虚拟场景的三维建模与可视化V1
山西省基础研究计划
项目申报书
项 目 类 别: □ 自然科学基金 □ 青年科技研究基金
项 目 名 称: 三维数字化综采仿真平台
项目申报单位： （盖章）
项目组织单位： （盖章）
申 请 人：
填 报 日 期：
山西省科学技术厅制
基本信息
项目基本信息 项目名称
研究属性 A基础研究
B使用基础研究 指南领域
所属国家或省级重点学科名称
所属国家或省级重点实验室名称
报审学科 学科1 代码1
学科2 代码2
起止年限 年 月- 年 月 申请经费
申
请
者
信
息 姓 名 性 别 民 族 出生年月 年 月
学 历 学 位 身份证号码
毕业校名 专 业
毕业年份 学术职务 行政职务
通讯地址 曾在何国留学或进修
技术职称 现主要研究领域
联系电话 手 机 E-mail
申请者所在博士点或硕士点名称
申
报
单
位
信
息 名 称 单位属性
通讯地址 邮 编
法人代表 电话 法 人 代 码
联 系 人 电话 传真 E-mail
开户银行 帐 号
合作单位 1． 2．
摘
要
项目研究内容和意义简介（限400字内）
是针对现代化煤矿开采建立起来的数字化仿真平台，适用于综采的生产作业仿真。为煤矿管理人员提供了可靠的决策支持。实现了矿区布局展示、矿区内部地质构造展示、模拟矿井开采、开采过程实时仿真、机械设备作业实时仿真、安全预警、危险源分析等功能。
在山西整合煤矿大规模开工建设的推动下，煤炭行业固定资产投资增速将从 2010年低点20%回升至 2011年 25%以上，拉动煤机设备行业超预期增长。
机械化率提升空间很大。2015年我国煤炭行业机械化率的目标为75%，相比2010年将提升20%，且不排除机械化率超预期的可能。十二五期间，煤炭机械化开采量 CAGR达到12.8%，远超原煤产量 CAGR的 5.8%，对煤机设备需求形成重要支撑。
而在整个综合采煤过程中每个设备无法实时和准确的表达采煤现实场景，在以往的设计过程中，绝大部分煤机设备都采用二维平面设计，这样容易使产品结构等信息表达有误，不能及时反映采煤面实际采煤状态，同时，由于没有相关联的产品三维装配模型可供分析，给干涉分析及空间设计带来困难。而后续所有的分析，动态仿真等方面都是以三维实体模型为基础，另外还实现了动态交互的设计的设计功能，实现煤机设备的三维可视化和虚拟现实进而提高对采煤设备和实际工况分析，具有很大的实用性于必要性。
关键词（用分号分开，最多4个） 山西整合煤矿 虚拟现实 三维可视化
项目组主要成员
姓名 出生
年月 性别 学历 学位 职称 学术职务 专业 所在单位 承担
任务 省级重点学科、重点实验室名称 曾在何国留学或进修
总人数 正高 副高 中级 初级 博士后 博士生 硕士生
报告正文
1.项目的立项依据（研究的科学意义，项目所面向的经济、社会和科学技术自身发展的需求，发展关联程度，对解决行业使用需求的调研和预期贡献，国内外研究现状和发展趋势分析）(限2000字内)
研究的科学意义：要结合所报项目的核心内容，围绕研究背景、学术价值和使用前景进行撰写；基础研究须结合科学研究发展趋势来论述科学意义，使用基础研究须结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科学和技术问题来论述其使用前景。
国内外研究现状及分析 ：围绕主要研究内容和可能的突破点，论述国内外研究情况，依次论证项目的创新或研究特色。
十二五期间我国原煤产量可能超预期。山西整合煤矿批复产能达到8.5亿吨，全国大型煤企在建和规划的产能达到 8亿吨，两者将推动十二五我国原煤产量超预期，2015年我国原煤产量可能达到 45亿吨。
山西整合煤矿开工建设拉动煤炭行业固定资产投资拐点回升。山西省内规定整合煤矿50%于 2010年底前动工建设，100%于 2011年中前动工建设。山西需求将拉动 2011年煤炭行业固定资产投资拐点回升，我们预期 2011年煤炭行业固定资产投资增长25%以上，增速同比提升 5个百分点以上。
根据我们对山西整合煤矿产能和大矿在建、规划产能的预期，我们认为 2011-2015年，每年分别有 2.5亿吨、 2亿吨、 3亿吨、 3亿吨和 1.5亿吨原煤产量增长， 2015年原煤产量达到 45亿吨，超过市场预期的 40亿吨，对煤机需求提供有力支撑。
我国煤炭开采机械化率还有很大提升空间。机械化开采既可以提高回采率，提升煤矿生产效率，也可以降低煤矿安全隐患。根据《煤炭工业发展“十二五”规划（征求意见稿）》，至 2015年我国煤炭开采机械化率将至少达到 75%，不排除有进一步超预期的可能性。我们假设 2011-2015年煤炭开采机械化率逐年递增，分别为 59.5%、 62.5%、67%、72%和 75%。
煤炭行业固定资产投资中，改扩建的占比一直在 60%左右浮动，我们判断煤机设备需求中更新需求也会超越新建需求，占到 50%以上的份额。更新需求是煤机设备需求中非常重要的组成部分。据调研了解，煤机设备的使用年限在 5年左右，随着开采地质条件越来越复杂，对煤机设备的要求越来越高，使用年限也越来越短。
广义上的煤机，按照煤矿开采的顺序，主要分为勘探设备、综合采掘设备、提升设备、洗选设备、煤炭安全设备和其他设备，以及露天矿设备等。而狭义上的煤机则是指煤炭综合采掘设备，
包括掘进机、采煤机、刮板输送机及液压支架，合称“三机一架”。本计划中主要涉及的是煤炭综合采掘设备。
成套化和服务化是煤机未来的发展方向。而现在在现有的成套煤机综采装备制造能力基础上，将加大系统整合力度，力求从综采设备提供商向系统服务提供商和开采方案提供商转型。
而国际国内的主要的煤机设备制造厂商都是单一设备，而不是成套设备，所以对于综采成套化的三维建模和虚拟现实非常有必要，这样有助于提高采煤的效率，安全等各方面，山西作为一个煤机用量最大的省份，有必要综合各单一设备制造厂商，建立一个三维虚拟现实的实验室。
在基础研究方面也比较薄弱，适合我国煤矿地质条件的综采成套没有建立，没有完整的设计理论依据，没有可以供分析和验证的数字化虚拟样机作为支撑，计算机动态仿真等方面还处于空白；在元部件可靠性、控制技术、在截割方式、除尘系统、运输单元、高端支架一体化综采等核心技术方面有较大差距。
