第21卷 第3期郑州轻工业学院学报(自然科学版)
V ol.21 N o.3
2006年8月
JOURNA L OF ZHENG ZHOU UNIVERSITY OF LIGHT INDUSTRY (Natural Science )
Aug.2006
收稿日期:2005-12-07
作者简介:范乃梅(1976—
),女,河南省辉县人,郑州轻工业学院助教,主要研究方向:计算机图形图像. 文章编号:1004-1478(2006)03-0084-04
基于OpenG L 的三维地形的生成与简化
范乃梅, 熊 坤
(郑州轻工业学院计算机与通信工程学院,河南郑州450002)
摘要:在Visual C ++环境下,以通用标准三维图形函数库OpenG L 为工具,通过在位图的灰度值与地形高程之间建立映射关系,快速生成了三维网格地形.为减少高程数据生成地形的巨大数据量,
应用LOD 技术对生成的网格地形进行简化.
关键词:三维地形;三维图形;地形建模;地形模型;OpenG L ;灰度等级;三维地形模拟中图分类号:TP311.1 文献标识码:A
Implementation and simplification of three 2dimensional terrain
based on Open G L
FAN Nai 2mei , XI ONG K un
(College o f Comp.and Com.Eng.,Zhengzhou Univ.o f Light Ind.,Zhengzhou 450002,China )
Abstract :An approach to rapidly build a three 2dimentional terrain based on bitmap was presented.The method is to create a correspondence between the gray value of bitmap and the height of terrain.It is realized by pro 2gramming with Visual C ++and OpenG L.In order to reduce the giant datum of three 2dimensional terrain ,
LOD (level of detail )technique was used to sim plify the gridding terrain.
K ey w ords :three-dimensional terrain ;three-dimensional graph ;terrain m odeling ;terrain m odel ;OpenG L ;gray level ;three-dimensional terrain simulating
0 引言
三维地形模拟是虚拟环境仿真中最基本的、最重要的环节之一.通常地形建模所需的数据量很大,三维真实感地形的生成对计算机的图形处理能力提出了很高的要求.这些工作原本只能在三维图形工作站或大型计算机上完成,但其昂贵的价格使大量用户望而止步.因此基于普通PC 机快速生成高度真实感的三维地形成为计算机图形学领域中的一个挑战性课题.一般来说,地形建模有以下3种方法:1)分形地形建模.基于分形的全自动生成(地形完全
由分形算法生成)或半自动生成(给定一个初始模
型,其细节由分形算法生成).2)基于数据拟合的地形建模.最简单且常用的一种地形建模方法,是由稀疏分布点的高程值构成一些简单的三角形平面,形成地形框架.这种地形建模方法虽然显示速度很快,但过于简略,只具备较强的卡通效果,地形的真实感会受到很大影响.3)基于真实地形数据的地形建模.基于真实地形数据建模构造场景的常用方法是采用数字地面模型DT M (Digital T errain M odel )和数字高程模型DE M (Digital Elevation M odel )构成.DE M 中属性为高程的要素是数值的集合,通常用矩阵表
示,广义的DE M 可包括等高线、三角网等,这里特指
由地表网格单元各点高程值构成的矩阵[1].
三维地形的建模就是将DE M 数据进行网格化处理,每一个网格用三角形面片绘制出来,就可构成高低起伏的曲面地形.基于真实数据生成地形的方法可通过飞机/卫星激光扫描直接测绘出DE M ,但获取费用较高,精度不一定满足要求,对普通用户来说一般存在难以获取数据的问题.针对这个问题,本文提出了一种恢复DE M 的算法,该算法是基于位图来生成数字高度图,所采用的位图是利用遥感、航测图片,通过影像匹配方法产生的正射影像图.该算法通过正射影像图来自动创建从视觉上与实际地形吻合的地形模型,进而给地形赋予纹理,最终生成效果逼真的地形景观.
