Page 62 - 电力与能源2023年第三期
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256              王志科，等：大规模城市场景数据在 Unity 3D 中加载及渲染技术的应用

                CRS 为 EPSG：3857 后点击确定，即可完成建筑数                    可以进行城市建筑模型的构建。
                据坐标系统的转换。                                        1.3 城市建筑白模生成
                1.2.2 城市建筑面融合与分离                                     通过三维建模工具，可以生成城市建筑模型，
                    城市建筑轮廓基础数据中会出现建筑面被错                          再使用 Blender GIS 插件完成城市建筑白模的快
                误切分的情况，若不对数据进行处理，则会出现生                           速生成。Blender 是一款免费开源的三维图形图
                成模型后一栋楼被拆分为多个的情况。这样不仅                            像处理软件，提供了从建模、动画、材质、渲染到音

                不符合实际情况，而且会增加生成建筑模型的三                            频处理、视频裁剪等一系列的数据处理解决方案。
                角形顶点数和面数，增大了三维场景渲染的压力，                           Blender GIS 是 Blender 中的一款插件，提供了 GIS
                因此在生成建筑模型之前需要先将出现问题的数                            数据文件的导入，支持大多数公共 GIS 数据格式，
                据进行处理。处理方法为将具有相同楼层数并相                            如：Shapefile 矢量数据、光栅图像、GeoTiff DEM、
                交的建筑面融合，并将不相交的建筑面分离开。                            OpenStreetMap xml 等。

                因 此 ，需 要 对 建 筑 轮 廓 数 据 进 行 融 合 与 分 离 的               使 用 Blende GIS 导 入 工 具 中 的 Shapefile 导
                操作。                                              入功能，选择处理后的 Shapefile 文件，导入数据类
                    ArcGIS 或 QGIS 软件提供了矢量数据融合                    型选择几何数据，扩展字段选择基面（向下取整），
                处理的工具，数据融合算法采用的是矢量图层，并                           其他保持默认，点击确定，等待处理完成即可。导
                将其要素组合成新的要素。可以指定一个或多个                            入的一个 Shapefile 文件，会生成一个对象节点的
                属性融合于同一类的要素，也可以将所有的要素                            城市建筑模型，若要将城市建筑单体分开，需要在

                融合为单个要素。融合过程中所输出的几何图形                            导入时勾选分割对象。
                都将转换为多个几何图形，如果输入的是多边形                                城 市 建 筑 模 型 导 入 后 ，默 认 的 楼 层 高 度 是
                图层，将擦除被融合的邻接多边形的公共边界。                            1 m，故需要对建筑的高度进行调整，通过模型对
                融合过程中，启用“将不可相交的要素分开”，可在                          象变换中的缩放，调整 Z 轴缩放为单层楼房的高
                融合后将不相交的建筑面进行分离 。                                度即可。
                                               ［1］
                1.2.3 建筑轮廓数据边界处理                                 1.4 城市建筑模型处理

                    将建筑轮廓数据融合、分离处理完成后，需要                             城市建筑白模生成后，还需要对楼的模型进
                进行数据渲染将数据拆分处理。本次数据处理中                            行侧面贴材质和顶面贴材质处理，由于生成模型
                可以根据行政边界将建筑轮廓数据进行分割处                             时整个城市为单独的一个对象，因此在模型处理
                理。数据边界处理方法为相交处理，相交算法是                            时需要将模型进行拆分处理，将建筑模型的楼顶
                提取输入图层和叠加图层中矢量要素的重叠部                             面和楼体侧面分离，然后再在分离后的模型上进
                                                  ［1］
                分，输出相交图层中的要素及属性信息 。                              行贴纹理等操作。
                    将城市建筑轮廓数据导入 QGIS 软件中，并                       1.4.1 城市建筑模型面分离

                将上海各个区县行政边界也同时导入其中。选取                                由于生成的城市建筑白模属于同一个对象，
                地理处理工具中的相交功能，在相交功能里选择                            在三维建模软件中不能单独选取进行操作，需要
                建筑轮廓数据图层为输入图层，选择行政边界图                            将建筑模型的顶面与侧面进行分离。通过分析，
                层作为叠加图层，选取需要保留的属性字段后，点                           只需要将建筑模型的顶面单独提取拆分出来，即
                击运行，执行完成后即可将建筑轮廓和区域边界                            可以实现顶面与侧面的分离工作，在 Blender 工具

                融合。                                              中，可在编辑模式下选取一个面或多个面，但如果
                    使用分割矢量图层的功能，选取上一步处理                          操作方法不当，会导致选取的顶面不全或者选取
                过的模型，通过区域边界中的区县字段进行分割，                           的侧面不对。研究发现，所有的顶面都拥有相同
                分割完成后，输出各个区段的 Shapefile 文件，随后                    的法向量，通过在场景中选取一个建筑的顶面，然
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