三维模型范文

三维模型范文第1篇

关键词：gis模型tin江道地形

1概述

钱塘江为浙江省第一大河流，全长668km，流域面积5555km2。钱塘江北源为新安江、南源为兰江，南北两源在建德汇合后，下行至浦阳江口东江嘴河段称富春江，东江嘴以下称钱塘江。新安江、兰江、富春江组成了钱塘江的干流。钱塘江的主要支流有江山港、金华江、分水江、浦阳江等。其中江山港与常山港汇合后称为衢江，衢江右纳入金华江后称兰江。金华江是钱塘江的最大支流。钱塘江流域沿江工农业发达，人口众多，市场繁荣，有许多重镇临江而置，沿江两岸村舍较多。浙江省位于亚热带季风气候区，进入2月后冬去春来，雨量渐增，因此钱塘江流域的防洪工作显得较为重要。

为了准确掌握钱塘江两岸地形，满足钱塘江河道管理、规划设计和信息化建设的需要，同时为防洪抗旱指挥提供准确可靠的基本资料，有必要建立钱塘江江道地理信息系统（gis）。

本次gis开发基础测绘资料包括1：10000和1：2000地形图。为了获得符合实际最新地形现状，浙江省水利水电设计院测绘分院及钱塘江管理局测绘院在对已有资料的分析、评价和利用的基础上进行了江道测绘工作。

2数据加工

原始资料cad图有1：10000和1：2000两种，共477张,其中包括1：2000地形图453张(其中富春江193张,浦阳江54张,新安江19张,兰江44张,衢江101张,金华江42张,分水江暂缺)；1：10000地形图24张(其中富春江1张,浦阳江1张,新安江1张,分水江1张,兰江7张,衢江9张,金华江4张)。

由于开发的需要,首先将各条江的1：10000和1：2000两种地形图分别进行拼接和图层处理加工，之后再将各条江的1：10000和1：2000两种地形图叠加并形成各条江的各图层cad汇总图。

基于测绘资料1：10000及1：2000地形图，将每条江的cad图形统一分成堤防、等高点、等高线、交通及附属设施、控制点、植被、水边线、说明注记、地貌土质、居民点和恒栅及其他等11个cad图层。

为了能建立钱塘江江道的三维gis模型，我们对二维cad图形的等高线、等高点、堤防等进行高程属性赋值。

3江道三维gis模型的建立

3.1tin的构建

3.1.1tin的构建基本原理

通过矢量化地形图的等高线及等地形等高点获得三维离散点数据，再将离散点转换成tin（三角形网面），通常采用的方法是delaunay三角剖分法，实现delaunay三角剖分法，由bowyer-watson算法完成。

bowyer-watson算法的基本思想：①假定已生成了连接若干个顶点的delaunay三角网格；②加入一个新的节点，找出所有外接圆包含新加入节点的三角形，并将这些三角形删除，形成一个空腔；③将空腔的节点与新加入的节点连接，形成新的delaunay三角网格；④调整数据结构，新生成的三角形的数据填充被删除三角形的数据，余者添加在数组的尾部；⑤返回第二步，直至所有的节点都加入为止。

图1三角网tin

3.1.2tin的构建过程

本项目经性价比比较最后选择arcgis为平台。我们利用arcscene中的3d工具中的create/modifytin工具生成3d模型tin。具体过程如下：

1）边界设置

在arcscene中,生成3d模型tin的默认范围是一种方格,但由于江道范围是不规则的,所以需要重新设置构建tin的边界。先在autocad中沿江道的走势绘制一个闭合的边界(即构建tin的范围)。打开arcscene3d工具中的create/modifytin工具,加载dwg文件中边界的polygon文件，将其triangulate属性设置为hardclip，其它两项设置为none。然后分别加载等高点、等高线、堤防的polyline文件及point文件，将heightsource设置为elevation,另外属性按照默认格式即可。这样，模型在构建tin后自动切除边界以外的部分。

2）模型高程分层设置颜色

选择tin层的属性维护，选择symobogy,将elevation中的colorramp设置为某一种颜色组，将classes设置为默认值（如32），并在classify中设置其不同的高程段的颜色。这样模型的立体感就产生了。

3）文字和建筑物等的显示

首先在autocad中将文字和建筑物等赋上高程值,然后利用arcscene的数据加载工具，将其dwgpolygon文件加载到arcscene中便可显示。

图2金华江段三维gis模型

3.2dem（数字高程模型）的生成

将3d模型tin做好之后，利用arcgis工具toolbox中的tintogrid和gridtodem工具，将tin转换成3d模型dem格式的文件。

3.3三维gis模型的基本应用

模型建立后可以进行三维直观漫游，为钱塘江领域的防汛提供基础平台；同时，可对模型上的任何地物及堤防等进行高程查询，并可进行包括坡度分析的三维分析，为防汛提供基础决策数据。也可在此三维平台上建立防汛指挥系统，为防汛系统提供科学决策的地形基础资料。

>4结语

1）由于钱塘江防汛对江道的高程精度要求较高，数十厘米的误差就可能造成防汛决策上的失误。我们在建模实践中发现按1：2000可以对地形进行很有效的控制，误差可以控制在允许的范围内。因此我们建议对江道按1：2000的地形图精度进行等高点实测，以便对江道地形进行有效控制。

2）建议沿着堤防、陡坎等高程突变处进行实测断面，以便对堤防、陡坎等的形态进行有效控制。我们在建模实践中发现按常规地形图测量数据建模，模型对堤防、陡坎等突变处没有有效地显示，同时也会减弱模型的立体感。

3）对不同高程进行科学分层并设置合适颜色，会大大增加模型的立体感。建议采用国家标准高程色带并结合本地区实际情况进行高程分层设色。

参考文献

[1]凌云.地面数字模型的建立及在工程设计中的应用,《工程地质计算机应用》1997.4

[2]周杰,丁贤荣,汪德爟.平面散点集delaunay三角剖分的一种高效方法,《工程地质计算机应用》2003.2

三维模型范文第2篇

【关键词】CAD模型；模型检索；现状研究

引言

近几年来随着三维获取设备及相关软件技术的不断发展，对数据描述的需求开始增加。机械工程，建筑设计和装潢，服装设计，虚拟建模等领域都渐渐建立了相关模型库，三维模型数量仍在增加。所以三维模型检索技术也已经成为各个领域的研究热点问题，各类学者提出了一些不同类型的检索方法。

根据不同场合、检索要求的不同，三维模型检索基本可以分为通用检索和CAD模型检索。通用型检索和CAD模型检索有较大的区别。前者以注重全局和相似度，容易忽略细节。三维CAD模型检索有较大优势。它表示方法多样，而且考虑模型全局和相关的细节差异。在领域知识和检索需求方面，三维CAD模型检索主要用于整个产品的生产周期的全过程。

现如今，越来越多的领域都在进行模型的设计和制造。因此较多的三维模型堆积挤压。在我们新产品的设计时，我们可以参考已有的模型来进行相似和快速设计，同时能让我们避免一些原有设计中的错误，所以对于模型二次利用和检索变的越来越重要。因此深入研究适合于三维CAD模型检索的研究具有重要的使用价值和现实意义。本文主要介绍目前三维CAD模型检索的研究现状，并对模型检索方法进行分析和总结，最后展望三维CAD模型检索进一步的研究方向。

