專利名稱：三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法。

背景技術(shù)：
三維城市建筑模型的使用，正日益成為數(shù)字城市、數(shù)字地球建設(shè)的重要內(nèi)容。與二維空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用相比，三維模型更注重以符合觀察者視覺(jué)習(xí)慣和心理習(xí)慣的方式對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行細(xì)節(jié)再現(xiàn)。三維建模技術(shù)主要是針對(duì)城市建筑的三維表面建模，用戶只能瀏覽到建筑的外部特征，無(wú)法滿足用戶對(duì)建筑物內(nèi)部細(xì)節(jié)信息的查看和交互需求。
如何從多細(xì)節(jié)、多層次表達(dá)的角度出發(fā)，對(duì)建筑內(nèi)外結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理抽象，以實(shí)現(xiàn)三維建筑內(nèi)外一體化表達(dá)，已成為當(dāng)前空間信息領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法，用于解決現(xiàn)有三維建筑模型缺乏內(nèi)部要素的細(xì)節(jié)表達(dá)及用戶交互的問(wèn)題。使用本發(fā)明的構(gòu)建模型、數(shù)據(jù)管理和顯示控制方法，可以實(shí)現(xiàn)三維城市建筑分層分戶模型的一體化構(gòu)建、內(nèi)外部細(xì)節(jié)三維顯示及用戶交互等功能。
本發(fā)明利用現(xiàn)有的城市建筑二維平面CAD測(cè)繪圖，采用3D技術(shù)構(gòu)建建筑物內(nèi)外一體化模型，實(shí)現(xiàn)三維城市建筑分層分戶模型的顯示控制和三維場(chǎng)景中的用戶交互。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、樓盤展示、室內(nèi)導(dǎo)航等領(lǐng)域。
本發(fā)明提供的三維建筑模型構(gòu)建與顯示控制方法具體步驟為 第一步、二維平面CAD測(cè)繪圖相關(guān)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。
包括房產(chǎn)建筑物平面圖、分層圖、分戶圖所示等二維CAD測(cè)繪圖，以及建筑物高度、各樓層高度、各戶室高度、墻面厚度等數(shù)據(jù)。
第二步、三維建筑要素模型的構(gòu)建與集成。
步驟2.1建筑物三維模型構(gòu)建； 步驟2.2建筑物樓層模型的構(gòu)建； 步驟2.3建筑物戶室模型的構(gòu)建； 步驟2.4三維建筑要素模型的集成； 用場(chǎng)景編輯器集成和生成三維城市建筑分層分戶模型，具體步驟如下 (1)將建筑物三維模型、各個(gè)樓層三維模型、各戶室模型導(dǎo)入到場(chǎng)景編輯器中，并手動(dòng)為為每個(gè)要素模型編碼. (2)在場(chǎng)景編輯器中，手動(dòng)調(diào)整并確定每個(gè)樓層相對(duì)于建筑物的空間位置，以及每一個(gè)戶室模型的相對(duì)空間位置，通過(guò)場(chǎng)景編輯器自動(dòng)生成各級(jí)模型的空間關(guān)聯(lián)描述文件. (3)保存當(dāng)前場(chǎng)景，導(dǎo)出構(gòu)建的建筑物、樓層、戶室等多層次建筑要素模型集成為三維城市建筑分層分戶模型，實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)外一體化空間關(guān)聯(lián)表達(dá)。
第三步、三維建筑分層分戶模型的控制顯示。
用戶查看建筑物信息時(shí)，顯示建筑物模型；用戶進(jìn)入建筑物內(nèi)部查看樓層信息時(shí)，顯示樓層模型，表達(dá)該樓層的建筑格局及其在建筑物中的相對(duì)位置，并對(duì)建筑物模型外表紋理進(jìn)行半透明三維特效處理；用戶查看戶室信息時(shí)，顯示戶室模型，明確該戶室的建筑格局及其在樓層中的相對(duì)位置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 (1)實(shí)現(xiàn)了基于建筑物結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的多層次顯示和操作； (2)以符合觀察者視覺(jué)習(xí)慣和心理習(xí)慣的方式對(duì)真實(shí)建筑物的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行再現(xiàn)； (3)實(shí)現(xiàn)與用戶的可視化交互； (4)實(shí)現(xiàn)“建筑物-樓層-戶室”各級(jí)建筑要素模型與相應(yīng)信息關(guān)聯(lián)，使得信息表達(dá)更加深入和集中，三維立體的展示效果更加真實(shí)直觀。



