[发明专利]基于BIM跨平台技术的高精度工程三维地形制作方法

权利要求书

1.一种基于BIM跨平台技术的高精度工程三维地形制作方法，其特征在于：基于BIM、GIS和游戏地形雕刻技术，通过跨平台技术融合，利用低精度地形图生成高精度逼真工程三维地形，步骤如下：

步骤1、等高线、高程点和特征线提取：

首先，从所述低精度地形图中提取等高线、高程点数据，并删除其中不含高程信息、高程错误和异常的要素；其次，根据工程周边环境展示需要提取相应的地物特征线，对于线状地物提取其中心线，对于面状地物提取其轮廓线；

步骤2、低精度DEM生产：

在地理信息平台ArcGis中，以步骤1提取的带高程信息的所述等高线、高程点数据，通过空间数据处理方法生产低精度DEM；

步骤3、地形雕刻与地形纹理制作：

在地形雕刻软件World Machine中，导入步骤2生产的所述低精度DEM和步骤1提取的所述地物特征线，通过数据处理方法，联合运用所述地形雕刻软件World Machine提供的各种设备节点，对地形作进一步雕刻、修饰与纹理制作，并生产地形纹理图；

步骤4、高精度三维地形网格模型制作：

在所述地理信息平台ArcGis和三维设计平台MicroStation中，通过空间数据处理方法制作工程三维地形网格模型；

步骤5、地形模型与纹理合成：

在所述三维设计平台MicroStation中，将步骤3制作的所述地形纹理图和步骤4制作的三维地形网格模型，按照1:1的比例尺进行匹配合成，使地形纹理图成为三维地形网格模型的覆盖材质，最终制作成带纹理的高精度逼真工程三维地形；

实现步骤2以等高线、高程点生产低精度DEM的空间数据处理方法为：

步骤2.1、等高线高程点数据格式转换：将步骤1提取的带高程信息的等高线、高程点数据导入所述地理信息平台ArcGis中，并采用与所述低精度地形图相同的坐标系，将CAD数据格式转化为ArcGis自身的shp图层格式；

步骤2.2、地形要素转为DEM：采用所述ArcGis中的“自然领域法”工具或“地形转栅格”工具，以等高线、高程点为基础，采用与高程点平均间距接近的像素精度，将所述高程点、等高线生产成低精度的DEM数据存储；

实现步骤3以低精度DEM和所述地物特征线为基础，对地形进行雕刻、修饰与纹理制作的数据处理方法为：

步骤3.1、DEM和地物特征线格式转换：在Adobe Photoshop中将从ArcGis导出32位浮点型灰度图转换为16位整型灰度图格式，在AutoCAD中将所述地物特征线以dxf格式导出；

步骤3.2、基础地形制作：在所述World Machine中，采用“文件输入”设备节点，以所述16位整型灰度图为基础，设置高、宽范围与高程范围后，制作成基础地形；

步骤3.3、特征地物制作：在World Machine中，采用“布局生成器”设备节点，将dxf格式的地物特征线导入，并根据地物高程和断面形态对所述基础地形进行挖填雕刻，其中不规则天然地物使用碎片分离工具，使其更自然；

步骤3.4、地形雕刻修饰：在World Machine中，对非工程布置区，采用“侵蚀”、“雪融”等自然侵蚀设备，将地形进一步雕刻出逼真的自然侵蚀痕迹；

步骤3.5、地形纹理图制作：在World Machine中，通过“高程选择”、“坡度选择”和“布局生成器”设备的综合应用，选取不同部位、不同高程、不同坡度值的区域，分别设置不同的颜色和材质纹理，制作成与地形相匹配的所述地形纹理图；

步骤3.6、高精度DEM和地形纹理导出：在World Machine中，根据精度需要设置成果分辨率后，分别使用“高度图输出”和“位图输出”设备，导出经过雕刻修改后的地形高精度DEM和地形纹理图；

实现步骤4在地理信息平台ArcGis和三维设计平台MicroStation中，制作工程三维地形网格模型的空间数据处理方法为：

步骤4.1、DEM位置和范围配准：将步骤3.6制作的所述地形高精度DEM导入ArcGis后，采用ArcGis的“地理配准”工具，按照地形原坐标，对地形高精度DEM进行地理位置和范围的配准；

步骤4.2、DEM格式转换：采用ArcGis中的“栅格转浮点型”工具，将所述地形高精度DEM进一步转换为32位浮点型栅格数据格式；

步骤4.3、DEM高程配准：采用ArcGis中的“乘”或“除”工具对所述转换为32位浮点型栅格的DEM栅格像素值进行整体扩大或缩小，扩大或缩小倍数为地形实际高程值与所述DEM栅格像素值的倍数，使所述像素值成为准确的高程值；

步骤4.4、DEM栅格转TIN：采用ArcGis中的“栅格转Tin”工具，以所述地形高精度DEM为基础，按一定精度将所述DEM栅格转为Tin格式；

步骤4.5、Tin转三角面：采用ArcGis中的“TIN三角形”工具，将所述Tin格式转换成三角形网格矢量面要素；

步骤4.6、三角面的导出导入：在ArcGis中将带有高程信息的所述三角形网格矢量面要素以CAD格式导出后，然后导入三维设计平台MicroStation中，成为离散的三维三角面；

步骤4.7、三角面合并成三维地形网格模型：在三维设计平台MicroStation中，采用网格合并工具，将所述离散的三维三角面合并成一个整体三维地形网格模型。