1、三维CAD模型检索概述

三维模型检索就是通过现有的三维模型特征信息建立索引，对特征信息的相似度查找所需的模型，实现检索。目前主要在生物、机械、地形外貌等方面进行检索。三维CAD设计已经逐步用到各种工程领域。CAD模型在数量和复杂程度上征加，但自动检索寻找，比较分类的技术发展较慢。CAD模型检索本质是是从大规模相似模型的数据库中搜索到我们所需要的一些相似度较高的模型，在此基础上再进行部分和细节设计，提高设计效率。对于三维CAD模型检索主要可以划分为基于视觉相似和面向语义与功能描述两个方面。

2、基于视觉相似性的三维CAD模型检索

对于视觉相似性CAD检索通常独立特定的领域，以各种方式提取模型几何描述，比较相似特征描述子进行检索。这种检索方法提取全局形状描述和几何特征，使用范围较大，对数量大的数据库检索更有优势。依据检索方式的不同，主要可以分为以下四种。

（1）以提取全局几何结构的方式

这样的一种模型检索方式通过描述全部的几何特征，根据已有的模型，检索出相似的几何参数和近似的结构特征。此方法可以分为两类：几何参数提取和机构特征简化，主要用于较为复杂的模型检索，并且检索效率高。

（2）以提取全局统计特征的方式

以提取全局统计特征的方式检索三维模型常用的是特征直方图。对于整个模型的特征，直方图可以显示各种模型的相似度。这种方法通过一些取样点采用不同的函数计算几何特征，最后比较模型相似程度进行大规模的检索。适用该类方法的CAD模型表示主要包括多边网格、边界表示等。它可以较好的提取特征分布情况，具有较强的鲁棒性。主要缺点是相似模型的区分程度不足，对细节的把握不够。

（3）以投影视图的方式

以投影视图的方式检索的依据主要是一些模型的形态投影，这些形态投影都有其特定的函数表示。它主要用于工程领域。国外学者较多采用扩展高斯秋的方法表征模型几何特征。还有一些学者利用模型的二位投影图比较实现检索。该方法通过某函数模型的投影特征向量来区分三维模型。优点是计算效率高，主要缺点是鲁棒性较差，函数投影容易出现少量信息丢失，细节检索能力差。

（4）以拓扑结构分析的方式

以拓扑结构分析的方式主要考虑模型的一些拓扑关系和应用情况，最后进行基本的相似搜索。一般拓扑结构在很大程度上可以描述内部结构，能有效描述局部细节和整体结构，并且有较好的稳定性，也是面向语义和功能描述的三维CAD模型检索的方法。

3、面向语义与功能描述的三维CAD模型检索

三维CAD模型一般与各种制造加工、属等有关，这些可以作为模型检索的重要依据。此种检索方式在相关领域知识的前提下对相似模型的自动搜索。该方法主要针对B-Reps及CSG描述的几何造型表示，适用于语义上的匹配和精确检索。对不同的特征识别和信息，该方法主要可以分为以下两种。

（1）以制造或加工的特征识别检索方法

对于制造或加工特征的CAD模型检索应用较早，多数与该类特征或特定应用相关。主要是通过提取特定工程的几何成分完成，基于图的算法完成特征识别与模式比较，适用范围较广，主要缺点是模型转换时容易丢失部分几何信息，唯一性难以保证。

（2）以产品信息的检索方法

对于一个产品加工，产品的设计，工艺设计和制造都有特定的信息。从模型的产品设计到最终成品，其加工的几何信息和工艺信息可以作为重要的模型检索途径。这种方法同样和特定的工程领域相关。

结束语

随着三维CAD模型数据库扩大，CAD设计越来越多，模型复用更加重要，为加快设计效率，这就需要CAD模型的比较和检索得到越多的重视。如今对三维CAD模型的检索在以下方面有待进一步研究，比如特征识别的高度提取，产品信息完整提取，分类和描述方法的改进，模型比较和检索评价方法等。

参考文献

[1]郑坛光.三维CAD模型检索技术研究[D].华中科技大学硕士学位论文.湖北武汉，2009

[2]杨育彬，林珲，朱庆.基于内容的三维模型检索综述[J].计算机学报，2004，27（10）：1297-1310

三维模型范文第3篇

三维重构的方法可分为面绘制与体绘制两大类。依据两类经典算法的各自特点,针对医学图像数据的三维快速重构与三维模型的简化问题,利用面绘制方法,采用了移动立方体算法MC(marchingcube)产生构成三维体表面的三角面片;再采用Tri-angledecimation算法对生成的模型作约减,约减的目的是用较少的三角面片来保证显示与处理的速度,用空间来换取时间。所提出的重建与组织同时生成的方法与具体算法,实现了三维模型的实时显示和与用户的快速交互。

2三维模型的快速重构、组织与去噪

在三维模型重构中我们选择了文献[1]提出的MC算法来提取三维等值面,MC算法遍历所有立方体的顶点,将顶点的物理量值与等值面值相比较,从而确定顶点与等值面的位置关系,通过线性插值得到等值面与Cube的交点,依次遍历所有的Cube,从而得到给定阈值的等值面。MC算法简单有效,可以有效的应用于密集数据场的三维表面模型重构,但MC算法在实际应用中还存在一些问题[2]:1)MC算法产生的结果为散乱而又大量的三角面片;2)算法对数据场的密集度要求较高;上述两点对三维模型重构与组织的速度、对三维模型真实再现的效果及后继的简化处理的效率影响很大。

2.1数据结构描述

针对上述MC算法,采取将三角面片的生成与组织同步完成的方法思路,在实现中采用顶点-边表的数据结构,即与某顶点共同组成一个三角形的边置于该顶点的边链中,边链按顺序存放。尽管这种顶点-边表结构会产生数据的冗余,同一个三角形被定义了3回,但这种结构突出了对顶点数据的重视,使得对后继处理尤其是约减处理带来很大方便,由于时间是矛盾的焦点,我们采用空间换时间的方法。在顶点-边表结构中每一个顶点对应两个队列:现存边链和删除边链。顶点数据结构中存放了该顶点的x,y,z坐标和顶点的删除次序。当顶点的删除次序为零时代表该点未被删除。边链中每一个Node由4部分组成:边对应的两个下标,该边的插入次序和删除次序。需要注意的是顶点对应的当前边链中边是按顺序存放的。对于上述结构我们可以用类将其封装起来,定义于其上的基本运算包括:插入顶点、删除顶点、插入边、删除边、插入三角面片、删除三角面片、边链顺序整理。

2.2三维模型的组织与快速重构

将MC生成的每一个三角面片插入上述的顶点-边表结构,需要两步工作[3,4]:①三角面片三个顶点的定位与插入;②三角面片的插入。顶点的定位是三角面片插入的基础。为快速的将MC生成的每一个三角面片插入上述顶点-边表结构中,待插入三角面片的三个顶点在顶点链中的定位的速度是关键因素,查找的速度直接影响三角网格生成组织的速度。由于一个三角面片只能与当前处理立方体和周围与该立方体相邻的立方体中的三角面片有共同特点,在查找三角面片三个顶点时可以充分利用MC算法“活动的立方体”的特性,从而大大缩小顶点的搜索范围,加速顶点的搜索定位过程。其算法步骤描述如下:1)分配缓冲区Buffer。假定搜索区域大小为X*Y*Z(X为图像长度,Y为图像宽度,Z为层数),缓冲区Buffer=newint[5*X*Y-2*(X+Y)]。Buffer包含了当前层中所有Cube的边。Buffer[i](0<=i,SIZE)存放的是该边所包含的等值面中顶点的下标。置其初值为零代表该边不与等值面相交。2)在按层遍历每一个Cube时,若某一Cube的某条边与等值面存在交点,则计算交点所在的边在Buffer中的下标N,判断Buffer[N]是否为零,若不为零,则Buffer[N]-1即为该点在顶点数组中的下标;若为零,则在顶点数组最后插入该顶点,并将该顶点在顶点数组中的下标加1存入Buffer[N]。3)将三角面片的三条边插入各自顶点的边链。4)当循环进入新的一层Cube时,更新Buffer。上述处理大大提高了顶点的定位效率,使得三角面片的生成与组织一步完成,节省了处理时间,提高了效率。组织后的三维模型为后继处理带来了很大的方便。

