广州市数字详规面向多平台应用的城市三维建模技术规范与数据转换技术

信　息　技　术

２０１０　　ＮＯ．０５

科技资讯

广州市数字详规面向多平台应用的城市三维建模技术规

范与数据转换技术

林慧敏 吴素芝

张珊珊

(广州市城市规划勘测设计研究院

广东广州 510060)

摘 要：随着三维城市仿真技术的应用趋向多元化和专业化，三维城市仿真平台及数据形式进一步多样化发展，我国许多城市都采取了多平台应用策略。本文基于当前三维模型数据多平台应用现状，分析面向多平台应用的数据类型、数据格式、数据组织及生产技术要求，介绍广州市数字详规项目面向多平台应用的建模技术规范与数据成果向Ｓｋｙｌｉｎｅ、Ｖｅｇａ　Ｐｒｉｍｅ、ＯＳＧ等三维仿真平台的数据转换的技术方法。关键词：多平台　　数据格式　　数据组织　　数据转换中图分类号：ＴＰ３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２０１０）０２（ｂ）－００１３－０２

三维城市仿真技术应用的多元化和专业化使三维仿真软件平台呈多样化发展，我国许多城市在３ＤＧＩＳ开发方面针对不同的应用采取了多平台开发策略。随着三维城市模型生产规模的日益扩大，实现多平台之间三维城市模型数据共享与模型数据高效无损转换成为业界关注的现实问题。

本文基于当前三维模型数据多平台应用现状，介绍了广州市数字详规项目的建模技术规范，讨论了数据成果向Ｓｋｙｌｉｎｅ、Ｖｅｇａ　Ｐｒｉｍｅ、ＯＳＧ三维仿真平台的数据转换的技术方法。

1 广州市数字详规城市三维建模技术规范

为实现“数字广州”的目标，逐步把广州建设成适宜创业发展和适宜生活居住的现代化大都市，２００７年５月广州市规划局开展数字修建性详细规划项目。广州市数字详规项目采用的是基于３ｄＭａｘ的三维模型生产方式，并针对不同的应用需求选择了以ｖｅｇａｐｒｉｍｅ和ｓｋｙｌｉｎｅ为仿真平台的开发策略。

1. 1数据内容

由于建立空间地物三维模型的复杂性，城市三维模型固定地物类型的确定一方面必须满足城市三维景观表现以及不同行业对城市三维模型的要求，另一方面也

必须考虑现阶段建立城市三维模型在成本、效率和技术方面的限制。根据《１∶５００、１∶１０００、１∶２０００地形图要素》以及国内外建立城市三维模型的经验，城市三维模型固定地物所涉及的地物类型包括：建筑物及附属设施、交通及附属设施、植被、管线及附属设施、独立地物、其他地物。每一地物类型的数据内容，按照三维模型建立的需要，分为几何数据、纹理（材质）数据及属性数据。

1. 2数据组织

三维模型数据的组织，既要体现城市各元素间的空间关系，又要满足快速调度数据、实现模型和属性信息关联的需要。因此面向多平台应用的三维模型数据往往针对平台和应用的需要进行重组，结构上一般采用分区分层（类）分组方式管理。

广州市“数字详规”项目中模型数据以文件方式存储管理，在逻辑上以“分区－要素大类－模型实体”划分，与之对应“模型文件－组节点－物体节点”三个层次的管理。

模型数据以规划管理单元分区，每一个分区建立一个文件夹，模型数据按类型分组，城市三维模型（不含地下管线）分为３大类１０小类，对应１０个组。每个组由模型实体构成，每个模型实体对应一个物体节点，组织结构如表１所示。

1. 3模型及纹理命名与编码

模型数据命名应体现建模分区、模型类型、模型精度等信息。

广州市“数字详规”项目模型的命名规则：分区代码＋分类代码＋精度等级＋模型流水号。其中分区编码为规划管理单元编码；分类编码对应要素大类，道路、铁路、地块、水系、建筑、桥梁、植物、市政设施、交通设施、公安设施分别用ＴＲ、ＴＴ、ＴＦ、ＴＳ、Ｂ、ＳＱ、ＳＺ、ＳＳ、ＳＪ、ＳＧ表示。

纹理贴图的命名体现贴图的不同用途类型。通用贴图的命名方式为：贴图类型名称＋数字编号。例如：玻璃的贴图可以命名为ｇｌａｓｓ００１；烘培贴图命名方式为模型节点名称＋流水号（两位）；带通道的纹理贴图命名：前缀ＡＬＰ＋模型节点名称＋流水号。1. 4其他建模技术要求