在以往的综采设备的设计过程中，绝大部分都采用二维平面设计，为了赶工期，设计人员往往直接在老图纸上刮去尺寸和线条，手工画上线条，填写新尺寸，这样容易使产品结构等信息表达有误，引起设计部门和制造工艺部门不必要的信息反复，同时，由于没有相关联的产品三维装配模型可供分析，给干涉分析及空间设计带来困难。而后续所有的分析，动态仿真等方面都是以三维实体模型为基础，使整个设计过程都是针对实体特征模型进行，摆脱了二维设计中的局限性。另外还实现了动态交互的设计的设计功能，随时改变控制参数来满足自己的要求，具有很大的实用性于必要性。
实现综采设备成套的数字化产品开发
实现综采设备成套的运动仿真、动态干涉检查、关键设备有限元分析以及优化
实现综采设备成套的零部件模块化、标准化、系列化，为后续形成综采设备配套标准形成理论依据
建立虚拟的数字化采煤场景，在不下井的状态也可以实际模拟采煤的整个设备运行
项目研究的主要内容是煤炭综合采掘设备（简称综采设备）的三维建模和虚拟现实。同时结合国际国内单一的设备提供商整合掘进机、采煤机、刮板输送机及液压支架。同时根据三维虚拟现实特点研究“三机一架”中各个单独供应商之间的最佳搭配，为综采高效安全提供更好的理论依据，实现完整的综采数字化样机。
为顺利完成项目研究任务，项目承担单位主要进行了前期技术准备工作，对项目的可行性进行了调研，在认真研究调研国内外三维建模和虚拟现实经验的的基础上，结合综采设备厂家和煤矿实际情况进行设计，使整个项目更加科学合理，结合本单位实际情况，确立了适当的研究路线，提出了总体设计思路，并成功的付诸实施。到目前为止，本项目已完成“三机一架”资料收集以及虚拟现实论证工作。
附主要参考文献目录: (限700字内)（国内外最有代表性、权威性、时效性的论文或者著作资料，注意参考文献的格式应规范）
术语和缩写
PLM：
产品生命周期管理：Product Lifecycle Management的缩写。管理跨产品整个生命周期所有数据的过程。扩展了产品数据管理(PDM)的概念，能管理产品配置和产品数据如何使用于后续的生命周期阶段：生产、运营、支持、回收，以及管理和产品相关的
过程数据。ARC Advisory Group定义了PLM的六个组件：innovation and portfolio
management、项目和Program管理、 协同设计、产品数据管理、制造流程规划、服务和支持管理。
CATIA：
法国达索系统公司的CAD解决方案。
Pro/E：
美国参数技术公司的CAD解决方案。
DELMIA：
达索系统公司的数字虚拟现实解决方案。
Division：
美国参数技术公司的数字虚拟现实解决方案。
CAD：
计算机辅助设计：Computer Aided Design的缩写。
DMU：
数字样机：Digital Mock Up的缩写（也称电子样机），以电子形式表达完整产品的实体建模能力。能在三维环境中为设计人员提供相互交流的参考数据。能用于检查部件的干涉或冲突问题，减少制造物理模型，从而减少开发时间和成本。
BOM：
Bill Of Material的缩写，用于表示高层组件、装配、产品或系统的一个层次化的，子装配、组件或物料的清单。
2.项目的研究内容、研究目标、以及拟解决的关键问题:（详细阐述围绕地方或行业需求所要解决的关键科学问题的内涵。主要研究内容要围绕关键科学问题，系统、有机地形成一个整体来详细阐述，重点要突出，避免分散或拼盘现象。）(限1000字内)
研究内容：应突出重点，工作量要适度，要保证资助的经费基本够用，计划时间内可以完成目标。
研究目标：应是有所创新的理论、重要结论。
拟解决的关键问题：是相对难以解决的关键问题，是项目的真正难点所在，要仔细分析其理由并给出解决问题的措施。
基于MBD技术的数字化制造是以三维模型的数字化定义为使用依据，实现设计/制造过程的数据共享和集成，全面实施设计/制造的并行工程；建立数字化体系，采用三维设计及装配过程仿真，实现关键工装和零部件的三维数字化设计/制造；全面实现综采成套设备和单一设备制造厂制造数据共享、集成和管理；
综采成套设备三维设计：建立三维数字化设计系统，全面实现设计的数字化，建立工艺资源库和专家知识库，形成快速工艺设计能力。
特殊零部件设计制造：使用先进的复合材料设计、制造、分析专用软件，根据综采成套设备设计技术要求，实现成型过程、铺叠、厚度预知、性能预测、缺陷预知等工艺过程的仿真；进行复材零件和复材部件的数字化预装配和装配过程的仿真。
三维建模的概念
三维建模的概念及关键概念
1. 概念定义
三维建模是指利用计算机软件或其他数字工具来创建和呈现三维对象的过程。它通过将实体的几何形状、外观和属性抽象为三维模型的形式，实现了对实际物体的数字表示。三维建模的目的是为了模拟真实世界中的物体或环境，可以用于模拟、设计、演示和渲染等各种应用领域。
2. 关键概念
在三维建模中，有几个关键概念需要了解和掌握：
2.1 点、线和面
点（vertex）是二维或三维空间中的一个基本单元，用于定义对象的位置。线（edge）是由两个点连接起来的一条线段，用于定义对象的边界。面（surface）是由三个或多个线相连形成的一个平面，用于定义对象的表面。点、线和面是构成三维模型的基本元素，在三维建模软件中通常被称为顶点（vertex）、边（edge）和面（face）。
2.2 多边形
多边形（polygon）是由多个直线段相连形成的一个封闭图形。在三维建模中，多边形常用于表示物体的表面，可以是三角形、四边形或更多边形。多边形是三维建模中最常用的形状类型之一，通过组合和排列多个多边形可以构建出复杂的物体。
2.3 曲面和NURBS
曲面（surface）是由一组控制点和权重控制的参数化函数生成的，可以精确地描述实体的形状。常见的曲面类型包括贝塞尔曲线、B样条曲线等。NURBS（Non-Uniform Rational B-Spline）是一种常用于曲面建模的数学表示方法，它通过调整曲线上的控制点和权重来改变曲线的形状。NURBS曲线和曲面具有高度灵活性和准确性，可以用于设计各种复杂的曲线和曲面。 2.4 纹理
