摘要：隨著計算機技術和航空航天計算的發(fā)展，三維可視化技術在更多的領域得到了應同，本文主要談三維可視化技術在水電工程中的應用的體會。
　　關鍵詞：三維可視化、IMAGIS、三維建模、紋理、場景
　　
　　一：論述
　　隨著計算機技術和航空航天計算的發(fā)展，測量工作的領域有可很大的拓展，由傳統(tǒng)測繪向地理信息系統(tǒng)，地圖一般是指反映2維信息，對高程方面只是用數(shù)字來表示，現(xiàn)已不滿足社會發(fā)展對信息方面的需要，現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)，不僅僅是能反映其平面位置，還要求需要其更多的信息。三維可視化技術的到來，為我們提供了更大的平臺，既能滿足常規(guī)測繪的需求，又擴大了市場，滿足社會上的各種地理信息需求。
　　二：《IMAGIS（三維可視化地理信息系統(tǒng)）》在水電工程中的應用
　　可視化技術是指計算機生成的一種實時3維空間。它主要提供一種模擬現(xiàn)實的或虛擬現(xiàn)實的操作環(huán)境，使用戶具有防佛置身在現(xiàn)實世界一樣的臨境感。利用三維可視化技術，首先要選用一個比較適合于自己行業(yè)的特點的軟件，在此基礎上進行一些工作是比較現(xiàn)實的，以適普公司的《IMAGIS（三維可視化地理信息系統(tǒng)）》為例加以說明水電工地在三維可視化技術方面應用。
　　（一）：首先是數(shù)字高程模型（DEM）的獲取，建立真實的地形地貌。
　　要實現(xiàn)真實的地形地貌，一般是通過航空攝影、紅外線攝像、無人飛機攝影等等，進行全數(shù)字測圖，從而獲得整個的地區(qū)的數(shù)字高程模型DEM和正射影像圖，這是進行三維可視化技術的關鍵要素，也是全數(shù)字成圖的成果。如果對一些小范圍的工地或沒有航空攝影數(shù)據(jù)的工地，也可以通過對整個工地地形圖的高程點的提取，通過CASS或地理信息系統(tǒng)開發(fā)軟件MapGIS軟件來建立DEM，并進行渲染后，輸出為*.DXF的格式，最終獲得地形電子沙盤。用下圖為三峽工地2002年DEM。
　　
　　（二）：地面建筑物的建立
　　1：基于航測數(shù)據(jù)的地面建筑物的建立
　　利用全數(shù)字進行測圖，轉存了*DXF格式，并在AutoCad中編輯，將坐標點和其他多數(shù)的數(shù)據(jù)刪除，所有的線條改為同一個層，保存了一個文件，將其導入《IMASIS》系統(tǒng)來進行建模。《IMASIS》系統(tǒng)提供了一套建立復雜三維形體的有效手段，編輯調入的線條，是其封閉，并對線條的海拔高度進行調整，為不同的線條賦予不同的高度后就可以使用三維建模功能來建立一些較為復雜的形體，其建模方法主要有以下幾種：
　　（1） 三維建模：選擇建模的線條，利用其在不同的高程面，有不同的閉合線條，逐個進行選擇，然后確定，就可以利用這些不同的閉合線條來形成三維實體。
　　（2） 旋轉建模：將實體以旋轉方式插值來建立復雜三維形體
　　（3） 鏡像建模：用于實體鏡像的建模
　　（4） 人工創(chuàng)建建筑物：先用鼠標右鍵選擇地面建筑物的輪廓線，輸入建筑物的高度后建立的三維模型
　　（5） 自動創(chuàng)建建筑物：系統(tǒng)根據(jù)地面輪廓線的建筑高度屬性自動生成建筑物。
　　（6） 用房頂線和DEM創(chuàng)建建筑物：系統(tǒng)根據(jù)量測出的房頂面的線條和DEM自動計算建筑物的高度并生成建筑物。
　　下圖為在該軟件下制作的長江三峽永久船閘三維模型
　　
　　2：基于其他2維矢量數(shù)據(jù)的三維建模
　　對于一些單位沒有使用全數(shù)字測量系統(tǒng)的而言，可以在AutoCad或者3DMax等三維軟件來建模，建模是注意將對數(shù)字圖進行分幅，逐個調入，以提高在3D環(huán)境下的建模速度。實際上，從建模而言，在AutoCad環(huán)境下所作的建模最為準確，操作也比較便利，可以準確無縫的導入到《IMASIS》系統(tǒng)中。該系統(tǒng)能夠對多對數(shù)據(jù)格式能夠識別，可以最大化的利用多種手段來進行建模，提高工作效率，建模的方法方法很多，就不一一說明了。右圖為三峽某壩段在AutoCad中的三維圖。對于用其它軟件建立的模型導入到《IMASIS》系統(tǒng)辦法需要注意的是：