（１）采用相同的坐标参考系、相同的作图单位、相同版本的建模软件。（２）采用优化制作技术避免数据膨胀、模型组合上避免共面。（３）采用标准材质贴图、标准ＵＶＷ坐标。（４）贴图象素大小为２的幂次方、透明贴图带通道。（５）模型输出前进行塌陷去除建模软件特有设置。（６）针对不同平台对烘培方式的支持类型，选择对应的光影烘培类型。

2 面向多平台应用的三维模型数据转换方法

2. 1数据转换方案

不同的模型工具产生有特定的三维模型格式，称为数据生产格式。如Ｓｋｅｔｃｈｕｐ对应ｄａｅ格式，３ｄｍａｘ对应ｍａｘ格式，Ｒｈｉｎｏｃｅｒｏｓ对应３ｄｍ格式。

为便于与其他三维平台实现数据交换，每个平台都支持一些通用的三维模型

表2

表1

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ｖｓｂ，贴图转换为ｒｇｂ格式；ＯＳＧ的格式转换方案为ｍａｘ＞ｆｌｔ＞ｉｖｅ，贴图转换为ｒｇｂ格式。由生产格式到交换格式的转换，可以直接用３ｄｍａｘ输出，例如：．ｘ、３ｄｓ、ｄｘｆ的转换，或借助专业模型转换软件、转换插件实现，例如：ｆｌｔ、ｄａｅ的转换。由交换格式到运行格式的转换，使用平台自带的转换工具实现。2. 3数据组织方式的调整

采用数据动态调度机制的平台，要求把模型实体作为独立文件，在逻辑上以“分区—要素大类—模型实体”原则不变，数据组织方式调整为文件的管理。把仿真区域以规划管理单元分区，每个分区建立一个模型文件文件夹，以分区编码命名。其下按模型类型分文件夹，以分区编码＋分类编码命名。每个分类文件夹之下为模型文件，模型文件对应每个模型实体，ＡＹ０１０１某建筑存储位置为ＡＹ０１０１／ＡＹ０１０１Ｂ／

ＡＹ０１０１Ｂ００１．ｘ。2. 4批处理

数据转换时涉及的大量重复的操作。ＭＡＸＳｃｒｉｐｔ语言是３ｄｓ　ｍａｘ自带的脚本语言，它可以在程序内实现几乎所有在３ｄｓｍａｘ界面下的交互操作，通过编写ＭＡＸＳｃｒｉｐｔ脚本文件可实现模型转换时的自动化批处理，大大提高转换效率。2. 5数据成果

按照上述三维建模技术规范和数据交换方法制作的广州市“数字详规”三维模型数据覆盖广州市重要城区１６０平方公里，并实现了基于多个不同仿真平台中的应用，图１展示了三维模型数据在ＯＳＧ平台软件平台中的应用效果。

格式，如ｆｌｔ、．ｘ、ｄａｅ、ｋｍｌ、３ｄｓ、ｄｘｆ等，我们称之为数据交换格式；由于城市模型数据量巨大，为提高应用系统对模型数据的驱动效率，模型文件和纹理文件会压缩打包为仿真平台专用二进制文件格式，称为数据运行格式。下表列出了ｓｋｙｌｉｎｅ、ｖｅｇａ和ＯＳＧ等平台的三维模型交换格式及运行格式，如表２所示。

从模型数据生产到模型载入仿真系统运行，面向多平台应用的三维模型数据通常要经过数据生产格式→数据交换格式→运行格式的转换工作。2. 2数据格式转换

从数据生产到系统运行，存在模型格式的转换过程，针对不同的仿真平台特性应建立不同的格式转换方案。Ｓｋｙｌｉｎｅ的格式转换方案为ｍａｘ＞．ｘ＞ｘｐｌ，贴图不用转换；Ｖｅｇａ　Ｐｒｉｍｅ的格式转换方案为ｍａｘ＞ｆｌｔ＞

3 结语

作为一种新类型的空间数据，三维城市模型实现产业化生产和数据共享的前提是数据的标准化和规范化。其中三维建模的技术规范是三维城市模型研究中最基础也是非常重要的工作，它为数据生产者和使用者提供了一种规范的指导；为不同应用平台之间的数据交换提供了依据。本文结合广州市“数字详规”项目实践，提出的建模技术规范和数据转换方法在项目生产实施中得到检验

，对同类项目的实施有良好的借鉴作用。

参考文献

［１］广州市规划局．广州市“数字详规”数据

标准［Ｓ］．２００７．

［２］广州市规划局．广州市“数字详规”三维

仿真建模方案．２００７．

图1

(上接12页)

