三维建模规范基本知识介绍.doc

三维建模规范

城市三维建模是为城市规划、建设、运营、管理和数字城市建设提供技术服务的基础，是城市经济建设和社会发展信息化的基础性工作。城市三维模型数据是城市规划、建设与管理的重要基础资料。为了建设市三维地理信息系统，规范市三维建筑模型的制作，统一三维模型制作的技术要求，及时、准确地为城市规划、建设、运营、管理和数字城市建设提供城市建筑三维模型数据，推进城市三维数据的共享，特制定本规范。项目软件及数据格式
1、项目中使用的软件统一标准如下：
模型制作软件：3DMAX9
贴图处理软件：Photoshop
平台加载软件：TerraExplorer v6
普通贴图格式：jpg
透明贴图格式：tga
模型格式：MAX、X、XPL2
加载文件格式：shp
平台文件格式：fly
2、模型内容及分类
城市建模主要包括建筑物模型和场景模型。
2.1、建筑物模型的内容及分类
建筑物模型应包括下列建模内容：
各类地上建筑物，包括：建筑主体及其附属设施。含围墙、台阶、门房、牌坊、外墙广告、电梯井、水箱以及踢脚、散水等。
各类地下建筑物，包括：地下室、地下人防工程等。
其他建（构）筑物，包括：纪念碑、塔、亭、交通站厅、特殊公益建（构）筑物以及水利、电力设施等。
全市建筑物模型分为精细模型（精模），中等复杂模型（中模），体块模型（白模）。市全市范围主要大街、名胜古迹、标志性建筑等用精模表示，一般建筑物用中模表示，城中村、棚户区等用白模表示。
2.1.1、精细复杂度模型 （精模）
2.1.1.1、定义：精细模型为，能准确表现建筑物的几何实体结构，能表现建筑物的诸多细节，对部分重要建筑景观进行重点准确制作表现的模型制作方式。
2.1.1.2、一般制作范围：城市中主干道两旁的主要建筑物、主干路十字路口的主要建筑，电信、移动、金融中心大楼， 火车站， 重点政治、经济、文化、体育中心区建筑，包括标志性建筑物，城市中知名度高的名胜古迹、地标性建筑（如大雁塔、钟楼等）。
2.1.1.3、制作方式：精细制作，不仅能反映实际建筑的大小，整体结构，而且能反映建筑物的细节结构。贴图效果好，带光影效果。用户看上去感觉就是实际的建筑、真实度高。
2.1.2、中等复杂度模型（中模）
2.1.2.1、定义：为了保证大规模数字城市在平台上流畅运行，并能准确表现建筑物的几何实体结构，在不影响建筑物真实性几何结构的基础上，可以忽略部分实体结构，对部分建筑景观进行简单制作表现的模型制作方式。
2.1.2.2、一般制作范围：城市中非主干道两旁的主要建筑物、城市临街小区居民楼和其他一些非重点建模的建筑物。
2.1.2.3、制作方式：简单制作，只需能反映实际建筑的大小，整体结构，色调。一般情况下主要用于反映整体建筑特色，多用于陪衬作用，用户看上去能第一感觉是实际的建筑。
2.1.3、体块模型（白模）
2.1.3.1、定义：为了保证城市三维模型的整体性、全面性，忽略建筑物的细部结构、突出建筑物外轮廓和屋顶大体感觉，对建筑体进行简单制作表现的模型制作方式。
2.1.3.2、一般制作范围：一般为城中村，非临街居民区的成片居民楼，风格类似的成片建筑和其他一些不重要的建筑物密集区域。
2.1.3.3、制作方式：简单制作，只需能反映实际建筑的大小，粗略外貌。一般反映建筑物大小、高度、白盒子加简单屋顶，多用于陪衬作用，用户看上去能第一感觉是建筑物。
2.2、场景模型的内容
场景模型包括交通设施模型、绿化模型、水系模型和其他模型。
2.2.1、交通设施模型应包括下列建模内容：
公路、城市道路、厂矿道路、林区道路、乡村道路及地下通道等。
