三维仿真地图制作创新应用探讨范文

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摘要：以往的三维仿真地图制作是在后台上一个个热区手动绘制的，并手动输入信息，操作繁琐、工作效率低。为了提高效率，节约项目成本，我们通过3Dmax模型图为基础来批量制作矢量热区面，加载外业采集的信息要素，主要流程包括：热区矢量化、热区与采集信息匹配、热区的坐标校正与检查。

关键词：三维仿真地图；热区；矢量化

三维仿真地图又称“2.5D地图”或“2.5维地图”或“三维仿真城市”，是以高分辨率的卫星图或航拍图为底图，并以此勾勒城市三维建筑地表范围，使用专业三维建模软件如3dsMax制作城市建筑三维模型，后期给建筑物贴上相应纹理，以固定的视角展示城市真实三维景观。以往的三维仿真地图制作是在后台上一个个热区手动绘制的，并手动输入信息，操作繁琐、工作效率低。为了提高效率，节约项目成本，研究如何高效率批量地进行三维仿真项目的数据录入工作显得尤为重要，因此本文重点介绍都市圈三维仿真地图制作与热区矢量化的步骤和方法。

1.热区矢量化

主要用到三维软件3dsMax，为了减少重复工作，需要用到建筑数据处理和物体随机换颜色这两个插件。主要制作过程包括一下几个方面：

1.1图面的预处理

预处理内容包括：显示全部图层要素，解冻图层，删除灯光，解组。打开模型MAX图，显示全部图层，在空白处右击，选择“UnhideAll”显示所有要素。再对所有图层解锁，在空白处点击鼠标右键，选择“UnfreezeAll”解锁所有要素。再删除灯光进行解组，然后全选范围内的要素（Ctrl+A），进行解组，解完后，仔细检查看是否还有组合情况，有的话再进行二次解组，直到“Ungroup”是呈现灰色的。制作过程中要注意摄像机绝对不可删去，出色块图时需要用摄像机来确定渲染方向的角度，如果有多个摄像机，要判断哪个是正确角度的，再把其他的摄像机删去。

1.2删除非建筑要素

非建筑要素一般包括地表、围墙、附属设施物等。在删除地表要素时，把工具“建筑数据处理.msi”拉到max视图界面中，然后全选要素（Ctrl+A），在“按照高度选择物体”的参考值选择0.5m高度，点击插件框中的“选择”。凡是低于0.5m（以地面为基准面）以内的要素都会选中，然后把选中的要素独立出来（快捷键：Alt+Q），检查选中的要素，确定后就可以删除了。删除围墙和附属设施物时，先全选要素（Ctrl+A），在“查找围墙”中，参考值高度先选择3m，如果建模的时候围墙的高度值是统一的，就可以用该功能选择，否则需要人工选择删除。选好后独立出来，检查选中的要素，确定后就可以删除了。最后全查图中的一些非建筑要素再进行人工删除，例如高度比较特别特殊的围墙、台阶、球场、升旗台和广告牌等非建筑要素都要删除。

1.3染色建筑物要素

将“物体随机换颜色”拉进3Dmax中，点击“换颜色”。染色完后，检查各个建筑物是否一个颜色组成，如果整个图幅里的各个建筑物都是由一个颜色组成，就可以导出色块图，不用做第4步的处理了。如果一个建筑物由多个颜色组成，那得要进行第4步的处理，用建筑打组工具，把建筑物合并成一个独立的要素，再染色，再导出色块图。

1.4物要素进行建筑打组

目的是将一栋建筑物上的所有楼层、阳台等都合并成一个整体要素，完成打组后必须用“物体随机换颜色”再进行染色，才可以看到效果。建筑打组分为手动打组和自动打组。如果只是几个建筑物是多个颜色组成的，就采用手动打组；先选择该建筑物上所有的楼层、窗户等要素独立出来，再选择其中一个要素，选择合并命令，点击“ALL”，然后点击合并按钮，然后用“物体随机换颜色”工具进行单栋房屋染色。如果有问题的建筑物要素比较多，就采用自动打组，建议选择一部分一部分建筑物独立出来进行多次的建筑打组。在插件工具“建筑数据处理”的对话框里，点击“建筑打组”中的“包含”，然后再点击“打组”。完成后，选择“相交”再进行一次“打组”，就完成操作。

