本發(fā)明涉及一種基于河道CAD數(shù)據(jù)的三維仿真系統(tǒng)的構(gòu)造方法，基于河道的CAD數(shù)據(jù)，利用SketchUp建模軟件進(jìn)行建模、通過ArcScene平臺驅(qū)動三維場景并利用ArcGIS Engine進(jìn)行二次開發(fā)，是三維GIS在水利信息化領(lǐng)域的有益探索。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，三維可視化方法在各行各業(yè)都實現(xiàn)對三維地物或建筑的立體描述，對建筑的紋理也能細(xì)致的表達(dá)，也能驅(qū)動三維場景，給用戶帶來良好的用戶體驗。但在，三維河流可視化方面，研究人員偏向于對洪水淹沒方面的研究。由于河流區(qū)域廣泛，三維建模的過程復(fù)雜，操作難度大，需要大量的人力、物力。

因此本發(fā)明提供一種基于河道CAD數(shù)據(jù)的三維仿真系統(tǒng)的構(gòu)造方法，采用ArcGIS與SketchUp相結(jié)合的方法快速和方便的對三維創(chuàng)意進(jìn)行創(chuàng)建、修改和渲染，從而實現(xiàn)三維模型的建立，并且利用ArcGIS Engine平臺的可視化空間，開發(fā)出一個獨(dú)立于GIS平臺的三維數(shù)字應(yīng)用系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種SketchUp和ArcGIS相結(jié)合的方法，為更好地進(jìn)行河流管理提供了基礎(chǔ)信息平臺。

技術(shù)方案：一種基于河道CAD數(shù)據(jù)的三維仿真系統(tǒng)的構(gòu)造方法，首先是對河道的CAD規(guī)劃底圖的整理，去除建模無用數(shù)據(jù)、分塊畫點(diǎn)和統(tǒng)一參考平面處理。規(guī)劃底圖中數(shù)據(jù)具有較多的對建模無用的數(shù)據(jù)，如控制點(diǎn)、標(biāo)注信息及設(shè)計規(guī)劃區(qū)以外的地物標(biāo)志等。特別是具有太多的碎線和亂線，面、線存在不閉合現(xiàn)象。為了建模后能更精確更方便地進(jìn)行拼接，先在分成的幾塊的各個邊界上畫上一些點(diǎn)(等高線與邊界的交點(diǎn))，這樣在拼接時，就不會發(fā)生錯位現(xiàn)象，不需要每條進(jìn)行修改，只需選擇邊界兩邊的等高線進(jìn)行合并即可。另外，導(dǎo)入的數(shù)據(jù)會存在標(biāo)高不一致，導(dǎo)入時出現(xiàn)立體線，層面不一致等情況，此時可以通過統(tǒng)一設(shè)置導(dǎo)入到sketchup中的CAD底圖的z值為0達(dá)到同一參考平面。

其次，對紋理數(shù)據(jù)的處理，一般是通過高分辨率的數(shù)碼相機(jī)拍攝的相片，通過Photoshop等軟件處理后得到地物紋理信息。在SketchUp中構(gòu)建三維模型程序更為簡單，主要步驟包括：從CAD數(shù)據(jù)中導(dǎo)入上述整理后的平面，利用SketchUp將平面數(shù)據(jù)推拉成體，后期進(jìn)行貼圖渲染和美化。其中，將CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入過程中，SketchUp和CAD要具有相同的單位，不然會出現(xiàn)導(dǎo)入數(shù)據(jù)錯誤。完成河流的建模工作后，通過格式轉(zhuǎn)換的方式將模型格式轉(zhuǎn)換為ArcGIS支持的多面體模型Multipatch格式，并為模型添加一些屬性信息。

本發(fā)明方法的主要實現(xiàn)步驟如下：

步驟1：對現(xiàn)有的河道CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行去除建模無用數(shù)據(jù)、分塊畫點(diǎn)和統(tǒng)一參考平面，得到處理好的CAD數(shù)據(jù)；

步驟2：將處理好的CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入SketchUp并利用其豐富的功能方便、快捷地實現(xiàn)三維系統(tǒng)的場景建模，用“推/拉”工具，放于導(dǎo)入的CAD圖表面上，單擊鼠標(biāo)并向上移動，在右下角尺寸輸入框中，用鍵盤輸入高度值，按回車確認(rèn)。即建立完成了立方體，然后在模型表面貼上紋理圖片；

步驟3：把建立的三維模型轉(zhuǎn)換成Multipatch(*.mdb)格式，再把mdb格式的三維模型添加到ArcScene三維平臺中從而將整個河流三維數(shù)字可視化；

步驟4：實現(xiàn)三維場景的瀏覽；

步驟5：實現(xiàn)河道屬性查詢功能；

步驟6：實現(xiàn)沿河道飛行功能。

獲取水面所在圖層ILayer layer＝axSceneControl1.SceneGraph.Scene.get_Layer(n)；

然后加載無人機(jī)模型

pmark3dsymbol.CreateFromFile("...")；

最后切換視角

ICamera camera＝axSceneControl1.SceneViewer.Camera；

優(yōu)選地，所述步驟1中，在導(dǎo)入CAD文件前要清理一下CAD中標(biāo)注、文字等無關(guān)數(shù)據(jù)和圖層，這樣在后面開展的SketchUp建模工作中就可以避免無關(guān)數(shù)據(jù)的干擾，方便3D河道建模的進(jìn)行，同時也可以減少計算機(jī)內(nèi)存的占用。