轨道交通及桥梁，包括：铁路、轻轨、地铁；高架桥、人行天桥、公铁两用桥、支座、引桥、栏杆、拉索等。
道路附属设施包括：道路交通标志和标线、路沿、绿化隔离带、栅栏、顶篷、路灯等。
2.2.2、绿化模型应包括下列内容：
在公路或道路两旁成行栽植的行道树。
在道路、社区、公园、庭院的景观树和绿地。
2.2.3、水系模型应包括下列内容：
区域内的水面、河床、码头、河堤、护栏、防洪墙（堤）和过水桥等。
2.2.4、其他模型包括下列内容：
城市雕塑，包括城市中各类装饰雕塑。
城市休息设施，包括座具、伞与座椅、步廊、路亭等。
城市卫生设施，包括垃圾箱、公共厕所、饮水及清洗台等。
城市信息和通讯设施，包括电话亭、邮箱、环境标识、看板（即告示板和宣传栏的统称）、计时装置、电子信息查询器等。
城市娱乐休闲设施，包括游戏设施、娱乐设施、户外健身设施等。
城市照明设施，包括道路照明、装饰照明等。
3、模型的制作规范
模型应符合下列总体要求：
模型在满足视觉效果的情况下，宜尽量减少模型的几何面数。
模型的基底、立面轮廓结构与高度应准确，纹理拼接应过渡自然。
纹理应对玻璃、大理石、铝塑板等材质的重要特征予以表达。
模型以现状照片为准，结构合理。
3.1、精模的制作和贴图规范：
建筑的尺寸和比例要准确，制作场景中的单体时，精模的基底轮廓线应基于1:1000或1:500比例尺地形图中建筑物的基底轮廓线直接生成，并与地形图保持一致。
真实精确表现建筑物的外观，在不影响建筑物真实性几何结构的基础上，部分非常精细的细部实体结构允许被忽略。立体屋顶、凹凸的阳台、一楼突出门厅等几何结构不能被忽略，不能用贴图代替，需要用几何实体来表现，屋顶贴图要求清晰美观，可以采取非真实的材质库中的贴图来表现。
使用的纹理材料应与建筑外观保持一致，反映出纹理的实际图案、颜色、透明度等，区别出砖、木头、玻璃等不同质地。纹理中不得含有建模物体以外的物体，物体的立面及屋顶变化细节应清晰可辨。
技术参数标准（单个精细模型）：
任何一个维度超过1米的结构特征均应进行几何建模；
与实际物体误差不得超过0.2m；
与建筑物高度差不得超过1m；甲方提供真实高度的，应严格按提供的建筑物真实高度建模，控制高度。
三角面数－1500 以内；
贴图单边象素数<1024；
格式－jpg（透明贴图要求为带透明通道的tga格式）；
3.2、中模的制作和贴图规范：
中模的基底轮廓线应基于1:1000或1:500比例尺地形图中建筑物的基底轮廓线直接生成，并与地形图保持一致。
准确表现建筑物的几何实体结构，在不影响建筑物真实性几何结构的基础上，部分实体结构允许被忽略。一般为城市居民小区楼和其他一些非重点建模的建筑物。小区居民楼坡屋顶、平屋顶、穹顶等屋顶结构形式，立体屋顶几何结构不能被忽略，其他一些小的角顶、凹凸的阳台，一楼突出的门厅等几何结构允许采用贴图来表现，但所有贴图均要求比较清晰美观。
技术参数标准（单个精细模型）：
与实际物体误差不得超过 0.5m；
与建筑物高度差不得超过1m；甲方提供真实高度的，应严格按提供的建筑物真实高度建模，控制高度。
三角面数－500 以内；
贴图单边象素数<512；
格式－jpg（透明贴图要求为带透明通道的tga格式）；
单个一组输出的.X 文件和其调用的所有贴图总数据量不超过400K；
3.3、白模的制作和贴图规范：
白模的基底轮廓线应基于1:1000或1:500比例尺地形图中建筑物的基底轮廓线直接生成，并与地形图保持一致。
可依据建筑物基底的几何形状及建筑高度，通过拉伸等方法制作模型，贴图可用现成纹理库近似纹理，能表现建筑风格和大体外貌轮廓。一般为城中村，非邻街居民区的成片居民楼，风格类似的成片建筑和其他一些不重要的建筑物密集区域。