　　（1）數(shù)學坐標系和地理坐標系的不統(tǒng)一；（XY顛倒）建議用AutoCAD進行坐標轉換
　　（2）AutoCAD轉出的DXF數(shù)據(jù)的原點坐標沒有清除導致的圖形不顯示，用兩種方法進行處理。
　　A：建議在AutoCAD里進行復位輸出消除（0，0）對數(shù)據(jù)的影響；
　　B：在IMAGIS里面刪除0層后存盤復位；
　　（3）AutoCAD的體填充數(shù)據(jù)的轉換；
　　首先用3DMAX打開AutoCAD的13DWG數(shù)據(jù)；
　　然后存成3DS格式的數(shù)據(jù)；
　　最后在IMAGIS里“工具/imagis與3ds的相互轉換”中將3DS轉成可識別的格式；
　　注意：數(shù)據(jù)的坐標系統(tǒng)不會受到影響，如果出現(xiàn)IMAGIS編輯不習慣的可以轉到3DMAX
　　或AutoCAD中編輯后導入。
　　（三）：建筑物紋理的粘貼
　　對各種導入的《IMASIS》系統(tǒng)中的三維建筑物賦置其紋理，是建立三維可視化效果非常重要的一個環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)真實景觀的重要的手段。首先需要說明，什么是紋理，就是對建筑物進行實際的照相而獲得的照片，貼紋理就是把這些照片賦置給通過計算機而建立建筑物的各個面。貼紋理的方式有三種，一般紋理、平鋪文理和透明文理。
　　1：一般紋理：選擇要貼圖的實體，系統(tǒng)會自動判斷選擇的實體是否可以進行貼圖，如果選擇有效，就會談出一個文件選擇對話框，可以進行貼圖了，選擇文件就可以進行貼圖了。
　　2：透明紋理：可用于樹木、廣告牌的紋理粘貼，粘貼后顯示的紋理可以將某種顏色透明而只顯示其他的部分。
　　3：平鋪紋理可用于草坪、地面等重復紋理的粘貼，使用一張不大的圖像，系統(tǒng)會根據(jù)設置的參數(shù)將該圖片平鋪滿整個區(qū)域。
　　（四）：三維場景的合成，通過建筑的數(shù)字高程模型DEM和地面建筑物來構建場景
　　這個系統(tǒng)的最大的優(yōu)點是，可以對海量的數(shù)據(jù)進行處理。將一個個單獨用IMAGIS做好的復雜的三維模型添加到IMAGIS文件中，在加入數(shù)字高程模型（DEM），進行整個模型的合成，在整個視圖中可以任意縮放、平移、角度旋轉，時時的顯示結果。對不同的數(shù)據(jù)類型可以分層顯示，在整個場景中，顯示你需要的建筑物。還可以對三峽場景采用真彩色渲染，可實時進行明暗變化、色彩變化、3D實體的光源效果分析等，另外還可以進行按指定的路線進行飛行，輸出動畫等。下圖為合成后的三峽工地一角
　　
　　（五）：數(shù)據(jù)庫的建立
　　該系統(tǒng)與其他三維軟件的最大的區(qū)別是，具有數(shù)據(jù)管理功能，在整個三峽壩區(qū)，具有很多的建筑物，對這個建筑物的管理也是很要重要的。通過建立整個場景中的建筑物數(shù)據(jù)庫，就可以查詢到每個建筑物的信息，并可以對建筑物屬性進行編輯、查詢、瀏覽、統(tǒng)計分析等，建立數(shù)據(jù)表后，不僅可以動態(tài)修改表的結構，增加、刪除記錄等，而且可以動態(tài)的增加數(shù)據(jù)類型功能，便于有效的管理。
　　（六）：成果的輸出
　　整個三峽可視化系統(tǒng)的建立，不光為了自己使用、查詢信息，很重要的一項就是發(fā)布信息，能夠讓更多的使用戶用及傳播。《IMASIS》系統(tǒng)利用專門的模塊《3DBrowser》來實現(xiàn)的。《3DBrowser》是一套海量數(shù)據(jù)三維景觀透視漫游軟件，利用正射影像圖和DEM數(shù)據(jù)，重建真實的地形地貌，并導入已完成的建筑物，生成逼真的三峽景觀，建立漫游線路，或者通過游戲手柄可以隨意的在整個場景中漫游，并可輸入為avi視頻文件，能夠在媒體上的播放。
　　三：結束語
　　三維可視化技術的迅速發(fā)展，已成為GIS的一部分，在測繪領域將得到充分的利用。在水電工程施工中雖然應用的不是很多，但已是一個發(fā)展方向。三維可視化技術得到更多的利用，為工程施工更加真實、直觀、及時的服務。
　　參考文獻：
　　1：《IMAGIS》使用手冊
　　2：劉曉艷等《虛擬城市建設原理和方法》