纹理（texture）是应用于三维模型表面的图像或图案，用于模拟物体的外观和细节。纹理可以包括颜色、图案、材质等信息，常用于增加模型的真实感和细节。在三维建模软件中，可以将纹理映射到模型表面，以实现真实的渲染效果。
2.5 光照和材质
光照（lighting）是指模拟光线在三维场景中的传播和反射过程，用于模拟物体的明暗、阴影和反光效果。光照可以通过调整光源的位置、颜色、强度等参数来控制。材质（material）是指物体表面的特性，包括颜色、光泽、透明度等。在三维建模软件中，可以通过调整材质的属性来改变模型的外观。
基于3DMAX三维虚拟舞台场景建模和虚拟设计
基于3DMAX三维虚拟舞台场景建模和虚拟设计
林昱
【期刊名称】《《现代电子技术》》
【年(卷),期】2019(042)019
【总页数】4页(P103-106)
【关键词】虚拟设计; 三维模型; 舞台场景; 场景建模; 舞台环境渲染; 3DMAX
【作 者】林昱
【作者单位】武汉设计工程学院 湖北 武汉 430205
【正文语种】中 文
【中图分类】TN919.8-34; TP391.41
0 引 言
近几年，计算机图形技术不断进步，促使虚拟现实技术的发展突飞猛进，在科学技术飞速前进的大环境下，三维虚拟现实技术和三维景观建模技术具有广阔的发展前景，此类技术已经涉及城市规划、广告设计、舞台设计、多媒体教学等领域[1]。美国AutoDesk公司于1990年开发出了3DMAX 软件，该软件是一种基于矢量的三维造型和动画设计软件，通过计算机图形技术实现图形处理功能，构建相应的三维模型。本文提出基于3DMAX三维虚拟舞台场景建模和虚拟设计方法，结合VRP 虚拟平台的优势，实现舞台场景建模的真实感，为三维舞台场景设计提供生动、逼真、可视化的舞台虚拟效果。 1 三维虚拟舞台场景建模和虚拟设计
针对舞台场景进行三维建模和虚拟设计，图1 为采用3DMAX 软件进行舞台虚拟场景建模与设计的步骤。
1）对主舞台进行场景建模；
2）以舞台设备、布幕、音响、演出道具、悬吊与更换支架系统等附件舞台为对象构建子模型；
3）将构建好的主舞台模型和附件舞台模型按照真实比例合成，并对合成后的舞台模型进行适当调整；
4）添加灯光对舞台效果进行渲染；
5）采用VRP 编辑器导出合成模型，并在计算机内进行舞台虚拟设计；
6）采用天空盒对舞台背景进行渲染，再通过角色模块和动作模块对舞台虚拟设计图添加角色和动作，获取完整的舞台虚拟设计图。
图1 虚拟舞台制作过程Fig.1 Virtual stage production process
三维建模与仿真在交通场景中的应用
社科文化
视界观OBSERVATIONSCOPEVIEW303三维建模与仿真在交通场景中的应用郝炯辉（沈阳化工大学，辽宁，沈阳110142）摘要：随着我国经济与人口的日益增长，城市交通紧张已经影响到我国城市居民的幸福感，还有可能引发一系列社会问题。三维建模与仿真是近年来计算机领域的热点研究技术，因此将三维建模与仿真应用到交通场景中，可以为解决我国城市交通问题提供有效的帮助，本文就此做了一些探讨，并分析了其中的关键技术。关键词：三维建模；三维仿真；城市交通日本的智能交通系统（ITS）是世界上较为完备的，通过路口上方的信息显示板，人们能够轻松的了解到从A地到B地的拥堵情况、运行时间等信息，人们还可通过手机了解主要道路的堵车、交通事故、车辆通行限制、交通管制时间等，完善的ITS有许多地方值得我们借鉴。本文就其中三维建模与仿真在我国城市交通中的应用作了一些探讨。一、三维建模与三维场景仿真1.三维建模技术三维建模软件3DsMax功能强大，应用领域广泛，在广告设计、城市建筑设计，影视场景建模等领域都被广泛承认。并且其使用要求低，直接在个人电脑上就可以完成，还有大量的学习交流渠道，可以快速提升建模技术。除此之外，3DsMax具有良好的可扩展性，在3DsMax构建模型后可以移植到其他软件中，同时在其他软件构建的模型也支持在3DsMax使用，所以使用3DsMax软件来进行三维建模具有非常多的优点。在3DsMax中有六种建模方法，分别是基础建模、复合对象建模、SufaceToods建模、多边形建模、面片建模、NURBS建模，可按照实际情况选取相应的手段，若某些模型较为复杂单一手段无法完成，也可灵活运用多种方法来建模。通过对城市道路、城市的房屋、道路两旁的树木以及汽车建模，并将其收入到模型库中，可以对其随意组合来，可以合理有效的改变城市交通布局，完善城市道路,不同车型的车速、车流量的有效制约，寻找最佳的交通控制和管理的有效手段。2.三维仿真技术三维仿真技术实现的是三维空间信息的可视化,目标是能使用户能与真实三维世界的可视化模型进行实时的可控制的交互,并且提供更加真实的视觉效果。Unity3d作为一个跨平台的虚拟引擎，支持多种格式的三维模型导入，可以轻松将3DsMax的模型导入完成协作。Unity3d引擎使用标准着色器（StandardShader）对模型进行渲染，其渲染的过程就是将三维模型的坐标为屏幕上的二维坐标，然后将像素进行着色绘制到屏幕上，即完成了三维模型的渲染过程。三维仿真过程中很重要的一个功能是实现漫游功能，漫游功能即让使用者可以在三维场景中自由的改变视角，观察不同视角的物体的状况。一般仿真软件中都会有两种漫游方式，一种是通过键盘实现漫游，另一种是固定路径漫游。使用键盘的漫游即通过键盘的方向键等控制物体前后左右移动，或者转换视角，这种方式自由度高，可以随意浏览各个内容，缺点是需要另外的设备控制。固定路径的漫游即提前设置好漫游的路径，只能观察到固定的视角和物体，一般用来展示。二、三维建模与仿真在城市场景中的结合应用通过对城市场景中的各种物体建模并收入模型库，然后自由组合，经过虚拟引擎的渲染就可以用于交通事件的模拟，从而复现出真实的城市交通中研究较为困难的事件，例如真实交通中不可预知，不可重复，不可实现的交通场景，通过复现、设计和观测造成某种交通现象的原因，来模拟解决该问题。同时依靠虚拟引擎添加接触传感器(TouchSensor)，碰撞检测节点(CollisionNode)等功能，来实现用户对该场景的多样控制。同时在仿真的过程中还可以对事件进行控制，当仿真出现预料之外的现象，可以将仿真停下来，调整一些参数再接着运行仿真。