基于等高线的MulitigenCreator三维地形建模与实现

2009年第3期

福建电脑

基于等高线的Mulitigen Creator三维地形建模与实现

黄华国1,2

（1.福建水利电力职业技术学院福建永安366000 2.福州大学福建福州350002）

【摘要】：该文以福建水利电力职业技术学院新校址的3维地形建模与可视化为例，介绍由等高线地形图数据，使用Mulitigen Creator的地物建模功能，生成3维地形图的一种实现方法，模拟了新校址的整个生态地貌，为学院新校址规划和建设决策以提供了有力的技术支持。

【关键词】:Mulitigen Creator3维地形建模地形建模算法

0、引言

虚拟现实技术是利用计算机模拟的3维环境对现场真实环境进行仿真，而地形仿真建模是虚拟现实工作中最基本的、最重要的环节之一。本文以福建水利电力职业技术学院新校址地形的CAD图为基础，使用Mulitigen Creator实时软件，对整个地形地貌进行了3维建模，然后对3维模型进行校正处理和纹理贴图,最后模拟了整个新校址的生态地貌,为学院新校区的规划和建设提供了有利的参考依据，并为虚拟数字校园的建设奠定了良好基础。

1、地形建模软件的选择

1.1Mulitigen Creator简介

Mulitigen Creator是美国MultiGen-Paradigm公司开发的著名实时3维仿真建模工具软件，用于产生高优化，高精度的实时3D内容，在视景仿真、交互式游戏、城市仿真等领域中得到广泛地应用。它是一个功能强大、交互的3维建模工具，可以在它所提供的"所见即所得"建模环境中建立我们所期望的、优化的3维模型。强大的建模功能可为众多不同类型的图像生成器提供建模系统及工具，独创了3维虚拟场景的层次化数据结构-Open Flight格式在实时3维领域中成为最流行的图像生成格式，并成为视景仿真领域事实上的行业标准。利用Creator交互式、直观的用户界面进行多边形建模和纹理贴图，能够很快生成一个高逼真的模型，并且所创建的3维模型能够在实时过程中随意进行优化。

1.2Creator与3DS MAX的比较[1]

3DS Max具有丰富的多边形工具组件和UV坐标贴图的调节能力，此软件具有可操作性强、直观、方便易学、制作模型逼真、质感强等特点，然而其致命弱点是模型复杂造成了文件过大，不能满足虚拟现实系统实时性的要求，若导入到Creator中还必须进行模型位置的定位、模型的优化与调整等操作，否则极大的数据量会影响整个系统的运行效率，造成实时漫游困难。实时仿真建模软件Creator的最大优势在于大场景的地理环境的生成和浏览，此外，它还具有强大的兼容性和操作性，可以与Mulitigen Vega兼容，满足虚拟校园系统实时性的要求。利用Creator建模，模型数据量不大，细节比较少，并可以采用子面的方法降低模型的复杂度，缺点是建模过程比较复杂，工具组件没有3DS Max丰富，在Creator中对对象的创建、移动、控制等操作没有3DS Max灵活，构造复杂模型没有3DS Max方便。

根据以上的比较，考虑虚拟数字校园系统对实时性有较高要求，所以决定采取利用Mulitigen Creator软件进行3维地形建模。

2、地形建模的思路和方法

2.1地形建模数据及软件准备

建模前要准备好DWG格式的CAD等高线文件和地形的航空影像图片；同时在计算机上安装好以下软件：（1）Auto CAD 2004软件；（2）CAD2SHAPE软件；（3）ArcGIS9.0软件；（4）Global Mapper软件；（5）Mulitigen Creator3.0软件。

2.2地形建模的思路

构建过程是把高程数据、地质图等要素数据、地表纹理数据等经过矢量化或转换，变成Multigen Creator建模软件认可的格式，并在Creator中进行建模，形成Openflight格式的地表地质环境数据库。由于Creator能处理的地形数据为DED格式，针对地形建模的应用需求，基于Mulitigen Creator进行地形建模的思路的具体流程如图1所示。

图1基于Mulitigen Creator的地形建模流程图

具体来讲，该方法的主要步骤包括：（1）用Auto CAD对等高线进行预处理；（2）使用CAD2SHAPE软件将CAD等高线文件转化为Shape文件；（3）用ArcGIS软件将Shape格式文件生成为ArcGIS TIN格式及ArcGIS Binary GRID文件；（4）利用Global Mapper软件将ArcGIS GRID文件转换为USGS DEM格式文件；（5）利用Creator的DED Builder工具将DEM格式文件转换为DED格式文件；（6）在Creator中进行地形建模；（7）进行地物匹配处理；（8）地形纹理贴图。

3、数据预处理

由于CAD数据格式地形图要素表现形式有多种，其面状地物如建筑物、水系不完全闭合；线状地物如道路等高线等碰到软地物如高程点、汉字注记有断开；因此必须进行查错和相应的处理。经过对地面高程点提取和修改、删除多余图层等操作后，使用CAD2SHAPE软件将原始数据转换为Shape格式文件给Ar鄄cGIS调用，ArcGIS可以直接调用DXF和DWG这两种格式文件，但是打开后只能分成"注释"、点、"线"、"面"4层，这样不能很好的区分地形时面的有用信息[2]；所以要将原始DWG数据格式文件转换为Shape格式文件。应用ArcGIS的3DAnalyst功能生成不规则三角网TIN格式文件及ArcGIS Binary GRID文件。因为ArcInfo转出的DEM格式Creator不能识别，可以通过Glob鄄alMapper软件BinaryGRID格式转换成Creator识别的USGS DEM格式[3]。基于CAD所生成的DEM格式文件如图2所示。

图2基于CAD的DEM格式文件图3建模地形窗口

4Multigen建模处理

4.1高程数据的转换

打开Multigen Creator，新建一个文档；借助Creator平台的Terrain模块的DED Builder工具，可以将DEM格式文件生成Creator自身的高程数据格式文件（DED

）。

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