【科普】倾斜摄影建模格式生成、管理标准及导入导出
近年来，倾斜摄影技术经过不断的发展、应用和推广，已经从一个舶来的新概念发展成为一项大家都耳熟能详的技术。但是，关于倾斜摄影的格式等知识你可能还有很多需要了解。
今天，小编就从以下四个方面进行系统讲解：
1、倾斜摄影建模的加工工艺；
2、《空间三维模型数据格式》团体标准讲解分析；
3、倾斜摄影建模常见的格式类型；
4、倾斜摄影建模格式如何导？
1.倾斜摄影建模的加工工艺
建模工艺一
第一种建模工艺是由倾斜摄影提供模型纹理、由机载雷达构建模型骨架，再通过适度的人工干预生产出倾斜摄影模型。
这种工艺的成果数据，模型本身就是单体对象化的，骨架也比较平整，在适度人工干预后，模型的整体效果也非常不错，常见的一些格式有*.obj、*.max等。
可能有人会说，这种成果数据只有模型，没有地表。其实不然，在该工艺流程下，地表有两种生产方式：
（1）用相同方式构建地表模型
（2）用地形加影像（DEM+DOM）代替地表模型
建模工艺二
第二种建模工艺是自动化建模方式：只通过倾斜摄影获取的多视角影像来生产模型。
按照这种建模工艺生产的模型成果是我们经常提到的Mesh（三角网）模型。目前我们在中国市场接触过的自动化建模软件有六款，分别是：街景工厂、Smart3DCapture、Altizure、PhotoScan、Pix4D、无限界。
这种建模方式有两种输出模型的方式：
一种是不分层分块（不包含PagedLod信息）输出，只输出最精细的模型文件；
一种是分层分块（含PagedLod信息）输出，通过点云的多级简化生成对应层级的网格模型。
模型输出的常见格式有osgb、dae、obj、s3c（Smart3D私有格式）、3mx(轻量级的开放格式)等。
这种模型最大的特点就是：所有的地表都是连在一起的，道路、模型、小品及其他附属设施都没有被区分开。
此外，模型的数据量也非常大。具体表现在：
（1）模型的三角面数量很多
（2）每个三角面对应一张纹理，无重复贴图
（3）具备多级LOD（Level of Detail，层次细节）
建模工艺三
第三种也是自动化建模，再通过修饰软件进行人工修饰。修饰的细节包括：模型的骨架变形、建筑物底部纹理的遮挡等。修饰后的模型成果不破坏自动化模型成果的结构。
效果图6（苏高新软件园）
效果图7（智慧阁）
经中国地理信息产业协会审查批准，《空间三维模型数据格式》 （T／CAGIS 1—2019）团体标准发布并已于8月31日正式实施。这是中国地理信息产业协会发布的第一个团体标准。
《空间三维模型数据格式》标准是定义的一种开放式、可扩展的三维地理空间数据格式——Spatial 3D Model（S3M），为空间三维模型数据在不同终端之间的传输、交换与共享提供数据格式的具体规范。
该标准规定了空间三维模型数据格式具体内容的组织方式，包括：
1）树形结构：规定树形结构可以灵活地采用具有空间关系的空间数据结构，例如四叉树、八叉树、K-D树、R树等；
2）细节层次（Level of Detail，LOD）：规定采用包含LOD的树形结构对数据进行组织和管理，自上而下由粗糙层逐步过渡到精细层；
3）实例化：规定采用实例化实现相同模型的反复渲染，支持实例化模型的表达；
4）单体化：规定通过预留字段存储对象ID实现对象化/单体化表达，实现对建筑等地物进行单独的选中、赋予属性、查询属性、专题化表达、空间查询等操作，而且可以在GPU内实现该操作。
该标准规定了空间三维模型数据的存储格式规范，采用json和二进制格式存储描述文件、数据文件、索引文件和属性文件。二进制数据尽量按照OpenGL的数据渲染格式进行组织，以提升可视化性能。
该标准涵盖的所有类型的数据均采用s3mb（Spatial 3D Model Binary）格式，避免复杂多样的文件格式难以满足实际应用时在效率、功能等方面的需求。
3.