優(yōu)選地，所述步驟3中，完成河流的建模工作后，通過在arctoolbox中，3D Analyst tools/conversion/from TIN/layer 3D to feature class/起名存儲轉(zhuǎn)換的方式將模型格式轉(zhuǎn)換為ArcGIS支持的多面體模型Multipatch格式。

優(yōu)選地，所述步驟3中，采用Google SketchUp和ArcGIS相結(jié)合的方法將河流場景三維可視化與三維空間對象管理耦合起來形成3D可視化的集成系統(tǒng)。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：用戶可以進(jìn)行三維場景瀏覽、信息查詢，能夠進(jìn)行河流二維平面圖和河流三維場景的展示，具有三維景觀動態(tài)觀察及飛行功能，支持框選放大和縮小等，以便從整體和局部兩個不同的角度更好的進(jìn)行場景瀏覽，并可以以圖片的形式導(dǎo)出場景；提供信息查詢，使得系統(tǒng)具有一定的實用性。河流的三維瀏覽功能要給用戶一種身臨其境的感覺，坐在船上在河里運(yùn)動的感覺。三維場景的展示可以給人們提供真實直觀的感受，通過放大縮小等功能可以查看細(xì)部效果和全景場景，但對于河流斷面的屬性信息，如斷面名稱，位置，河寬，設(shè)計圖等無法直接以場景的形式展現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

如圖1所示，基于河道CAD數(shù)據(jù)的三維仿真系統(tǒng)的構(gòu)造方法，包括如下步驟：

步驟1：整理CAD規(guī)劃底圖。刪除CAD規(guī)劃底圖中對建模無用的數(shù)據(jù)，如控制點(diǎn)、標(biāo)注信息及設(shè)計規(guī)劃區(qū)以外的地物標(biāo)志等。

步驟2：構(gòu)建三維模型。將整理后的CAD規(guī)劃底圖導(dǎo)入到SketchUp中，推拉成體。導(dǎo)入的數(shù)據(jù)會存在標(biāo)高不一致，導(dǎo)入時出現(xiàn)立體線，層面不一致等情況，此時可以通過統(tǒng)一設(shè)置z值為0達(dá)到同一參考平面。SketchUp和CAD要具有相同的長度單位，不然會出現(xiàn)導(dǎo)入數(shù)據(jù)錯誤。單位可以在文件→導(dǎo)入→選項中進(jìn)行設(shè)置。CAD中默認(rèn)單位一般是毫米(mm)，所以在導(dǎo)入過程中Google SketchUp的單位最好也設(shè)置成mm。根據(jù)CAD圖上的標(biāo)注找到堤壩線條，使用封面插件將兩根堤壩線條之間的空白封成一個平面，之后推拉出高度，再用移動工具拉伸堤壩將坡比拉伸為1:3，同時將瀝青路面也推拉相同高度；然后，將河流的主要標(biāo)志性建筑如大橋、涵洞和排澇站等都通SketchUp制作出來；最后，添加相應(yīng)的紋理。

步驟3：整合模型，根據(jù)步驟2中所構(gòu)建的模型，將多段河流在ArcScene中進(jìn)行整合，等高線與邊界的交點(diǎn)之間會自動對應(yīng)，拼接。

步驟4：搭建三維可視化場景。通過ArcGIS工具的使用，導(dǎo)入SketchUp模型為Multipatch數(shù)據(jù)。首先，需要在ArcCatalog模塊中首先創(chuàng)建一個Personal Geodatabase數(shù)據(jù)庫，同時在其數(shù)據(jù)庫中建立一個Multipatch的Feature Class并設(shè)置圖層所在站點(diǎn)編號，再通過ArcGIS軟件中Import3Dfile工具，導(dǎo)入SketchUp到Multipatch實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。在這個過程中需要注意，當(dāng)模型導(dǎo)入ArcScene中后，模型丟失了原有的貼圖和紋理。在ArcScene中，打開3D Editor/start editing/選中要替換的對象/3D Editor/replace with model/選擇在Google SketchUp中導(dǎo)出的模型導(dǎo)入，即可替換掉原來的模型，停止編輯，刷新一下，貼圖紋理就都出來了。河流上的景觀如大橋、涵洞、排澇站水閘以及一些斷面標(biāo)志則以style符號庫導(dǎo)入到ArcScene中。

步驟5：實現(xiàn)主要功能，其中具體包括：三維場景瀏覽模塊、信息查詢模塊。三維場景瀏覽模塊利用ArcGIS中的Engine開發(fā)組件，編寫控制三維模型沿著線段飛行的程序

使3D模型在三維場景中沿著指定路徑漫游，從而實現(xiàn)河流的巡航功能。信息查詢模塊根據(jù)屬性值進(jìn)行查詢。