圖1是本發(fā)明三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法流程圖； 圖2a是本發(fā)明使用的建筑物平面圖； 圖2b是本發(fā)明使用的建筑物分層圖； 圖3是本發(fā)明使用的分戶圖； 圖4是建筑物模型構(gòu)建流程圖； 圖5是樓層模型構(gòu)建流程圖； 圖6是戶室模型構(gòu)建流程圖； 圖7是三維建筑要素模型的集成流程圖； 圖8是三維城市建筑分層分戶模型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)關(guān)系示意圖； 圖9是三維城市建筑分成分戶模型的顯示控制示意圖； 圖10是本發(fā)明的透明分層分戶三維建筑模型顯示示意圖； 圖11是觀察三維建筑視角示意圖。

具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明是一種三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法。本發(fā)明以現(xiàn)有的多尺度多精度的二維平面CAD測(cè)繪圖為基礎(chǔ)，構(gòu)建三維城市建筑分層分戶模型，并對(duì)模型進(jìn)行顯示控制。
本發(fā)明的三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法流程如圖1所示，具體包括如下幾個(gè)步驟 步驟一二維CAD測(cè)繪圖和相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備； 需要準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)包括房產(chǎn)建筑物平面圖、分層圖、分戶圖等二維平面CAD測(cè)繪圖。如圖2a、2b、圖3所示。
如圖2a，建筑物平面圖描述了建筑主體的輪廓和占地范圍；如圖2b，分層圖則針對(duì)建筑物樓座的不同層，對(duì)每個(gè)樓層特征的進(jìn)行描述，有助于更準(zhǔn)確地反映建筑物的外立面細(xì)節(jié)。平面圖和分層圖中都包含了層數(shù)信息，可以用于推算建筑物及其各組成部分的高度。
分層圖是按照樓層分幅，以一個(gè)樓層為基本單位，繪制成的樓層權(quán)屬范圍的細(xì)部圖。分層圖描述了樓層的空間屬性，從微觀上詳細(xì)記錄了樓層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、精確的樓層尺寸以及整個(gè)樓層的面積屬性、墻體厚度。
分戶圖是按照戶室分幅，如圖3，以一戶房屋所有權(quán)為單位，繪制成的房屋權(quán)屬范圍的細(xì)部圖。房屋分戶圖描述的是房屋的空間屬性，從微觀上詳細(xì)記錄了房屋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、精確的房屋尺寸以及整幢房屋的面積屬性。
上述各種二維平面CAD測(cè)繪圖需以三維建模軟件可讀的文件格式wmf、dwg存儲(chǔ)。此外，還需要準(zhǔn)備建筑物高度、各樓層高度、各戶室高度、墻面厚度等數(shù)據(jù)。
所述的二維平面CAD測(cè)繪圖以及各種數(shù)據(jù)可以通過(guò)傳統(tǒng)測(cè)繪、數(shù)字化、數(shù)字測(cè)量等多種方式獲得。
步驟二三維建筑要素模型的構(gòu)建與集成； 首先構(gòu)建建筑物三維模型、樓層模型和戶室模型，每個(gè)模型構(gòu)建之后都導(dǎo)出并保存相應(yīng)的.X文件和關(guān)聯(lián)貼圖文件，所述的.X文件中記錄了模型三維結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)信息及其對(duì)應(yīng)的貼圖文件路徑。具體如下 步驟2.1建筑物三維模型構(gòu)建； 如圖4所示流程圖，使用三維建模軟件(3ds Max或Maya等)，基于房產(chǎn)建筑物二維平面CAD測(cè)繪圖構(gòu)建建筑物三維模型對(duì)建筑物平面圖二維封閉多邊形(如圖2)按高度、墻體厚度參數(shù)進(jìn)行垂直拉伸(extrude)處理生成建筑物三維模型，導(dǎo)出并保存建筑物三維模型。
