０ 引 言
虛擬校園（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃａｍｐｕｓ）是基于虛擬現實技術、地理信息技術將校園地理信息和其他校園信息結合，以三維可視化和虛擬現實場景界面呈現的信息系統，是數字校園工程的重要組成部分。目前清華大學、武漢大學、北京航空航天大學、杭州大學、浙江大學、西南交通大學等多所高校都已經開展虛擬場景漫游技術的研究，并在視景技術、三維圖形算法、建模方法等方面取得了重要成果。
本設計制作過程分為數據收集與整理、底圖生成與加工、三維建模、材質與貼圖設計、攝像機與燈光設計、渲染輸出等幾個環節，從三維立體的角度展現了校園全貌，為內蒙古財經大學虛擬仿真校園建設功能（查詢、選擇、漫游、移動等功能）實現階段研究奠定了基礎。
１ 數據采集
項目實施需要做大量的數據采集工作，包括：校園地形數據、建筑物高程數據、實景照片等。
１．１ 實地測量
采用南方測繪ＮＴＳ ３５０全站儀測得校園地形數據。設置棱鏡常數、大氣改正值（或氣溫、氣壓值）等參數。按照“從整體到局部、由高級到低級，先控制后碎部”的測量原則，將學院校園西門水池處設為起始位置，沿舊教學樓西側路，順時針環繞校園，確定控制點。將控制點進行編號，以Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，……命名，準確記錄控制點所在的位置。按照閉合導線測量的方法來測各控制點坐標。然后采用閉合差坐標值分配方法：根據測量得出的相鄰始終兩點間的坐標，按照兩點間的坐標增量ΔＸ和ΔＹ來計算兩點間的邊長，距離公式：Ｄ＝（ΔＸ）２＋（ΔＹ）２，由此依次計算出總邊長，把計算得出的閉合差按比例進行分配，通過計算得到改正后各控制點的坐標值。把改正后的控制點坐標作為已知坐標，通過控制點來測所在分區域的具有特征的碎部點坐標，以ａ１，ａ２，……b１, b２,……命名。
由于建筑物高度數據不是本研究所利用的主要數據，對于其精度的要求不高，故采用了較為簡便的方式，即依據建筑的形狀特點、用途等因子估計層高，再乘以樓層數近似地獲得高度數據。
１．２ 實景拍照
本項目成果是實現虛擬校園仿真全景展示，最終的模型場景效果完全模擬現實中的校園全貌，力求客觀、精美，符合實際。實景拍照工作，就是將校園所有建筑設施包括學生宿舍、食堂、圖書館、教學大樓、辦公樓等主要建筑利用高像素數碼相機在不同角度進行取景拍照，拍照時應注意拍攝位置、角度、曝光程度，盡量避開障礙物。拍照后圖片先按各建筑進行分類歸檔，待處理后進行材質貼圖。
２ 生成底圖
將采集的數據由全站儀以TXT形式導出，導入ＣＡＳＳ ９．０進行數字化成圖，再利用Ａｕｔｏ ＣＡＤ２０１０進行處理，生成平面底圖，見圖１。
３ 建 模
３．１ 建筑物建模
針對數據采集階段所采集的數據進行整理，對實地測量采集的數據進行分析，按照各建筑物實際朝向、各建筑相對位置、垂直結構，根據矢量底圖對照實際建筑結構進行三維建模，方法是：將底圖導入３Ｄｓ Ｍａｘ ２０１０軟件中，利用節點捕捉工具生成二維模型，然后對二維模型進行擠出命令的操作，并將產生的三維模型轉化為可編輯多邊形，通過編輯使簡單的三維模型生成復雜的三維建筑模型。為了減少建模時的干擾，可將已經建好的單體模型進行隱藏或者凍結（注意：模型制作過程中要盡量減少布爾運算，以免在之后進行的材質貼圖時遇到不必要的麻煩）。
３．２ 道路和植被的制作
３．２．１ 道路建模
道路建模的前幾個步驟與三維建模基本一致，即在二維圖形的基礎上進行擠出命令的操作，使其生成三維模型，然后進入修改面板，對不準確的地方進行調整，必要時可以細化添加一些控制點。
３．２．２ 植被制作
植被的制作分兩種情況：一是近景植被制作，近景植被要求能看到細節，因此可以利用 ３Ｄｓ Ｍａｘ創建面板ＡＥＣ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ 中的Ｆｏｌｉａｇｅ創建精細樹木、花草模型等，或者可以直接利用軟件本身帶有的植被模型；二是遠景植被制作，遠景植被可以直接創建十字交叉的平面，再賦予帶透明通道的樹木花草貼圖即可。
將制作好的單體建筑、道路、植被等模型統一布局，相同的模型可以直接復制，修改細節，添加輔助設施，最終形成校園全景。
４ 材質與貼圖
模型建好之后就要給模型賦予材質和貼圖。在３Ｄｓ Ｍａｘ 中可以采用3種方法給模型賦予材質和貼圖：利用基本材質、利用位圖和利用復合材質。根據不同的材質貼圖需要來選擇不同的方法，其中位圖主要來源于Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ ＣＳ３處理過的實景圖片。
利用Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ ＣＳ３對實景拍攝照片進行裁剪，獲取所需的材質，貼圖要求真實、清晰、美觀；不符合要求的照片利用自由變換、仿制圖章、魔棒工具、剪裁等命令進行處理，控制材質圖片單邊最大像素和分辨率，以保證后續模型轉換時軟件的要求，然后建立各建筑的材質資料庫。
５ 燈光和攝影機的設置
燈光是３Ｄｓ Ｍａｘ中的一種特殊對象，它本身不能被渲染顯示，只能在視圖操作時被看到，但它卻可以影響周圍物體表面的光澤、色彩和亮度。通常燈光是與材質、環境共同作用的，它們的結合可以產生出豐富的色彩和明暗對比效果。３Ｄｓ Ｍａｘ內置有兩種類型的燈光：［標準］燈光和［光度學］燈光。通過［添加默認燈光到場景］菜單命令，將默認的照明方式轉換為燈光對象，從而對場景燈光進行設置。在［顯示］面板中可以設置燈光是否在場景中顯示及燈光的各項參數。
攝影機也是一個場景中必不可少的組成單位，最后完成的靜態、動態圖像都要在攝影機視圖中表現。３Ｄｓ Ｍａｘ中的攝影機擁有超過現實攝影機的能力，更換鏡頭可以瞬間完成，無級變焦更是真實攝影機所無法比擬的。將攝影機放在不同角度，設置渲染參數，渲染出所需要的效果圖，見圖２。
６ 結 語
本研究應用３Dｓ Ｍａｘ ２０１０、Ａｕｔｏ ＣＡＤ ２０１０、ＣＡＳＳ ９．０和Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ ＣＳ３等多種軟件實現了內蒙古財經大學虛擬校園立體模型與場景的構建，建成了校園已建建筑及小品的三維建模，并對校園三期在建建筑進行了規劃建模，基本展現了內蒙古財經大學的實景全貌，為后續實現內蒙古財經大學虛擬校園建設的功能實現階段研究打下基礎。
