一種基于Web的城市三維建模方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于Web的城市三維建模方法。本發(fā)明在參數(shù)化管理模塊，根據(jù)城市地物類型從服務網(wǎng)站選擇并導入?yún)?shù)集，對參數(shù)集進行集中管理和編輯；在服務網(wǎng)站模塊，將DXF格式文件以項目原始文件的形式上傳到服務器；在自動建模模塊，獲取用戶上傳到服務器的項目原始DXF文件，將DXF格式轉換成SHP格式，讀取SHP圖元的風格編碼，然后讀取SHP圖元的其他參數(shù)信息并自動建模。本發(fā)明將參數(shù)管理和參數(shù)化建模分隔開來，中間通過Web進行銜接，使用戶只須在熟悉的AutoCAD軟件平臺中進行簡單的參數(shù)管理操作即可，而復雜的參數(shù)化建模過程則由位于服務端的自動建模模塊自動完成，降低了用戶的技術門檻。
【專利說明】—種基于Web的城市三維建模方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于計算機輔助設計【技術領域】，涉及一種基于Web的城市三維建模方法。

【背景技術】
[0002]數(shù)字城市代表了城市信息化的發(fā)展方向，是推動整個國家信息化的重要手段。進入21世紀以來，數(shù)字城市得到了較快的發(fā)展，已成為當前最具發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性高【技術領域】之一。在數(shù)字城市的各類應用系統(tǒng)中，三維城市模型正逐漸取代二維城市地圖，成為城市規(guī)劃、城市管理、公共安全、遺產(chǎn)保護、交通導航、旅游度假、軍事國防、影視娛樂等諸多領域的基礎地理空間信息表達形式。傳統(tǒng)三維城市模型的構建主要依靠商業(yè)化的計算機輔助設計軟件，采用大量人工交互建模的方式，該方式對于大尺度城市場景而言存在制作周期長、成本高、更新難度大、時效性差、對建模人員技術水平的依賴性強等問題，已成為制約數(shù)字城市發(fā)展的重要瓶頸之一。
[0003]為此，近年來涌現(xiàn)出了不少針對城市場景的快速建模技術，尤其是基于參數(shù)化的建模技術，在大尺度城市場景建模中顯示出了強大的能力。但是該類技術存在較高的技術門檻，主要表現(xiàn)在:它由形式化或結構化的文法規(guī)則驅動建模，因此用戶必須掌握特定的計算機語言，并需具備一定的編程能力；城市地物類型豐富多樣，必須建立龐大的文法規(guī)則庫，才能逼近真實世界的復雜空間形態(tài)；與傳統(tǒng)二維城市模型數(shù)據(jù)銜接困難、編輯不便。這些問題已嚴重制約了參數(shù)化技術在城市三維建模領域的應用，阻礙了已有二維城市地圖向三維城市模型的轉化。
[0004]為了能夠更好地為數(shù)字城市服務，城市場景三維建模必須解決三大問題:如何提高城市場景的建模效率；如何降低用戶的技術門檻；如何降低城市場景更新和維護的成本。因此需要一種“參一建分離”的軟件系統(tǒng)來解決以上問題。所述的“參一建分離”是指參數(shù)管理與參數(shù)化建模相分離，中間以Web進行銜接。這樣用戶只需在熟悉AutoCAD軟件平臺中管理好參數(shù)即可，而復雜的參數(shù)化建模過程被完好地封裝在服務端，并實現(xiàn)了高度的流程化和自動化。如此，一方面可大幅降低用戶的技術門檻，另一方面可充分利用參數(shù)化技術的優(yōu)勢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于:針對現(xiàn)有城市場景三維建模過程中存在的上述問題，提供一種基于Web的城市三維建模方法，可以降低用戶的技術門檻、提高建模效率、降低模型維護成本。