步驟2.2建筑物樓層模型的構(gòu)建； 如圖5所示，使用三維建模軟件，基于分層圖的二維平面CAD測(cè)繪圖，對(duì)具有內(nèi)部格局的二維樓層圖多邊形按高度、墻體厚度參數(shù)進(jìn)行垂直拉伸處理，生成各樓層模型，多個(gè)樓層模型構(gòu)成樓層模型系列，最后導(dǎo)出并保存建筑物的各樓層模型。
步驟2.3建筑物戶室模型的構(gòu)建； 如圖6所示，使用三維建模軟件，基于分層分戶圖的二維平面CAD測(cè)繪圖，將具有戶室格局的二維戶室圖多邊形按高度、厚度參數(shù)進(jìn)行垂直拉伸處理，生成各戶室模型，即戶室三維模型；多次構(gòu)建形成戶室模型系列；最后將全部戶室模型分別導(dǎo)出并保存。
步驟2.4三維建筑要素模型的集成； 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)三維城市建筑分層分戶模型的場(chǎng)景編輯器(以下簡(jiǎn)稱為“場(chǎng)景編輯器”)，場(chǎng)景編輯器是一個(gè)可以手動(dòng)編輯三維建筑模型的軟件，它需要滿足以下功能用戶可以在設(shè)定的三維環(huán)境中，添加多個(gè)現(xiàn)有的建筑物三維模型，調(diào)整其空間位置，將多個(gè)不同級(jí)別的建筑物三維模型組成統(tǒng)一的三維模型體，生成和保存樓、層、戶間的空間關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)文件，存儲(chǔ)上述過(guò)程構(gòu)建的三維建筑要素模型。
用場(chǎng)景編輯器集成和生成三維城市建筑分層分戶模型，如圖7所示，具體步驟如下 1)將步驟2.1所得的建筑物三維模型、步驟2.2所得的各個(gè)樓層三維模型、步驟2.3所得的各戶室三維模型導(dǎo)入到場(chǎng)景編輯器中，每個(gè)三維模型都作為場(chǎng)景編輯器的要素模型，并手動(dòng)為每個(gè)要素模型編碼。為了在三維環(huán)境中實(shí)現(xiàn)要素模型的高效索引，通過(guò)多層次空間關(guān)聯(lián)描述確定模型的加載位置，需要給各級(jí)要素模型分配唯一標(biāo)識(shí)。因此，我們對(duì)建筑物各級(jí)要素模型進(jìn)行統(tǒng)一編碼，編碼命名的規(guī)則如表1所示，建筑物分層分戶要素模型的統(tǒng)一編碼由三部分組成建筑物編碼、樓層編碼和戶室編碼。此編碼會(huì)在場(chǎng)景編輯器存儲(chǔ)并導(dǎo)出一體模型時(shí)，存入空間關(guān)聯(lián)描述的XML文件，也叫配置文件。
表1要素模型的統(tǒng)一編碼 表1中，建筑物的編碼規(guī)則和位數(shù)可以依據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況而定，樓層編碼為所在建筑物的編碼后追加數(shù)位流水號(hào)(如AAAA-0001)，戶室編碼為所在樓層編碼后追加數(shù)位流水號(hào)。
2)在場(chǎng)景編輯器中，手動(dòng)調(diào)整并確定每個(gè)樓層相對(duì)于建筑物的空間位置，以及每一個(gè)戶室模型的相對(duì)空間位置，通過(guò)場(chǎng)景編輯器自動(dòng)生成各級(jí)要素模型的空間關(guān)聯(lián)描述文件； 定義建筑物、樓層、戶室3級(jí)建筑要素模型的聚合關(guān)系利用各級(jí)建筑要素模型所具有的空間屬性數(shù)據(jù)，按其聚合層次，描述每一個(gè)要素模型的空間位置，稱為空間關(guān)聯(lián)描述； 場(chǎng)景編輯器在進(jìn)行多層次建筑要素模型集成并生成三維城市建筑分層分戶模型時(shí)，可自動(dòng)保存各要素模型的統(tǒng)一編碼和空間位置值，并生成該建筑物的空間關(guān)聯(lián)描述文件(采用XML格式)，通過(guò)空間關(guān)聯(lián)描述文件可以將相應(yīng)的要素模型文件加載并顯示在三維空間中的相應(yīng)位置?？臻g關(guān)聯(lián)描述文件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如表2所示 表2透明三維建筑模型各要素類空間屬性說(shuō)明