2.3三维模型中噪声点的去除

MC算法对数据场的密集度要求较高,实际应用中由于一些医学图像层间数据密集度较低,造成了用MC算法提取等值面的过程中产生了一些像“台阶”一样的中间层,影响了模型的真实再现。其实这些处于中间层上的点是由MC算法线性插值而得到的,但对生成的模型而言它们是噪点[5,6]。针对此问题,在具体实现过程中我们并没有采取插值的方法增加原始数据的密集度,以消除算法产生的“台阶”,而是充分利用上述已经得到的三维模型基础,方便的解决点去噪处理的问题。具体解决办法是:①遍历所有顶点,找出在输入数据密集度较低方向上的处于中间层的顶点;②给找出顶点做删除标记;③对删除顶点后得到的“洞”进行三角剖分处理,然后调整顶点-边表结构;④重复1)到3)步,直到满足的“中间层”顶点全部删光。模型经上述处理后,“台阶”自然不复存在,模型也“光滑”了,同时三角面片也得到相当程度(50%以上)的减少。其实这种做法与先在各层求出等值轮廓线、再在相邻两层的等值轮廓线间通过三角剖分得到三维模型的方法相比有异曲同工之处。在后续的约减算法中,也需要利用三角剖分算法,所以在去噪工作中无须新增添代码模块,依赖于在约减之前对数据所作的预处理。

3三维模型的简化与多分辨率模型的生成

由于绘制时间和存储量与三角形的数目成正比,而MC算法产生的三角面片很多,约减至关重—222要。约减的方法很多,我们采用了基于TD(triangledecimation)算法的思路,TD算法是通过不断删去重要度低的顶点来完成约减过程,所以约减模型是在连续的变化(每次删除1到2个三角形),为此我们提出了一种适用于顶点删除约减方法的多分辨率模型的生成算法,借助上述数据结构和TD算法的特点,在约减的同时还保留了中间结果,从而产生了一个多分辨率模型,不仅方便用户对所需模型不同程度的需求,而且提高了TD算法的效率。具体做法是:在每删除一个顶点后,包含此顶点的三角形均被删除,剖分后又有一批新的三角形入。在上述结构中对三角面片的删除具体表现为对边的删除,对三角形的插入体现为对边的插入。设立了一个计数器,其初值为零。每删除一个顶点之后计数器加1,并记录在该顶点的删除次序字段。删除顶点之后会有一批三角面片被删除和插入。当边被删除时只将其移入删除链,并不在边链中物理删除该节点,同时在该节点中记录计数器的值。在删除顶点后的对删除后留下的“洞”进行剖分,将新产生的三角形的三条边插入其对应的顶点当前边链,同时在插入节点中记录计数器的值。最后,调整当前边链中节点的顺序。1)能很方便的判断顶点类型,确定边界顶点,边界边。2)在约减中通过顶点-边表结构能快速找到一个顶点周围的所有邻点。3)由于顶点周围的边均按序排列,加快了判断顶点重要度和三角剖分的过程。等约减完成得到了该被简化模型的多分辨率模型。这样模型的减化与多个不同细节层次模型同时产生,大大节省了时间,提高了效率,但该方法对内存的消耗过大,数据存储量也相应较大。在显示模型时,可以根据用户的需要动态调整模型的大小。由于每次顶点删除总是删去1到2个三角形,所以顶点的删除顺序与模型的大小有直接关系。在计算所需显示的三角面片时,根据删除的次序可以在顶点-边表的一次遍历中迅速定位在该顶点被删除以前的模型包含的所有三角面片。4结果上述方法,适合于使模型连续变化、基于顶点删除的约减,该算法产生多分辨率模型。操作系统为WindowsNT4.0,开发工具采用BCB3.0,我们提出的方法用实验验证,取得了令人满意的效果。以提取的颅骨模型为例,原始数据为脑部CT切片,像素数256×256×69。

三维模型范文第4篇

关键词：教学 三维 模型 课外 卡通

最近几年国内的动漫连续剧数量开始井喷，动画电影数量稳步递增，票房也由几千万到几亿，编剧水平和画面质量也明显提高，但真正能走出国门让国外观众叫好的作品却寥寥无几。作为动画产业中期制作的重要的一环，三维模型质量的好坏直接影响作品的直观感觉，而艺术专业的三维课模型课程正是推动该环节发展的基石之一。该课程理论上应该培养学生的这些能力：熟练运用三维软件命令、设计图读图、分析、理解能力、设计制作步骤流程、造型再创作加工能力。对该课程不断的改进与探索不仅能挖掘学生的创造性和逻辑性思维，同时也为其后参与实际项目培养了实际动手与解决问题的能力。

一 目前三维模型课程设计中容易碰到的问题

1课程教学目的缺乏针对性

三维模型制作环节在针对不同行业时有着千差万别的技术标准，即使同一个行业不同产品平台也有截然不同的标准，比如游戏行业，主要分实时渲染模型和CG动画模型，实时渲染模型又有：次世代单机游戏、网络游戏、手机游戏等分类；动画产品又有：电视连续剧、动画电影、电影特效等分类。普通手机三维游戏要求角色面数在几百以内，布线要求精炼，大部分细节靠贴图完成，特效电影模型则几乎没有上限，想要的细节都可以加上，只要电脑内存可以承受。在有限的课时内如果没有明确的针对性，学生就无法形成一个完整的建模标准，导致学习的盲目性。

2教学内容重点不明确

三维类课程和普通艺术类课程有一个很大的区别：门槛较高。这个门槛包含这几个部分：电脑基本操作、界面语言、三维基本概念、特定三维软件基础操作。而真正最有用的建模方法的学习是在过了门槛之后才开始。按照最终的工作环境的要求界面语言通常都会选择英语，然而这正是艺术类学生的软肋，少数同学在开始学习后不久就被这个槛绊倒自退了。另一方面三维基本概念、特定三维软件基础操作包含的内容也很多，如果不加以精简，即使是给128课时都难以讲完。

教材的选择

市面上的教材资源通常都很难完全符合教学的要求：一部分教材属于全能型，从建模到动画到渲染合成等全方位介绍，虽然全面但缺乏重点；一部分教材虽然有重点，但全篇大部分都是建模命令及其参数的解释，案例过于简单，难以培养学生的实战能力；还有一部分教材侧重案列，例子也很实用，但难度缺乏梯度，可能前一个还是飞机建模，下一个就是人体建模，缺乏渐进的过程。

二 解决方案

1 教学方向的确定

学院的人才培养方案和市场需求情况是我们制定课程教学方向的主要指导思想。在动画和游戏两大主要方向中，动画被最终确立为本课程的主要教学方向，预期能力设定为卡通动画连续剧的制作水平。

