城市三維可視化表達(dá)與應(yīng)用已經(jīng)成為“數(shù)字城市”建設(shè)中的重要內(nèi)容，建筑物的三維模型重建對(duì)數(shù)字城市的建設(shè)具有重要意義。本文以某大樓為例，用全站儀進(jìn)行特征數(shù)據(jù)采集，在AutoCAD 中構(gòu)建高精度線框模型，結(jié)合3DMax 的高效模型創(chuàng)建功能，對(duì)其進(jìn)行三維模型重建，而且所建模型都具有真實(shí)的三維坐標(biāo)。結(jié)果表明此方法能夠滿足建筑物的精度要求，有助于數(shù)字城市的建設(shè)。

　　引言

　　數(shù)字城市的提出使得建筑物的三維數(shù)字化成為研究熱點(diǎn)。而三維數(shù)字化就是三維建模，也就是將建筑物由平面圖形擴(kuò)展為三維圖形，使人們能夠體驗(yàn)到逼真的場(chǎng)景。而尋求一種高精度、高效率的建模方法是建筑物三維數(shù)字化的首要任務(wù)。

　　現(xiàn)代城市建筑物鱗次櫛比，傳統(tǒng)的單棟建筑物建模方法效率較低，精度不高，特別是后期處理繁瑣，室內(nèi)工作量大，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，不能滿足建筑物快速三維建模的需要。結(jié)合AutoCAD 和3Dmax，進(jìn)行建筑物的三維建模，能夠滿足建筑物的精度要求。

　　AutoCAD 具有完善的圖形繪制功能，有強(qiáng)大的圖形編輯功能，可以采用多種方式進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)多種圖形格式的轉(zhuǎn)換，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力。同時(shí)AutoCAD 三維模型建模能力和精確度是其他軟件不能比擬的，也正是因?yàn)樽非缶�確而使得其在建模上變得復(fù)雜。3DMax 具有豐富的造型工具，材質(zhì)貼圖等，可以制成效果好、直觀、逼真的模型，但是其交互性比較差，精確度不高。兩款軟件都有各自的優(yōu)點(diǎn)和局限，利用AutoCAD 和3DMax兩款軟件的建模優(yōu)點(diǎn)，以某大樓為例，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的三維建模。

1、AutoCAD 和3DMax 建模主要方法和步驟

　　結(jié)合AutoCAD 和3DMax 對(duì)建筑物進(jìn)行三維建模，整體流程包括: 全站儀采集特征數(shù)據(jù)點(diǎn)、導(dǎo)入AutoCAD 結(jié)合Auto Lisp 軟件形成線框圖、導(dǎo)入3DMax 建立三維模型、3DMax 紋理映射、模型輸出，整體流程如圖1 所示。

　　1.1、數(shù)據(jù)點(diǎn)采集

　　利用全站儀采集建筑物的特征點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的三維建模，所測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)都是建筑物的真實(shí)坐標(biāo)，建立的模型也是真三維模型，可滿足現(xiàn)代化城市規(guī)劃和管理的需要。

圖1 基于AutoCAD 和3DMax 的建筑物三維建模

　　全站儀數(shù)據(jù)采集主要包括: 場(chǎng)地勘查、控制點(diǎn)布設(shè)、控制測(cè)量、建筑物特征點(diǎn)測(cè)量。

　　① 場(chǎng)地勘察: 勘查場(chǎng)地主要是要了解建筑物的周邊環(huán)境、建筑物位置、走向以及總體結(jié)構(gòu)等。由于該大樓所處在教學(xué)區(qū)，四周只有少量的樹(shù)木，周?chē)�有一條水泥路，便于安置儀器，盡量減少房子本身和樹(shù)木的遮擋。

　　② 控制點(diǎn)布設(shè): 控制點(diǎn)布設(shè)要保證每一控制點(diǎn)和至少兩個(gè)其他控制點(diǎn)通視。由于該大樓屬于長(zhǎng)方形，且寬度較窄，在兩端布點(diǎn)要保證能和兩邊控制點(diǎn)通視。

　　③ 控制測(cè)量: 為了布設(shè)高精度的控制網(wǎng)，獲取高精度的控制點(diǎn)坐標(biāo)，將控制測(cè)量分為平面控制測(cè)量及高程控制測(cè)量，分別進(jìn)行測(cè)量與平差計(jì)算，得到各控制點(diǎn)坐標(biāo)。

　　④ 建筑物特征點(diǎn)測(cè)量: 測(cè)量建筑物時(shí)，最佳的方法就是采用免棱鏡的電子全站儀進(jìn)行三維數(shù)據(jù)采集。為了提高效率和精度，必須針對(duì)建筑物構(gòu)件的三維特征點(diǎn)進(jìn)行散點(diǎn)式數(shù)據(jù)采集。測(cè)量建筑的特征點(diǎn)時(shí)不僅要測(cè)平面特征點(diǎn)，還特別要注意建筑物的立面上特征點(diǎn)的測(cè)量，例如墻角和墻頂?shù)冉ㄖ��?gòu)件必須要有特征點(diǎn)。

　　建筑構(gòu)件的三維圖形是由各種形狀的面組成的，大部分為平面，少數(shù)為曲面。全站儀測(cè)量時(shí)，一般需要測(cè)出面與面之間棱線上的特征點(diǎn)，并賦予特征點(diǎn)相應(yīng)的特征編碼，以便在AutoCAD 中對(duì)其自動(dòng)連線。

4、總結(jié)

　　通過(guò)充分發(fā)揮AutoCAD 與3DMax 的特長(zhǎng)，將二者結(jié)合起來(lái)對(duì)建筑物進(jìn)行快速三維建模，從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到最終的三維建模，避免了復(fù)雜繁瑣的操作。結(jié)果表明，該方法簡(jiǎn)單易操作，效率高，精度滿足要求，能得到逼真的模型，而且所建模型都具有真實(shí)的三維坐標(biāo)，能滿足實(shí)際建模的需要，有助于數(shù)字城市的建設(shè)。對(duì)于理論上在同一個(gè)平面上的特征點(diǎn)，最后連線可能并沒(méi)有形成一個(gè)平面，建模中需開(kāi)啟2. 5 維捕捉，這會(huì)增加內(nèi)業(yè)工作量，如何將那些不在同一個(gè)平面的特征點(diǎn)擬合到同一平面上，是后續(xù)需要研究的問(wèn)題。