1 地形构建
111 地形模型的数据结构
创建地形景观首先需考虑地形模型的生成,建立与实际地形吻合的地形模型是成功创建地形景观的关键.假设地形由规则矩形面片构成,它可以通过网格来表达,如图1所示.在数据结构上,使用二维数组描述地形网格,每个数组元素描述网格上的一个结点;数组下标表示结点在网格中所处的行/列位置,可以通过该下标和网格间隔来计算出其对应的三维点的x ,z 坐标;数组元素的值就是该结点的高度值y .对于图1所示的地形网格,用T errain [N ][M ]来描述,其中N 是地形网格的行数,M 是地形网格的列数,T errain[i ][j ]表示第i 行、第j 列上的高度,
i 在0到N 之间,j 在0到M 之间.己知矩形面片4个顶点的三维坐标,就可以方便地获得该矩形面片上任一点的三维坐标,从而获得整个地形上任一点的三维信息.由此可见,通过二维网格描述地形,能节省存储空间,有利于获得地形的三维信息.
图1 (N ×M )网格表示地形
1.2 算法的基本原理
基于位图生成地形的关键在于如何合理地将位
图的值转换为可利用的高程数据.最简单的方法是建立位图的灰度等级[2]与地形高程的线性映射关系.对于一幅位图,首先把它从水平、垂直方向划分为间距相等的网格;其次把网格交点像素的RG B 值转化为相应的灰度值,找到其最大的、最小的灰度值;然后根据实际地图资料可以获得该地形的最大、最小高度;从而可以建立位图像素的灰度值与地形高程之间的映射关系.有了映射关系,就可以计算出网格点各个像素对应的地形高程,将其存入二维数组.这样就得到了三维地形的各个顶点数据,通过OpenG L 绘制,即可得到三维地形.
具体操作过程如下:1)初始化地形的最大、最
小高度以及地形的网格间距;2)打开一幅位图,计算出位图的高度和宽度,以及地形的水平、垂直网格数,找出位图的最大灰度值与最小灰度值,在这一步骤中,需要注意的是,如果位图图像的宽或高有冗余(也就是位图的高度、宽度不是给定的网格间距的整数倍),则须剪裁掉冗余的部分,然后在重新计算实际用到的位图图像的宽和高;3)建立位图的灰度值与地形高程的线性映射关系;4)依据网格交点的灰度值以及线性映射关系,求出对应于该点的地图的高程值,并将其存储到两维数组中;5)计算出各个顶点的法线,利用OpenG L 的显示技术,绘制地形的三角形面片.该算法实现的流程图如图2所示.1.3 地形模型的显示依据上述算法,在Visual C ++环境下基于OpenG L 生成了一个三维网格地形,如图3所示.
在用上述算法构建了地形网格模型后,需对地形表面进行细化.可采用添加纹理的方法,用该地区航拍照片,经计算机图像处理后,作为地貌纹理贴在三维地形曲面上即可.
2 地形简化
一般情况下,构成地形的三角形和纹理数据量非常大,每一个独立的三角形投影到图形空间后很小,并且许多纹理像素可能被压缩到一个图像像素中,以至于对图像的影响可以忽略不计.为了保证在漫游时地形的实时显示,有必要在绘制之前,对地形模型进行简化,减少需要绘制的三角形数目,从而提高绘制的速度.本文应用LOD (Level of Detail )技术来
简化场景中的模型,提高场景的实时性显示.
2.1 LOD 技术[3]
在复杂模型的动态显示中,当观察点距某一物体很近时,该物体的图像在屏幕上占据较多的像素
?
58?第3期范乃梅等:基于OpenG L 的三维地形的生成与简化
图2 生成网格地形
图3 三维网格地形
点.当观察点距某一物体很远时,
该物体的图像只能在屏幕上占据很少的像素点,在这种情况下,用大量的多边形面片去精确表示该物体是不必要的.为了更好地实现三维复杂模型的实时动态显示,将三维物体用多种不同的精度表示,
并根据观察点位置的变化而选择不同精度的模型予以成像,就成为非常有效的手段.这种方法通常称为细节层次LOD 技术.