2 教学内容的确定

教学内容及其分配的制定经过了多次反复的修改讨论才确定下来的，内容大致分为四个部分：行业流程、三维软件基础、三维建模命令、建模方法。其中增加行业流程的目的是让学生有个行业全局观，就像到异地旅行要先看看地图一样，不然完全不知东南西北。这四个部分分别被转化、融合成了6个案列，制作难度依次递增，内容倾向从偏向技术讲解到偏向思路讲解，讲授方法从开始一步一步带着学生做到后期引导学生制订制作方案。

教学知识点的筛选是计划教学内容耗时最多的一环，因为其内容直接影响教学的进度。筛选时主要是考虑项目实施时的需求和必要理论需求两个方面，留下的内容一定是核心的、常用的。比如：项目与命名、Maya里节点的概念、选择元素的几种方式、extrude命令等一定要花时间细讲、讲透。而其他的内容比如热键编辑、环境变量、make hole tool命令等内容可以放到课后自习。其内容也要为学生区分为，课后必看和课后选看。

3 教学的手段

课堂的教学要善用多媒体，准备好必要ppt、画屏软件，录屏软件等。课程初期案列至少做两遍，第一遍纯粹由老师讲解理论并操作，第二遍一步一步带学生做，宁慢勿快，夯实基础；中期等基础和命令都熟悉后，老师只需演示一遍即可，提高效率。另外教学初期老师会遇到一种情况：老师只教了一分的内容，学生那里会产生十分的异常情况和问题，原因主要是学生对软件的各种不熟悉。这里除了耐心辅导以外更重要的要甄别性地讲解基础，另外对学生易犯的错误需要收集整理，在操作前提前打预防针。

三维模型范文第5篇

1.操作步骤

（1）准备要剖切的实体和剖切线。这里的实体只能使用零件设计里面的实体工具生成的实体，不能是包络体；剖切线只能是平面曲线，最好曲率连续，如道路中心线、隧洞中心线等。如图1所示。（2）将剖切线拉伸成剖切辅助面。剖切辅助面的边界应超出要剖切的实体，确保完全相交。如图2所示。（3）用“分割”命令分割生成剖切面。这里只能选择“创成式外形设计”模块中的分割命令。为了达到所需的效果，“要切除的元素”只能是剖切辅助面，“切除元素”只能是要剖切的实体。通过该方法生成的剖切面如下图3所示。（4）用“展开”工具生成剖切面的展开图。一般情况下工程中所需的曲线剖切面都比较复杂，剖切面的孔洞可能比较多，还可能包含一些不可舍弃的、游离状态的孤岛，需要用从原始模型上抽取一些辅助线，将这些孤岛连成一个曲面。下图4展示了剖切面及其展开图。（5）生成剖切面展开图的二维工程图。在CATIA的“工程制图”模块中，“展开视图”工具可以直接用于选择展开图生成二维工程图，但许多情况中，这个工具可能无法使用，这时可以使用“正视图”工具，也能达到同样的效果。用“正视图”工具生成的二维工程图如下图5所示。

2.精度对比

下图6反映了三维模型上剖切痕迹线的长度，图7反映了该线在展开的工程图中的长度，从数值上可以看出剖切线的长度完全吻合，这说明曲线剖切方法取得的剖切面是精确解，而非近似解。图7中的类圆形曲线在不同部位的半径不同，符合圆被曲线剖切的特点。

3.在道路设计中的应用示例

在某水电工程的道路设计中，笔者使用该方法生成道路中心线的立面剖切图，其三维模型以及据此生成的道路平面布置图、道路中心线剖切面的二维工程图如下图8~图10所示。

4.编程思路

上述操作步骤实际上已详细说明了编程的思路。在开发中，建议采用自定义特征方法，将中间过程封装。在使用时，用户仅需指定实体、剖切线，即可获得剖切面的二维工程图。

5.结论

CATIA软件源自于机械行业，尽管其功能强大，但与水电行业的专业要求还是有不少距离。在实践中，一方面需要对软件功能进行深入研究，尽可能挖掘软件潜力，功能组合是一个解决应用问题的好办法；另一方面，需要结合水电专业过程特点，进行针对性二次开发，定制出适合水电工程数字化设计需要的专业性工具，甚至设计管理系统、平台。

三维模型范文第6篇

关键词：三维激光扫描仪 数字城市三维模型应用

Abstract: In this paper, through the use of three-dimensional laser scanner to obtain building geometry data, to build a the digital city three-dimensional model method research, preliminary tests showed that the method can be applied to the field of three-dimensional modeling of the Digital City, is a three-dimensional model to build a digital citymore advanced means of a technique.Keywords: three-dimensional laser scanner; digital city three-dimensional model; application;

中图分类号：O343.2 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

“数字城市”是以信息技术为基础，以宽带网络为纽带，对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类三维描述的系统。数字城市以地理空间框架为基准，集成城市自然、社会、经济、人文、环境等综合信息，基于网络基础设施实现城市信息的广泛共享。数字城市代表了城市信息化的发展方向，是推动整个国家信息化的重要手段。国家测绘局于2006年启动了“数字城市建设示范工程”项目，在全国选择若干具备条件的城市作为试点，开展数字城市地理空间框架建设，并在最近几年内在市、县两级逐渐推广。在数字城市地理空间框架中构建三维模型，有助于提高城市的综合管理水平，提升城市的形象，在城建、规划、旅游、国土、消防等众多领域发挥了积极作用。如何快速准确的获取构建三维模型所需要的空间几何数据，一直是困扰人们的一个问题，也是国内外研究的重点和热点之一。三维激光扫描仪的出现和在工程领域的广泛应用,在这个方面实现了较大的突破和改进。三维激光扫描仪能够快速准确的获得建筑物的高程和立面数据，对于构建精准的三维模型发挥了重要的作用。

1 三维激光扫描仪测量原理

三维激光扫描仪的工作过程是一个不断重复的数据采集和处理过程，它采用仪器坐标系下的三维空间点组成的点云图来表达对目标物体采样的结果。三维激光扫描系统通过内置伺服驱动马达系统精密控制多面反射棱镜的转动，使脉冲激光束沿横轴方向和纵轴方向快速扫描。通过测量扫描仪到目标点的距离值和激光束的水平方向值和竖直方向值计算激光脚点的三维坐标。同时，彩色CCD相机拍摄被测物体的彩色照片，记录物体的颜色信息，采用贴图技术将所摄取的物体的颜色信息匹配到各个被测点上，得到物体的彩色三维信息。

2 利用三维激光扫描仪构建三维模型的工作流程

利用三维激光扫描仪获取建筑物的空间几何数据，进行数字城市三维模型建设的工作流程主要包括：外业扫描、数据拼接、特征线提取、3D建模、格式转换几个部分。

2.1 外业扫描

首先根据扫描目标的位置、大小和复杂程度设计出各扫描站和控制标靶的位置，通常一个目标点需要多个测站才能完成。可以根据当地的GPS控制点的点位，通过全站仪进行测量定向，从而确定三维扫描仪扫描数据的坐标参考。一般采用连接点测量的方法进行扫描，连接点测量法具有高效和精确的特点，站与站的连接精度可达1毫米，适用于测量范围在300 米之内的区域。

外业测量过程中，待测对象和标靶是分开进行扫描和测量的。首选在一个测站位置上选定测量区域，指定测量距离与间距，进行自动扫描。然后选择测量标靶命令，照准标靶位置，记录点位。要保证三个标靶点位在下一测站中可见，从而保证可将扫描数据依次拼接。在扫描过程中，启用三维扫描仪的自动拍照功能，在形成点云数据的同时，采集到扫描目标的纹理照片。

