一种基于用地规划图的城市建筑自动生成方法
阅读说明：本技术 一种基于用地规划图的城市建筑自动生成方法 (Urban building automatic generation method based on land planning map ) 是由 冯岳云 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及生成方法技术领域,且公开了一种基于用地规划图的城市建筑自动生成方法,包括以下步骤：S1、CAD数据转换；S2、三维立体模型生成；S3、多边形面转点；S4、原型系统的实现。本发明提出一种基于用地规划图的城市建筑自动生成方法,本发明将繁琐的手工操作建模方法变成计算机自动化的操作,使建模方法得到完善和提高。(The invention relates to the technical field of generation methods, and discloses an automatic urban building generation method based on a land planning map, which comprises the following steps: s1, converting CAD data; s2, generating a three-dimensional model; s3, turning points of polygonal surfaces; and S4, realizing a prototype system. The invention provides an automatic urban building generation method based on a land planning map, which changes a fussy manual operation modeling method into computer automation operation, so that the modeling method is improved.)
技术领域
本发明涉及生成方法领域，尤其涉及一种基于用地规划图的城市建筑自动生成方法。
背景技术
目前数字城市建设在全国开展得如火如荼,三维建模行业也呈现出欣欣向荣的大好局面,尤其各种三维建模方法和建模软件更是层出不穷极大地丰富了三维建模的理论,促进了三维建模的竞争环境,使三维建模行业得到了迅速的发展。同时,由于现代建筑形式表现出来的多样性﹑复杂性和工作量大、工作琐碎因此,当前在使用计算机软件自动建模时,我们仍面临软硬件技术带来的局限和挑战。为了制作更精细和逼真的三维模型,使其能够更真实地反映现实客观世界,当前很多数据生产部门和生产商都选择采用比较传统的人工建模方法,这种方法无疑是耗时﹑耗力﹑成本高。
对城市三维模型的建设方法而言,由于不同领域的专业和知识结构带来认知的不同,从而形成了各种各样的技术路线方案。总体而言这些技术方案大致可分为两种：
第一种技术方案是基于空间信息技术的城市三维建模方法或倾斜摄影三维建模方法这种方法的总体思路是利用测绘行业的4D产品，包括数字地形图数据(DLG)、遥感影像数据(DOM)、数字高程模型数据(DEM),激光扫描数据(LIDAR)等资源。先利用DOM和DEM数据建立具有真实高程起伏的地表模型,然后在地表模型上利用DILG或LIDAR数据建立房屋模型,最终形成一个完整的数字城市三维模型。
第二种技术方案是基于虚拟现实(Virtual Reality)技术或增强现实(AugmentedReality)技术的城市三维建模方法这种技术的总体思路是以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听﹑触觉一体化的特定范围的虚拟环境用户借助必要的设备(如特制的衣服﹑头盔、手套和鞋等)以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用﹑相互影响从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验。
目前在数字城市的三维精细建模中更多采用的是第一种技术方案(参考附图2)。具体来说就是运用3D Max软件通过3个步骤建立三维城市建筑模型:①对平面底图CAD数据进行处理；②根据建筑物的高度建立三维建筑模型；③对三维建筑模型贴裁剪的纹理,从而使模型显得更真实，但是其手工操作建模方法较为繁琐。
为解决上述问题，本申请中提出一种基于用地规划图的城市建筑自动生成方法。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于用地规划图的城市建筑自动生成方法，本发明将繁琐的手工操作建模方法变成计算机自动化的操作，使建模方法得到完善和提高。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种基于用地规划图的城市建筑自动生成方法，包括以下步骤：
S1、CAD数据转换；
S2、三维立体模型生成；
S3、多边形面转点；
S4、原型系统的实现。
优选的，在S1，在对CAD底边数据进行预处理的过程中，先要删除多余要素，只保留建筑物底面和含相关属性的注释图层，并保证每个多边形的属性完整，然后，将预处理过的CAD底图数据导入到ArcGIS中转换为shape面图层，面图层的属性表中应包括模型材质﹑模型层数﹑模型名字、模型底面面积。