2.2 简化算法
可用顶点聚类、近平面合并、顶点删除、边删除、三角形删除、边折叠等[4,5]基本简化动作来对地形网格模型进行如下的处理:
1)数据预处理.确定顶点的相邻多边形和计算顶点的重要程度.在读入原始地形模型数据的过程中,对读入的顶点数据和三角形,用新建的数据结构重新进行构建.随后确定每一个顶点的相邻多边形并计算他们的重要程度.
2)选择顶点.对于一个顶点,如果它满足以下3
个条件:自由度小于给定的值;重要度小于预先定义的值;相邻点组中没有顶点被删除.则该顶点可以被删除.
3)局部三角形化.如果删除了一个顶点以及它的相关三角形,那么必须对留下的星形多边形进行三角化.2.3 LOD 地形的绘制
在地形的绘制中,主要根据所计算出来的不同层次的网格点的数据来绘制,地形的绘制是采用三角形来模拟的.在由地形建模算法得到的原始数据为规则格网数据,采用直接将格网进行分解组合得到三角形的方法.原格网为正方形格网,以一条对角线简单地将格网分解便形成了一系列的三角形.
源代码如下:
//线框形式的三角形绘制函数
V oid Clod ::triangle (int x 1,int z 1,int x 2,int z 2,int x 3,int z 3)
?68?郑州轻工业学院学报(自然科学版)2006年
{
glBegin(G L LI NE LOOP);
setVertex(x1,z1);
setVertex(x2,z2);
setVertex(x3,z3);
glEnd();
}
在地形的绘制中采用了多阶曲线插值的方法,这样绘制出的地形就比较平滑,最后采用三角形近似和纹理贴图,这样绘制出的地形就比较平滑和逼真.
2.4 地形的动态显示
在预先进行的地形模型简化过程中,每简化一次三角网,就会生成另外一级模型,如果把原始的网格作为最低级,那么每一次简化就生成更高一级的网格,同时,任何关于被删除的顶点和三角形的增减信息,都通过点结构参数的修改保存下来.
这样,在任何时候都可以按某种需要恢复网格原始状态.图4—图7分别显示了网格的4个层次.
图4 细节层次1
图5 细节层次2
图6 细节层次3
图7 细节层次4
3 结语
OpenG L适用于各种计算机环境下的三维应用程序接口(3D API),成为国际上通用的开放式三维图形标准.本系统在Visual C++环境下,采用了OpenG L在微机上实现了三维地形仿真,同时本文中提出的一些方法具有很好的扩展性,对于其他仿真系统具有一定借鉴作用.
参考文献:
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版社,20011
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第3期范乃梅等:基于OpenG L的三维地形的生成与简化
基于openGL的三维地形场景的生成
1、背景介绍 (3) 2、openGL中地形动态显示 (3) 3、程序的主要功能 (4) 3.1 三维地形的生成 (4) 3.2 天空盒的生成 (8) 3.3 树的生成 (9) 3.4 ３ＤＳ模型的读入 (11) 3.5 键盘交互实现漫游 (11) 3.6汉字的显示 (12) 4、总结 (13) 4.1 项目总结 (13) 4.2 小组成员分工 (14) 参考文献 (15)
1、背景介绍 地形是自然界最复杂的景物之一，对其三维显示和漫游一直是计算机图形学、地理信息系统、数字摄影测量和遥感研究的热点之一。但由于受地形结构复杂，数据量大等条件的制约，要实时模拟具有真实感的大范围三维地形，最大的难点是，如何精简并有效地组织地形数据，以达到高速度、高精确度的可视化目的。 openGL是开放式图形工业标准，是绘制高度真实感三维图形，实现交互式视景仿真和虚拟现实的高性能开发软件包。 利用openGL进行地形动态显示的基本框架如图1所示： 图1 openGL地形现实基本框架 2、openGL中地形动态显示 利用openGL进行地形的三维可视化，包含以下几个步骤： （1）openG L模型映射：利用openGL 制作三维立体地形图，就要将数字地面模型格网用openGL提供的点，线，多边形等建模原语描述为openGL图形函数所识别。 （2）遥感图像与地形融合：openGL提供两类纹理：一类纹理图像的大小必须是几何级数；另一类Mipmaps 纹理可为任意大小。在Mipmaps纹理映射的基础上，可将遥感图像与地形融合。在遥感影像与数字地形相套合时，地形与遥感影像的配准是关键。为了获取更好的视觉效果，配准方案可采取数字地形向遥感图像配准，通过控制点，建立匹配方程，将数字地形由大地坐标系转到影像坐标系中。 （3）观察路线设置与视点计算：为了达到三维交互控制的目的，可在正射的遥感数字影像上任意选择观察路线，对路线上的采样点记录其平面坐标，根据采样点的平面位置从DEM 中采用一定的插值方法，确定观察路线上采样点的高程和平面坐标，当采用Fly-through方式观察时，观察路线上每个视点的高度可由观察点地面高程加上飞行高 度确定当采用walk-through方式观察时观察 路线上每个视点的高度可由观察点地面高程加上
利用Smart3D建模软件生成三维地形过程本篇经验将和大家介绍以一组无人机倾斜摄影照片为原始数据，通过Smart3D 建模软件，重建生成三维地形的过程，希望对大家的工作和学习有所帮助！ 工具/原料 ?包括Smart3D建模软件 ?一组垂直拍摄而且多角度、重叠度满足重建要求的航片 ?航片对应的pos数据文件 概况 关于通过无人机航拍的照片，照片进行三维重建生产模型，一些情况下照片中是自带有GPS数据信息的，而另一些情况则是会导出一组无定位信息的照片和对应的pos数据文本。 前者我们直接新建区块，把照片直接导入给软件跑出结果就ok了。 那么，这次我们主要来谈论研究第二种情况，即照片和pos分开的情况。 END 区块导入表格的编辑 区别于第一种情况我们需要编辑下导入区块的表格，我们将照片的文件路径、参考坐标系、传感器的基本信息等信息嵌入到这个表格里，通过它来实现对照片和pos信息数据的导入。后面的操作处理是跟直接导入照片的方法是没有差别的。 首先，我们看到原始数据的文件夹如下图所示，包括一组照片和相应的pos 文件，如下图所示：
1. 2 可以看到，这个pos数据是以文本文档的形式存在，如下图所示： 3 而在导入区块的过程当中，我们需要导入Excel表格，那么，这时需要运用一定的办公软件的技巧将其转换为Excel表格，这个表格需要包含如下图的4个工作表，如下图所示： 4 结果如下图所示： 5 Photogroups工作表中，名称列需要与照片工作表的PhotogroupName一致，如下图所示：
6 Photos工作表的编辑结果，如下图所示： 2.7 控制点工作表中，由于无人机航拍的区域不是很大，且对于建模成果的精度没有设定范围，追求建成模型的速度，我们本次先不设控制点，很多朋友都是误把照片放到了这个工作表中，致使处理出现问题，需要注意一下。编辑结果，如下图所示： 8 Options工作表中，是坐标系和照片路径的信息，设置如下，如下图所示：
实验三地形三维建模 实验内容： 1、以实测高程点为基础数据，在Cass中制作地形三维模型。 2、以实测等高线为基础数据，在ArcGIS中制作地形三维模型。 主要操作步骤： 1、获取实测高程点的坐标文件数据。（*.dat） 1）使用全站仪、棱镜等测量设备，在指定区域内实测若干高程点，并记录每个高程点的平面坐标及高程。注意：测量高程点时，每个点的间距在5米左右，均匀覆盖所测区域，测站时量测仪器高、棱镜高，输入测站点高程值。高程点数不少于60个。在测高程点的同时，兼顾地物的测量。线性地物数（道路、陡坎、沟渠）不少于5个。 2）实测结束后，将数据转换成Cass坐标文件（*.dat） 在这里以CQSJ.dat数据文件为例 2、在Cass软件将高程点进行展绘，绘制成等高线。将绘制完成的数据保存为DGX.dwg。（本讲义以CQSJ.dat数据为例） 1）打开Cass，导入CQSJ.dat中的高程点 选择“绘图处理—》展高程点”菜单，依次输入绘图比例尺“1:500”，高程点的间距“1”米，即可展绘文件中的高程点。