2.2 数据拼接

将外业的扫描数据导入到电脑的Cyclone软件中，软件可自动识别点云、图像和标靶点，并分站放置在对应的目录树下。采用连接点拼接，只需依次选中对应的两站中的三个标靶点，软件系统可自动进行拼接。选择全部点云数据，合并到一个工作场景中。在此基础上进行删除噪声点、非测量区域点，并把导入的图像的颜色分别赋予对应的点云等处理。

2.3 特征线提取

为了方便特征线的提取，通常需要将建筑物的坐标改成正南正北状态。首先框选楼房正立面墙体上一块点云，将框内的点云拟合成mesh网格平面，在生成的mesh面片上任意选择一点，点取更改坐标命令，就可将建筑物纠正为正南正北方向。将点云数据统一化后导入到AutoCAD软件中，利用Cyclone软件的cloudworx插件打开点云数据，根据点云的形状，描绘出特征线。在提取特征线的过程中，为了避免背面的点云对描线产生影响，可以使用点云切片的功能。在描线的过程中还可以使用刷新点云的功能使点云的轮廓更加清晰。

图1 坐标纠正之前状态 图2坐标纠正之后状态

图3根据点云提取模型的特征线

2.4 3D建模

将特征线文件导入3DMAX软件中，作为底图或立面高程数据的参考，进行三维建模和纹理贴图工作。利用3DMAX软件的拉伸、挤出、旋转、变形等命令进行模型，将数码相机实地采集的纹理照片或三维扫描仪拍摄的照片修饰成贴图纹理，并将纹理指定给选定对象上，完成三维建模工作。构建模型时应遵循真实性、美观性、代表性三个原则。

图4 特征线导入到3DMAX中建模图5 建成的三维模型

2.5 格式转换

现在的数字城市地理空间框架建设多是以NEWMAP软件作为平台的。该软件对导入的三维模型的格式是有要求的。一般要求数据格式为*.x格式(DirectX的压缩格式) ，模型能用微软的Directx viewer工具打开，且不缺失纹理，模型的面应尽量少。模型中用到的纹理图片应为dds(DXT3)格式，纹理尺寸采用MIP MAP 模式 (即2的n次幂 ×2的m次幂)。所以要将3D模型通过转换工具转换成上述要求的标准格式，才能导入到数字城市地理空间框架平台中。

3 结束语

本文通过对利用三维激光扫描仪扫描构建三维模型方法的研究，分析了三维激光扫描仪的工作原理，探索了构建三维模型的基本的工作流程，初步试验表明了该方法可以应用于城市建筑物的三维建模，是构建数字城市三维模型的较为先进的技术手段。另外，庞大的点云数据，如何管理和处理海量数据，并保证数据在处理过程中精度不受损失是需要进一步解决的问题。获取的三维点云数据如何能够自动拟合形成实体模型或自动提取出特征线，是三维扫描仪在软件处理方面亟待解决的内容，也是下一步研究的重点和难点问题。

参考参考文献

[1]范海英，杨伦．三维激光扫描系统的工程应用研究[J]．矿山测量，2004，(3)．

[2]张立明．AutoCAD2002精彩创意实例讲解[M]．海洋出版社，2002年．

[3]范海英，李畅．Cyra三维激光扫描点云数据在AutoCAD中的处理方法研究[J]．辽宁科技学院学报，2007，(3)

[4]王彬华．AutoCAD2002中文版实例教程[M]．电子科技大学出版社，2002年文献

作者简介：

三维模型范文第7篇

【关键词】地籍管理；三维城市模型；三维宗地图；宗地信息

随着科学技术的快速发展，目前在城市发展中，利用三维城市模型来表达城市内所有固定对象已十分普遍，特别是三维地理信息系统软件的应用，更使现实世界对象及城市景观利用三维模拟和仿真成为可能，通过自动或是手动的方式构建三维模型来将城市的景观展现出来。而且三维城市模型在表达上具有较强的直观性，交互操作上灵活性较强，具有强大的数据管理能力，因此在当前城市管理工作中应用越来越广泛，在各领域发挥着非常重要的作用。

一、三维城市模型在城镇地籍管理中的意义

地籍管理作为国家行政管理措施及土地管理的重要组成部分，能够对土地管理工作进行强化。目前主流地籍管理信息系统是基于GIS及办公自动化的图、文一体的办公信息系统，属于二维地理信息系统，能够对城镇宗地空间位置进行测定，查询土地权属信息及宗地图输出。但基于二维地理信息系统下所输出的宗地图，由于线条简单及界址点表观不直观等，从而极易引发宗地图在面积及界址上产生纠纷。宗地图主要是对现实世界中某块宗地的基本情况进行反映，二维宗地图主要是由二维线划及平面符号来表达，由于线条十分简单，无法准确反映出自然界的本原情况，而且在表达上缺乏直观性，容易引发土地纠纷。三维城市模型是利用三维形式来对城市真实空间的情况进行描绘，能够将城市地形、道路、建筑、围墙及周边环境直观的表达出来，实现对可视化多维数据的有效管理。因此将三维城市模型引入到城镇地籍管理工作中来，将界址点的位置有效的标注在三维城市模型的相应位置，实现对宗地的形象化管理，可以有效的避免因界址不明而引发的土地纠纷发生。

二、三维城市模型在城镇地籍管理中的应用

（一）现场勘测

目前在城镇土地管理工作中，对于城镇建设项目用地在现场勘测过程中主要由前期的勘测定界及后期的现场测绘两个阶段组成。首先，在前期勘测定界工作中，对采用征用、划拨及使用等方式提供用地的各类建设项目，需要实地对土地使用范围、测定界桩位置、标定用地界线、调绘土地利用现状、计算用地面积进行勘测定界，从而为土地管理部门进行建设项目用地审查提供重要的依据。其次，后期的现场测绘工作。这部分工作通常是在用户取得土地使用权后领取土地证时进行，是对前期勘测定界图的复核和验证，并依据权威信息来进行宗地图的编制。基于前期勘测定界及后期的现场测绘工作来制作城市三维宗地图，在具体制作过程中不仅需要该宗地及其周边的底座信息，同时还需要将本宗地及周边建筑物、围墙等高度数据、本宗地及周边环境的纹理数据、本宗地及周边地块的权属信息等测调内容补充进去。

（二）三维城市模型的制作

在制作三维城市模型过程中，由于空间数据获取方式及表达形式都存在着差异性，这也使其制作模型具有多样性。对于国土部门来讲，其在宗地图中利用三维城市模型能够更好的对宗地及周边的情况进行再现，确保达到亲临现场的效果。这就决定了在对宗地内及周边三维城市模型制作过程中不能利用示意性纹理和火柴盒状简易模型的自动化生成方式，需要利用三维建模型工具来详细进行构建。在制作三维城市模型时，需要以现场实测的地籍图作为底图，建筑物及围墙等的高度需要利用全站仪来进行测定，宗地及周边的外观纹理数据可以利用数码相机进行拍摄。在制作时应遵循以下原则：1）真实坐标原则，道路、河流、绿地、建筑物、围墙、界址点、界址线等对象严格按二维地形图的底座坐标来构建三维模型。2）合理取舍原则，受制于计算机处理能力和模型制作成本的制约，如果想将宗地周边所有地物的全部细节信息进行重建具有不现实性，因此利用三维城市模型可以在表达对象特征时将一些不必要的细节信息进行简化，将最能代表地物显著特征的部分进行保留。3）模型、纹理简化原则，为了能够有效的提高三维城市模型在可视化软件中的运行效率，则可以在确保模型几何形状及纹理外观的基础上，充分的减少模型使用的三角面片数量和纹理尺寸，对于几何模型中无法表现出来的详细信息，可以尽量使用纹理来进行弥补，从而起到更好对几何图形细节和材质属性丰富的目的。