[0006]一種基于Web的城市三維建模方法，該方法所涉及的系統(tǒng)包括:參數(shù)管理模塊，可以從服務網(wǎng)站導入?yún)?shù)集，對參數(shù)集進行集中管理和編輯，還可以將代表城市地物的AutoCAD圖元和參數(shù)集以屬性塊的形式關聯(lián)起來，并根據(jù)需要對這些屬性塊進行管理和編輯。服務網(wǎng)站模塊，提供風格庫查詢和編輯、項目原始文件上傳、項目狀態(tài)和進度查詢、三維模型文件下載功能。自動建模模塊，利用文件格式轉換工具和CGA規(guī)則庫，自動、快速地生成三維模型。
[0007]該方法可以將參數(shù)管理與參數(shù)化建模分隔開來，降低用戶技術門檻，提高建模效率，降低建模成本，其包括以下步驟:
在所述的參數(shù)化管理模塊，根據(jù)城市地物類型從服務網(wǎng)站選擇并導入?yún)?shù)集，對參數(shù)集進行集中管理和編輯，并將代表城市地物的AutoCAD圖元和參數(shù)集以屬性塊的形式關聯(lián)起來，可以對這些屬性塊進行管理和編輯，完成后另存為DXF格式文件；在所述的服務網(wǎng)站模塊，將DXF格式文件以項目原始文件的形式上傳到服務器，可查看項目名稱、生成時間、處理狀態(tài)和進度、原始文件下載鏈接和模型文件下載鏈接信息；在所述的自動建模模塊，獲取用戶上傳到服務器的項目原始DXF文件，將DXF格式轉換成SHP格式，并將其導入到CityEngine平臺，讀取SHP圖元的風格編碼，檢索并指派CGA規(guī)則文件，然后讀取SHP圖元的其他參數(shù)信息并自動建模，之后導出三維模型文件至服務器，清理項目文檔；最后在所述的服務網(wǎng)站，用戶通過鏈接下載獲得最終的城市三維模型文件。
[0008]本發(fā)明具有的有益效果是:
I)本發(fā)明將參數(shù)管理和參數(shù)化建模分隔開來，中間通過Web進行銜接，使用戶只須在熟悉的AutoCAD軟件平臺中進行簡單的參數(shù)管理操作即可，而復雜的參數(shù)化建模過程則由位于服務端的自動建模模塊自動完成，降低了用戶的技術門檻。
[0009]2)本發(fā)明是基于參數(shù)化技術的城市三維建模系統(tǒng)，參數(shù)化技術的高效性和靈活性，使該系統(tǒng)可以適應不同尺度、不同精度和不同類型的城市場景建模需求，提高了建模效率，降低了模型維護成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0011]圖1是本發(fā)明提供的城市三維建模系統(tǒng)的各功能模塊圖。
[0012]圖2是圖1所述城市三維建模系統(tǒng)的建模方法流程圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的參數(shù)管理模塊的流程圖。
[0014]圖4是本發(fā)明的服務網(wǎng)站模塊的流程圖。
[0015]圖5是本發(fā)明的自動建模模塊的流程圖。

【具體實施方式】
[0016]請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供一種城市三維建模系統(tǒng)100的功能模塊圖。所述的城市三維建模系統(tǒng)用于快速建立、維護和更新數(shù)字化的城市三維模型。
[0017]所述的城市三維模型包括一定區(qū)域范圍內(nèi)的自然和人工空間要素，如建筑、道路、地塊、綠化、景觀小品、行人、汽車、山體和水系。
[0018]所述的一種基于Web的城市三維建模系統(tǒng)100通過三個模塊實現(xiàn)，分別是參數(shù)管理模塊10、服務網(wǎng)站模塊20和自動建模模塊30。
[0019]所述的參數(shù)管理模塊10以插件的形式內(nèi)嵌于AutoCAD軟件平臺。可以從服務網(wǎng)站中導入?yún)?shù)集，對參數(shù)集進行集中管理和編輯，將代表城市地物的AutoCAD圖元和參數(shù)集以屬性塊的形式關聯(lián)起來，并可對這些屬性塊進行管理和編輯。