选择“等高线—》建立DTM”菜单，构建三角网。
再选择“等高线—》绘制等高线”菜单，生成等高线
再选择“等高线—》删三角网”，删去三角网。
3）修饰等高线 在图上标注相应等高线的高程值 4）绘制其他地物（道路、陡坎、沟渠等） 注意：线性地物穿过等高线时，等高线要断开。 5）完成后，保存为DGX.dwg文件。 3、在Cass中进行地形三维建模 使用“等高线—》三维模型—》绘制三维模型”菜单，选择高程点数据文件CQSJ.DAT。 依次输入高程乘系数（默认是1.0，此值是高程值的缩放比例，如果高程值的变化不大，可适当输入较大的系数，三维地形的起伏将比较明显，本例中输入5），输入网格间距（默认是8.0，绘制网格的大小，可根据需要进行调整），选择进行拟合。即可看到地形的三维模型，由于此处的高程乘系数为5，地形起伏得到放大，显得比较明显。
系统仿真学报Vol. 17 No. 2 JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION Feb. 2005?388? 三维大地形模型的生成与管理方法研究 张恒，张茂军，刘少华 （国防科技大学五院多媒体研发中心, 湖南长沙 410073） 摘要：以虚拟战场环境为背景，针对大地形可视化中的特殊要求，介绍了三维大地形模型的生成 方法和步骤，阐述了地理数据格式的转化方法和人文特征的读取方法与显示途径。实验结果证明该 方法可以有效地应用于三维大地形模型的生成与管理，并为最终建立大范围的虚拟战场环境提供基 础。 关键词：大地形模型; 地形转换; 人文特征显示; 虚拟战场环境 文章编号：1004-731X (2005) 02-0388-04 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A Research on Generating and Managing 3D Large T errain Model ZHANG Heng, ZHANG Mao-jun, LIU Shao-hua （Multimedia Research and Development Center, 5th College, NUDT, Changsha Hunan 410073, China）Abstract: It is introduced the methods and steps for generating the large scale terrain models under the context of virtual battlefield environments. And the methods for transforming the geographic data format and reading and presenting the civil feature data are discussed as well. The experimental results show that the methods we presented are efficient to create and manage a 3D large terrain model. So these methods can provide the foundations for constructing the virtual battlefield environments. Keywords: large scale terrain; terrain conversion; culture feature display; virtual battlefield environment 引言 虚拟战场环境已成为虚拟现实技术的一个重要研究方向。其中三维大地形模型的生成和有效管理是虚拟战场环境的重要基础，并且随着计算机技术、三维图形技术与遥感技术的快速发展，利用数字地面模型（DTM）或数字高程模型（DEM），结合高清晰度卫星或航拍照片生成某区域的三维地形模型的方法，得到用户的充分肯定，已成功应用于战场模拟、地理信息系统、地形分析、铁路公路建设、气象数据可视化等众多领域。 