三维数字化档案建设论文

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇三维数字化档案建设论文范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

1关键技术

1.1激光扫描建模技术激光扫描建模是利用地面激光扫描仪快速、高精度、无接触获取物体表面的三维信息，量测特征点、特征线、特征面，建立立体模型，并加以色彩信息［5］，实现对现实世界的快速模拟。一般来说，使用该技术构建的模型细节丰富，对软硬件要求较高，经常用于精细模型的创建。

1.2贴图烘焙技术贴图烘焙技术是一种模型预处理技术，把光照信息渲染成贴图的方式，然后将烘焙后的贴图再贴回到场景中的技术［6］。经处理后的模型含有场景中的光照信息和模型自身的纹理信息，软件在进行渲染时，不需进行光照计算便可保持模型的显示效果，大大提高系统运行效率。烘焙一般包含两种类型：CompeteMap烘焙贴图和Light－ingMap烘焙贴图。

1.3地理特征数据库技术FDB的数据组织采用了标准的三级层次结构，分别为数据源（DataSource），数据集（Data－set），要素类（FeatureClass）三个层级。数据源是当前FDB的一个实例，包括了当前FDB实例的所有数据；数据集是数据源的一个逻辑分组，所有的数据使用同一个模型库、贴图库和相同的坐标参考系；要素类是指在数据集中，负责具体组织管理不同的要素。

1.4CityMakerSDKCityMakerSDK采用标准的COM控件技术，提供了3DGIS应用所需的相机控制、三维漫游交互、空间分析、地形分析、特征要素绘制等功能接口，可满足不同用户的开发需要。

2总体技术思路

彬县大佛寺石窟三维数字化档案建设是利用CAD建模技术［7］、三维激光扫描技术、虚拟现实技术等手段完成彬县大佛寺石窟博物馆周边的地理环境、内部各类地物以及各个洞窟的数字化工作，利用CityMaker软件创建三维地理信息数据库，借助CityMakerSDK组件进行三维数字化档案系统研发，形成真实、客观、准确的三维数字化档案，为后期的日常管理、文物立体展示奠定技术基础。包括彬县大佛寺石窟博物馆的三维数字化、数据整合入库、系统研发。

2.1三维模型的创建彬县大佛寺石窟三维数字化档案建设中需要的三维模型数据包括石窟造像三维模型、大佛寺石窟遗址区域地势模型、大佛寺石窟场景模型。石窟寺中含有较多的佛龛造像，并且大小不一，雕刻细致程度不同，为精确记录石窟造像三维数据，采用三维激光扫描仪对其进行精细扫描，基于激光扫描建模方法构建石窟造像模型；为确保数据现势性，采用无人机航空影像数据经加工获取数字正射影像［8］，将其叠加到高精度的数字高程模型得到大佛寺石窟遗址区域地势模型；根据三维激光扫描数据提取建筑物、路灯、广告牌、石凳等场景内地表以上的各类地物立面三维几何信息，结合基础地理信息资料，制作大佛寺石窟场景模型。所有数据均是以已有的1∶500地形图为参考，纹理照片应满足CityMak－er三维模型制作要求。文物工作者对三维数字化的文物要求，主要有以下几个方面：几何精度高；造像神态与实物相符；场景内的各类地物，尤其是标志性建筑，要能表现出深厚的历史文化气息。为创建逼真文物三维模型，提升软件运行效率，需引入贴图烘焙技术，同时在场景中布置合理的灯光，增强模型的显示效果。

2.2数据整合及入库数据制作完成后，需要对数据进行入库前检查，检查的主要内容是模型坐标轴是否置中、单个模型以及纹理文件的大小是否满足要求、模型及纹理的命名、模型的制作效果、坐标是否统一等。地理特征数据库技术采用面向对象的数据组织管理方法，能够真正实现对三维地理特征数据、三维模型和贴图数据的一体化管理［9］。由于数据来源丰富、种类繁多，因此，在三维数字化档案建设过程中，采用地理特征数据库（FDB）技术对各类地理信息数据进行组织管理，真正实现数据的二三维一体化管理（图1）。最终入库时用到的模型数据格式为osg，纹理数据格式为dds，矢量数据格式为shp，栅格数据格式为tif。

2.3入库后数据检查由于不同的软件具备不同的渲染方式，因此，同一种数据在不同软件中的显示效果不同，为了保证三维模型数据在入库前后效果的一致，逼真再现石窟寺原貌，需要对模型显示效果进行对比分析。解决的方法是对建好的模型数据进行烘焙贴图，批量导出为OSG格式的模型数据，然后在CityMakerBuilder中编辑光照信息，增强立体效果。

3系统设计与实现

3.1系统架构系统采用C／S架构，以三维模型数据和基础地理信息数据为数据基础，利用GIS组件提供的GIS应用服务和三维服务研发三维数字化档案系统，实现三维场景漫游、信息查询分析、精确量测和三维展示等功能。

3.2系统开发环境系统采用基于GIS组件的二次开发方法，GIS工具平台采用CityMaker软件，借助于City－MakerSDK组件进行三维数字化档案系统开发，可视化开发平台采用VisualStudio2008，开发语言选用C＃．net。

3.3系统功能彬县大佛寺石窟三维数字化档案系统实现对彬县大佛寺石窟的真三维虚拟展示，为大佛寺石窟的管理和保护工作提供科学的手段，系统功能主要包括用户管理、三维漫游、空间量测、属性查询、信息输出等［10］。（1）用户管理功能记录用户的基本信息及操作信息，对用户的权限、帐号、密码等进行维护记录。（2）三维漫游功能实现在三维场景中不同方式的漫游，包括洞窟内、洞窟外、步行、飞行及设定特定漫游路线等。同时，可以对洞窟外场景数据和洞窟内模型数据进行全方位、多角度的精细查看。（3）空间量测功能对模型数据的几何尺寸进行精确量测，包括长度、宽度、高度、投影面积、体积等。（4）属性查询功能三维数字化档案系统中包含了大量的属性信息，为实现快速查询，系统中提供了根据不同的属性字段对三维数据进行快速查询检索。（5）信息输出功能用户可根据需要，将石窟寺三维模型以图表形式输出，方便日后查询和管理。

4结束语

石窟寺三维数字化档案系统实现了对石窟寺的全方位、多角度、真三维展示，准确记录了文物的表面几何特征和纹理信息［11］，真正实现对文物的永久保护。但是石窟寺窟内造像复杂，几何和纹理信息丰富，当今技术手段效率不是很高，后期应加强在数据获取及处理方面的研究。同时应紧密结合文物部门，有针对性地开展相关工作，提高测绘服务文物的能力。

作者：刘广辉梁爽南竣祥李海泉邓廷起单位：国家测绘地理信息局第二地形测量队浙江省第二测绘院