三维地理场景仿真平台是在仿真环境下培养学生的三维地理实体建模技能，主要面向学院测绘工程、地理信息科学、地理科学、土木工程专业。该平台基于摄影测量工作站所产生的建筑物边界数据，通过虚拟环境下三维地理场景的仿真教学，教授学生利用仿真平台构建三维地理实体的理论与方法。学生在虚拟实验平台上不仅能够掌握单个三维地理实体的建模过程，还能够结合三维地理场景漫游、坐标查询、距离、面积、光照分析、通视分析等GIS空间分析知识了解三维地理场景的管理与分析。在此基础上，结合数字城市与智慧城市的地理场景构建方法，学生能够了解数字三维测图技术与GIS在数字城市与智慧城市三维场景仿真中的应用。

实验项目：

基础实验：Smart3D三维模型生成；建筑DLG数据采集与加工；外业数据与模型纹理的采集；照片纹理的后期加工；各级别模型的建模细节区分；基础景观建模；三维地形与精细模型匹配；模型导入第三方平台；三维平台的场景设置与优化；

综合实验：滁州市政务新区三维景观建模实验；滁州学院会峰校区三维地理场景构建实验；滁州学院琅琊校区三维地理场景构建实验。

图2-152 滁州市政务新区三维景观建模实验

图2-153 滁州学院会峰校区三维模型构建实验

创新实验：古建筑三维景观构建实验；三维平台中模型导入与渲染；学生自我设计实验等；

图2-154 古建筑三维景观构建实验

图2-155 三维平台中模型的导入与渲染实验

实验效果：

通过三维地理场景仿真平台，学生从三维空间数据处理与加工、三维地理要素构建、三维场景管理等方面掌握了三维地理实体建模的技能；通过该虚拟仿真平台，学生能够在三维虚拟地理环境下了解三维空间实体的管理与地理过程的分析，加深了学生对GIS技术在三维数字城市与智慧城市重要作用的理解。

实验流程：

l建筑DLG数据采集与加工

针对城市的三维地理场景，建筑物是场景中最为普遍的地理要素，在构建整个三维地理场景时需要以平面的矢量数据为基准，以确定不同地理要素的位置与范围。为此，首先在AutoCAD中，通过Z轴归零插件，将所有图形Z轴坐标归零，再清理剔除图形中其他要素图层，根据模型建造分区划分的原则，将建模区域分别保存为多个低版本DWG文件。

图2-156 DLG数据加工图2-157 外业数据采集

l外业数据与模型纹理的采集

外业采集工作是对建模区域所有场景进行几何造型、纹理贴图、地名信息等要素进行详细有序的采集记录，对三维场景构建和后期属性信息的录入提供依据，外业采集人员的基本工作流程为：打印影像区块图——外出素材拍摄——填写素材拍摄单——在影像图上绘制个人拍摄任务区域图——资料整理——对拍摄资料进行整理备份。

表2-1 外业采集记录单

图2-158 外业数据采集

l照片纹理的后期加工

通过Photoshop软件对外业采集的照片数据进行后期加工，根据三维地理信息模型数据产品规范的要求，对纹理格式、纹理大小、纹理色调、纹理精度、纹理贴图进行处理加工，再归类整合公共材质，建立材质库，为接下来的建模工作做准备。

图2-159 贴图纹理加工

l各级别模型的建模细节区分

建模工作开始之前，需要对建模区域的所有建模对象进行建模尺度分级，根据建模对象的分类和作用，将模型的细节表现规范划分为4-6类，并建立表格记录，提供给建模工作人员，为建模尺度提供依据。

表2-2 建筑要素模型精细度表现分级

l基础景观建模

三维城市模型中房屋模型数量庞大，形态多样。房屋建模方法的确定既要有效控制房屋模型的数据量，又要达到较好的视觉效果。房屋建模方法的思路是充分利用测绘资源中的房屋边线数据，总结和归纳不同年代、不同风格房屋的特点和同性，提取房屋结构划分规则，在利用房屋边线拉起房屋模型的同时，将房屋模型进行适当的几何切分，并自动生成简单房顶，再制作房屋模型的贴图模版，利用贴图模版完成房屋模型的纹理贴图，最后人工调整部分房屋贴图，制作部分房屋屋顶结构提升房屋模型视觉效果。

图2-160 房屋建模流程图2-161 房屋建模示意

l三维地形与精细模型匹配

在三维城市模型中，地貌被表示成地形模型，即数字高程模型。数字高程模型，是以数字的形式按一定结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的模型，也是地形形状大小起伏的数字描述。根据提供的数字高程模型，采用第三方三维平台，系统自动生成三维地形，表现整个区域的地势、河流等信息；后期需将地形数据导出至3dsmax中，与其他建模要素进行坐标位置匹配，手动对地形与建筑接面部分进行调整，防止出现模型接面分析和重合现象。

图2-162 数字地形

图2-163 格网数据

l模型导入第三方平台

模型导入第三方平台之前，需对模型的建模质量进行质检、修正，避免出现明显的拓扑错误，导入出现平台不兼容的情况，严重的可能会导致平台崩溃；需要对构建好的模型使用OSGVIEW工具导出IVE文件，查看无误后，再向三维展示平台中导入。

图2-164 模型坏面错误

图2-165模型结构交叉错误

l三维模型烘焙

模型烘焙是指在三维建模型软件中模拟、伪造自然光影信息来渲染建模型对象，并把光影信息做成贴图纹理材质，使用贴图的方式贴附到建模型对象上的方法。以达到减少计算机CPU计算资源的占用，从而在处理大场景的时候处理速度快，而不用再计算灯光阴影等，而只计算材质。且减少计算机在计算光能传递时画面抖动的麻烦。

图2-166 渲染烘焙设置

图2-167 渲染烘焙效果