三维大地形模型的生成与管理技术主要涉及到地形多分辨率表示、海量地形数据和纹理数据的分页管理、地形和纹理数据的LOD控制、地形和纹理数据的快速存取和更新等关键技术。尽管前人已做了很多这方面的工作，但真正实用且适合大范围三维地形的构建及其实时渲染的算法还不多。人文特征数据在地理信息系统（GIS）中使用比较广泛，数据也比较丰富，但主要还是集中二维的符号表达方式上，与三维大地形的结合还没有形成一个有效的方法和统一的过程。 另一方面，随着计算机硬件和软件水平的不断提高，人们对三维地形的真实性要求也越来越高。除了利用光照技术 收稿日期：2004-02-24 修回日期：2004-05-30 基金项目：国家自然科学基金资助项目（69905004） 作者简介：张恒(1979-), 男, 辽宁人, 硕士生, 研究方向为多媒体与虚拟现实；张茂军(1972-), 男, 教授, 博导, 研究方向为虚拟现实系统、虚拟仿真、先进训练系统等; 刘少华(1983-), 男, 河南人, 硕士生, 研究方向为多媒体与虚拟现实。使三维地形有明暗显示外，通常为了提高三维地形的真实性，还可以添加图像纹理(如叠加卫星照片、彩色地形图等)、分形纹理(利用分形产生植被和水系等)和叠加地表地物(道路、河流、建筑物等)。本文着眼于构建真实感虚拟战场环境的需要，以Multigen公司的Creator软件为主要平台，研究了构建三维大地形模型的一般方法与步骤，并结合一个具体的项目，介绍了我们构建其三维大地形模型中选用的一些技术，以及得出的一些成功的经验。 1 构建三维大地形模型的过程 三维大地形模型直接为虚拟战场环境视景仿真服务。然而，仿真的应用目的直接决定三维大地形模型所需的精细程度[9]。“如果仿真应用系统的侧重点在于作战方案评估，则作战模型及其数据的合理性就至关重要，不能有较大的偏差，否则就得不出正确的作战方案结论。但与指挥过程相关的模型可以适当简化。如果仿真应用系统的重点在于训练，则模型及其数据相对合理即可，因为训练的重点在指挥的过程”[9]。不同的训练用途也决定不同的模型精细程度要求。比如：用于训练飞行员的仿真应用系统与用于训练坦克的仿真应用系统相比，对模型的精细程度与侧重点要求都有比较大的差异。为此，我们在构建三维地形模型之前，需要做的第一件事情便是进行仿真目的分析，得出仿真模型的应用需求。并由此选择合适的模型精细程度，以便以最小的代价，最大程度地满足用户的需求。 图1 显示了三维大地形模型构建过程的UML表示，具
原文：http://www.gam https://www.doczj.com/doc/6d17356115.html,/fractal.html 目录 说明：本页所有图像均经过优化以减小尺寸，所以与实际图像会有细微差别。 1.第一部分：生成随机分形地形 1.介绍 2.自相似 3.一维中点变换 4.高度图 5.Diamond-Square 算法 6.蓝天白云 7.其它算法 2.第二部分关于例子源码 1.安装
2.快速起步 3.使用程序 4.代码结构 5.下载源码[Visual C++工程，使用SGI实现的OpenGL]（单击标题下载） 6.参考 终于找到这个SGI OpenGl地址了： https://www.doczj.com/doc/6d17356115.html,/tools/ocx/ocx_image/opengl2.exe 介绍 十年前，我参加1986 年SIGGRAPH 活动，Gavin S. P. Miller 那篇题为Definition and Rendering of Terrain Maps 的论文让我充满敬畏。该文描述了少数生成分形地形的算法，作者还介绍了一个他们认为更先进的新方法。 开始我被这些算法能够生成难以置信的风景图所震惊！（尽管这些算法被作者认为“漏洞百出”）后来，读过论文，这些算法之简单将我完全打败了。 我从此成为一个分形地形迷。 算法背后的数学可能相当复杂。然而，完全理解这些数学并不是掌握这些算法的必要条件。很好，否则我得在解释算法之前讲解所有的数，也许永远也讲不到算法。此外，关于分形数学的文字材料数以吨计，参见本文本的参考部分会有所帮助。 同样的原因，我不会深入到数学细节，也不包括对分形的广泛总览及它们可被用来做的每样东西。相反，我将描述分形地形生成背后的概念，并集中仔细讲解我个人最喜欢的”diamond-square”