[0020]包括以下三個子模塊:參數(shù)組織管理子模塊，主要以列表的形式對參數(shù)集進行管理，能夠導入、導出、保存和另存參數(shù)集，可以在列表中增加、刪減參數(shù)和對參數(shù)進行排序，還可以編輯參數(shù)值；參數(shù)關聯(lián)子模塊，可以將AutoCAD圖元與列表中的參數(shù)集以屬性塊的形式關聯(lián)在一起，并可以設置參數(shù)集與多個圖元的關聯(lián)形式、參數(shù)集在圖元中的定位方式、參數(shù)集的文字顯示大小以及選擇是否顯示參數(shù)集；屬性塊管理子模塊，可以將關聯(lián)錯誤的屬性塊恢復成普通圖元，能夠從屬性塊中提取參數(shù)集到列表，從一個屬性塊中復制屬性集到另一個屬性塊，以及隨鼠標動態(tài)查看參數(shù)集。
[0021]所述的參數(shù)集是多個不同參數(shù)的集合,每個參數(shù)又包含參數(shù)名、提示文字和參數(shù)值三個內(nèi)容。
[0022]所述的圖元與參數(shù)集關聯(lián)的過程為:獲取參數(shù)組織管理子模塊中的參數(shù)集，對其中的每一個參數(shù)生成一個屬性定義對象；確定屬性定義對象的坐標和顯示字號大??；同時將屬性定義對象和圖元加入當前選擇集，并由此創(chuàng)建屬性塊。此時參數(shù)集中的每一個參數(shù)在屬性塊中成為了一個依附于圖元且值可被編輯的屬性，由此實現(xiàn)了參數(shù)與圖元的關聯(lián)。
[0023]所述的參數(shù)集與多個圖元的關聯(lián)形式包括:獨立式，即每個圖元單獨與一組參數(shù)集相關聯(lián)，形成多個屬性塊；整體式，即多個圖元共同與一組參數(shù)集相關聯(lián)，形成一個屬性塊。
[0024]所述的參數(shù)集在圖元中的定位方式包括:自動式，即以圖元的幾何中心為原點定位參數(shù)集；手動式，即采用人工交互的方式手動確定參數(shù)集的在圖元中的坐標。
[0025]所述的服務網(wǎng)站模塊20可以對風格庫和項目庫進行集中管理，是參數(shù)管理模塊和自動建模模塊之間聯(lián)系的中間介質。
[0026]包括以下兩個子模塊:風格庫管理子模塊，用戶可以對風格庫進行瀏覽和查詢，創(chuàng)建自己的風格庫，并可以直接從風格庫中復制風格參數(shù)集到系統(tǒng)內(nèi)存，方便將參數(shù)集導入到參數(shù)管理模塊。管理員可對風格進行創(chuàng)建、編輯、刪除和查詢操作，并可以增加、刪除和修改風格庫類別；項目庫管理子模塊，用戶可新建、暫停、終止、查詢和恢復項目，可以查詢項目狀態(tài)和進度，并通過項目中的鏈接下載最終處理好的三維模型文件。管理員可以暫停、終止、查詢和恢復項目，更新項目狀態(tài)和進度，并可以調整項目處理的先后次序。
[0027]所述的風格，是城市空間要素的一種特定樣式。風格庫中的每一個風格，包含風格圖片、風格編號、收藏次數(shù)、風格類別、關鍵詞、參數(shù)集和備注信息。所述的風格編號以唯一標示的字符串表示。
[0028]所述的風格，其參數(shù)集中必須包含一個用于標識該風格的參數(shù)，該參數(shù)值為該風格的風格編號。
[0029]所述的項目狀態(tài)，包含待處理、處理中、已完成、已暫停四種類型。項目庫管理子模塊包含上述四個狀態(tài)列表，每個列表存儲和管理相應狀態(tài)下的所有項目。
[0030]所述的自動建模模塊30利用文件格式轉換工具和CGA (Computer GeneratedArchitecture)規(guī)則庫，自動、快速地生成三維模型。