运用三维建模与仿真分析研究交通状况，指导对交通运行的控制与管理，经济有效且没有任何风险。三、结论本文作为对三维建模与仿真在城市交通场景中的应用研究，首先介绍了三维建模的方法，然后介绍了三维模型在三维仿真软件中的渲染，最后将渲染的三维场景模型应用与解决交通问题，寻找最佳的城市交通控制和管理数据。该方法初步简单的实现了三维城市场景的展示，它的三维场景的多样变幻，环境的多样建模，包括感官在三维场景中的的交互等还需要进一步的研究和开发。参考文献：[1]J.Sewall，D.Wilkiean，P.Merrell，M.C.Lin．ContinuumTrafficSimulation[J]．ComputerGraphicsForum，2010，2（29）：439–448[2]CameronGDB，DuncanGID，PRAMCIS．ParallelmicroscopicSimulationofRoadTraffic[J]．JourmalofSupercomputing，1996，10（1）：25-53[3]FUJISAWA,YASUO;YABUKI,NOBUYOSHI．CooperativeInformationSharingbetweenA3DModelandStructuralAnalysisSoftwareforRailwayViaducts[J]．Source:LectureNotesinComputerScience(includingsubseriesLectureNotesinArtificialIntelligenceandLectureNotesinBioinformatics),v7467LNCS.203-206,2012.[4]GrigoreC，Burdea，PhilippeCoiffet．VirtualRealityTechnology[M]，2EditionWiley-IEEEPress，2007作者简介：郝炯辉(1995-)，男，汉族，河北张家口人，硕士研究生，沈阳化工大学，研究方向：图像合成。
AI三维场景赋能地理教学
AI三维场景赋能地理教学
目录
一、内容综述................................................2
1. 背景介绍..............................................2
2. 研究目的与意义........................................3
二、AI三维场景技术概述......................................4
1. AI技术基本概念........................................6
2. 三维场景技术介绍......................................7
3. AI与三维场景的融合应用................................8
三、AI三维场景在地理教学中的应用............................9
1. 辅助教学展示.........................................10
1.1 虚拟地球模型构建..................................11
1.2 地理信息系统(GIS)应用.............................13
1.3 三维仿真教学场景设计..............................14
2. 辅助学习体验提升.....................................15 2.1 交互式学习模式设计................................16
2.2 数据分析与可视化展示..............................17
2.3 个性化学习路径推荐................................18
毕业设计虚拟校园三维模型设计制作
潍坊学院本科毕业论文
1 目录
摘要 ……………………………………………………………………………………2
前言 ……………………………………………………………………………………4
1.论文的选题背景与研究意义 ………………………………………………………5
1.1选题的背景 ……………………………………………………………………5
1.2论文的研究意义 ………………………………………………………………5
2。当前虚拟现实系统的主要问题与发展方向 ………………………………………5
2.1虚拟现实系统中场景建模的问题 ……………………………………………5
2。2虚拟现实系统中场景绘制的主要问题 ………………………………………6
2.3虚拟现实系统今后的发展方向 ………………………………………………7
3.虚拟校园系统的三维建模 …………………………………………………………7
3。1场景的建模技术 ………………………………………………………………7
3。1.1基于图形绘制的建模技术 ………………………………………………7
3。1。2基于图像的建模绘制技术 ………………………………………………8
3。1。3基于图形与图像的混合建模技术 ………………………………………9
3.2层次细节模型生成和绘制 ……………………………………………………9
3.3系统的建模方法 ………………………………………………………………10
4。建模设计与数据表现 ………………………………………………………………11
4。1三维建模的原则 ………………………………………………………………11
4。2实体建筑的构建 ………………………………………………………………12
4。2。1构建实体建筑的基本原理………………………………………………12
虚拟校园的三维建模方法
虚拟校园的三维建模方法
杨洋;刘斌寅
【摘 要】介绍了国内外虚拟校园三维建模常用软件及三维建模的几种方法,阐述了CGA规则建模的几种常见函数,并以校园宿舍楼为例,用CityEngine软件进行建模,结合建模应用,讨论了CityEngine建模软件的优劣势.
