王苗苗WANGMiao-miao
（兰州资源环境职业技术学院测绘工程系，兰州730020）
（DepartmentofSurveyingEngineering，LanzhouResources&EnvironmentVoc-TechCollege，Lanzhou730020，China）
摘要：本文以兰州资源环境职业技术学院为研究对象，对三维数字化校园的设计和实现进行研究。构建三维数字校园模型所使用的软件主要有：AutoCAD、Photoshop、ArcGIS、3DMAX、Creator等软件，通过数据采集、整理，三维建模、纹理映射等一系列步骤，可以实现数字校园的三维显示、场景漫游、视觉仿真等效果。
Abstract:TakingLanzhouResources&EnvironmentVoc-TechCollegeasthestudyobject,thispaperstudiedthedesignandimplementationof3Ddigitalcampus.Themainsoftwareusedfor3DdigitalcampusbuildingincludeAutoCAD,Photoshop,ArcGIS,3DMAX,Creatorandsoon.Throughdatacollectionandcollation,3Dmodeling,texturemappingandaseriesofsteps,theeffectofthree-dimensionaldisplay,sceneroamingandvisualsimulationofdigitalcampuscanbeachieved.
关键词：数字化校园；三维建模；AutoCAD；CreatorKeywords:digitalcampus；3Dmodeling；AutoCAD；Creator
中图分类号：TP391.4文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）24-0215-020引言
起始于上个世纪，有科学家提出了“数字校园”的概念。这一概念源于1990年的一项科研项目———“信息化校园计划”，此项目的发起人是美国克莱蒙特大学的凯尼斯·格林（KennethGreen）教授，自此“数字校园”这一概念被提出来。在后期发展过程中，逐步地改进和扩展了“数字化校园”的概念。数字校园（digitalcampus）是一种集数字化、信息化、可视化等多种技术为一体的计算机管理应用系统[1]。从数字校园的发展来看，人们逐步地将目光从二维数字校园转移到三维数字校园，二维数字校园主要给人以引导和指示的作用，而三维数字校园的整体效果更为震撼，它不光是能够利用强大的网络功能将整个校园的风貌展现出来，而且可以通过三维漫游的形式让观众仿佛置身其中。这种三维功能的实现，对校企合作交流、学校对外展示校貌、招生等方面都有很重要的现实意义。就目前看来，构建三维数字化校园模型的软件有不少，并且能够创建出相当好的三维场景，在本文中，使用AutoCAD、PS图像处理软件、3DMAX、Creator等软件建立三维数字校园模型方法。
1三维数字化校园的建模
1.1建模平台的选择随着地理信息系统（GIS）这一行业的迅速崛起，各种GIS的产品逐渐被使用和商业化，人们的认识也逐步从使用二维产品转向对三维产品的需求，随之而来的是开发各种制作三维产品的软件，国外的GIS软件如美国ESRI公司的ArcGIS、ERDAS公司的ImagineVirtualGIS模块；国内主要有：适普公司的IMAGIS、北京灵图公司的VRMap、北京超图的Supermap等都具可以完成三维可视化的效果。
