基于AutoCAD和3DMax的建筑物三维建模

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)同济大学测绘与地理信息学院 作者:娄启业

  城市三维可视化表达与应用已经成为“数字城市”建设中的重要内容,建筑物的三维模型重建对数字城市的建设具有重要意义。本文以某大楼为例,用全站仪进行特征数据采集,在AutoCAD 中构建高精度线框模型,结合3DMax 的高效模型创建功能,对其进行三维模型重建,而且所建模型都具有真实的三维坐标。结果表明此方法能够满足建筑物的精度要求,有助于数字城市的建设。

  引言

  数字城市的提出使得建筑物的三维数字化成为研究热点。而三维数字化就是三维建模,也就是将建筑物由平面图形扩展为三维图形,使人们能够体验到逼真的场景。而寻求一种高精度、高效率的建模方法是建筑物三维数字化的首要任务。

  现代城市建筑物鳞次栉比,传统的单栋建筑物建模方法效率较低,精度不高,特别是后期处理繁琐,室内工作量大,生产周期较长,不能满足建筑物快速三维建模的需要。结合AutoCAD 和3Dmax,进行建筑物的三维建模,能够满足建筑物的精度要求。

  AutoCAD 具有完善的图形绘制功能,有强大的图形编辑功能,可以采用多种方式进行二次开发,实现多种图形格式的转换,具有较强的数据交换能力。同时AutoCAD 三维模型建模能力和精确度是其他软件不能比拟的,也正是因为追求精确而使得其在建模上变得复杂。3DMax 具有丰富的造型工具,材质贴图等,可以制成效果好、直观、逼真的模型,但是其交互性比较差,精确度不高。两款软件都有各自的优点和局限,利用AutoCAD 和3DMax两款软件的建模优点,以某大楼为例,来实现对建筑物的三维建模。

1、AutoCAD 和3DMax 建模主要方法和步骤

  结合AutoCAD 和3DMax 对建筑物进行三维建模,整体流程包括: 全站仪采集特征数据点、导入AutoCAD 结合Auto Lisp 软件形成线框图、导入3DMax 建立三维模型、3DMax 纹理映射、模型输出,整体流程如图1 所示。

  1.1、数据点采集

  利用全站仪采集建筑物的特征点来实现对建筑物的三维建模,所测点的坐标都是建筑物的真实坐标,建立的模型也是真三维模型,可满足现代化城市规划和管理的需要。

基于AutoCAD 和3DMax 的建筑物三维建模

图1 基于AutoCAD 和3DMax 的建筑物三维建模

  全站仪数据采集主要包括: 场地勘查、控制点布设、控制测量、建筑物特征点测量。

  ① 场地勘察: 勘查场地主要是要了解建筑物的周边环境、建筑物位置、走向以及总体结构等。由于该大楼所处在教学区,四周只有少量的树木,周围有一条水泥路,便于安置仪器,尽量减少房子本身和树木的遮挡。

  ② 控制点布设: 控制点布设要保证每一控制点和至少两个其他控制点通视。由于该大楼属于长方形,且宽度较窄,在两端布点要保证能和两边控制点通视。

  ③ 控制测量: 为了布设高精度的控制网,获取高精度的控制点坐标,将控制测量分为平面控制测量及高程控制测量,分别进行测量与平差计算,得到各控制点坐标。

  ④ 建筑物特征点测量: 测量建筑物时,最佳的方法就是采用免棱镜的电子全站仪进行三维数据采集。为了提高效率和精度,必须针对建筑物构件的三维特征点进行散点式数据采集。测量建筑的特征点时不仅要测平面特征点,还特别要注意建筑物的立面上特征点的测量,例如墙角和墙顶等建筑构件必须要有特征点。

  建筑构件的三维图形是由各种形状的面组成的,大部分为平面,少数为曲面。全站仪测量时,一般需要测出面与面之间棱线上的特征点,并赋予特征点相应的特征编码,以便在AutoCAD 中对其自动连线。

4、总结

  通过充分发挥AutoCAD 与3DMax 的特长,将二者结合起来对建筑物进行快速三维建模,从数据采集、数据处理到最终的三维建模,避免了复杂繁琐的操作。结果表明,该方法简单易操作,效率高,精度满足要求,能得到逼真的模型,而且所建模型都具有真实的三维坐标,能满足实际建模的需要,有助于数字城市的建设。对于理论上在同一个平面上的特征点,最后连线可能并没有形成一个平面,建模中需开启2. 5 维捕捉,这会增加内业工作量,如何将那些不在同一个平面的特征点拟合到同一平面上,是后续需要研究的问题。

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