[0031]所述的生成三維模型過程:獲取需處理的項目原始DXF文件，根據(jù)DXF文件中圖元對象的類型，將所有線狀的屬性塊對象轉換成Polyline類型的SHP格式文件，將所有面狀的屬性塊對象轉換成Polygon類型的SHP格式文件，然后將SHP格式文件導入CityEngine平臺，從文件的屬性字段中獲取每個SHP圖元的風格編碼，據(jù)此從CGA規(guī)則庫中檢索同名的CGA規(guī)則文件，并指派給該SHP圖元，讀取SHP圖元的其他參數(shù)值，代入CGA規(guī)則文件進行自動建模，最后將生成的三維模型文件導出至服務器，清理項目文檔，為下一個項目作準備。
[0032]所述的CGA規(guī)則文件，是一種定義和驅動對象生成過程的計算機腳本。CGA規(guī)則庫中的規(guī)則文件與風格庫中的風格--對應，且CGA規(guī)則文件的文件名與對應風格的風格編碼一致，以方便后期在CGA規(guī)則庫中反向檢索所需的規(guī)則。
[0033]請參閱圖2，為本發(fā)明城市三維建模系統(tǒng)100所述的建模方法流程圖，所述建模方法包括以下步驟:
步驟1:在任何一臺可以訪問服務網(wǎng)站的pc機上，使用WWW瀏覽器并輸入正確的訪問地址(如http://192.168.3.212/login, aspx)即可顯示登錄界面。系統(tǒng)默認的用戶名和密碼均為client。
[0034]步驟2:登錄服務網(wǎng)站后將首先進入風格庫界面?？梢酝ㄟ^搜索框檢索符合要求的風格，點擊任一風格圖標可查看該風格的詳細信息，用戶可以根據(jù)需要將風格添加到自己的風格庫中。之后將所需風格的參數(shù)集導入到AutoCAD的參數(shù)管理模塊中，并將該參數(shù)集與代表城市地物的AutoCAD圖元以屬性塊的形式關聯(lián)起來。
[0035]所述的風格的詳細信息包括:風格圖片、風格編號、收藏次數(shù)、風格類別、關鍵詞、參數(shù)集和備注信息。
[0036]步驟3:不斷重復上一步驟，直到所有待建模的圖元均與相應參數(shù)集相關聯(lián)。之后可以根據(jù)需要對這些屬性塊進行修改、查詢、復制和恢復操作。最后保存成DXF格式文件。
[0037]步驟4:再次登陸服務網(wǎng)站，進入項目庫界面。新建一個項目，將上述DXF格式文件作為項目原始文件上傳，輸入項目名稱、項目概況和備注信息。此時該項目便進入項目庫的待處理列表，等待服務器處理。用戶可以查詢該項目的詳細信息、狀態(tài)和進度。
[0038]步驟5:自動建模模塊獲取服務器端的項目原始DXF文件，將DXF格式轉換成SHP格式，之后導入到CityEngine平臺，并進行參數(shù)化建模，再將三維模型導出至服務器，最后清理項目文檔，為下一個項目作準備。
[0039]所述的參數(shù)化建模過程:從SHP格式文件的屬性字段中獲取每個SHP圖元的風格編碼，據(jù)此從CGA規(guī)則庫中檢索同名的CGA規(guī)則文件，并指派給該SHP圖元，讀取SHP圖元的其他參數(shù)值，代入CGA規(guī)則文件進行自動建模。
[0040]步驟6:用戶登陸服務網(wǎng)站模塊，進入項目庫界面，在已完成列表中找到對應項目的下載鏈接，下載生成的城市三維模型文件。
[0041]下面細分各個功能模塊，解釋本發(fā)明的具體功能。
[0042]請參閱圖3，為本發(fā)明的一種城市三維建模系統(tǒng)100的參數(shù)管理模塊10，包括以下子模塊流程:1)參數(shù)組織管理，可以導入、導出、保存參數(shù)集，可以對參數(shù)內(nèi)容進行編輯；2)參數(shù)關聯(lián)，將代表城市地物的AutoCAD圖元與參數(shù)集以屬性塊的形式關聯(lián)起來；3)屬性塊管理，可以對屬性塊進行修改參數(shù)值、動態(tài)查詢、復制參數(shù)集和恢復為普通圖元操作。