大致表现屋顶风格，贴图均要求比较清晰美观。
技术参数标准（单个精细模型）：
与建筑物高度差不得超过1m；甲方提供真实高度的，应严格按提供的建筑物真实高度建模，控制高度。
三角面数－50 以内；
贴图单边象素数<256；
格式－jpg（透明贴图要求为带透明通道的tga格式）；
单个一组输出的.X文件和其调用的所有贴图总数据量不超过50K；
4、未拍摄到的区域模型处理方式
由于当地的很多意外因素，一些建筑物无法拍摄其具体情况，可以根据已有的图片、矢量数据、影像图进行合理的制作。
5、数据生产原则
5.1、准确性原则：所制作的不同等级模型的精度（平面、高度、结构）应满足相应等级的精度要求。
5.2、合理性原则：模型等级的划分要合理，模型的贴图纹理要协调，不同类型模型之间的空间关系符合现状。
5.3、一致性原则：模型和纹理的命名与编码方案一致。
6、纹理的制作流程
6.1、纹理的制作
在照片拍摄时由于空间视角的影响，拍摄的照片中的建筑物会出现倾斜、局部结构不能完全反映、高处或远处的部分模糊或出现雾状等现象，这样的照片纠正处理后也会出现上下左右的结构尺寸大小长短不一，不能直接使用。为了能够真实反映建筑物结构大小、比例和色彩的真实性。在同一建筑物中，以效果最佳的照片为基础，依次以单元、层、立面为顺序进行制作。具体如下：
6.1.1、单元图片制作。
单元图片包括门窗、飘窗、阳台等能够代表一类建筑结构部件的图片和局部墙面图片。对于建筑结构部件单元，从照片中裁切出一单元图片，进行纠正和处理，处理后的图片必须正视并且效果要好，同时不能参杂其他部分；对于墙面单元，在拍摄的局部墙面照片中，选取清晰度和色彩相对较好的部分进行裁切，裁切时必须保证图片在平铺时不会出现拼接缝的问题。然后进行纠正，使纠正后的图片正视。
6.1.1.1、 层图片制作。层图片主要是指包含结构性单元的单楼层图片，在一个结构面上是重复的。它由结构性单元图片和墙面单元图片根据实际比例拼接而成。拼接后的层图片必须能够真实反映该楼层整体特征，对于精细模型来说要能反映它的局部特征（如：门窗的阴影）
6.1.1.2、 立面图片制作。立面指的是具有多个相同层结构的结构面。它由层图片根据结构面的层数和层的大小进行拼接而成。拼接成的立面图片能够真实反映该结构面上的建筑结构，同时不能出现拼接缝。
6.1.2、纹理大小
为保证模型数据量不宜过大，计算机的读取效率相对高效，并兼顾纹理图片效果的前提下，最终的贴图纹理长宽像素尺寸应为2的n次幂，最大不宜超过1024*1024。具体如下：
6.1.2.1、 单元图片像素大小：对于组成层图片的结构性单元图片像素大小不做硬性规定，在保证图片效果和实际比例的情况下可以尽量的小，以免增加存储量。
6.1.2.2、 层图片像素大小：层图片反映的是一层楼的纹理，一层住宅楼的高度大概在3（商铺4-5）米左右。首先图片的长宽像素比要和实际相应建筑物部分一致，在此基础上层图片像素大小在高度上以256为宜，宽度上最大不超过1024。
6.1.2.3、 立面图片像素大小：在贴图时主要以层图片和单元图片进行贴图，尽量不以立面图片为单位进行贴图。对于无法避免的情况，在保证图片效果的前提下尽量的小。
6.1.2.4、 在设置同一建筑物同一楼层不同结构面图片时，在裁切和设置图片像素大小时要保证相邻结构面在纹理上保持无缝拼接。
6.1.2.5、 制作好的标准纹理以JPG格式进行存储，存储质量级别以8为宜。对用于精细模型的图片可设置为9。

