山东建筑大学毕业设计说明书
1前 言
1.1摄影测量
传统摄影测量学是利用光学摄影机摄取像片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置和相互关系的一门科学技术。它包含的内容有：获取被摄物体的影像，研究单张和多张像片影像的处理方法，包括理论、设备和技术，以及将所测得的结果以图解形式或数字形式输出的方法和设备。其主要任务是测制各种比例尺的地形图、建立地形数据库，为地理信息系统、各种工程应用提供基础测绘数据。
摄影测量的主要特点是在像片上进行量测和解译，无需接触被摄物体本身,因而很少受自然和地理条件的限制，而且可摄得瞬间的动态物体影像。像片及其他各种类型影像均是客观物体或目标的真实反映，信息丰富逼真，人们可以从中获得所研究物体的大量几何信息和物理信息。
摄影测量的分类方法有多种，根据摄影机平台位置的不同可分为：地面摄影测量、航空摄影测量、航天摄影测量和水下摄影测量；根据用途不同可分为地形摄影测量和非地形摄影测量两大类，地形摄影测量的目的是测制各种比例尺的地形图，这也是摄影测量的主要任务之一，而非地形摄影测量的应用面非常广，服务的领域和研究对象千差万别，如工业、建筑、考古、军事、生物、医学等；从摄影测量学的发展来看，摄影测量学又可分为模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量。 1.2三维建模技术
数字摄影测量技术日趋成熟，后期处理也获得快速发展，其中基于航摄像片的三维建模技术突飞猛进，成为像片处理最主要的应用方面。
随着“数字地球”的提出，各种数字城市的模型建设被提上市政建设的日程，越来越多的城市拥有了自己的数字城市系统，这一系统的实现与数字摄影测量和数据三维建模应用是密不可分的。
以计算机三维建模技术为基础的航摄像片的处理系统成为数字城市发展的主要技术支撑。
数字地面模型DTM、数字表面模型DSM、数字高程模型DEM、数字线划图DLG、数字正射影像图DOM、数字栅格图DRG、等高线、影像镶嵌图等数字产品越来越多
- 1 -
山东建筑大学毕业设计说明书
的被应用到模型建设中。其中4D产品即DLG、DEM、DOM、DRG成为测绘信息数字的主要产品，4D产品将逐渐替换传统纸质线划图。随着我国基础测绘任务的不断深入, 生产以“4D”产品为主的数字化地图产品的技术日趋成熟。 1.3本设计的研究内容
1．数字摄影测量在城市三维建模中的作用；
2．利用JX-4C数字摄影测量工作站采集并处理三维数字景观模型建立所需的基础空间信息数据； 3．三维实体建模技术研究；
4．根据JX-4C全数字摄影测量工作站采集的城市基础空间信息数据，利用相关软件进行三维数字景观建模。
- 2 -
山东建筑大学毕业设计说明书
2三维景观建模的制作原理及应用
随着摄影测量与遥感，地理信息系统等学科的高速发展，一批新型测绘产品产生了。其中，城市三维景观建模就是一种数字摄影测量新产品。本设计简述了三维景观建模的实际制作过程；第二阐述了三维景观建模在社会生活各个领域的应用，并分析了它的发展前景。主要论述下如何利用Imagis制作三维景观模型。 2.1概述
近年来随着城市规划、交通、旅游、政府决策等部门对现实世界真实表现需求的日益增加,三维GIS已成为国内外GIS界的研究热点。三维景观图以直观的三维地形、地物代替了抽象的地图符号，这就使得地图超出了传统的地理信息符号化、空间信息水平化和地图内容凝固化、静止化的状态，进入了动态、时空变换、多维的可交互的地图时代；同时，三维景观图的建立也使我们对地图的认识方式发生了巨大的变化，并为进行各种空间分析创造了良好的条件。
因此，将三维景观图作为地理信息系统中的又一个专题图层将是一种必然的趋势；如何建立城市三维景观模型已成为摆在我们面前的重要问题。 2.2基于Imagis的城市三维景观建模方法的实现
为了在IMAGIS中实现城市三维建模，必须用Auto CAD对纠正后的影像图进行数字化，使其转化为数字地图。该数字地图应保存为Auto CAD (R14) dxf 格式（如图2.1和图2.2），然后用 AutoCAD 或 IMAGIS 系统中的图形编辑器对该 dxf 文件进行修改。主要内容有：多余图层（一般为 0 图层）的删除；非整体平面图向整体平面图的转换；对无高程属性的建筑物进行高程赋值；地面高程点的提取和修改等。
- 3 -
山东建筑大学毕业设计说明书
图2.1 影像图
图2.2 利用CAD转换格式之后的数字化地图
2.2.1 创建简单三维模型
在 IMAGIS环境下，对导入的数字地图的各建筑物，选用单个对象调整，可添加高度、颜色属性，然后统一进行自动创建建筑物。如个别建筑物须调整，则先进行属性修改，再进行人工创建建筑物。建模时，需先在IMAGIS 中选取基元，选择时无须遵循先后顺序，系统将自动判断并生成三维模型。 2.2.2 创建复杂三维模型
可用AutoCAD或IMAGIS系统中的图形编辑器对dxf文件进行修改。用IMAGIS图形编辑
- 4 -
山东建筑大学毕业设计说明书
器修改时，导入dxf文件，将Auto CAD中的坐标和其它多余数据删除（一般在 0 图层），并把所有线条改为同一层，然后保存为一个文件。部分规则的建筑物模型可通过人工创建建筑物实现，例如柱子、部分规则墙面等。对于不规则的模型，可先将线条绘出、调整好高度，使用三维建模功能，选择好插值方法及插值个数。通常有两种插值方法：线性插值—可在各线条之间产生直面，插值个数只给 1个；样条插值—可在各线条之间产生曲面，最少要有三根线条，插值个数至少给2个，一般用3-5个为宜，如图2.3所示：
图2.3 根据线条进行三维建模
2.3纹理采集和纹理粘贴
三维景观图的基本模型建成之后，通过实地采集的地面纹理和建筑物纹理，利用IMAGIS的纹理映射功能对所有的物体贴纹理，使生成的景观更加逼真和生动。 2.3.1三维建筑纹理采集与处理
在三维可视化地理信息系统中，对建筑物三维几何模型进行纹理映射是建好三维景观图的关键，它将直接关系到所建模型的视觉效果和逼真程度。因为利用影像纹理，不仅可以真实、直观地表达现实世界，还可以弥补三维几何模型里所表达不出的详细信息，丰富几何图形的细节和材质。
1．三维建筑物侧面纹理的采集与处理 1）三维建筑物侧面纹理的采集
校园建筑物的侧面纹理全部采用数码相机实地拍摄，主要涉及地物侧面纹理的采集。为提高拍摄的工作效率,在数据采集以前,需要熟悉纹理采集区域的整体情况,比如地物类型、建筑风格、道路情况等,同时了解该区域在整个实验区域内的重要程度,并对平面图中的每一地物及其包含的每一个主要侧面赋以唯一编号。为了保证纹理数据的质量,在拍摄地物侧面纹理的过程中需要注意日照条件、拍摄的角度等因素的影响,熟练地运用
- 5 -