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摘要：在校园内，以道路中心线和建筑物平面轮廓为初始的建模对象，参考校园规划图、地形图进行实地考察，然后进行数据采集，并对数据进行分析，通过计算机软件数据处理，将模型与数据相结合，最后建立校园数字三维模型。所使用的技术是基于虚拟现实技术，从影像矢量化、地形模拟、建筑物建模和三维场景设计完成数字三维校园设计。
关键词：数字三维校园;三维建模;数字高程模型
1 引言
近年来虚拟现实技术不断成熟，它极大推动了数字城市技术由二维GIS向三维虚拟现实的可视化发展，为城建规划、社区服务、物业管理、消防安全、旅游交通等提供可视化空间地理信息服务。
2 测区概况
桂林理工大学博文管理学院地处低纬地区，属中亚热带季风气候。测区内植被比较简单，主要植被为草地、园地、林地等。本文以桂林理工大学博文管理学院为测区范围基于虚拟现实技术，从影像矢量化、地形模拟、建筑物建模和三维场景设计完成数字三维校园设计。
3 数据收集及处理
通过外业采集和从校内管理部门收集现状及规划数据，数据分为空间数据（主要指图形信息、图像信息）和非空间数据（包括纹理数据、建筑物高度信息等）。使用的数据有三种：
（1）是地表数据，即校园场景区域的DEM数据和各种建筑物、树木的位置地形图，一般采用CAD（*. DXF（R14））格式（CCGISIMAGIS可使用）、Arcgis使用的Shape格式的地形图;
（2）是建筑物模型数据，即建筑物的高度及外观信息等;
（3）是纹理数据，包括建筑物的表面纹理及道路、地面、树木草坪的纹理。
4 DEM的制作
DEM（DigitalElevationModel）是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。数字高程模型建模通常是用数字摄影测量的方法，通过影像匹配自动生成;也可通过扫描地形图和数字化地形图，获得矢量化等高线，内插成数字高程模型。制作DEM的方法有很多，例如：
（1）将高程点直接导入ArcMap的二维编辑器中进行处理，处理过程中必须全面检查等高线是否存在错误，预览无误后即可利用3DAnalyst模块生成不规则三角网（TIN）数据
（2）利用已有的dxf地形图文件，删去多余层，只保留等高線和高程点。利用VRModel中的有DXF文件生成DEM，制作校园地面高程模型。
（3）利用IMAGIS中的二维图形编辑系统打开等高线文件或导入由其他软件生成的等高线文件，根据等高线文件生成数字高程模型DEM等方法。此外，还可以利用GeoTIN模块进行制作和编辑DEM。
5 生成三维地物模型
生成三维模型的方法有三种：自动生成和人工生成建筑物。目前大多数GIS软件都提供了利用二维线划数据及其相应高度属性进行三维建模的功能。
5.1 ArcGIS
将Shape格式文件里的各要素图层分别导入ArcScene，然后统一进行建筑物三维模型的自动创建。此外，ArcScene还提供了强大的三维数据模型库，利用该库可以进行树木、电杆、路灯等批量模型的建立。
5.2 CCGIS
规则的建筑模型是通过把带高程信息的DXF格式二维矢量数据直接导人VRModel建模软件中自动获得的。不规则建筑模型的创建是三维建模的难点，不规则建筑模型的创建方法是：首先对建筑物进行分割，把它分为规则部分和不规则部分。规则部分建模的方法用VRModel建模软件自动获得建筑模型;而不规则的部分要使用VRModel软件中的模型创建和模型编辑功能来实现。
5.3 IMAGIS
将在IMAGIS的二维图形编辑系统中编辑后的文件保存为*.2D的文件，导人三维可视地理信息系统中，对其进行线条处理;同时给当前的线划图添加DEM，真实再现地形和地貌。人工创建建筑物则要输入每个要拉伸建筑物的高度，将二维房地产平面图中线条数据转变成三维模型。
6 纹理的处理及添加
三维景观图的基本模型建成之后，通过实地采集的建筑物纹理，利用GIS软件的纹理映射功能对所有的地物对象贴纹理，使生成的校园三维景观更加逼真和生动。ArcGIS纹理图片可以使用Sketchup软件处理。Sketchup中提供了ESRIsketchup插件与ArcGIS软件进行关联，可以直接将在sketchup数字工程导论课程论文中建立好的整个三维场景导出成*. mdb格式。CCGIS只支持OS/2文件格式，深度为24的BMP格式图片纹理。IMAGIS的贴图文件可以是BMP、TIF、JPG和GIF格式。贴图可用两种方法：①按对应点贴图，以建筑物各个表面的点同纹理进行点点对应贴图;②不按对应点贴图，将纹理自动按建筑物的表面进行贴图。但对于树木和广告牌的透明纹理只能使用BMP格式图片。
7 结语
基于地形数据及校园建筑三维模型的精确叠加，解决了在立体建模过程中数据获取、模型建立、纹理重现及模型发布等问题，相对其他方法操作简便、生产周期短、地理空间性强;既可以助于校园的规划管理，也可以帮助师生采用动态交互的方式对学校进行身临其境的浏览。
参考文献：
[1] 谷彦斐，徐泮林，丁鹏文，田梦娜.基于SketchUp与ArcGIS的数字校园设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2019（09）.
[2] 刘鹏坤，樊大为，朱甲领.基于SketchUp和ArcGIS的三维数字校园[J].电脑知识与技术，2018（02）.
[3] 李娜，何贞铭，陈诗佳，马海兵.基于GIS与SketchUp的三维校园建模分析与实现[J].测绘与空间地理信息，2017（11）.