2009年第3期 福建电脑 基于等高线的Mulitigen Creator三维地形建模与实现 黄华国1,2 （1.福建水利电力职业技术学院福建永安366000 2.福州大学福建福州350002） 【摘要】：该文以福建水利电力职业技术学院新校址的3维地形建模与可视化为例，介绍由等高线地形图数据，使用Mulitigen Creator的地物建模功能，生成3维地形图的一种实现方法，模拟了新校址的整个生态地貌，为学院新校址规划和建设决策以提供了有力的技术支持。 【关键词】:Mulitigen Creator3维地形建模地形建模算法 0、引言 虚拟现实技术是利用计算机模拟的3维环境对现场真实环境进行仿真，而地形仿真建模是虚拟现实工作中最基本的、最重要的环节之一。本文以福建水利电力职业技术学院新校址地形的CAD图为基础，使用Mulitigen Creator实时软件，对整个地形地貌进行了3维建模，然后对3维模型进行校正处理和纹理贴图,最后模拟了整个新校址的生态地貌,为学院新校区的规划和建设提供了有利的参考依据，并为虚拟数字校园的建设奠定了良好基础。 1、地形建模软件的选择 1.1Mulitigen Creator简介 Mulitigen Creator是美国MultiGen-Paradigm公司开发的著名实时3维仿真建模工具软件，用于产生高优化，高精度的实时3D内容，在视景仿真、交互式游戏、城市仿真等领域中得到广泛地应用。它是一个功能强大、交互的3维建模工具，可以在它所提供的"所见即所得"建模环境中建立我们所期望的、优化的3维模型。强大的建模功能可为众多不同类型的图像生成器提供建模系统及工具，独创了3维虚拟场景的层次化数据结构-Open Flight格式在实时3维领域中成为最流行的图像生成格式，并成为视景仿真领域事实上的行业标准。利用Creator交互式、直观的用户界面进行多边形建模和纹理贴图，能够很快生成一个高逼真的模型，并且所创建的3维模型能够在实时过程中随意进行优化。 1.2Creator与3DS MAX的比较[1] 3DS Max具有丰富的多边形工具组件和UV坐标贴图的调节能力，此软件具有可操作性强、直观、方便易学、制作模型逼真、质感强等特点，然而其致命弱点是模型复杂造成了文件过大，不能满足虚拟现实系统实时性的要求，若导入到Creator中还必须进行模型位置的定位、模型的优化与调整等操作，否则极大的数据量会影响整个系统的运行效率，造成实时漫游困难。实时仿真建模软件Creator的最大优势在于大场景的地理环境的生成和浏览，此外，它还具有强大的兼容性和操作性，可以与Mulitigen Vega兼容，满足虚拟校园系统实时性的要求。利用Creator建模，模型数据量不大，细节比较少，并可以采用子面的方法降低模型的复杂度，缺点是建模过程比较复杂，工具组件没有3DS Max丰富，在Creator中对对象的创建、移动、控制等操作没有3DS Max灵活，构造复杂模型没有3DS Max方便。 根据以上的比较，考虑虚拟数字校园系统对实时性有较高要求，所以决定采取利用Mulitigen Creator软件进行3维地形建模。 2、地形建模的思路和方法 2.1地形建模数据及软件准备 建模前要准备好DWG格式的CAD等高线文件和地形的航空影像图片；同时在计算机上安装好以下软件：（1）Auto CAD 2004软件；（2）CAD2SHAPE软件；（3）ArcGIS9.0软件；（4）Global Mapper软件；（5）Mulitigen Creator3.0软件。 2.2地形建模的思路 构建过程是把高程数据、地质图等要素数据、地表纹理数据等经过矢量化或转换，变成Multigen Creator建模软件认可的格式，并在Creator中进行建模，形成Openflight格式的地表地质环境数据库。