优选的，在S2中，顺序读取转换后的shape数据的每一行记录，包括读取每个多边形底面轮廓点坐标及对应的属性信息，然后利用微软提供的DirectX3D插件生成三维模型通过贴图便生成.x格式文件；.x格式的文件经过笔者从skyline软件中提取出的生成xpl模块，便可进一步生成具有四层金字塔结构的xpl2格式的模型文件；在生成模型过程中，首先需要计算出模型的高度由笔者拿到的是建筑层数所以在计算高度是按层数乘以3.8m来计算建筑高度的，然后利用数组vertices来存储建筑物的上下及侧面的矩形的4个节点坐标(x，y，z)以及数组indices来存储每个矩形被拆分为两个三角形后的节点在数组vertices的索引；
最后利用Direct3D提供的Mesh、Material接口函数实现快速构建三维模型和纹理的贴图，在指定贴图文件中笔者是通过属性表的材质属性来指定对应的贴图文件一种简单的方法就是把贴图文件直接命名为材质属性。
优选的，在S3中，多边形底面提取出中心点转化为点图层，可以在点图层中挂接好快速生成的模型文件及模型的属性信息，保证模型和属性信息的一致性；
多边形底面通过计算其质心的X、Y坐标，保存到点图层中同时将多边形图层的相关属性信息拷贝到点图层中这里高程属性是必不可少的，在此过程中考虑到模型的一般情况以及Direct3D构建模型的原理笔者把不是简单多边形的底面全部剔除了。
优选的，在S4，需要在ArcGIS软件中，先把CAD数据经过处理转化为SHAPE格式数据检查属性数据的完整性和正确性同时需要准备好三维模型的纹理图片，在转换前指定好输入输出数据路径整个转换过程完全自动化；
三维模型快速建模完成后采用skyline提供的.x文件转换为.xpl2文件的插件，完成对模型金字塔的建立，通过SHAPE文件来挂接模型的方式，可以详细地知道每个模型的空间位置和属性信息，快速建模的三维模型的效果展示。
优选的，属性信息包括层数和材质。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
减少操作步骤，以快速进行建模展示。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于用地规划图的城市建筑自动生成方法的流程图。
图2为现有技术中的一种方案图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图1-2，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明提出的一种基于用地规划图的城市建筑自动生成方法，包括以下步骤：
S1、CAD数据转换；
S2、三维立体模型生成；
S3、多边形面转点；
S4、原型系统的实现。
优选的，在S1，在对CAD底边数据进行预处理的过程中，先要删除多余要素，只保留建筑物底面和含相关属性的注释图层，并保证每个多边形的属性完整，然后，将预处理过的CAD底图数据导入到ArcGIS中转换为shape面图层，面图层的属性表中应包括模型材质﹑模型层数﹑模型名字、模型底面面积。
在一个可选的实施例中，在S2中，顺序读取转换后的shape数据的每一行记录，包括读取每个多边形底面轮廓点坐标及对应的属性信息，然后利用微软提供的DirectX3D插件生成三维模型通过贴图便生成.x格式文件；.x格式的文件经过笔者从skyline软件中提取出的生成xpl模块，便可进一步生成具有四层金字塔结构的xpl2格式的模型文件；在生成模型过程中，首先需要计算出模型的高度由笔者拿到的是建筑层数所以在计算高度是按层数乘以3.8m来计算建筑高度的，然后利用数组vertices来存储建筑物的上下及侧面的矩形的4个节点坐标(x，y，z)以及数组indices来存储每个矩形被拆分为两个三角形后的节点在数组vertices的索引；
最后利用Direct3D提供的Mesh、Material接口函数实现快速构建三维模型和纹理的贴图，在指定贴图文件中笔者是通过属性表的材质属性来指定对应的贴图文件一种简单的方法就是把贴图文件直接命名为材质属性。
在一个可选的实施例中，在S3中，多边形底面提取出中心点转化为点图层，可以在点图层中挂接好快速生成的模型文件及模型的属性信息，保证模型和属性信息的一致性；
多边形底面通过计算其质心的X、Y坐标，保存到点图层中同时将多边形图层的相关属性信息拷贝到点图层中这里高程属性是必不可少的，在此过程中考虑到模型的一般情况以及Direct3D构建模型的原理笔者把不是简单多边形的底面全部剔除了。
在一个可选的实施例中，在S4，需要在ArcGIS软件中，先把CAD数据经过处理转化为SHAPE格式数据检查属性数据的完整性和正确性同时需要准备好三维模型的纹理图片，在转换前指定好输入输出数据路径整个转换过程完全自动化；
三维模型快速建模完成后采用skyline提供的.x文件转换为.xpl2文件的插件，完成对模型金字塔的建立，通过SHAPE文件来挂接模型的方式，可以详细地知道每个模型的空间位置和属性信息，快速建模的三维模型的效果展示。
在一个可选的实施例中，属性信息包括层数和材质。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。