（三）三维城市模型的可视化与管理

利用三维地理信息系统软件能够将各种通用格式的三维城市模型数据导入其中，从而实现模型数据的三维交互浏览。而且三维城市模型与实地的空间坐标完全一致，这样在三维场景中工作人员就能够直接对界址点位的三维坐标进行读取，并对界址线圈定的宗地面积进行量取，三维城市模型的可视化功能，为地籍管理提供了更多的便利。

（四）制图输出

三维城市模型软件具备高分辨率的制图输出功能，可以将一处宗地的三维城市模型导入到三维城市模型软件中，并对观察角度进行合理的调整，而且所输出的宗地图精度能够达到屏幕分辨率的十多倍以上，能够有效的满足大幅面图纸打印关于像素的需求。

三、结束语

利用三维城市模型来进行城镇地籍管理工作，能够构建宗地三维城市模型及界址点模型，同时将这些模型导入到三维城市模型软件中，从而在软件上即可实现对宗地浏览、查询和量测。在对三维宗地图进行制作时，需要对其角度进行有效调整，从而输出满意的宗地图。通过推广和使用三维宗地图，能够使民众更好的理解地政管理工作，同时减少宗地纠纷问题的发生，有利于更好的实现对国土资源的有效管理。

参考文献

[1]文小岳，李志文，李光强，王振兴.二维地籍模型到三维地籍模型的转换方法[J].测绘通报，2010-04-25.

[2]张照杰.城市三维地籍管理的研究[J].北京测绘，2014-12-25.

三维模型范文第8篇

关键词： 制冷设备 虚拟模型 设备拆装

随着计算机技术的发展，在专业课教学中采用计算机三维模型仿真教学已成为一个发展方向。在传统教学方式中，因为挂图或胶片是静止的，无法连贯地演示制冷设备的拆装过程，由此造成老师的讲解困难和学生的理解困难，教学效果不理想。

压缩机与冷凝器、蒸发器、节流装置共称为制冷系统的四大部件，以上设备的讲解一直是制冷专业的必备知识点，设备的内部结构和拆装过程是专业技能训练的重点和难点，普通的理论讲解很难使学生对设备的内部结构快速掌握。

1.制冷设备三维实体模型的作用

开发制冷设备三维实体模型有三个作用：第一，可以开展多项制冷设备的技能训练，弥补实验室制冷设备数量的不足，消除拆装过程对设备本身的不利影响，如果让每个学生都到实验室进行拆装，一是实验室没有这么多设备供学生拆装，二是拆装每台设备的时间长，如果轮流拆装则会影响正常的教学进程，三是会影响压缩机等制冷设备的配合间隙，影响制冷设备的正常使用。第二，可以积极开展虚拟仿真的技能训练，提高学生对虚拟仿真模型的掌握能力，发展学生的三维空间的想象能力，增强学生的综合能力。第三，将三维实体仿真模型应用于专业的技能实训，弥补制冷设备实训教学的不足。同时，制冷设备的三维模型开发可以为专业教学的其他实景训练打下基础，对高等院校技能人才和企业工程技术人员的培养均起到关键作用。

因此，专业教学亟待开发制冷设备三维虚拟仿真模型，通过模型开发，将压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置的内部结构、零部件及装配顺序表达清楚，提高专业教学效率和学生的学习积极性。

2.制冷设备三维仿真模型开发的意义

开发制冷设备三维模拟仿真模型的意义体现在以下四个方面：第一，运用制冷设备三维模拟仿真讲解制冷专业课内容可以有效增强教学效果，避免传统教学中使用挂图带来的弊端，使学生迅速掌握制冷设备的内部结构、设备拆卸过程与装配过程，为制冷设备实体的拆装与设备的故障排除打下基础。第二，使用制冷设备三维模拟仿真可以大大提高学生的学习积极性。学生往往对教学挂图没有兴趣，特别是机械结构挂图，剖面线错综复杂，造成学生的识图困难，采用三维实体仿真可以避免学生识图上的困难。第三，运用制冷设备三维模拟仿真可以为学生的实景教学打下基础，有了三位实体仿真的学习，学生对制冷设备的总体结构有了全新认识。第四，复杂问题由繁化简，增强教学效果。同时，提高教师运用多媒体手段教授专业知识的能力，为教师开展科研奠定良好基础。

国家骨干校建设成果提供丰富的科研工作基础，将国家骨干校建设成果应用到专业教学中是今后制冷专业教研组工作的重点，其中如何融入先进的教学方法与手段是建设成果实施的关键。建设成果的实施需要专业的人才培养模式进行转变，人才培养模式已由过去的传统教育方式逐渐向工学结合、顶岗实习的模式转变，也就是说，学生不能仅坐在课堂上学习，更要在真实的或是仿真的工作环境中获取知识。

3.制冷设备三维实体仿真模型开发

开发三维的模型包括：活塞式压缩机、水冷式冷凝器、蒸发器和热力膨胀阀等三维模型。学生通过计算机进行制冷设备四大部件的三维实体仿真拆装，实现模拟虚拟拆装环境。要运用当前先进的职业教育设计理念，对制冷设备的三维模型进行教学设计。

基于三维实体软件Solid Works软件环境下完成产品的三维模型设计，内容包括活塞式压缩机的三维造型设计、螺杆压缩机的设计、蒸发器与冷凝器三维模型分析、热力膨胀阀的三维模型设计等，其中的三维模型设计必须根据企业的实际情况加以确定。

（1）形成完整的研究过程，选择当前具有代表性的制冷设备作为零件造型，然后进行装配设计、运动分析、工艺设计，最后实现虚拟仿真文件，包括活塞式压缩机、螺杆式压缩机、水冷式冷凝器、蒸发器与节流装置热力膨胀阀的模拟仿真模型，下图为研究内容框图。

（2）运用当前先进的教学设计理念，对形成的三维模拟仿真文件进行教学设计，使之适应当前职业教育的发展。多媒体课件本质上是一种计算机应用软件，软件工程中通常以流程图的形式描述软件产品的设计与制作过程。从总体上看，三维模型的教学设计包括软件设计、软件制作、课件设计和课件制作四个阶段，前两个阶段已经在三维设计软件平台上完成，后两个阶段需运用多媒体技术完成。三维实体软件应根据高职院校学生的特点进行三维模型的教学设计。

（3）实现人机互动。

在完成制冷设备三维实体构建后，进行三维动态实体虚拟拆卸与装配，形成制冷设备可执行仿真拆装文件，有效实现人机交互。学生可以通过计算机对一台压缩机进行完整的拆装，并且整个过程动态可视，实现模拟真实的拆装环境。拆装课件通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机的对话。通过人机交互，可以轻松实现三维实体虚拟仿真环境下的演示。

4.结语

通过开发制冷设备的三维实体仿真模型，可以调动学生的学习主动性，增强学习效果，提高教学质量。还可以应用于专业技能训练及教师教学科研、企业工程技术人员培训之中，真正实现专业教学、科学研究、对外服务的一体化。同时，制冷设备的三维实体仿真模型的开发还可以为开展高校制冷专业课程的其他实验打好基础，对高等院校技能人才和企业工程技术人员的培养均起到关键作用。

参考文献：

[1]周莺，张华俊，李积杰.世界制冷压缩机现状及发展动向[J].压缩机技术，2001（4）：39-46.