由于Creator能处理的地形数据为DED格式，针对地形建模的应用需求，基于Mulitigen Creator进行地形建模的思路的具体流程如图1所示。 图1基于Mulitigen Creator的地形建模流程图 具体来讲，该方法的主要步骤包括：（1）用Auto CAD对等高线进行预处理；（2）使用CAD2SHAPE软件将CAD等高线文件转化为Shape文件；（3）用ArcGIS软件将Shape格式文件生成为ArcGIS TIN格式及ArcGIS Binary GRID文件；（4）利用Global Mapper软件将ArcGIS GRID文件转换为USGS DEM格式文件；（5）利用Creator的DED Builder工具将DEM格式文件转换为DED格式文件；（6）在Creator中进行地形建模；（7）进行地物匹配处理；（8）地形纹理贴图。 3、数据预处理 由于CAD数据格式地形图要素表现形式有多种，其面状地物如建筑物、水系不完全闭合；线状地物如道路等高线等碰到软地物如高程点、汉字注记有断开；因此必须进行查错和相应的处理。经过对地面高程点提取和修改、删除多余图层等操作后，使用CAD2SHAPE软件将原始数据转换为Shape格式文件给Ar鄄cGIS调用，ArcGIS可以直接调用DXF和DWG这两种格式文件，但是打开后只能分成"注释"、点、"线"、"面"4层，这样不能很好的区分地形时面的有用信息[2]；所以要将原始DWG数据格式文件转换为Shape格式文件。应用ArcGIS的3DAnalyst功能生成不规则三角网TIN格式文件及ArcGIS Binary GRID文件。因为ArcInfo转出的DEM格式Creator不能识别，可以通过Glob鄄alMapper软件BinaryGRID格式转换成Creator识别的USGS DEM格式[3]。基于CAD所生成的DEM格式文件如图2所示。 图2基于CAD的DEM格式文件图3建模地形窗口 4Multigen建模处理 4.1高程数据的转换 打开Multigen Creator，新建一个文档；借助Creator平台的Terrain模块的DED Builder工具，可以将DEM格式文件生成Creator自身的高程数据格式文件（DED ）。 86
如何在ArcGIS中构建生成三维地形地貌场景 一、为什么要用三维地形地貌场景 地理信息与人类的生产生活息息相关，人类的诸多活动都离不开地形。如何更好的表达真实地形供人类实践活动所用，一直是人们追求的目标。在古代，人类用符号、线条在绢、丝、布、兽皮、纸等介质上标绘地形。所用的符号各种各样，如用△代表山峰，用数字标注海拔，用线条表示行进路线等等。在不同的历史时期和不同的区域，符号系统有很大的区别。到了近代逐渐形成了统一的图例，平面地图被广泛应用在更行各业中，这种方式最大的缺点是不直观，缺乏真实感。为了更直观更形象的表达地理信息，人们用到了沙盘，它除了平面方位之外，还能表达空间上的方位，因为它是真实三维地形地貌的微缩场景。 二、什么是三维虚拟仿真技术 三维地形虚似可视化仿真技术是指在计算机上对数字地形模型中的地形数据实时的进行三维逼真显示、模拟仿真、简化和多分辨率表达等内容的一项技术。它涉及到遥感与测绘、现代数学、计算几何、地理信息系统、计算机图形学等众多学科领域，在游戏交互、土地与城市规划、战场环境仿真、飞行器导航与地形提示和警告系统等众多领域有广泛应用。 三、如何在ArcGIS中构建生成三维地形地貌 首先，请确保水经注万能地图下载器软件版本为X3.0build1469及以上，然后我们只需要以下几步说明如何在ArcGIS(ArcSence)中构建生成“察隅县”虚拟三维地形地貌场景。 第一步：下载卫星影像和高程数据 这里我们按行政区划下载的方式同时下载“察隅县”的谷歌高清卫星影像和高程数据。 在软件的右上角点击选择“区划”并按省市县的方式依次选择“察隅县”，然后在显示的行政区域范围中点击“下载”按钮显示“新建任务”对话框。