6.2、标准纹理应避免以下情况：
有问题的图片：

6.2.1、纹理有严重的污垢的。
6.2.2、纹理上的门、窗等构件不具备普遍性的。
6.2.3、纹理的视角非正视角度的。
6.2.4、纹理模糊或失真的。
6.2.5、同一纹理内相同外立面色彩不一致的。
合格的图片如下：

7、顶部纹理统一规范
顶部纹理需要与建筑物的方向一致，普通建筑物的瓦片统一只用贴图库中的瓦片纹理，瓦片的UV使用mapscaler工具，scale属性添加数值1，特殊情况需要重新制作瓦片需要申请模型制作负责人。如下图所示：

8、三维建模作业流程
8.1、 确定建模的区域范围，依照模型编码规范进行三级区域划分，对各分区进行编码设定，进行内业的模型分级划分。准备好外业用的矢量和影像纸图。
8.2、 外业拍照
8.3、 对目标建筑物进行拍照，以备建模作业人员使用。
8.4、 数据准备
8.5、 1:1000或1:500地形图中带建筑物高差的二维矢量图数据。
8.6、 1:1000或1:500三维采集矢量图形数据文件。
8.7、 目标建筑物的各个角度一组照片（带建筑物编号）。
8.8、 用以上数据和影像图，作为确定三维模型平面坐标位置、结构、范围大小的依据。
8.9、 内业建模人员用3DMAX或Sketchup进行结构建模。
8.10、 用photoshop进行纹理处理，在3DMAX中进行模型贴图。
8.11、 导出中间格式文件，导入到目标系统中。
9、项目模型坐标。
模型制作过程中使用真实坐标制作，MAX模型的坐标需与矢量底图数据相吻合。
10、数据检查
对提供的烘焙前最终的3DMAX模型数据文件和系统相应格式数据文件进行检查，检查的具体要求如下：
10.1、 建筑物模型必须严格按照编码命名制作，禁止随意修改；
10.2、 纹理尺寸应为2的n次幂，不宜超过1024×1024像素；
10.3、 模型数据应统一以“米”为计量单位；
10.4、 模型不得有漏缝、共面、废点等现象；
10.5、 建筑物模型高度必须和所提供的地形图一致；
10.6、 建筑物模型位置必须和所提供的地形图一致；
10.7、 建筑物模型轮廓必须与地形图一致；1：500图范围内的建筑物，内多边形为建筑物的实墙，外多边形为建筑物的房檐；制作建筑物模型时，实墙应按内多边形，房檐按外多边形。

10.8、 1：1000图范围的建筑物没有进行房檐改正，多边形为建筑物的外轮廓。制作模型时，有房檐的建筑物实墙应从外轮廓向里缩房檐宽度的距离。
10.9、 必须避免模型的逻辑矛盾：比如商铺门口不能是草地，绿化模型不能和建筑物模型相交等。
11、数据提交及审核过程
11.1、数据完成生产后需要首先进行自检，在自检确认无问题后将数据提交给模型制作负责人，由其安排人员进行检查。
11.2、 确认无误后需要进行平台加载，在平台加载后，在平台上进行模型效果检查，确认后提交给客户代表。
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