【期刊名称】《科技创新与生产力》
【年(卷),期】2018(000)008
【总页数】3页(P39-41)
【关键词】三维建模;CityEngine软件;虚拟校园
【作 者】杨洋;刘斌寅
【作者单位】安徽理工大学测绘学院, 安徽 淮南 232000;安徽理工大学测绘学院,
安徽 淮南 232000
【正文语种】中 文
【中图分类】TP399
三维地理信息系统技术是三维模型数据的管理、存储、分析、显示的有效手段。目前，国内外掀起了一系列三维建模技术热潮。随着高校扩建步伐的不断加快，招生宣传竞争也日益激烈，传统的电子地图没有快速查询和快速显示功能，而3D虚拟校园地图可以直接嵌入学校官网，通过网址查看，其多样的、个性化的信息查询等功能有利于学校宣传以及信息的高度聚焦、建设和交流。建立三维虚拟校园，能够使世界各地的校友们身临其境般融入学校环境，感受母校变化，从而更有利于学校的招生宣传[1]。张晖、刘超等基于CityEngine对建筑三维建模技术进行了研究[2]；黄良平等通过CGA规则编写规则代码，对城市的重要组成部分进行快速批量三维建模[3]；陈敏捷和谢衍忆等人分别都以赣州市老城区为例，对城市内的不同种类的建筑、道路编写CGA规则，从而实现赣州市老城区三维模型的快速生产，并展示在不同的平台[4-5]；朱以洲等人考虑到CityEngine软件的特点，以南通市某地区为例，从建模的方式、纹理贴图、CGA规则、三维场景设置等方面建立基于CityEngine软件的城市快速三维建模规范流程，从而快速、高效地实现城市三维可视化[6]。
1 校园三维建模的实现
1.1 数据的收集
地质体三维建模方法与可视化技术现状研究
地质体三维建模方法与可视化技术现状研究
引 言
近年来，针对地学系统的三维地学空间建模已成为3D GIS
(Geographic Information System)和3D GMS(Geosciences
Modeling System)的研究热点和难点[1,2,3]，其实质是在三维建模的基础上对地质体对象的虚拟展观。地质体通常是指地壳内占有一定的空间和有其固有成分并可以与周围物质相区别的地质作用的产物。地质体可由各种类型的数据表述，如钻孔数据、地形数据、岩石和土壤数据、地球物理和水文数据等[4]。地质体三维建模，就是基于三维的环境，利用地质统计学，结合空间信息管理技术和预测技术，对地质体进行三维空间构建，并对其进行地质解释。它是由地质勘探、数学地质、地球物理、矿山测量、矿井地质、GIS、图形图像和科学计算可视化等学科交叉而形成的一门新兴学科。
自加拿大学者Simon. W. Houlding 于1993年提出三维地质建模(3d Geoscience Modeling)的概念[5]以来，很多人都在致力于三维数据模型的研究，地质体三维建模随即得到了快速的发展，到现在已经形成了一系列的理论与方法。按Rongxing Li [6]的研究，构建三维地质数据模型的方法可分为表面建模法和实体建模法两大类[7]，其核心是数据结构。至此，表面建模相对较成熟，而实体建模正处于热研究状态。
1 地质体三维建模方法
国内外在地质体三维建模这一领域研究十分广泛，但其中最关键的技术之一是对建模方法的研究，其关键点在于如何将数值数据映射到几何空间[8]。目前应用到的数据建模方法有几十种，主要可归纳为基于体的建模方法、基于面的建模方法、基于混合的建模方法、基于泛权的建模方法及基于地质统计的建模方法[9]。
1.1 基于体的建模方法 基于体的建模方法[10]是通过3D空间的体元分割和真3D实体表达来实现的。体元的属性可以独立描述和存储，因而可以进行3D空间操作和分析。体元模型可以按体元的面数分为四面体(Tetrahedral)、六面体(Hexahedral)、棱柱体(Prismatic)和多面体(Polyhedral)等类型，也可以根据体元的规整性分为规则体元和不规则体元两个大类。规则体元包括CSG、Voxel、Octree、Needle和Regular Block共5种模型，不规则体元包括TEN、Pyramid、TP、Geocelluar、Irregular Block、Solid、3D Voronoi和GTP共8种模型(表1)。
基于GoogleSkechUp校园三维虚拟建模方法及应用
-164-/2012.12/网络天地》》
在11点之后。本类人群对商品的品质要求较高，对商品价格不是特别关注。(3)游戏一族：经常玩游戏，顺便上网买东西，时间一般从下午到晚上，追求的商品更趋向于虚拟商品，行业知识非常丰富，对于价格非常敏感。(4)普通上班族：上班时间太忙，或者领导不允许，只好晚上回家，才有机会上网，一般是晚上8、9点以后。对商品的要求五花八门，因为经济上相对有控制，所以一般希望价格上能有优惠。3.网店推广3.1 初期增加店铺知名度；增加客流量：(1)论坛推广方法。注册几十个几百个论坛，每个论坛注册几十个帐号，把签名设为自己的网店。发表热门内容，发布有争议性的标题内容。好的标题是论坛推广成败的100%。这里说的论坛是指泛论坛，包含留言本、论坛、贴吧、百度知道等等一切网民可能聚集的地方。(2)利用自己的人脉资源，告诉朋友、同学、同事、亲戚，告诉所有能够告诉的人，告诉他们自己开网店了。同时告诉他们店里是卖什么商品的，顺带让他们帮忙推广。(3)进行网络推广，在站内做直通车、钻石展位等，站外进行多项推广。(4)采用当今流行于网络最广的微博，博客推广方式。在新浪，腾讯，雅虎等网站上注册微博，博客，通过这种应用广泛的渠道来宣传企业同时宣传企业的的网店，并且在诸如58同城等免费网站上发布关于网店的相关信息，以此来吸引更多的消费者。