基于AutoCAD和3DMax的建筑物三维建模

　　城市三维可视化表达与应用已经成为“数字城市”建设中的重要内容，建筑物的三维模型重建对数字城市的建设具有重要意义。本文以某大楼为例，用全站仪进行特征数据采集，在AutoCAD 中构建高精度线框模型，结合3DMax 的高效模型创建功能，对其进行三维模型重建，而且所建模型都具有真实的三维坐标。结果表明此方法能够满足建筑物的精度要求，有助于数字城市的建设。

　　引言

　　数字城市的提出使得建筑物的三维数字化成为研究热点。而三维数字化就是三维建模，也就是将建筑物由平面图形扩展为三维图形，使人们能够体验到逼真的场景。而寻求一种高精度、高效率的建模方法是建筑物三维数字化的首要任务。

　　现代城市建筑物鳞次栉比，传统的单栋建筑物建模方法效率较低，精度不高，特别是后期处理繁琐，室内工作量大，生产周期较长，不能满足建筑物快速三维建模的需要。结合AutoCAD 和3Dmax，进行建筑物的三维建模，能够满足建筑物的精度要求。

　　AutoCAD 具有完善的图形绘制功能，有强大的图形编辑功能，可以采用多种方式进行二次开发，实现多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。同时AutoCAD 三维模型建模能力和精确度是其他软件不能比拟的，也正是因为追求精确而使得其在建模上变得复杂。3DMax 具有丰富的造型工具，材质贴图等，可以制成效果好、直观、逼真的模型，但是其交互性比较差，精确度不高。两款软件都有各自的优点和局限，利用AutoCAD 和3DMax两款软件的建模优点，以某大楼为例，来实现对建筑物的三维建模。

1、AutoCAD 和3DMax 建模主要方法和步骤

　　结合AutoCAD 和3DMax 对建筑物进行三维建模，整体流程包括: 全站仪采集特征数据点、导入AutoCAD 结合Auto Lisp 软件形成线框图、导入3DMax 建立三维模型、3DMax 纹理映射、模型输出，整体流程如图1 所示。

　　1.1、数据点采集

　　利用全站仪采集建筑物的特征点来实现对建筑物的三维建模，所测点的坐标都是建筑物的真实坐标，建立的模型也是真三维模型，可满足现代化城市规划和管理的需要。

图1 基于AutoCAD 和3DMax 的建筑物三维建模

　　全站仪数据采集主要包括: 场地勘查、控制点布设、控制测量、建筑物特征点测量。

　　① 场地勘察: 勘查场地主要是要了解建筑物的周边环境、建筑物位置、走向以及总体结构等。由于该大楼所处在教学区，四周只有少量的树木，周围有一条水泥路，便于安置仪器，尽量减少房子本身和树木的遮挡。

　　② 控制点布设: 控制点布设要保证每一控制点和至少两个其他控制点通视。由于该大楼属于长方形，且宽度较窄，在两端布点要保证能和两边控制点通视。

　　③ 控制测量: 为了布设高精度的控制网，获取高精度的控制点坐标，将控制测量分为平面控制测量及高程控制测量，分别进行测量与平差计算，得到各控制点坐标。

　　④ 建筑物特征点测量: 测量建筑物时，最佳的方法就是采用免棱镜的电子全站仪进行三维数据采集。为了提高效率和精度，必须针对建筑物构件的三维特征点进行散点式数据采集。测量建筑的特征点时不仅要测平面特征点，还特别要注意建筑物的立面上特征点的测量，例如墙角和墙顶等建筑构件必须要有特征点。

　　建筑构件的三维图形是由各种形状的面组成的，大部分为平面，少数为曲面。全站仪测量时，一般需要测出面与面之间棱线上的特征点，并赋予特征点相应的特征编码，以便在AutoCAD 中对其自动连线。

4、总结

　　通过充分发挥AutoCAD 与3DMax 的特长，将二者结合起来对建筑物进行快速三维建模，从数据采集、数据处理到最终的三维建模，避免了复杂繁琐的操作。结果表明，该方法简单易操作，效率高，精度满足要求，能得到逼真的模型，而且所建模型都具有真实的三维坐标，能满足实际建模的需要，有助于数字城市的建设。对于理论上在同一个平面上的特征点，最后连线可能并没有形成一个平面，建模中需开启2. 5 维捕捉，这会增加内业工作量，如何将那些不在同一个平面的特征点拟合到同一平面上，是后续需要研究的问题。