实景三维单体建筑MESH模型，质检与转换探索（一）

随着实景三维中国建设的推进，地方层面主要需要完成城市级和地形级实景三维建设工作，如何规范地方层面“实景三维”建设的内容、程序、技术方法和成果，保证各类成果质量是当前很多地方都正在实践和探索的内容。

随着数据采集、三维数据生产加工平台及三维GIS平台技术的改进，质检与转换手段也逐步得到改进和发展，本文主要基于FME平台对实景三维单体建筑MESH模型的质检与转换进行探索。

1.1

格式转换

1.1.1 3DS Max数据转换到FME支持的格式

本次的测试软硬件环境见下图：

图1 计算机软硬件环境

本次测试数据主要为建筑单体模型，格式为3DSMax，由于FME不能直接支持3DSmax软件的.max格式，首先需要进行格式转换。

图2 3DS Max数据截图

目前超图有3DSMax直接转换UDB的插件，可以访问进行下载。

图3 SuperMap的MAX插件

可以支持2014、2016、2018、2020多个版本的3DSMax软件，如下图：

图4 SuperMap的MAX插件安装截图

然而测试电脑装的是3DS Max软件是2021版本，为此只能通过其他办法来实现转换。

图5 本次测试的3DS MAX版本

右键可以看到3ds Max能够导出的格式，其中FME可以支持FBX、OBJ、3DS、dwg等格式。

图6 3ds Max能够导出的格式

通过百度找到了max导出其他文件的脚本配合FME的“SystemCaller”转换器器调用该脚本实现自动导出为其他格式，这种方法可以通用于任何支持该脚本的3DS MAX软件版本，且可以调用其他支持脚本的类似生产软件，脚本如下：

图7 3ds Max脚本

示例的是导出OBJ格式，如果需要导出其他格式修改第11行“using:ObjExp”为其他格式即可。

图8 FME转换模板

运行后FME会自动打开3DS Max软件，然后调用脚本自动完成逐个OBJ文件导出。

图9 自动导出OBJ文件

共测试5个max文件，共计926个单体，导出59562张贴图，共花费24分9秒，具体测试情况见下表：

上表时间是统计每个文件夹内文件生成时间计算的，实际FME模板运行了30分钟，部分时间是因为每次打开max文件时弹出了缺失DLL窗口，目前不知道该窗口如何通过脚本跳过（估计是需要找生产人员要DLL拷贝到对应目录），所以需要人工点击“打开”才会自动转换下一个Max文件，否则会一直等待，耽误时间，如下图：

图10 每次脚本自动打开文件时弹出的窗口

1.1.2 OBJ单体转到SuperMap和ArcGIS数据库格式

首先我们通过FME测试从OBJ到国产GIS软件SuperMap的格式转换，当然如果3DS Max版本是超图插件支持的版本，可以用于直接转换到UDB格式。

1.1.2.1 SuperMap格式

这里我们做了个自定义转换器，主要用于转换SuperMap的两种格式，分别为SuperMap Geodatabase (UDB)文件型数据库和SuperMap Geodatabase (SDX)空间数据库，并且通过自定义转换器的分组设置支持FME的并行处理（2019后FME并行处理功能进行了重制，目前测试的FME2022版本该功能也是进一步优化了），从而调用计算机多个CPU核心和进程，多进程进行同步数据处理，提高转换和数据处理效率，自定义转换器见下图：

图11 用于并行转换超图格式的自定义转换器

测试用的是单进程，且目前MYFME调用的SuperMap的API接口会占用很大内存，为此，不能一次性转换过多数据，我们通过自定义转换器设置每多少个要素一个分组进行写出，减小对于内存的占用，从而保证926个obj能够顺利写出到UDB文件中。

此外注意：超图的数据集（图层）名称不能以数字开头且不能包含”-”符号，故需要对于数字开头的图层加个字母，比如CD，“-”可以替换为“一”。而SDE基于Orcale的限制其表名也不能太长，也需要进行超长的截取。

图12 转换到超图格式的FME模板截图

FME读写ArcGIS的GDB和SDE格式，需要本机有相应ArcGIS环境和许可，这里我们FME2022是64位的软件，需要安装一个ArcGIS Pro并申请相应的试用许可，如果是ArcGIS Desktop则需要安装一个BackgroundGP插件。

图13 转换到ArcGIS格式的FME模板截图

1.2

数据质检

常见的三维模型数据质量检查内容：

1）包括文件命名、要素模型命名、数据格式、数据组织方式、Max文件命名、贴图命名等；纹理贴图的尺寸及格式是否正确，纹理尺寸要求长宽值需要为2的N次幂，长宽不需相等，最大不超过2048*2048，纹理长宽比差异不宜过大，如512×32。纹理格式为TIF、JPG、TGA等。

  a.对照外业照片检查立面结构及贴图：包括模型表达是否完整、正确，模型的综合与取舍是否合理等。

1.2.1 MESH模型三维相交检查

首先我们制作一个简单的重叠测试数据，原始数据如下图：

图14 原始数据

我们可以使用“Offsetter”转换器平移一段距离生成重叠的数据，如下图：

图15 制作好的重叠测试数据

1.2.2 FME实现过程

测试使用的FME2022最新版本，新版的“Clipper”转换器能够支持三维的一些裁剪操作了，模板如下：

图16 FME2022三维裁剪

带缓存的运行，9.8秒后生成了两种不同的结果，分别是直接裁剪后的mesh重叠结果，如下图：

图17 裁剪后重叠的MESH结果

也可以先将MESH转为框架线，然后裁剪的结果如下图：

图18 通过模型提取的框架线

图19 裁剪后重叠的多线结果

直接读取926个obj文件进行裁剪查重叠大约用时21分17秒。

图20 处理926个obj后的结果

为了进一步提高效率，我们可以把三维模型提取成投影面、基底面、框架线等二三维线面要素，并把相应三维信息通过blob的字段存储到属性中。

图21 原始模型和提取的框架线

图22 原始模型、投影面和基底面

投影面因为是正射投影，会比基底面MESH模型最底下的一圈大，但投影面的Z值是模型最小高度的Z值，而基底面的高程是根据底面实际节点的高程生成的。

图23 把相应三维信息通过blob的字段存储到属性中

先将所有OBJ转换到GDB二维图层，同时生成了基底面、投影面和框架线，用时约6分5秒。

图24 转换模板截图

三维相交其二维投影面肯定也相交，故我们只需要先找到二维相交的面并赋值分组ID，然后再通过GeometryReplacer还原三维图形，之后再分组裁剪查找重叠，可以发现相对于上面直接OBJ读取裁剪的效率还是快很多的，只需29秒即可完成检查。

图25 FME模板和生成的结果

最后，由于文章展示篇幅有限，其他的质检项后面再继续补充。