[0043]請參閱圖4，為本發(fā)明的一種城市三維建模系統(tǒng)100的服務網(wǎng)站模塊20，包括以下子模塊流程:1)項目庫管理，用戶新建項目、上傳項目原始文件，之后可以查詢項目的狀態(tài)和進度，帶服務端處理完成后可以最終通過鏈接下載到城市三維模型，管理員可以查詢項目詳細信息、編輯項目狀態(tài)和進度、查詢用戶信息和管理三維模型文件；風格庫管理，用戶可查詢風格庫、瀏覽風格的詳細信息、導出風格的參數(shù)集、管理自己的風格庫；管理員可添加新風格、編輯風格詳細信息和管理風格庫類型。
[0044]所述的風格，具有唯一的風格編碼，其命名規(guī)則只能包含:0_9，a-z, A-Z, _。
[0045]請參閱圖5，為本發(fā)明的一種城市三維建模系統(tǒng)100的自動建模模塊30，包括以下步驟:1)導入一個項目原始文件；2)轉換文件格式，將DXF文件轉換成SHP格式文件；3)將SHP格式文件導入CityEngine軟件平臺；4)獲取SHP圖元的風格編碼；5)檢索并指派CGA規(guī)則文件；6)讀取其他參數(shù)值并代入CGA規(guī)則文件；6)自動建模；7)導出模型文件至服務器；8)清理項目文檔。
[0046]所述的CGA規(guī)則文件，其文件名與服務網(wǎng)站中對應風格的風格編碼一致。
[0047]所述的檢索并指派CGA規(guī)則文件過程:1)從SHP圖元中讀取代表風格編碼的參數(shù)值；2)根據(jù)該參數(shù)值，從CGA規(guī)則庫中搜索同名的CGA規(guī)則文件；3)將該圖元的rule file參量指定為該CGA規(guī)則文件，從而使該圖元可以參照該規(guī)則文件進行自動建模。
[0048]總之，基于Web的城市三維建模系統(tǒng)的實現(xiàn)方法可以將參數(shù)管理與參數(shù)化建模分割開來，中間通過Web進行銜接，使普通用戶能夠專注于方案設計和參數(shù)管理，而復雜的參數(shù)化建模則被封裝在高度自動化、流程化的服務端，從而降低用戶的技術門檻，提高城市三維建模效率，降低模型維護成本。
【權利要求】
1.一種基于Web的城市三維建模方法,該方法使用城市三維建模系統(tǒng),所述城市三維建模系統(tǒng)，包括 參數(shù)管理模塊，從服務網(wǎng)站導入?yún)?shù)集，對參數(shù)集進行集中管理和編輯，將代表城市地物的AutoCAD圖元和參數(shù)集以屬性塊的形式關聯(lián)起來，并根據(jù)需要對這些屬性塊進行管理和編輯； 服務網(wǎng)站模塊，提供風格庫查詢和編輯、項目原始文件上傳、項目狀態(tài)和進度查詢、三維模型文件下載功能； 自動建模模塊，利用文件格式轉換工具和CGA規(guī)則庫，自動、快速地生成三維模型； 其特征在于: 在所述的參數(shù)化管理模塊，根據(jù)城市地物類型從服務網(wǎng)站選擇并導入?yún)?shù)集，對參數(shù)集進行集中管理和編輯，并將代表城市地物的AutoCAD圖元和參數(shù)集以屬性塊的形式關聯(lián)起來，可以對這些屬性塊進行管理和編輯，完成后另存為DXF格式文件；在所述的服務網(wǎng)站模塊，將DXF格式文件以項目原始文件的形式上傳到服務器，可查看項目名稱、生成時間、處理狀態(tài)和進度、原始文件下載鏈接和模型文件下載鏈接信息；在所述的自動建模模塊，獲取用戶上傳到服務器的項目原始DXF文件，將DXF格式轉換成SHP格式，并將其導入到CityEngine平臺，讀取SHP圖元的風格編碼，檢索并指派CGA規(guī)則文件，然后讀取SHP圖元的其他參數(shù)信息并自動建模，之后導出三維模型文件至服務器，清理項目文檔；最后在所述的服務網(wǎng)站，用戶通過鏈接下載獲得最終的城市三維模型文件。
【文檔編號】G06F17/50GK104392035SQ201410657424
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權日:2014年11月18日
【發(fā)明者】吳寧, 童磊, 高寧, 胡云世, 曹冬梅, 劉惠南, 曾靜 申請人:衢州學院