3.2 稳定期增加客流量；增加成交量：(1)所有商品在线时间一定要是1周，不能选14天，同时商品平均一下分7天登，这是因为淘宝默认快结束的商品显示在最前面，商品在快结束时浏览量最高，所以要保证每天都有商品上架和下架。(2)每天登的时候选择好时间段上网人多的时候最好10:30-12:00；12:30-14:00；15:30-18:30；19:30-23:30。(3)选择好时间段后每隔10-15分钟登一件商品也是为了保证第一条，在上传商品的时间选择上很重要，还有推荐位，因为往往商品的下架时间正好是上传商品的时间，这个时间也是最容易成交的时间段，应该分不同时间上传商品，并设置推荐位，这样可以很有效的增加自己店铺的访问量。旺旺要经常保持在线，特别是商品下架前1-2个小时，越是接近下架时间，商品在搜索结果中越是靠前，这个时间段是成交量最高的时候。3.3 上升期持续销售，恒定客流量：(1)尽量多上新货，因为每个宝贝被买家看到的几率是一样的，宝贝数量多能增加网店的浏览量，来的人多了，销量自然大，不断有新货也能留住老顾客，给老顾客新鲜感。(2)提供最优的服务，很关键的一点，不管顾客进店是不是问关于本店商品的问题，我们的客服人员都要认真对待，好的服务，才能有回头客（老顾客），在此基础上才能增加新顾客，才能增加销售额。(3)配以优质的物流，默认宅急送、EMS，配以其它物流，这样可以达到航空、陆运相结合。4.结束语作为一名人名教师，在带团队做这个项目的整个过程中，深深地体会到一种团队精神，一种分享收获的喜悦，一个小组一个团队要有统一的目标，统一的意见，和一个优秀的领导人，这样才能更有效的完成整体团队前进中遇到的难题和困难，团队齐心协力是动力之源。在团队共同的努力下，完成项目，取得成功！作者简介：林军（1967—），女，现供职于呼和浩特职业学院计算机信息学院，主要从事计算机网络、电子商务及计算机教学工作。基于Google SkechUp校园三维虚拟建模方法及应用西南交通大学地球科学与环境工程学院 王明山西南交通大学土木工程学院 张 波【摘要】本文以西南交通大学犀浦校区为例，通过UltraCam D立体影像经定向及立体测图获取高精度DEM，结合SketchUp软件针对校园建筑物等进行三维重建，并在此基础上使用Google Earth平台再现校园的建筑及街景景观。该方法基于地形数据及校园建筑三维模型的精确叠加，解决了在立体建模过程中数据获取、模型建立、纹理重现及模型发布等问题，为校园虚拟环境的建立提供了参考意义的解决方案。【关键词】SketchUp；三维重建；Google Earth；虚拟环境；1.引言虚拟是以计算机技术、多媒体技术和数据存储技术为基础，综合运用遥感和地理信息系统技术、虚拟现实技术等对大学校园进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，从而便于学校管理部门进行决策并有助于外界了解学校。应用虚拟现实技术将校园三维模型、遥感正射影像和校园建筑物的立体模型融合在一起，再现校园的建筑及街景景观，用户可通过计算机直观的欣赏逼真生动的三维场景，并且可以进行诸如查询、量测、漫游、浏览等一系列操作。虚拟校园正是在上述原理基础上进行真实有效的三维建模，在虚拟校园中全方位的浏览真实化的校园数字三维模型。目前，国内外较为成熟的虚拟环境开发平台有Skyline、ArcGIS、IMAGIS、CCGIS等，在三维场景可视化、实时漫游等浏览漫游功能方面取得了很好的效果。但是，长期以来，因其专业性强，且受限于影像及开发平台较为昂贵的原因，只有专业人员才能从事虚拟环境建模。Google Earth作为一个虚拟地球系统，不仅能为用户提供制作及分享的权限，并且向用户提供了其旗下免费的SkechUp 3D设计软件。Google Sketchup是一套直接面向设计方案创作过程的设计工具，其创作过程不仅能够充分表达设计师的思想而且完全满足与客户即时交流的需要，它使得设计师可以直接在电脑上进行十分直观的构思，是三维建筑设计方案创作的优秀工具。2.三维场景数据采集和处理的关键技术三维场景需要在多种数据的支持下构建，包括指定区域的遥感影像﹑数字高程模型﹑实地量测所得的地形图﹑地物纹理数据等。三维场景是整个系统的核心，所有功能的实现都是围绕着它展开的，它的成败对于整个系统来说有着至关重要的作用。三维场景的质量直接体现在漫游效果中，三维场景要做到尽可能的给使用者一个真实、客观的场景重现，特别要注意在外形和质感方面尽量细致。数字高程模型是三维地理信息系统的空间数据库中重要和核心的数据，是构建三维地形场景和系统进行空间分析的基础数据。目前，DEM的获取一般采用以下四种方法获取：地面测量、现有地图数字化、利用激光扫描数据获取和数字摄影测量方法。①地面测量地面测量是利用车载激光扫描系统、GPS、全站仪或经纬仪在野外实测，获取并自动记录有关数据后，输入键算计中进行相应处理可得DEM数据。②现有地图数字化现有地图数字化是指现有地形图上有大量的与地表形态有关的信息，如等高线、高程注记线、地形线等。从地图上采集这些信息，并进行相应处理，可形成DEM数据。-165-/2012.12/网络天地》》③利用激光扫描数据获取DEM利用激光扫描数据获取DEM需要使用集激光、GPS和INS三种技术于一身的雷达（LIDAR）系统。结合激光器的高度、激光扫描角度、从GPS得到的激光器的位置和从INS得到的激光发射方向，就可以精确地计算出每一个地面光斑的坐标（X,Y,Z），利用这些坐标便可以生成DEM数据。