3)保存當(dāng)前場(chǎng)景，導(dǎo)出構(gòu)建的建筑物、樓層、戶室等多層次建筑要素模型集成為三維城市建筑分層分戶模型，實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)外一體化空間關(guān)聯(lián)表達(dá)。
建筑物模型、樓層模型、戶室模型作為單個(gè)要素模型，都可成為最基本的存儲(chǔ)單位，考慮到就近訪問(wèn)原則，在要素模型文件存儲(chǔ)方面，采用多層存儲(chǔ)的方式；文件存儲(chǔ)方式與建筑要素模型聚合關(guān)系以及空間關(guān)聯(lián)描述相對(duì)應(yīng)，各種文件和模型要素的關(guān)聯(lián)方式如圖8所示各級(jí)要素模型(包括建筑物模型、樓層整體模型和戶室模型)的信息包括.X文件和相應(yīng)的貼圖文件，.X文件中記錄了模型三維結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)信息及其對(duì)應(yīng)的貼圖文件路徑。各級(jí)要素模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)按樓-層-戶的實(shí)際層級(jí)關(guān)系組織，建筑物模型文件夾下，包含建筑物模型的.X文件和貼圖文件、各樓層模型的文件夾和樓層空間關(guān)聯(lián)描述的XML文件；樓層模型文件夾下包含樓層的.X文件和相應(yīng)貼圖文件、各戶室模型的文件夾和戶室空間關(guān)聯(lián)描述的XML文件，戶室文件夾下包含戶室的.X文件和相應(yīng)的貼圖文件。
如上所述的模型組織方式，便于在建筑分層分戶模型顯示時(shí)，快速獲取模型要素文件.X和貼圖的路徑。
步驟三三維城市建筑分層分戶模型的顯示控制； 本發(fā)明提供的三維城市建筑分層分戶模型是一種集成了建筑物外觀模型、樓層模型和戶室模型的一體化模型。上述三個(gè)層次的模型，都可以作為獨(dú)立的操作單元，進(jìn)行加載和用戶選?。粡亩诱鎸?shí)、直觀、形象地表現(xiàn)建筑物-樓層-戶室之間的空間位置。
基于本發(fā)明的方法，三維地理空間系統(tǒng)中，可以分三個(gè)層次顯示建筑物特征a)加載建筑物模型，展示建筑物外觀整體特征；b)將建筑物模型做半透明效果處理，同時(shí)顯示某樓層模型，表達(dá)該樓層的建筑格局及其在建筑物中的相對(duì)位置；c)將建筑物和樓層模型做半透明效果處理，同時(shí)顯示某戶室模型，明確該戶室的建筑格局及其在樓層中的相對(duì)位置。
對(duì)于本發(fā)明的建模所得模型的顯示控制，可以通過(guò)三維地理信息系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)顯示，這里以worldwind開(kāi)源軟件為例，實(shí)現(xiàn)發(fā)明中的對(duì)建筑物分層分戶模型的三種展示效果，如圖9a)任意角度的三維建筑物外觀多視角顯示控制；b)半透明處理下，內(nèi)部樓層(或戶室)結(jié)構(gòu)顯示；c)動(dòng)態(tài)控制下的飛行模型顯示轉(zhuǎn)換。
a)三維建筑物的多視角顯示控制； 首先，讀取步驟2.4最后生成的描述各級(jí)三維模型關(guān)聯(lián)關(guān)系的XML文件，從中獲取各級(jí)要素模型的位置參數(shù)(xPosition、yPosition、zPosition)，進(jìn)而加載其中對(duì)應(yīng)的各級(jí)要素模型到三維場(chǎng)景中。此后，建筑模型、三維場(chǎng)景底圖、樓層的渲染過(guò)程持續(xù)處于運(yùn)行狀態(tài)。在程序?qū)崿F(xiàn)中，利用一個(gè)單獨(dú)的線程，保持更新函數(shù)的運(yùn)行，等待捕獲視角參數(shù)的變化，一旦發(fā)現(xiàn)變化，立即按新的參數(shù)執(zhí)行渲染。