[2]张华俊，王俊.家用空调压缩机的发展趋势[J].制冷与空调，2000（4）：10-12.

三维模型范文第9篇

关键词：三维地质模型 TIN模型 封闭面固化成体 精度评价

1 概述

在国内外矿业研究领域，三维地质建模技术逐渐成为研究的热点和焦点。通常情况下，进行矿体分析和矿床预测是以三维地质模型为基础的，三维地质模型在一定程度上为工程决策和管理提供参考依据。所以，在当前环境下，研究分析三维地质模型的建模过程，具有重要现实意义。

在对露天矿开采进行设计，以及制定生产进度计划时，需要结合地质数据管理的现状，利用三维地质建模技术，将计算机处理数据信息的能力与设计人员的专业知识、专业技能进行结合，其作用主要表现在：一方面展示工程设计人员的能力，另一方面制定科学、合理的采矿方案。

2 三维地质模型的建立及更新

2.1 建立三维地质面模型

2.1.1 建立采场面模型

在建立露天矿采场面模型的过程中，由于露天矿采场特点的影响和制约，在建模过程中本文采用了加入约束线的TIN模型，在构建露天矿采场面模型过程中，台阶线的约束条件需要进行重点考虑。在构建采场面模型的过程中，如果对坡顶线和坡底线的影响考虑的不全面、不细致，在一定程度上就会出现三角形跨越坡顶线和坡底线的现象，进而台阶被削平，影响下一步的工程量的计算。通过对TIN模型进行加入约束线处理，使之具有约束条件，进而很好的反映露天矿的地表情况，如图1所示。

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图1 采场界面示意图

2.1.2 建立煤岩面模型

煤、岩对于露天矿来说，是其主要的地质矿床。在构建煤、岩面模型的过程中，约束线通常是平面数据点的边界线。为了达到描述煤、岩层面的目的，需要对煤岩顶板、底板、侧面分别构建三维面模型，为此本文通过采用带约束的TIN法进行建模。由于煤层界面处于地表之下，以此通过钻孔的方式获取样本数据，受取样点数量较少的影响和制约，高密度的TIN模型难以形成，进而需要对模型进行插值处理。在本文中使用的是距离幂次反比法，对三维格网数据点进行插值处理，形成Grid格网模型，最终生成TIN模型，如图2所示。

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图2 煤层界面示意图

2.2 建立三维地质体模型

通过采用封闭面固化成体的建模方式构建三维地质体模型。在建模过程中，构建地质面模型时需要借助不规则的三角网，尤其是要充分利用上下地质界面和侧面的三角网模型，进而形成闭合面，进一步构造地质体，最后生成三维地质体模型，地质对象内部的属性特征和地质对象之间的拓扑关系通过三维地质体模型对其进行描述，该模型同时具有对三维空间进行分析、查询、决策功能。

2.2.1 建立采场现状实体模型

通过采用封闭面固化成体的方式建立采场现状实体模型，利用该模型对采场进行模拟，其效果较为理想。生成采场现状实体模型的过程如下：

①在建模过程中，模型的约束线选择露天矿台阶的坡顶线和坡底线，生成的TIN模型遵守带约束的Delaunay法则，构建采场现状面模型时使用小三角面片单元，在一定程度上生成采场现状的顶面模型。

②采场现状顶面模型边界线的确立。

③在某一水平面内对三角形面片单元进行投影处理，将产生的投影作为采场现状实体模型的底面。

④采场现状底面模型边界线的确立。

⑤通过①和③生成的模型顶面和底面，同时对模型的侧面进行构建。

⑥利用封闭面固化成体的方法，对已经确立的采场现状实体模型的顶面、底面和侧面进行处理，建立采场现状实体模型。

⑦通过采用AutoCAD提供的着色、渲染等手段对地层的形态进行显示，在一定程度上增强了立体感，进而使其更加形象，如图3所示。

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图3 采场实体模型

2.2.2 建立煤层实体模型

在建立模型方法方面，建立煤层实体模型与建立现状实体模型大致相同。生成煤层实体模型的过程如下：

①煤岩顶底板所需的数据，在建模过程中，从钻孔、剖面图、等值线中获得，对离散数据通过估值的方式进行处理，通过对半径进行科学合理地参估，进而获得煤岩顶底板的相关数据。

②在构建顶板面模型、底板面模型的过程中，充分利用煤岩的顶板数据和底板数据，顶底板面模型的边界线自动生成。

③侧面模型的构建需要通过借助顶底板面模型的边界线。

④确立煤岩顶板、底板、侧面模型后，建立煤岩实体模型需要借助封闭面固化成体的建模方法，如图4所示。

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图4 煤岩实体模型

2.2.3 建立露天矿三维实体模型

如图5所示，在建立地质体模型（现状实体模型、煤层实体模型、断层实体模型等）的过程中，其中，基态模型选择现状实体模型，通过运算建立相应的地质体现状模型，通过反插处理，生成相应的露天矿三维地质实体模型。

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图5 露天矿三维实体模型

2.3 三维地质模型的更新

随着工作台阶的不断推进，需要对采场实体模型和煤岩实体模型进行更新。每月的平盘作业工作量，测量部门都要对其进行验收测量处理，同时及时更新采场DEM模型和采场现状模型。地质部门每月对于地层界面进行写实工作，利用新的地层界面写实数据对原有的地层平面数据进行及时的更新处理，然后对煤岩实体模型通过封闭面固化成体的建模方式进行更新。

露天矿三维可视化地质模型通过上述操作实现了自动更新的功能，在一定程度上构建了动态地质模型。结合露天矿的开采特点，这种模型能够进行自动更新，其更新过程是，利用测量验收数据和地质写实数据完成地质体模型、采场实体模型的更新功能。露天矿三维可视化地质模型的更新速度在一定程度上大大提高，为应用地质实体模型创造了条件。

3 三维地质模型精度评价

传统地形图在描述地形的过程中，受测量方法、误差、等高距等因素的影响，存在描述不准确，测量精度的缺陷。通过采用离散化的方式，对采样数据进行处理，三维地质模型在描述和表达的过程中，克服了传统地形图描述存在的缺陷和不足，在一定程度上提高了测量的精度和描述的准确性。

3.1 回放等高线套合分析

将模型数据生成等高线图，与原始等高线进行叠加比较，同时对等高线是否存在异常现象进行相应的检查，这个过程被称为等高线套合分析。通常情况下，对于模型精度，通过等高线套合分析就能对其进行全面的评价。如图6所示，其中灰色线和黑色线分别表示原始的等高线图和根据DEM内插生成的等高线。

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图6 模型等高线叠加图

3.2 剖面检查法

沿着原始地质剖面方向，截取模型剖面图，通过与已知的勘探线剖面进行对比，分析高程点的误差，在一定程度上满足了误差精度的要求，该方法被称为剖面检查法，如表1所示。

表1 高程差比较表

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4 结论

①本文在建立三维地质面模型的过程中，借助TIN建模方法和封闭面固化成体的构模方法，进而建立露天矿三维地质体模型，进而描述地层的形态和发育程度。

②本文通过采用自动更新的新方法对三维地质模

型进行处理，进而对地表模型和地质面模型进行自动更新。

③本文通过对模型精度的误差源进行分析，利用多种方法对模型精度进行评价。

参考文献：

[1]王志宏，陈应显.露天矿三维可视化矿床地质模型的建立[J].辽宁工程技术大学学报，2004（4）：145-148.