④数字摄影测量方法数字摄影测量一直是地形图测绘和更新最有效也是最主要的手段，它具有效率高、劳动强度低等优点。航空影像和高分辨率航天影像是生产大范围高精度DEM最理想的数据源，利用该数据源我们可以快速获取或更新大范围的DEM数据，从而满足系统对数据现势性的要求。在该试验中采用数字摄影测量方法获取该试验区域DEM及正射影像图，该实验通过对覆盖该区域内两条航带共6张UltraCam D立体影像进行定向及立体测图，获取该区域内DLG及正射影像图作为立体模型构建的底图及高程信息源。遥感影像DLG正射影像SketchUp初模型建筑物三维模型三维模型渲染三维景观发布建筑物纹理图1 校园三维建模流程图2 六号教学楼三维模型效果图图3 Google Earth下三维校园基于DLG及正射影像图，利用SketchUp可以很方便地对校园建筑物等进行三维建模，进而构建三维校园虚拟环境，其流程如图1所示。3.三维模型的建立利用SketchUp进行建模的过程主要有四步，包括纹理处理、导入CAD底图、建立模型以及映射贴图。（1）处理纹理。使用PhotoShop软件对前期采集的地物实景图像数据进行处理，为后期的贴图准备纹理影像，本步骤中要注意保证建筑物各个面的纹理真实、完整、细腻，同一建筑物各侧面纹理图像的高度准确衔接，保持三维场景内内所有纹理图像真实细腻，美观大方。（2）导入CAD底图。首先检查前期获得的CAD底图，并根据正射影像和实地照片对CAD底图进行必要的修改。（3）建立模型。在建模过程中使用的构建方法主要有拉伸、放样、旋转、布尔运算等，在构建模型时，首先应明确将要建立的模型的几何形状，分析用何种构建方法最为合适，并尽量选取使用线条最少的方法进行构建，从而可以减小模型数据量，有利于加快三维地理信息系统的整体运行速度。（4）映射贴图。将处理好的纹理影像映射至三维模型，利用“Get Cur rent View”组件将三维模型表面与纹理数据建立关联，使纹理影像正确映射至三维模型对应表面。在本步骤中，针对不同的三维模型表面要采用不同的贴图方式，从而保证三维模型表现出的真实感。以西南交通大学犀浦校区六号教学楼为例，依据该建模方法构建该建筑物的立体模型，其渲染效果如图2所示。4.Google Earth下三维模型的发布该试验通过对覆盖学校的教学以及生活区域进行建模，在建模完成之后，首先利用SketchUp中Place Model模块对该模型进行地理位置校正，以便将模型对应到响应的Google Earth中。然后将通过SketchUp导出功能，将模型转存为“dae”或者“kmz”三维模型格式。其中“dae”作为COLLADA文件，是面向交互式3D应用程序的基于XML的数字资产交换方案，使3D创作应用程序可以自由地交换数字资产而不损失信息，使多种DCC和3D处理软件包可以组合成强大的工具链管道。Google Earth有两种地标文件格式，一种是KML，另一种是KMZ。KMZ其实是一个经过ZIP格式压缩过的KML文件。而KML文件就是一种在Google地图浏览器中用于交换地理数据的文件。它基于XML，并定义了一些TAG用于规定地理数据的显示方式。KML可用于定义的地理特征包括地点、描述、叠层、路径和多边形等。无论是“dae”或者“kmz”，均可作为Google Earth下模型发布的交换文件，将定义好的模型文件导入Google Earth后，其三维显示效果如下图3所示。5.Google Earth下三维建模应用分析作为“数字地球”、“数字城市”的重要组成部分，而Google Earth其强大的分布式数据存储功能为海量三维空间数据的管理与更新提供了良好的基础平台。三维虚拟可视化环境的构建可以充分的利用Google Earth所提供的先进的技术、理念以及高品质的数据。通过Google Earth与SketchUp之间简单的数据传输模型，可以很好了解决三维建模及模型发布与地形关联的问题。由于SketchUp与Google Earth之间快速有效的无缝建模、发布方法，使得三维建模很大程度上脱离了专业人员、专业软件及专业设备的束缚。利用该方法可以为校园、商场、公园甚至整个城市建立三维模型，并且能够为用户提供空间目标的信息属性查询。在此基础上，还可以建立三维空间电子地图，为用户提供内容更为丰富更为直观的空间三维信息。6.结束语本文通过SketchUp其丰富的三维模型构建功能，对西南交通大学犀浦校区进行了三维建模，并且在Google Earth基础上进行了三维景观的制作、发布。该方法以其简单的作业模式，非专业人员均可通过SketchUp与Google Earth结合的方法建模及发布。通过实践证明了该方法解决了三维建模中数据获取、建筑物三维重建、虚拟景观重建以及模型发布等关键问题，具有较高的理论研究价值以及广阔的应用前景。参考文献[1]陈丁罡,权盼盼.基于Google Earth的建筑物三维建模[J].城市勘测,2006(3):51-53.[2]薛亚婷.基于Google Earth及KML的数字校园设计与实现方法研究[D].兰州:兰州大学,2007.[3]杨雪,黄坚,翁敬农.KML及其在“数字校园”中的应用实践[A].中国地理信息系统协会第四次会员代表大会暨第十一届年会论文集[C].北京:2007.[4]郁宇,张菁.虚拟校园的初步实现及其拓展空间[J].中国科技信息,2005(09).[5]李健伟.三维虚拟数字校园系统的研究[D].哈尔滨:东北林业大学,2007.作者简介：王明山（1986—），男，河南淮阳人，西南交通大学地球科学与环境工程学院硕士研究生在读，研究方向：地理信息系统。张波（1989—），男，河南淮阳人，西南交通大学土木工程学院硕士研究生在读，研究方向：摄影测量与遥感。