1.5导出色块图

首先打开渲图框（快捷键F10），点击如图的红框内的内容，将左下图红框内的“SaveFile”前的√去掉；将右下图红框内的“lighttracer”改成“nolightplug-in”。最后对总图进行渲染，必须切换到摄像机角度（快捷键C就可以），然后选择“View”导出色块图，格式为tif。

2.色块图制作热区

色块图制作热区需要用到软件Arcmap，这是一款美国环境系统研究所开发的GIS系统，是一个具有强大的空间数据建库、空间分析等功能的专业制图和编辑系统，是一个面向对象的编辑器，也是一个数据表生成器。

2.1色块图转矢量热区

操作过程中需要用到一个脚本“色块图转矢量热区20151230.py”，在Arctoolbox里加载这个脚本，这个脚本的处理包括了以下内容：色块图重分类-众数滤波-色块图转矢量面-计算热区面积-热区缓冲处理-热区概化处理-热区拆分多部分处理-热区消除面部分处理-添加字段（图幅号、实体编号）-删去面积小于100和最大面的热区删去无用的字段在开始处理前，在要电脑本地的C盘下建立一个文件夹“临时文件”，和把文件“gsg”放到这文件夹里，脚本处理的中间数据会生成在这个文件夹里，而进行第二次处理时，第一次处理的中间数据会被第二次处理的中间数据覆盖掉。然后可以开始对色块图进行处理了，打开刚刚加载好的脚本，输入色块图，然后选择输出的矢量热区数据的路径和名称，等待生成即可。

2.2人工删去非建筑物热区

首先在Arcmap热区面和色块图，查看热区叠加色块图的情况，热区的底图都应该都是彩色的色块，如果热区的底图是黑色的，证明该热区不是建筑物，只是被周围建筑物围成而生成的面，那该热区应该删去。

2.3热区分割处理

在分割前，先加载材质图psd或者tga图都可以用，由于arcgis都不支持psd、tag格式，所以要用ps软件打开对应的psd或者tga图另存为tif格式，再加载到Arcmap中使用。

2.4热区图幅号填写

打开该热区的属性表，在“图幅号”字段上，填写该图幅的图幅号。由于有些的模型是多个图幅合在一起，如名称为“1+2+3”的，则热区是包括1-3图幅的热区，字段图幅号的填写必须分开填写图幅号“1”、图幅号“2”、图幅号“3”，可以在“三维地图制作预处理软件”里查看采集成果工程文件，判断哪些热区是属于哪个图幅号的，然后选择图幅为1的热区，在图幅号字段里填写“1”。然后选择图幅号为1的，把热区导出来，热区名称为1.shp，把热区“1+2+3”的热区分为热区“1.shp”、“2.shp”、“3.shp”，再分别进行下一步的信息匹配。

3.热区与采集信息匹配

3.1采集信息表导出和整理

运行三维地图制作预处理软件，加载对应项目工程，导出工程的所有成果记录表，格式为csv。打开刚导出的csv表格，删除无用的记录（包括接幅表、河流、道路和城市部件），然后对“E-OID”字段进行整理，目的是为了保证E-UID信息的唯一性。

3.2热区与采集信息进行匹配

加载对应的工程数据，在Arcmap中加载热区矢量和材质图，我们要分别对实体点、城中村、无法采集区域、禁止采集区域等信息进行匹配。再在Arcmap中也对热区进行标注的设置，对热区的实体编号进行匹配填写，对照着“三维地图制作预处理软件”的实体点与Arcmap中的热区，对每个热区的实体编号字段进行填写，把全部的实体点个数都填写完。然后对城中村的实体编号进行匹配填写，首先也先对城中村的标注进行设置（与实体点设置一样），对照着“三维地图制作预处理软件”的实体点与Arcmap中的热区，对每个热区的实体编号字段进行填写，城中村的实体编号前都要加“c”。

