基于3ds max三维虚拟校园的设计与实现

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1、基于3DsMax三维虚拟校园的设计与实现０引言　　虚拟校园（ＶｉｒｔｕａｌＣａｍｐｕｓ）是基于虚拟现实技术、地理信息技术将校园地理信息和其他校园信息结合，以三维可视化和虚拟现实场景界面呈现的信息系统，是数字校园工程的重要组成部分。目前清华大学、武汉大学、北京航空航天大学、杭州大学、浙江大学、西南交通大学等多所高校都已经开展虚拟场景漫游技术的研究，并在视景技术、三维图形算法、建模方法等方面取得了重要成果。　　本设计制作过程分为数据、底图生成与加工、三维建模、材质与贴图设计、摄像机与灯光设计、渲染输

2、出等几个环节，从三维立体的角度展现了校园全貌，为内蒙古财经大学虚拟仿真校园建设功能（查询、选择、漫游、移动等功能）实现阶段研究奠定了基础。　　１数据采集　　项目实施需要做大量的数据采集工作，包括：校园地形数据、建筑物高程数据、实景照片等。　　１．１实地测量　　采用南方测绘ＮＴＳ３５０全站仪测得校园地形数据。设置棱镜常数、大气改正值（或气温、气压值）等参数。按照“从整体到局部、由高级到低级，先控制后碎部”的测量原则，将学院校园西门水池处设为起始位置，沿旧教学楼西侧路，顺时针环绕校园，确定控制点。将

3、控制点进行编号，以Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，……命名，准确记录控制点所在的位置。按照闭合导线测量的方法来测各控制点坐标。然后采用闭合差坐标值分配方法：根据测量得出的相邻始终两点间的坐标，按照两点间的坐标增量ΔＸ和ΔＹ来计算两点间的边长，距离公式：Ｄ＝（ΔＸ）２＋（ΔＹ）２，由此依次计算出总边长，把计算得出的闭合差按比例进行分配，通过计算得到改正后各控制点的坐标值。把改正后的控制点坐标作为已知坐标，通过控制点来测所在分区域的具有特征的碎部点坐标，以ａ１，ａ２，……b１,b２,……命名。　　由于建筑物高度数

4、据不是本研究所利用的主要数据，对于其精度的要求不高，故采用了较为简便的方式，即依据建筑的形状特点、用途等因子估计层高，再乘以楼层数近似地获得高度数据。　　１．２实景拍照　　本项目成果是实现虚拟校园仿真全景展示，最终的模型场景效果完全模拟现实中的校园全貌，力求客观、精美，符合实际。实景拍照工作，就是将校园所有建筑设施包括学生宿舍、食堂、图书馆、教学大楼、办公楼等主要建筑利用高像素数码相机在不同角度进行取景拍照，拍照时应注意拍摄位置、角度、曝光程度，尽量避开障碍物。拍照后图片先按各建筑进行分类归档，

5、待处理后进行材质贴图。　　２生成底图　　将采集的数据由全站仪以TXT形式导出，导入ＣＡＳＳ９．０进行数字化成图，再利用ＡｕｔｏＣＡＤ２０１０进行处理，生成平面底图，见图１。　　３建模　　３．１建筑物建模　　针对数据采集阶段所采集的数据进行整理，对实地测量采集的数据进行分析，按照各建筑物实际朝向、各建筑相对位置、垂直结构，根据矢量底图对照实际建筑结构进行三维建模，方法是：将底图导入３ＤｓＭａｘ２０１０软件中，利用节点捕捉工具生成二维模型，然后对二维模型进行挤出命令的操作，并将产生的三维模型转化为可

6、编辑多边形，通过编辑使简单的三维模型生成复杂的三维建筑模型。为了减少建模时的干扰，可将已经建好的单体模型进行隐藏或者冻结（注意：模型制作过程中要尽量减少布尔运算，以免在之后进行的材质贴图时遇到不必要的麻烦）。　　３．２道路和植被的制作　　３．２．１道路建模　　道路建模的前几个步骤与三维建模基本一致，即在二维图形的基础上进行挤出命令的操作，使其生成三维模型，然后进入修改面板，对不准确的地方进行调整，必要时可以细化添加一些控制点。　　３．２．２植被制作　　植被的制作分两种情况：一是近景植被制作，近景

7、植被要求能看到细节，因此可以利用３ＤｓＭａｘ创建面板ＡＥＣＥｘｔｅｎｄｅｄ中的Ｆｏｌｉａｇｅ创建精细树木、花草模型等，或者可以直接利用软件本身带有的植被模型；二是远景植被制作，远景植被可以直接创建十字交叉的平面，再赋予带透明通道的树木花草贴图即可。　　将制作好的单体建筑、道路、植被等模型统一布局，相同的模型可以直接复制，修改细节，添加辅助设施，最终形成校园全景。　　４材质与贴图　　模型建好之后就要给模型赋予材质和贴图。在３ＤｓＭａｘ中可以采用3种方法给模型赋予材质和贴图：利用基本材质、利用位图和

8、利用复合材质。根据不同的材质贴图需要来选择不同的方法，其中位图主要于ＰｈｏｔｏｓｈｏｐＣＳ３处理过的实景图片。　　利用ＰｈｏｔｏｓｈｏｐＣＳ３对实景拍摄照片进行裁剪，获取所需的材质，贴图要求真实、清晰、美观；不符合要求的照片利用自由变换、仿制图章、魔棒工具、剪裁等命令进行处理，控制材质图片单边最大像素和分辨率，以保证后续模型转换时软件的要求，然后建立各建筑的材质资料库。　　５灯光和摄影机的设置　　灯光是３ＤｓＭａｘ中的一种特殊对象，它本身不能被渲染显示，只能在视图操作时被看到，但它却可以影响周围