简单的三维场景制作毕业论文
简单的三维场景制作
摘要：
随着计算机图形学应用研究不断深入，以及应用不断扩大，虚拟场景的渲染技术在应用当中占有相当重要的位置。虚拟场景渲染主要目的是真实地显示三维（3D）环境，并且允许与人们在其中进行漫游观察。如何渲染一个逼真的虚拟场景，是现在图形学领域的一个重要研究方向，OpenGL提供的强大图象处理功能，让虚拟场景的渲染工作变得更加方便、灵活，渲染效果更加逼真。
本文尝试使用最简单又高效的算法，并力求渲染效果的仿真性达到应用的需要。最终本文在地域生成渲染方面得到相对简单高效又效果逼真的渲染方法，并基于这些算法以及OpenGL提供的强大功能，开发了一个逼真的室外场景，并在这个虚拟场景中进行漫游观察。
关键词：图形学 虚拟场景 OpenGL
Abstract：
With the application of computer graphics deeper study ,and
continuously expand the application ,the technology of Virtual Scene
Rendering occupies a very important position in the applications .The main
purpose of Virtual scene rendering is to demonstrate the true
three-dimensional(3D) environment ,and allow user to roam for
observation .Exaggeration of a realistic virtual environment is an
important research direction in graphics field ;OpenGL provides a
powerful graphic processing function for virtual scene rendering work has
基于VRML和Java技术的三维虚拟场景漫游系统的研究
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￣ ＲＭＬ￥１］Ｊ ａ ｖａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｎａｖｉ ｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＶＲＭＬ ａｎｄ Ｊａｖａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
胡新根
ＩＪｕ Ｘｉｎｇｅｎ （华东交通大学基础科学学院，南昌 ３３００１３） （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ＢａｓｉＣ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００１３）
摘要：本文研究了基于ＶＲＭＬ的虚拟现实技术和Ｊａｖａ编程技术实现三维虚拟场景漫游系统的方案，系统采用３０Ｓ ＭＡＸ建
模工具建模。深入探索了基于ＶＲＭＬ虚拟场景中虚拟对象与用户交互的实现方式以及Ｊａｖａ技术在基于ＶＲＭＬ虚拟场景中交互行为 的实现方法。 ‘
关键词：ＶＲＭＬ：Ｊａｖａ Ａｐｐｌｅｔ：虚拟现实：ＪＳＡＩ ＥＡＩ
中图分类号：ＴＰ３１ １．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６７１—４７９２一（２００７）１－００６６－０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｊＳ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ｔｈｅ ｒｅａ１ｉｚａｔｉｏｎ ＳＣｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａ１ ＮａｖＪｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＶＲＭＬ Ｖｉｒｔｕａ１ ｒｅａ１ｉｔＹ ａｎｄ Ｊａｖａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ ｄｅｐｔｈ ｉｎ ｔｈｅ ｕｓａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏ１ｏｇＹ ｏｆ Ｊａｖａ ｒｅａ１ｉＺｉｎｇ ｉｎｔｅｒａｃｔｉＶｉｔｙ ｉｎ ｖｉｒｔｕａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎⅥ Ｌ ａｎｄ ｌａｓｈｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｅａ］ｊＺｉｎｇ ｊｎｔｅｒａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｖｉｒｔｕａ１ ｏｂＪｅｃｔ ａｎｄ ｕｓｅｒ． － Ｋｅｗｖｏｒｄｓ：ＶＲＭＬ；Ｊａｖａ Ａｐｐｌｅｔ；‘Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌ ｉｔｙ；ＪＳＡＩ；ＥＡ１