3.3热区与采集信息表进行连接

完成热区实体编号匹配后，可以进行对采集信息表的连接了。连接后检查是否把表的字段都连接进来，然后把该热区导出一份shp成果，再把不必要的字段删去，只保留需要的字段。如果有发现个别热区没有实体编号的，需要人工对“名称”和“地址”进行赋值，名称字段统一填“居民楼”，地址字段参考附近的热区地址填就可以了。

4.热区的坐标校正与检查

要检查热区，必须把热区分别都纠正到对应的2.5d大图上，再合并成一个热区成果，才能进行完整的检查和修改。

4.1热区纠正到2.5D大图

首先在Arcmap加载需要校正的热区和2.5D大图，一般情况只要把热区平移到相应位置就可以。

4.2热区的检查和修改

热区的图形检查包括四项：相交、碎面、组合面和环状面。检查过程是先建立数据库，在该数据库中进行相交、碎面和组合面的检查和修改，最后再进行环状面的检查和修改。检查后建立拓扑热区数据库，运行ArcCatalog，在对应的文件夹里空白的地方，右键新建“文件地理数据库”，然后再该数据库里右键新建“要素数据集”，“要素数据集”的命名可以随便写，但必须是英文，然后右键导入对应的热区数据，这样就完成数据库的建立。

4.3相交的修改

首先把新建里的拓扑数据库加载到Arcmap界面中，然后把“拓扑”工具条拉到界面，开始对热区数据库进行编辑，点击“拓扑”工具条最右边的按钮，会显示该热区出现的拓扑错误记录，就可以根据显示的记录对热区进行修改，直到修改全部的报错记录。

5.OGIS平台坐标校正

OGIS平台校正就是把上一步通过检查并合格的热区导进OGIS平台里。OGIS平台的切片不同于旧OGIS平台的切片，新OGIS平台是引用天地图坐标系的，而热区不用旧OGIS平台的导入工具导入平台，热区是提交纠正到平台坐标后的shp格式成果即可，以下详细说明如何制作新OGIS平台的切片。

5.1制作坐标匹配参数

首先查找2.5D大图纠正匹配点，将2.5D大图用PhotoShop打开，先设置图像标尺单位为像素单位，拾取图上点像素坐标值，拾取时第一个点必须是图的大概中心点。用Arcgis打开对应坐标系为WGS84影像图，查找对应点坐标。使用属性查询功能查询图像位置的坐标并记录下来。将像素坐标、影像图坐标保存到文本文件，坐标之间用英文逗号隔开。

5.2.制作2.5d大图切片

运行2.5D切图助手(TileHelper文件)，导入已保存的地图匹配点，设置图像大小、切图级别、输出目录，最后点击生成目录后在切片输出目录自动生成切图目录。生成目录成功后提示创建成功，切图范围已保存。打开PhotoShop软件，打开2.5D大图。如果影像有空白，需要添加一个新图层设置为白色。然后合并所有图层到一个图层。将上一步自动保存在剪切板中的坐标范围粘贴到坐标范围对话框中。设置对应的切图级别和输出目录，然后点击生成目录开始切图。切图完毕后提示切图成功。

5.3热区坐标纠正与平台导入

先连接数据，右键“连接”，再选择要导的数据库，将数据库的内容全部清空运行“OGIS平台SHAPE转换工具”，填写好服务器和端口号，数据库的填写根据项目名称来填。服务器一般是10.10.254.21，端口默认是3306，用户名是root，密码为空。导入坐标文件后，再导入热区shp文件，然后填写字段映射的内容。

6结论

通过都市圈三维仿真项目的反复实践，我们通过3Dmax模型图为基础来批量制作矢量热区面，加载外业采集的信息要素，大大减少工作量，缩短了项目成本。这是由于采集的是使用平面影像，而热区是2.5D的角度，无法用空间关系来进行挂接，则采用数值的唯一性的方式进行信息匹配连接，填写相应信息得到最终的成果。

作者：王泽武；彭平；胡垂立 单位：广州工商学院