[2]宋子岭，王东，刘毅勇.元宝山露天矿地质模型及采矿计划编制系统[J].辽宁工程技术大学学报，2003（8）：12-14.

[3]邓寅生，曲鹏举，庞玉娟.基于OpenGL的地质体三维可视化系统开发[J].微计算机信息，2007.3（3）.

[4]刘少华，程朋根.Delaunay三角网嵌入约束线段算法的研究及三维可视化[J].华东地质学院学报，2003，26（1）：82-85.

[5]刘光伟.平庄西露天矿三维地质模型的建立[J].露天开采技术，2008增刊：45-46.

三维模型范文第10篇

关键字：城市；三维仿真；建模

中图分类号：O343文献标识码： A

1引言

全球化、信息化是未来城市经济发展的总趋势,实现城市信息化是一个城市融入全球化浪潮的必要条件。城市信息化最显著的特征就是“数字城市”的建立。数字城市是综合运用GIS、遥感、遥测、网络、多媒体和虚拟仿真等高技术手段,对城市的基础设施、功能机制等进行采集、动态监测管理和辅助决策支持的技术服务系统。数字城市具有使城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等系统数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策和实现可视化等强大功能。数码城市作为数字城市的三维可视化表现,为人们在处理城市复杂系统问题时,能帮助人们更好地建立全局观念。

本文以中小城市的三维仿真建设为例，在对现有三维城市模型的建模方法的了解基础上，对城市三维仿真建模的基本技术路线和方法进行探讨和研究。

2城市三维仿真建模现状研究

与传统二维数字地图类似，作为空间数据基础设施的重要内容之一的三维城市模型是覆盖整个城市范围的。目前，三维城市建模过程的数据获取仍是一项投资巨大、技术要求复杂的工程，其技术水平成为三维城市建模的制约因素，也是提高三维城市建模的自动化水平的瓶颈。目前三维城市模型的建模方法主要可以划分为以下几类：

2.2 基于CAD的三维城市建模方法

三维CAD模型是三维城市模型的重要数据源之一，这一方法是使用AutoCAD、3D max等建模软件来建立三维城市模型。三维CAD模型由一个或多个多边形模型构成，能够详细地表达建筑物的几何特征。其信息表达是通过对图形进行实体拉伸和计算各种设计参数来实现的。在图形处理和三维建模方面，CAD系统则具有独特的技术优势。这一方法的优点在于可逼真地表示规划设计成果的精细结构和材质特征，并达到较高水平的细节程度；其缺点在于建模时间周期长，成本高，需要大量的手工操作和复杂的人机交互过程。

3 城市三维仿真场景的构建

城市三维场景包括许多组成要素，例如建筑物，地形，水系，道路，植被，公共设施等等。但是在其中最重要的包括两类：地形和建筑物。地形是三维场景中最基础的要素，控制地面的基本走势和起伏。而高低大小不一的建筑物则是城市的标志，两者均是三维场景中最重要的组成部分。这两部分也是三维场景构建中工作量最大，成本最高的部分。

3.1 城市三维地形的建立

所谓的三维地形建模，就是指在需要工作的范围内，按照一定的建模算法，采集该区域内适当比例尺的真实地形地貌数据，来描述该范围内区域的地形起伏。采取利用DEM数据对地形进行三维建模。利用DEM对地形进行建模的方法有多种，常用的有规则格网（Grid）、不规则三角网（TIN）和混合网（Grid-TIN）。

Grid模型是用一组大小相同格网描述地形表面,通常用于地形较为平坦的地区。规则格网是一种栅格数据结构，它把数字地面模型覆盖区划分成为矩形格网，每个网格的大小和形状都相同，用相应矩阵元素的行列号来实现网格的二维地理空间定位，第三维为高程信息。矩形格网数据结构、拓扑关系简单，便于存取和处理，算法容易实现，但数据冗余过大，尤其是在地势起伏不大的地区更加明显。TIN模型由分散的地形点按照一定的规则构成的一系列不相交的三角形组成。它描述地面的真实性由地形点的密度决定，划分的三角形数量越多，越能反映真实的地貌。不规则三角网数字地面模型根据地形的起伏决定数据量的大小，因而能有效地表达地形的结构特征。在同等精度下不规则三角网地面模型比正方形格网存储效率更高，但其算法实现比较复杂。

在DEM模型上叠加各种诸如道路，水系等矢量信息，可以更逼真地反映实际的地表情况。构造基于DEM的三维建筑物模型，可以产生城市的虚拟现实景观。为获得真实感的城市地面场景显示，表现出城市地面的各种要素特征，可将遥感影像作为纹理数据叠加显示在地表模型上。其原理即获得与地形数据相应的遥感影像数据，依据这两种数据建立纹理空间和景物空间之间的映射关系，将影像数据按规定的要求“贴”在三维地形表面上，使所生成的三维地形图既立体又真实。纹理空间和景物空间之间的映射实际上是实现遥感影像数据与相应地形数据在平面位置上的配准，其映射关系一般采用下面的仿射变换：

式中(X、Y)是任意一点在遥感影像数据中的坐标，（xT、yT）是其对应地形数据点的平面位置，(aibi，i=0、1、2、3)为八个变换参数。建立这样一个映射至少需要个己知其纹理坐标和地形坐标的控制点。

三维地形建立主要采用TerraBuilder，TerraBuilder是Skyline系列产品的一个组件，可以用于创建地理配准，具有照片实景效果的三维地形模型。主要步骤包括：

（1）将各类航片或者卫星影像以及DEM一文件加载到TerraBuilder中。可添加的文件类型包括：*.Img，*.ecw，*.tif，*.bmp，*.sid，*.mpu，*.mpt等。

（2）利用TerraBullder生成MPT格式的文件，运行SouresConvert，或者添加完所有数据后再使用(BuildConvertsall)也可。

3.2 三维数据生产与建设

3.2.1三维场景制作流程

三维场景的制作流程一般经历以下几个阶段：二维数据准备、地形数据导入或创建、矢量数据导入、矢量数据编辑、三维模型导入、场景要素编辑、动画和输出编辑等几个步骤。

3.2.2三维数据建库流程

三维数据的建库与一般二维数据的建库具有很大的区别，一般经过数据转换、数据生产和数据上载等几个主要的过程。

4 三维建模效果展示

城市三维建模效果图如图4-1，4-2所示。

图4-1 效果图1

图2 效果图2

5结束语

随着数字城市建设工作的发展，虚拟现实技术，空间可视化技术和GIS技术都得到了迅速的发展。城市三维仿真模型的建立，若结合其开发出城市三维景观平台，可以实现虚拟现实与3D GIS的有机结合，可以为各行各业的三维一个用提供有力的支持，能够全方位的，直观的为人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息。通过对平台的数字化管理，为城市规划、建设与运营管理、安全管理、决策支持等提供直观的三维信息化服务。同时可以大大提高城市空间信息共享和利用水平。本文着重研究了浙江省中小城市三维仿真模型的建模方法，以望在今后同类项目中能起到参考作用。

参考文献

[1] 朱庆，林晖.数码城市地理信息系统―虚拟城市环境中的三维城市模型初探. 武汉:武汉大学出版社，2004.

[2] 朱庆，李德仁，龚健雅等.数码城市GIS设计与实现. 武汉大学学报信息科学版，2006.

[3] 雷娜娜.数字西安三维景观系统的构建. 长安大学硕士学位论文,2009.