基于cityengine的建筑物三维建模技术研究

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1、2246．2014．0376基于CityEngine的建筑物三维建模技术研究张晖1，刘超2，李妍1，汪友结1(1．深圳市房地产评估发展中心，广东深圳518040;武汉大学遥感信息工程学院，湖北武汉430079)2．Ｒesearchon3DBuildingModelingTechnologyBasedonCityEngineZHANGHui，LIUChao，LIYan，WANGYoujie摘要:传统手工建模的方式虽然能够建立精细的建筑物三维模型，但是建模周期长，成本高。本文介绍了基于规则进行三维建模的方法，在CityEngine平台下，充分利用现

2、有的建筑物基底投影分布数据及内部各楼层的房间分布矢量化数据，通过规则文件驱动生成了大场景建筑物外立面三维模型，并进一步建立了建筑物内部的三维模型。因此，CityEngine基于规则的建筑物建模技术，能够充分利用现有GIS数据，快速、批量地对建筑物内外部进行三维的立体建模，提高了三维建模效率，为建筑物三维建模领域提供了一种全新的手段。关键词:CityEngine;建筑物三维建模;GIS;建筑物内部建模;ArcGIS中图分类号:P208文献标识码:B文章编号:0494-0911(2014)11-0108-05筑物属性数据的编辑和查询功能，且只适用于

3、单栋或小范围区域建筑物的三维重建［4］。传统的三维建模技术采用手工建立精细的三维模型，虽然展示效果好，但其结果往往是静态、固化的模型，忽略了语义和拓扑，仅仅能够用于立体视觉表达，并不能满足属性查询、三维空间分析等深层次的应用，并且目前的三维建模技术主要集中于建筑物外立面三维模型的生成，而对于建筑物内部模型建立的研究还比较少，同时不具备快速、批量地生成建筑物内外部模型的特点，缺乏可重用性，导致资源的极大浪费，而且建模周期长。本文主要介绍一种在CityEngine平台下基于规则的建筑物三维建模方法，能够通过规则调用GIS数据中的属性数据，快速、自动

4、、批量地生成建筑物的外立面三维模型，并且可以进一步建立建筑物的三维内部模型，不仅充分利用了现有GIS数据，提高了三维建模效率，在大场景建筑物三维快速建模领域提供了一种新的手段，而且可以将建筑物三维模型与ArcGIS进行无缝集成，有利于充分利用ArcGIS的三维空间分析功能。一、引言随着计算机技术、遥感技术、GIS技术、影像处理技术的发展，三维建模技术也开始逐步兴起并广泛应用于城市规划、旧城改造、数字城市、建筑设计等领域，拥有良好的发展前景。三维建模技术是建立现实世界虚拟化三维场景模型的基础，其运用计算机图形图像处理技术，将地理空间数据从传统以二

5、维平面图的表达方式转换为以三维立体的方式显示，能更真实、形象地展示现实世界［1］。三维建模技术的核心是根据研究对象的三维空间信息构造其立体模型，并利用相关建模软件或编程语言生成该模型的图形表达，然后对其进行各种操作和处理。目前常用的三维建模技术主要利用三维图形库OpenGL或虚拟现实建模语言VＲML等构建三维模型，以及使用模型软件AutoCAD、3DStudioMax建立模型，前者可根据用户的需要方便地实现各种功能，但对建模者的操作能力要求高，后者则操作简单，易于掌握，建模效率高，但在功能实现和效果方面有所不足［2］。其中，张凯选等应用Auto

6、CAD对校园内建筑物进行了三维建模，能够快速进行模型生成和编辑，精确计算容积率、建筑密度、建筑间距，但不支持纹理编辑，不具备建筑物属性数据［3］;彭芳媛等利用3DStudioMax对航测数据进行了三维建模方法的研究，可以建立较复杂的三维模型，三维场景细腻、光影渲染逼真、支持纹理贴附、能够快速生成简单模型，但不能精确输入模型参数，不具备建二、原理与方法CGA形状语法是一门建筑设计编程语言，可以生成高视觉质量及几何细节的建筑物模型，适用于各种形状的构造，它被定义为4个组件:形状、属性、操作及语法规则。其中，形状由符号、几何和数值属性组成，通常由符号

7、识别。几何属性对应于范围，它是空间中的一个方向包围盒，最重要的几何属性是收稿日期:2014-01-23作者简介:张晖(1984—)，男，山东淄博人，硕士，高级工程师，主要研究方向为GIS应用工程。通信作者:刘超张晖，等:基于CityEngine的建筑物三维建模技术研究2014年第11期109在建筑设计中，由形状语法所生成的三维模型表示建筑物结构，使用语法生成建筑物模型的优点是建筑物的各个方面可以在构建过程中被开发和多次重复使用。例如，可以创建一组规则集用于描述建筑物内部各楼层的结构，这组规则集可以被多次调用来创建相同或相似设计的多个楼层，保存后

8、可以不必显示地创建每一楼层［6］。CityEngine是一个用于创建城市模型的商业系统，它使用形状语法来创建道路系统及三维建筑物模型，同时能够产生大范