随着计算机信息化的发展，地理信息数字化被越来越多人们利用，建立三维数字校园成为各个高校追捧的对象^[1]。构建一个在视觉上逼真的三维数字模型，实现校园的动态展示，同时将三维模型的教学理念引入到现代的教学模式中，提高学生的积极性和动手能力^[2-3]。

为了使建模的场景更加的真实，在建模前收集了大量的相关资料，本模型的数据资料主要来自新疆工程学院主校区的校园建筑图纸，包括各个建筑物的3视图(主视图、左视图、俯视图3个基本视图)，包含各个墙面的颜色和面砖的材质要求。对有建筑图纸的建筑物，如1~6号宿舍楼、食堂、实验楼、教学楼、操场、篮球场等进行了建模。采用3Ds Max对校园标志性建筑进行精细建模^[4]，完成场景的布设和灯光的设置。

1 设计思路

本文从数据的获取、数据的处理、模型的建立和模型的导出等4个方面阐述新疆工程学院三维数字模型的构建过程，各方面在构建模型的流程中的作用不相同，数据的获取主要获得校园的相关建筑图纸，包括地图的数据以及建筑物的属性、纹理等，是构建三维校园模型的基础。

数据的导入主要对获取的建筑图纸将多余的线条在计算机辅助设计(computer aided design, CAD)中进行删除，方便导入3Ds Max里进行建模^[5]，并且注意存储位置的变更。模型的建立主要完成建筑物和外围建筑物模型的构建，对模型进行优化，如建筑物的位置关系、灯光的附加。后期可以附加动画，实现模型自动播放。模型的导出主要将建模完成的校园模型进行多格式的导出，方便后期的查阅。根据上述分析可以得到三维校园模型的构建流程，如图 1所示。

2 数据获取与处理

1) 数据获取。本文使用的CAD建筑图由新疆工程学院校资料管理处提供，实地测量得到大比例尺地形图数据资料，进而掌握建筑物的高度、各建筑物的空间分布，具有高精度、数据新的特点。

2) 数据处理。3Ds Max软件构建三维模型使用的二维数据是AutoCAD生成的DWG格式的文件，但是3Ds Max识别的二维数据有限，只能识别一些简单的形体，因此，在使用3Ds Max前，需要对获取的二维图在AutoCAD进行简单的数据处理^[6]。图纸中的形体轮廓用多段线表示，封闭的轮廓要完全的闭合，线状要素要连续。在AutoCAD中，要有条理，细分图层，将各地物类型、平面数据、平面数据的标高字段进行逐层的处理，保证在建模过程中更快捷方便和二维数据的准确性，可以避免遗漏地物的情况发生^[7]。

分别导出地物类的CAD图纸，并给出相对应建筑物的名字以及标注清楚具体视图(在建筑的墙面较多时，简单的3视图不能表示清楚具体是哪一面墙体，需要对建筑物进行逆时针或者顺指针的编号，在保存图纸时，根据编号进行图纸名称的更改)，为在3Ds Max中建模和图纸的冻结、隐藏提供方便。

将新疆工程学院的实验楼、教学楼、1~6号宿舍楼、两个食堂，分别按照上述方法导出图纸，建立相应的文件夹。在绘图时，条理清楚；在查阅时，一目了然；在建模时，导入的图纸不小心修改了，可以快速将其删除，再将其重新导入。

3 模型建立 3.1 建筑物模型建立

操作者将二维图纸导入，并设置3Ds Max单位，将建筑图经过平移旋转移动到正确的位置上，并建立宿舍楼、教学楼、实验楼、餐厅等建筑物的模型。首先，搜集建筑物的材质；而后对建筑物进行3D建模，考虑到建筑模型的多角度的浏览，需要将建好的3D建筑物模型准确地放置在场景中；最后，设置建筑物模型的颜色、材质以及灯光等参数，让模型更加的真实。

由于新疆工程学院的教学楼和实验楼的几何形状类似，除了实验楼有一栋圆弧墙，其他都属于接近长方体的外形结构。具体方法是用创建工具栏的矩形按钮在透视图中画出平面图，依次对其他的图纸在相对应的视图窗口进行外形绘制，注意留出窗户的位置，再使用修改参数器中的挤出、连接、融合、分离、复制等工具对各种形状进行整合，进行调整可以得到接近真实的教学楼和实验楼模型，如图 2所示。

校园内所有的建筑物都有窗户和墙面，而且建筑物墙面都粉刷着各种颜色的漆或者涂料，或者成呈律分布的纹理样式。由于每面墙、每扇窗户的长度、形状都不尽相同，特殊的需要单独建模，如图 3所示。实验楼模型如图 4所示。

三维校园有了绿色植物才会更加的美观，所以场景里的绿色植物必不可少。由于建模的时间有限，本文使用3Ds Max自带的树木模型(3Ds Max9之后完成的改进)。树木的模型不仅可以制作各种不同类型的树木，还可以调节树枝的多少和树叶的数量颜色，更重要的是可以减少树木建模的时间。

3.2 材质贴图与渲染

在生动逼真的场景中，建模除了需要准确设置材质和贴图，还需配合渲染技术才能到达最终的效果。不同的渲染方法不能同时使用，每种渲染方法有自己的特点，分别适应与不同的场景中。渲染的算法越复杂，渲染的效果越逼真，但同时也会占用更长的时间和资源^[8]。

在VRay渲染器中，操作者通过设置材质和灯光的参数，更加快捷真实地渲染出模型。

校园三维模型中存在很多复杂的模型，使得当前场景的面数超过系统承受能力，会出现系统无法正常运行^[9]。为提高场景的运行效率，必须严格清理内存中存在残余的模型^[10]。例如，删除模型中多余的线、面，不会增加多边形的面数，减小系统的负担；纹理贴图数据主要来自图片素材，要确定贴图的大小，减小照片的分辨率，以便减小内存的占用；当环境的表面差距不大时，尽可能运用标准材质代替照片纹理。

3.3 模型导出

3Ds Max可以导出两种格式，在不同的软件或者场景中打开，根据自己的需要，确定模型和纹理格式，相比于其他软件，3Ds Max更能满足各个行业要求。宿舍-食堂场景图如图 5所示。实验楼教学楼场景如图 6所示。

三维模型的建立，不仅向社会展示了高校的景观布局，同时也是学校的一个宣传名片。新疆工程学院的三维校园模型只适用于新校区的查阅，通过三维的查阅让人有种身临其境的感觉，与二维图形相比形成很大的冲击。

4 结束语

在建模过程中，也遇到了很多的困难，如材质的设置可能与实际的颜色存在细微偏差，由于是根据建筑图纸进行的建模，有些近期内变化的模型可能没办法进行表示。如增加了许多的绿化，一些建筑物颜色脱落，后期维修增添了新的色彩，今后会进一步研究解决方案。