基金项目：本文系2018年大学生创新创业训练项目“数字三维博文校园”（编号：201813645025）。
（作者单位：桂林理工大学博文管理学院）
关键词：数字三维校园;三维建模;数字高程模型
1 引言
近年来虚拟现实技术不断成熟，它极大推动了数字城市技术由二维GIS向三维虚拟现实的可视化发展，为城建规划、社区服务、物业管理、消防安全、旅游交通等提供可视化空间地理信息服务。
2 测区概况
桂林理工大学博文管理学院地处低纬地区，属中亚热带季风气候。测区内植被比较简单，主要植被为草地、园地、林地等。本文以桂林理工大学博文管理学院为测区范围基于虚拟现实技术，从影像矢量化、地形模拟、建筑物建模和三维场景设计完成数字三维校园设计。
3 数据收集及处理
通过外业采集和从校内管理部门收集现状及规划数据，数据分为空间数据（主要指图形信息、图像信息）和非空间数据（包括纹理数据、建筑物高度信息等）。使用的数据有三种：
（1）是地表数据，即校园场景区域的DEM数据和各种建筑物、树木的位置地形图，一般采用CAD（*. DXF（R14））格式（CCGISIMAGIS可使用）、Arcgis使用的Shape格式的地形图;
（2）是建筑物模型数据，即建筑物的高度及外观信息等;
（3）是纹理数据，包括建筑物的表面纹理及道路、地面、树木草坪的纹理。
4 DEM的制作
DEM（DigitalElevationModel）是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。数字高程模型建模通常是用数字摄影测量的方法，通过影像匹配自动生成;也可通过扫描地形图和数字化地形图，获得矢量化等高线，内插成数字高程模型。制作DEM的方法有很多，例如：
（1）将高程点直接导入ArcMap的二维编辑器中进行处理，处理过程中必须全面检查等高线是否存在错误，预览无误后即可利用3DAnalyst模块生成不规则三角网（TIN）数据
（2）利用已有的dxf地形图文件，删去多余层，只保留等高線和高程点。利用VRModel中的有DXF文件生成DEM，制作校园地面高程模型。
（3）利用IMAGIS中的二维图形编辑系统打开等高线文件或导入由其他软件生成的等高线文件，根据等高线文件生成数字高程模型DEM等方法。此外，还可以利用GeoTIN模块进行制作和编辑DEM。
5 生成三维地物模型
生成三维模型的方法有三种：自动生成和人工生成建筑物。目前大多数GIS软件都提供了利用二维线划数据及其相应高度属性进行三维建模的功能。
5.1 ArcGIS
将Shape格式文件里的各要素图层分别导入ArcScene，然后统一进行建筑物三维模型的自动创建。此外，ArcScene还提供了强大的三维数据模型库，利用该库可以进行树木、电杆、路灯等批量模型的建立。
5.2 CCGIS
规则的建筑模型是通过把带高程信息的DXF格式二维矢量数据直接导人VRModel建模软件中自动获得的。不规则建筑模型的创建是三维建模的难点，不规则建筑模型的创建方法是：首先对建筑物进行分割，把它分为规则部分和不规则部分。规则部分建模的方法用VRModel建模软件自动获得建筑模型;而不规则的部分要使用VRModel软件中的模型创建和模型编辑功能来实现。
5.3 IMAGIS
将在IMAGIS的二维图形编辑系统中编辑后的文件保存为*.2D的文件，导人三维可视地理信息系统中，对其进行线条处理;同时给当前的线划图添加DEM，真实再现地形和地貌。人工创建建筑物则要输入每个要拉伸建筑物的高度，将二维房地产平面图中线条数据转变成三维模型。
6 纹理的处理及添加
三维景观图的基本模型建成之后，通过实地采集的建筑物纹理，利用GIS软件的纹理映射功能对所有的地物对象贴纹理，使生成的校园三维景观更加逼真和生动。ArcGIS纹理图片可以使用Sketchup软件处理。Sketchup中提供了ESRIsketchup插件与ArcGIS软件进行关联，可以直接将在sketchup数字工程导论课程论文中建立好的整个三维场景导出成*. mdb格式。CCGIS只支持OS/2文件格式，深度为24的BMP格式图片纹理。IMAGIS的贴图文件可以是BMP、TIF、JPG和GIF格式。贴图可用两种方法：①按对应点贴图，以建筑物各个表面的点同纹理进行点点对应贴图;②不按对应点贴图，将纹理自动按建筑物的表面进行贴图。但对于树木和广告牌的透明纹理只能使用BMP格式图片。
7 结语
基于地形数据及校园建筑三维模型的精确叠加，解决了在立体建模过程中数据获取、模型建立、纹理重现及模型发布等问题，相对其他方法操作简便、生产周期短、地理空间性强;既可以助于校园的规划管理，也可以帮助师生采用动态交互的方式对学校进行身临其境的浏览。
参考文献：
[1] 谷彦斐，徐泮林，丁鹏文，田梦娜.基于SketchUp与ArcGIS的数字校园设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2019（09）.
[2] 刘鹏坤，樊大为，朱甲领.基于SketchUp和ArcGIS的三维数字校园[J].电脑知识与技术，2018（02）.
[3] 李娜，何贞铭，陈诗佳，马海兵.基于GIS与SketchUp的三维校园建模分析与实现[J].测绘与空间地理信息，2017（11）.
基金项目：本文系2018年大学生创新创业训练项目“数字三维博文校园”（编号：201813645025）。
（作者单位：桂林理工大学博文管理学院）