多視角顯示控制是指以當(dāng)前觀察對(duì)象(建筑物、樓層或戶室)為視覺(jué)中心的旋轉(zhuǎn)、俯仰、縮小和放大。多視角顯示控制，基于對(duì)目標(biāo)點(diǎn)、視點(diǎn)和視點(diǎn)垂直向上向量的修改(如圖10所示)，并以一定速度刷新，造成連續(xù)的拖動(dòng)視覺(jué)效果。定義三類視角改變俯仰(pitch)、旋轉(zhuǎn)(yaw)以及縮放(zoom)，在本例中，通過(guò)實(shí)現(xiàn)pitch、yaw和zoom函數(shù)，改變視點(diǎn)的位置和角度實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物模型的多角度瀏覽。捕獲鼠標(biāo)操作的距離，調(diào)用pitch和yaw函數(shù)，實(shí)現(xiàn)視角的旋轉(zhuǎn)和俯仰；捕獲滾輪操作，調(diào)用zoom函數(shù)，實(shí)現(xiàn)視角的推進(jìn)和拉遠(yuǎn)。
b)半透明處理下，內(nèi)部樓層(或戶室)結(jié)構(gòu)顯示； 基于本方法的三維模型構(gòu)建，用戶在查看要素模型時(shí)，為了增強(qiáng)用戶交互，突出建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，可對(duì)要素模型外表紋理進(jìn)行半透明特效處理，實(shí)現(xiàn)多半透明處理下，內(nèi)部樓層(或戶室)結(jié)構(gòu)顯示。
所述的對(duì)模型外表紋理進(jìn)行半透明特效處理，可通過(guò)如下兩種方法實(shí)現(xiàn) 方法一存儲(chǔ)不透明和半透明兩種貼圖文件，用戶查看建筑物內(nèi)部樓層模型或戶室模型時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序?qū)⑵渖蠈訉?duì)象的不透明貼圖文件替換為半透明貼圖文件；所述的上層對(duì)象關(guān)系是指戶室的上層對(duì)象是樓層和建筑物，樓層的上層對(duì)象是建筑物； 方法二采用支持Alpha通道的圖像格式(如png)存儲(chǔ)貼圖文件，用戶查看建筑物內(nèi)部樓層或戶室模型時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件程序設(shè)置其上層對(duì)象的貼圖文件的Alpha值，實(shí)現(xiàn)半透明貼圖顯示。
關(guān)于半透明樓層，在未點(diǎn)擊樓層查看時(shí)，該樓層模型不進(jìn)行單獨(dú)渲染；在點(diǎn)擊樓層之后，調(diào)整建筑模型透明度使外層透明，并同時(shí)調(diào)用該層模型，在相應(yīng)位置渲染(如圖10所示)。
c)動(dòng)態(tài)控制下的飛行體驗(yàn)顯示控制； 所述的飛行體驗(yàn)顯示控制是指用戶界面模擬現(xiàn)實(shí)世界中的電梯面板，當(dāng)用戶點(diǎn)擊某樓層或某戶室按鈕時(shí)，顯示視線平緩移動(dòng)并定位到指定觀察對(duì)象，使用戶獲得類似飛行的操作體驗(yàn)。
選定兩個(gè)不同樓層連續(xù)觀察的過(guò)程如下 從觀察樓層F1轉(zhuǎn)到觀察樓層F2，即用戶先選定了F1層，之后點(diǎn)擊選擇觀看F2層，此時(shí)本發(fā)明的三維建筑模型的顯示控制流程如下 1)增加視點(diǎn)到F1的距離，到剛好能觀測(cè)建筑物全貌為止。
2)計(jì)算F2層所在高度，調(diào)整視點(diǎn)的高度，到和F2所在高度一致。
3)拉近視點(diǎn)到F2的距離，使得恰好視野范圍能觀測(cè)整個(gè)F2層。
4)保持整個(gè)建筑物模型的半透明，取消單獨(dú)渲染F1層，轉(zhuǎn)而單獨(dú)渲染F2層。
以上過(guò)程的視點(diǎn)高度和距離在軟件渲染中，都是漸變的，故可以從視覺(jué)上給用戶一個(gè)好的類似于電梯升降的視覺(jué)效應(yīng)。
權(quán)利要求
1.三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法，其特征在于如下步驟
(a)二維平面CAD測(cè)繪圖及相關(guān)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；
包括房產(chǎn)建筑物平面圖、分層圖、分戶圖；還包括建筑物高度、各樓層高度、各戶室高度、墻面厚度數(shù)據(jù)；
(b)、三維建筑要素模型的構(gòu)建與集成；