倾斜摄影建模常见的格式类型大家比较常见的一般以OSGB，OBJ，FBX，STL等格式为主，这些格式都是什么来头，都有哪些优缺点，都是应用在哪些行业中的呢？
目前市面上生产的倾斜模型，尤其Smart3D处理的倾斜摄影三维模型数据的组织方式一般是二进制存贮的、带有嵌入式链接纹理数据（.jpg）的OSGB格式。Open Scene Gragh Binary是OSGB的全称，这里的Binary是二进制的意思。
此类数据文件碎、数量多、高级别金字塔文件大等特点难以形成高效、标准的网络发布方案，从而无法实现不同地域、不同部门之间数据共享。这里小编给出如下三个方式可以实现加载浏览：
1、利于WISH3D平台，将OSGB的成果文件夹Data文件夹压缩为ZIP压缩包，选择“上传作品”—“无人机倾斜摄影三维模型”，点击上传，即可网络发布：
2、将分块的OSGB成果文件创建一个S3C索引，通过在Acute3DViewer里加载浏览。
3、将OSGB的成果文件夹Data文件夹在LocaSpaceViewer “倾斜摄影”—“数据转换”中打开，生成lfp文件即可加载浏览：
OBJ文件是Alias|Wavefront公司为它的一套基于工作站的3D建模和动画软件"AdvancedVisualizer"开发的一种标准3D模型文件格式，很适合用于3D软件模型之间的互导，也可以通过Maya读写。比如Smart3D里面生成的模型需要修饰，可以输出OBJ格式，之后就可以导入到3dsMax进行处理；或者在3dsMax中建了一个模型，想把它调到Maya里面渲染或动画，导出OBJ文件就是一种很好的选择。
OBJ文件一般包括三个子文件，分别是.obj、.mtl、.jpg，除了模型文件，还需要.jpg纹理文件，结构如下图：
目前几乎所有知名的3D软件都支持OBJ文件的读写，不过其中很多需要通过插件才能实现。另外OBJ文件还是一种文本文件，可以直接用写字板打开进行查看和编辑修改。值得一提的是，Wish3D网站也支持OBJ格式数据的上传加载，上传方式如上述所示。
OBJ可以是传统模型，也可以是倾斜模型，这里给大家看一个Wish3D网站现有的传统模型：
FBX是FilmBoX这套软件所使用的格式，后改称Motionbuilder。因为Motionbuilder扮演的是动作制作的平台，FBX最大的用途是用在诸如在3dsMax、Maya、softimage等软件间进行模型、材质、动作和摄影机信息的互导，这样就可以发挥Max和Maya等软件的优势。
FBX同样也需要纹理文件，可以说，FBX方案是最好的互导方案。这里，Wish3D网站同样支持FBX格式的数据，案例如下：
STL文件格式（stereolithography，光固化立体造型术的缩写）是由3D SYSTEMS 公司于1988 年制定的一个接口协议，是一种为快速原型制造技术服务的三维图形文件格式。
STL文件是在计算机图形应用系统中，用于表示三角形网格的一种文件格式。它的文件格式非常简单， 应用很广泛。STL是最多快速原型系统所应用的标准文件类型。
格式简单，只能描述三维物体的几何信息，不支持颜色材质等信息，是计算机图形学处理CG，数字几何处理如CAD，数字几何工业应用，如三维打印机支持的最常见文件格式。
3DS是3dsMax建模软件的衍生文件格式，做完MAX的场景文件后可导出成3DS格式，可与其他建模软件兼容，也可用于渲染。结构内容如下图：
优点就是，不必拘泥于软件版本。比如某3D MAX文件是使用3D MAX2015制作的，那么这个文件无法在3D MAX2014以及更低的版本中打开。而如果想用低版本的文件打开，那么只能选择保存为3DS文件，这样即便是3D MAX08、09版本都是可以打开的。
Wish3D支持的传统模型中，也涵盖了3DS的数据格式，列举一个网站3DS格式的优秀作品：
开源免费的S3M数据解析和转换工具，支持3D-Tiles、OSGB等格式与S3M格式相互转换。（开源地址：https://github.com/Super Map/s3m-spec，或扫描下方二维码直接获取相关工具。）
传统的倾斜摄影数据格式为OSGB，这里讲解的过程是针对OSGB格式转出的OBJ或者FBX，如下图。
如下是jpg的贴图文件。
首先，需要大家安装Cinema 4D软件，目前测试版本是R20，Cinema 4D可以直接打开CATIA V5的CATPart或者CATProduct模型，控制模型的细分数量，是目前对CATIA模型支持最好的多边形建模软件。在这一步需要使用Cinema 4D打开OBJ模型。
导入时的选项，保持默认的状态（导入单位为厘米）；因为Cinema 4D是Y轴向上，CATIA是Z轴向上，涉及到一个坐标系方向的转换，方便大家理解，这里不修改轴系，大家可在实际项目中根据需要调整轴系的方向。
打开结果如下 。
Ctrl+R渲染后效果如下。
导出wrl格式。
导出时注意导出单位的选择，在OBJ格式下需要选择m为单位，才能保证导入3D体验平台后尺寸比例为1：1，第二点需要注意的地方是贴图方式，一般选择参考的方式，这种方式要求图片文件和模型在一个目录下面，然后确认保存。
下一步，在3D体验平台导入wrl模型。
调整渲染模型为含材料着色。
新建一个Product节点。
插入现有3DShape，搜索我的内容。
找到刚刚导入的wrl生成的3DShape节点即可，这里需要注意索引生成需要等待的时间。
插入新零件，使用罗盘调整轴系方向。
样例数据说明：
因为倾斜摄影的数据一般都是分割成多个部分导出，这里可以在Cinema 4D中打开多个文件然后一起导出成wrl格式。
现有测试数据体量如下，按照带状线性工程，以道路中心线为中心，向两侧各延伸100m进行倾斜摄影数据扫描，5公里长度，数据大小为5g左右，占用显卡资源为显存20G，建议使用显卡型号 P6000。
倾斜摄影数据在3D体验平台中可进行距离的测量,但不可进行地形数据修剪等操作。
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来源：达北云
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