术的研究大都局限于ＩＰ、ＴＣＰ包头或ＩＣＭＰ协议数据包中进行信息隐藏。这些方法基本上都是利用包头的保留比特位、一些在特定场合不用的比特位和一些随机定义的比特位来隐藏信息。由于这些协议的简单性，在实际应用中隐藏信息很容易被检测和破坏。

而应用层位于ＴＣＰ／ＩＰ模型的最上层，该层负责用户与传输层的数据交换，由于该层天然的优势，愈来愈多的基于协议的信息隐藏技术将建立在该层上。

首先，目前越来越多的代理服务器被利用来保护内部网络，这些代理服务器为了达到安全保护的目的，通常情况下会对经过的数据流进行改动，这些改动会严重破坏掉基于网络层和传输层的信息隐藏数据，但是对于应用层上的数据而言，可改动的空间就比较小，这样就为在应用层上构建无噪声信息隐藏技术提供了可能。

其次，在ＴＣＰ／ＩＰ模型中的网络层、传输层进行信息隐藏时，由于这些层的协议数据通常是由操作系统所提供，因此要想通过改动或添加数据来进行信息隐藏也就需要系统级别的权限，因而网络访问控制系

统就可以通过对权限的控制来达到防御信息隐藏的目的。但是由于应用层上的协议数据是由用户程序所提供，而网络访问控制系统一般允许用户程序拥有运行和往外发送数据的权限，因此相对于其它层，应用层上就更容易进行信息隐藏［３～５］。

在构建网络应用层做信息隐藏时，通常被用做载体的协议有超文本传输协议（ＨＴＴＰ　Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、简单邮件传输协议（ＳＭＴＰ　Ｓｉｍｐｌｅ　Ｍａｉｌ　Ｔｒａｎｓ－ｆｅｒ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、域名解析系统（ＤＮＳ　ＤｏｍａｉｎＮａｍｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）、文件传输协议（ＦＴＰ　ＦｉｌｅＴｒａｎｓｆｅｒ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等。其中ＨＴＴＰ协议又是最被广泛应用的载体之一。

　　

进行信息隐藏的基本思想。

参考文献

［１］Ｋａｍｒａｎ　Ａｈｓａｎ，Ｄｅｅｐａ　Ｋｕｎｄｕｒ．　Ｐｒａｃ－

ｔｉｃａｌ　Ｄａｔａ　Ｈｉｄｉｎｇ　ｉｎ　ＴＣＰ／ＩＰ．　Ｉｎ　Ｐｒｏｃ．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ　ｏｎ．Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｔＡＣＭ　Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ．Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２００２．［２］Ｓｔｅｖｅｎ　Ｊ．Ｍｕｒｄｏｃｈ　ａｎｄ　Ｓｔｅｐｈｅｎ　Ｌｅｗｉｓ．

Ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ　Ｃｏｖｅｒｔ　Ｃｈａｎｎｅｌｓ　ｉｎｔｏ　ＴＣＰ／ＩＰ．Ｐｒｏｃ．７ｔｈ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ＨｉｄｉｎｇＷｏｒｋｓｈｏｐ，Ｊｕｎｅ，２００５：２４７～２６１．

［３］Ｚ．Ｋｗｅｃｋａ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｌａｙｅｒ　Ｃｏｖｅｒｔ

Ｃｈａｎｎｅｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｅｃｈ－ｎｉｃａｌ　ｒｅｐｏｒｔ，Ｎａｐｉｅｒ　ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＥｄｉｎｂｕｒｇｈ，２００６．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｕｃｈａｎａｎｗｅｂ．ｃｏ．ｕｋ／ｚｋ．ｐｄｆ．

［４］Ｚ．Ｋｗｅｃｈａ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｌａｙｅｒ　Ｃｏｖｅｒｔ

Ｃｈａｎｎｅｌｓ．ＢＣＳ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｌｌｉ－ｇｅｎｃｅ　ｉｎ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　ＦｏｒｅｎｓｉｃＣｏｍｐｕｔｉｎｇ．Ａｐｒｉｌ，２００６．

［５］强亮，李斌，胡铭曾．基于ＨＴＴＰ协议的

网络隐蔽通道研究［Ｊ］．计算机工程．２００５，３１（１５）．

4 结语

针对整个ＴＣＰ／ＩＰ协议簇的网络层、传输层和应用层给出了多种信息隐藏的算法，在网络层主要介绍了两种隐藏算法，利用ＩＰ协议头标识域进行信息隐藏的算法；结合数学算法，在ＩＰ协议头校验和域进行信息隐藏的算法；在传输层，主要是针对ＴＣＰ进行信息隐藏，利用ＴＣＰ协议头中序列号域和应答号域进行信息隐藏；在应用层，给出了可以用来进行信息隐藏的网络协议以及在该层

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