三维景观动态观察及飞行功能，支持框选放大和缩小等，以便从整体和局部两个不同的角度更好的进行场景浏览，并可以以图片的形式导出场景；提供信息查询，使得系统具有一定的实用性。河流的三维浏览功能要给用户一种身临其境的感觉，坐在船上在河里运动的感觉。三维场景的展示可以给人们提供真实直观的感受，通过放大缩小等功能可以查看细部效果和全景场景，但对于河流断面的属性信息，如断面名称，位置，河宽，设计图等无法直接以场景的形式展现。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，基于河道CAD数据的三维仿真系统的构造方法，包括如下步骤：
步骤1：整理CAD规划底图。删除CAD规划底图中对建模无用的数据，如控制点、标注信息及设计规划区以外的地物标志等。
步骤2：构建三维模型。将整理后的CAD规划底图导入到SketchUp中，推拉成体。导入的数据会存在标高不一致，导入时出现立体线，层面不一致等情况，此时可以通过统一设置z值为0达到同一参考平面。SketchUp和CAD要具有相同的长度单位，不然会出现导入数据错误。单位可以在文件→导入→选项中进行设置。CAD中默认单位一般是毫米(mm)，所以在导入过程中Google SketchUp的单位最好也设置成mm。根据CAD图上的标注找到堤坝线条，使用封面插件将两根堤坝线条之间的空白封成一个平面，之后推拉出高度，再用移动工具拉伸堤坝将坡比拉伸为1:3，同时将沥青路面也推拉相同高度；然后，将河流的主要标志性建筑如大桥、涵洞和排涝站等都通SketchUp制作出来；最后，添加相应的纹理。
步骤3：整合模型，根据步骤2中所构建的模型，将多段河流在ArcScene中进行整合，等高线与边界的交点之间会自动对应，拼接。
步骤4：搭建三维可视化场景。通过ArcGIS工具的使用，导入SketchUp模型为Multipatch数据。首先，需要在ArcCatalog模块中首先创建一个Personal Geodatabase数据库，同时在其数据库中建立一个Multipatch的Feature Class并设置图层所在站点编号，再通过ArcGIS软件中Import3Dfile工具，导入SketchUp到Multipatch实现转换。在这个过程中需要注意，当模型导入ArcScene中后，模型丢失了原有的贴图和纹理。在ArcScene中，打开3D Editor/start editing/选中要替换的对象/3D Editor/replace with model/选择在Google SketchUp中导出的模型导入，即可替换掉原来的模型，停止编辑，刷新一下，贴图纹理就都出来了。河流上的景观如大桥、涵洞、排涝站水闸以及一些断面标志则以style符号库导入到ArcScene中。
步骤5：实现主要功能，其中具体包括：三维场景浏览模块、信息查询模块。三维场景浏览模块利用ArcGIS中的Engine开发组件，编写控制三维模型沿着线段飞行的程序
使3D模型在三维场景中沿着指定路径漫游，从而实现河流的巡航功能。信息查询模块根据属性值进行查询。

Claims (4)

1.一种基于河道CAD数据的三维仿真系统的构造方法，其特征在于，包括：
首先，对河道的CAD规划底图的整理，去除建模无用数据、分块画点和统一参考平面处理；
其次，对纹理数据的处理，将整理好的CAD数据导入SketchUp，从CAD数据中导入平面，利用SketchUp将平面数据推拉成体，实现三维系统的场景建模，并进行模型表面贴图渲染；完成建模工作后，通过格式转换的方式将模型格式转换为 ArcGIS支持的多面体模型Multipatch格式，并为模型添加属性信息；
然后，把mdb格式的三维模型添加到ArcScene三维平台中从而将整个河流三维数字可视化。
2.如权利要求1所述的基于河道CAD数据的三维仿真系统的构造方法，其特征在于：将CAD数据导入SketchUp过程中，在SketchUp中设置数据单位，使其和CAD数据具有相同的单位。
3.如权利要求1所述的基于河道CAD数据的三维仿真系统的构造方法，其特征在于：去除建模无用数据是在SketchUp导入CAD文件前，清理一下CAD中的无关数据和图层，包括标注和文字，避免无关数据的干扰。
4.如权利要求1所述的基于河道CAD数据的三维仿真系统的构造方法，其特征在于：采用Google SketchUp和ArcGIS相结合的方法将河流场景三维可视化与三维空间对象管理耦合起来形成3D可视化的集成系统。
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