首先構(gòu)建建筑物三維模型、樓層模型和戶室模型，之后都導(dǎo)出并保存相應(yīng)的.X文件和關(guān)聯(lián)貼圖文件，所述的.X文件中記錄了模型三維結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)信息及其對(duì)應(yīng)的貼圖文件路徑；設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)三維城市建筑分層分戶模型的場(chǎng)景編輯器，用場(chǎng)景編輯器集成和生成三維城市建筑分層分戶模型；場(chǎng)景編輯器的功能為用戶在設(shè)定的三維環(huán)境中，添加多個(gè)現(xiàn)有的三維模型，調(diào)整其空間位置，將多個(gè)不同級(jí)別的三維模型組成統(tǒng)一的三維模型體，生成和保存樓、層、戶間的空間關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)文件，存儲(chǔ)上述過(guò)程構(gòu)建的三維建筑要素模型；
(c)三維建筑分層分戶模型的顯示控制；
所述的顯示控制包括對(duì)建筑物分層分戶模型的三種展示效果，(c1)任意角度的三維建筑物外觀多視角顯示控制；(c2)半透明處理下，內(nèi)部樓層或戶室結(jié)構(gòu)顯示；(c3)動(dòng)態(tài)控制下的飛行模型顯示轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法，其特征在于所述的三維建筑要素模型包括建筑物三維模型、樓層三維模型和戶室三維模型，其具體構(gòu)建過(guò)程分別為
建筑物三維模型構(gòu)建
使用三維建模軟件，基于房產(chǎn)建筑物二維平面CAD測(cè)繪圖構(gòu)建建筑物三維模型，對(duì)建筑物平面圖二維封閉多邊形按高度、墻體厚度參數(shù)進(jìn)行垂直拉伸處理生成建筑物三維模型，導(dǎo)出并保存建筑物三維模型；
建筑物樓層模型的構(gòu)建
使用三維建模軟件，基于分層圖的二維平面CAD測(cè)繪圖，對(duì)具有內(nèi)部格局的二維樓層圖多邊形按高度、墻體厚度參數(shù)進(jìn)行垂直拉伸處理，生成各樓層模型，多個(gè)樓層模型構(gòu)成樓層模型系列，最后導(dǎo)出并保存建筑物的各樓層模型；
建筑物戶室模型的構(gòu)建；
使用三維建模軟件，基于分層分戶圖的二維平面CAD測(cè)繪圖，將具有戶室格局的二維戶室圖多邊形按高度、厚度參數(shù)進(jìn)行垂直拉伸處理，生成各戶室模型，即戶室三維模型；多次構(gòu)建形成戶室模型系列；最后將全部戶室模型分別導(dǎo)出并保存；
上述每個(gè)建建筑物三維模型、樓層模型和戶室模型構(gòu)建之后都導(dǎo)出并保存相應(yīng)的.X文件和關(guān)聯(lián)貼圖文件，所述的.X文件中記錄了模型三維結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)信息及其對(duì)應(yīng)的貼圖文件路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法，其特征在于
用場(chǎng)景編輯器集成和生成三維城市建筑分層分戶模型，具體步驟如下
1)將建筑物三維模型、各個(gè)樓層三維模型、各戶室模型導(dǎo)入到場(chǎng)景編輯器中，并手動(dòng)為為每個(gè)要素模型編碼，存入空間關(guān)聯(lián)描述的XML文件；
2)在場(chǎng)景編輯器中，手動(dòng)調(diào)整并確定每個(gè)樓層相對(duì)于建筑物的空間位置，以及每一個(gè)戶室模型的相對(duì)空間位置，通過(guò)場(chǎng)景編輯器自動(dòng)生成各級(jí)模型的空間關(guān)聯(lián)描述文件；
定義建筑物、樓層、戶室3級(jí)建筑要素模型的聚合關(guān)系利用各級(jí)建筑要素模型所具有的空間屬性數(shù)據(jù)，按其聚合層次，描述每一個(gè)要素模型的空間位置，稱為空間關(guān)聯(lián)描述；
場(chǎng)景編輯器在進(jìn)行多層次建筑要素模型集成并生成三維城市建筑分層分戶模型時(shí)，可自動(dòng)保存各要素模型的統(tǒng)一編碼和空間位置值，并生成該建筑物的空間關(guān)聯(lián)描述文件，通過(guò)空間關(guān)聯(lián)描述文件將相應(yīng)的要素模型文件加載并顯示在三維空間中的相應(yīng)位置；
3)保存當(dāng)前場(chǎng)景，導(dǎo)出構(gòu)建的建筑物、樓層、戶室多層次建筑要素模型集成為三維城市建筑分層分戶模型，實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)外一體化空間關(guān)聯(lián)表達(dá)。
