基于CityEngine的三维参数化建模研究与实现——以山东科技大学为例

摘要

近年来，随着数字城市（智慧城市）的建设和发展，基于大范围城市级的三维模型建设受到越来越多的重视，将计算机程序自动高效的特点引入到海量数据的三维建模中是三维建模未来的发展方向。在现有的二维数据的基础上进行快速的三维精细化建模是当前GIS领域一个重要的研究方向，而传统的三维建模方法主要依靠手工精细化建模、三维激光扫描建模等方法，前者精度虽高，但数据量庞大，且耗费大量人力，对于海量的模型难以满足实际需求，不适于大范围的城市化建模；后者虽自动化程度高，但模型不够精细，设备也过于昂贵。因此寻求一种能够快速建模、低成本、数据冗余较少的城市建模方法对于数字城市建设具有十分重要的意义。
　　本研究对城市中两类重要建模目标：建筑模型和道路模型的建模方法进行了研究，通过对现有的规则函数进行编写、扩展与重定义，创建了符合国内实际的城市建筑与道路模型的规则模板，并以山东科技大学为例，以校园的矢量数据为底版，对校园内的建筑、道路、绿化、水体等模型进行规则定义，并运用在道路中心线和地物矢量面轮廓等初始建模对象上，快速地实现了实验区的三维建模，最后将整体场景模型导出至WebScene中，实现了三维场景的实时漫游、查询定位、光照分析等可视化功能，为校园文化的宣传起到积极作用。基于CityEngine软件的三维建模方法将重复工作简化到规则代码中，避免了大量繁琐的手工建模程序，通过应用规则函数文件，能快速生成建筑、道路等模型，且可通过调整模型参数在后期对模型进行实时的修改，为用户提供了极大的便利。
　　基于CityEngine的参数化三维建模方法，能够通过修改模型属性参数来更改模型的细节特征，实现了实时、动态的三维建模，充分利用了现有的GIS数据，弥补了传统手工建模方法的不足，对快速的三维城市大尺度建模提供了新的思路与方向。

目录

声明

1. 绪论

1.1. 研究背景

1.2. 国内外研究现状

1.3. 研究内容与技术路线

1.4. 组织结构

2. 三维建模相关技术

2.1. 常用三维建模软件介绍

2.2. 三维建模方法介绍

2.3. CityEngine软件平台

2.4. 本章小结

3. 规则建模方法

3.1. CGA规则建模

3.2. 基础规则函数

3.3. 建筑建模原理与流程

3.4. 道路建模原理与流程

3.5. 本章小结

4. 三维校园建模

4.1. 研究区概况

4.2. 数据准备与预处理

4.3. 模型构建

4.4. 校园三维场景生成与发布

4.5. 本章小结

5. 结论与展望

5.1. 结论

5.2. 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果