1.2基本数据的收集该项目的数据包括两部分，一部分是使用差分GPS、全站仪等仪器设备采集的外业数据；另一部分是校园规划数据来自于学校基建处。所用的数据一般分为具有空间性的和不具有空间性的，前者例如各种贴图数据，地形图数据；而后者如各种属性信息，建筑物高度等信息[2]。使用的数据主要有三种：一是地表数据，即兰州资源环境职业技术学院主校区平面图，包括主要建筑物、校园道路、学校操场、花坛草地等信息，通过对学院的地形进行测量，在AutoCAD软件环境下进行输入和编辑，一般采用CAD（*援DXF）格式、ArcGIS使用的Shape格式的地形图；二是实体属性数据，也就是建筑物模型数据，收集整理建筑物相关的属性数据，即建筑物的名称、高度及外观信息等；三是纹理数据，这部分数据主要是对校园内的建筑物各个不同纹理的表面、对纹理不同的道路、铺设有不同板砖的地面、种植有不同植被的草坪和树林等根据实际情况拍摄照片，利用PS等图像处理软件对拍摄的照片进行裁剪、变换等处理，为了方便三维建模过程中进行实物的贴图。
1.3三维模型的建立使用所收集的外业测量数据和经PS处理的纹理贴图数据，利用Creator软件构建三维模型，对主要建筑物、道路、草地等进行纹理贴图和映射，使用地形图提供的坐标，逐个对不同的地物进行建模，由于所使用的基础数据都利用了原坐标，所以对于所有模型的整合有很大作用。再添加花园、草地、林地等。最后在建立完成的场景下调整好灯光、像素等，在3DMAX下面进行渲染烘焙。
2三维数字建模实现的关键步骤
2.1贴图采集和处理纹理质量和大小直接影响到存储空间，速度和真实程度的模拟。利用PS图像处理软件进行贴图处理，处理工作包括自由变换、裁剪、对比度的调整，以实现贴图真实，外观漂亮，数据量小的结果。处理墙纹、栅栏等图片使其更具有对称性并成为无缝平铺的纹理，以保证其在三维场景中进行绘制和漫游时不发生变形和缺失，图片的像素一般要达到2的N次方，分辨率为72dpi，纹理图像存储为一个高压缩比的PNG格式或JPG格式。
2.2实体建模和优化整个数字化校园的主要内容为三维模型的建立，建筑物模型的建立是重点，考虑到渲染烘焙速度、仿真效果、交互难度和实时的响应速度，应当尽量减少模型的数量，为了减少数据量和工作量，使模型更简单。
2.2.1校园分区按整个场景的空间位置进行分割，根据学校的整个布局，将校区分成5个部分，分别是主要建筑物、花园、草地、后山林地、大片的水泥地，之后利用校园主要的通行道路来确定别的目标的方位来整合模型。
2.2.2模型的简化构建模型需要的面有1100个，复杂程度不同的建筑物要分别处理，对形状规则的建筑物而言，需要降低精度，将建筑物的顶部和底部等不需要的面删除；对于外形相似的建筑物，选择有相似性的模型，对其进行简单修改，即可得到相应的模型；对于复杂的模型，用简单的模型结合构建面片来完成。
2.3纹理映射纹理是指映射到三维物体表面的二维图像[3]。获取的贴图都是利用相机实际拍摄，并利用Photoshop处理过的图片，使得贴图效果更加仿真，为了使贴图效果更加细腻，尽量使用小纹理的贴图，并且可以重复使用贴图和延伸；贴图种类也不可过多，应尽量统一。利用Creator软件纹理贴图、修改功能给实物赋纹理；加载纹理贴图要注意次序的安排，避免重复加载数据造成冗余[4]。
3小结
本文采用1:500数字化地形图和CAD数据，以及各种地物的纹理数据，利用ArcGIS，Photoshop，AutoCAD，3DMAX和Creator等软件制作数字地图，获取和编辑各种地物的属性信息和位置信息，对地表数据进行编辑和处理，并将纹理数据进行映射，利用原坐标地形数据构建三维数字模型，如图1所示。
随着招生宣传竞争步伐的加速膨胀，简单的导航功能已不能满足校园信息化的要求，利用三维数字化模型系统，呈现校园的整体校容校貌、展现校园的风采，对学校的整体形象和招生工作等方面有很大的作用。
参考文献：
[1]李芳，肖洪，杨波，周亮，刘宇鹏.三维数字校园的设计与实现[J].系统仿真技术，2010，6（1）.
[2]张鹏林，胡文敏.基于Vega的三维GIS开发技术研究[J].测绘信息工程，2006，31（4）：36-37.
[3]张曦，王国权，龚国庆.基于MultigenCreator场景模型的建立[J].北京机械工业学院学报，2006，21（2）：21-25.
[4]全秋燕.基于VRP的数字校园建设[J].福建电脑，2008（11）：152-153.