4.4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法，其特征在于所述的步驟(c1)具體為首先，讀取描述各級(jí)三維模型關(guān)聯(lián)關(guān)系的XML文件，從中獲取各級(jí)要素模型的位置參數(shù)，進(jìn)而加載其中對(duì)應(yīng)的各級(jí)要素模型到三維場(chǎng)景中；此后，建筑模型、三維場(chǎng)景底圖、樓層的渲染過(guò)程持續(xù)處于運(yùn)行狀態(tài)；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法，其特征在于所述的對(duì)模型外表紋理進(jìn)行半透明特效處理，通過(guò)如下兩種方法實(shí)現(xiàn)
方法一存儲(chǔ)不透明和半透明兩種貼圖文件，用戶查看建筑物內(nèi)部樓層模型或戶室模型時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序?qū)⑵渖蠈訉?duì)象的不透明貼圖文件替換為半透明貼圖文件；所述的上層對(duì)象關(guān)系是指戶室的上層對(duì)象是樓層和建筑物，樓層的上層對(duì)象是建筑物；
方法二采用支持Alpha通道的圖像格式存儲(chǔ)貼圖文件，用戶查看建筑物內(nèi)部樓層或戶室模型時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件程序設(shè)置其上層對(duì)象的貼圖文件的Alpha值，實(shí)現(xiàn)半透明貼圖顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法，其特征在于動(dòng)態(tài)控制下的飛行體驗(yàn)顯示控制是指用戶界面模擬現(xiàn)實(shí)世界中的電梯面板，當(dāng)用戶點(diǎn)擊某樓層或某戶室按鈕時(shí)，顯示視線平緩移動(dòng)并定位到指定觀察對(duì)象，使用戶獲得類似飛行的操作體驗(yàn)，過(guò)程如下
從觀察樓層F1轉(zhuǎn)到觀察樓層F2，即用戶先選定了F1層，之后點(diǎn)擊選擇觀看F2層，此時(shí)本發(fā)明的三維建筑模型的顯示控制流程如下
1)增加視點(diǎn)到F1的距離，到剛好能觀測(cè)建筑物全貌為止；
2)計(jì)算F2層所在高度，調(diào)整視點(diǎn)的高度，到和F2所在高度一致；
3)拉近視點(diǎn)到F2的距離，使得恰好視野范圍能觀測(cè)整個(gè)F2層；
4)保持整個(gè)建筑物模型的半透明，取消單獨(dú)渲染F1層，轉(zhuǎn)而單獨(dú)渲染F2層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種三維城市建筑分層分戶模型的構(gòu)建與顯示控制方法，利用現(xiàn)有的城市建筑二維平面CAD測(cè)繪圖和相關(guān)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，采用3D技術(shù)構(gòu)建三維建筑要素模型，實(shí)現(xiàn)三維城市建筑分層分戶模型的顯示控制和三維場(chǎng)景中的用戶交互。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了基于建筑物結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的多層次顯示和操作；以符合觀察者視覺(jué)習(xí)慣和心理習(xí)慣的方式對(duì)真實(shí)建筑物的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行再現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)與用戶的可視化交互；可廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、樓盤展示、室內(nèi)導(dǎo)航等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G06T15/00GK101763656SQ201010103318
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者翁敬農(nóng), 楊雪, 呂經(jīng)緯 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)