教学以及工程可视化等领域。其建模功能强大，在角色动画方面具有很大的优势。此外，丰富的插件也是其一大亮点，有助于模型转换为其他平台识别的格式。与强大的功能相比，3ds max还是最容易上手的3D软件，产品效果非常逼真。系统三维模型如图3所示。
虚拟场景模型是整个实时漫游系统的基础，模型的质量直接影响着系统运行的效果和场景的逼真度。对于小区这样一个大规模的复杂场景而言，模型的建立和优化工作是极其重要的。以下为建立模型时所使用的一些关键性技术。
3.1.1 通过物体组与相关组的嵌套创建结构
一个物体可能由多个形体构成，不需要将每个形体都放入其自身的组节点中，但一定规模的物体的各形体应归并在一起，即放置于共同的组节点之下。对于有层次结构的文件，其执行效率要比没有层次结构的文件高。比如，要想呈现出的形体不属于某个顶层组节点，则可忽略这个顶层组节点下的所有形体。
3.1.2 优化模型中三角形的数量
应在场景中尽可能地少使用三角形。如果一个场景中有较多的多边形，则计算机将难以对其处理，也无法维持最低的人们能接受的帧率。在设计和规划场景时，应充分考虑到上述问题，尽量创建视觉上比较真实，但多边形数量较少的模型。比如，在设计一个圆时，如果不在近处观看，则可用六边形替代，距离较远的情况下甚至可用正方形来替代。
3.1.3 树木的建立
树木主要通过广告板的方式建立，即每棵树都是竖立的矩形面上粘贴的图片，除了树叶和树干，其他均被设置为透明属性。广告板在实时漫游时可自动旋转，始终朝向观察视点的方向。
3.1.4 细节度（LOD）的运用
细节度就是对同一个物体建立多个不同细节程度的模型，细节度越高，模型显示越详细，所需要的多边形数量也越多。在实时运行时，模型的细节度由视点及观察者与该物体的距离决定。当观察者与模型较远时，可调用细节度最低的模型，从而加快系统的处理和渲染速度。
3.1.5 网格的运用
单个多边形具有自身的一套属性和顶点，可将多个属性相同的多边形整合成网格，比如道路、山丘等不同类的地形。网格可使多边形共享共同的属性和顶点，在此情况下，系统在运行中处理网格的效率将提高，从而大大提升系统的运行性能和显示效果。
3.1.6 纹理贴图
在建筑等的实体建模过程中，造型与贴图是密不可分的。对于实体的细节，建模时可以用贴图实现近似的效果，从而减少实体面数，提高系统的运行速度。因此，贴图对仿真系统的视觉效果、运行速度都有着至关重要的影响。贴图的主要要求有以下3个：①格式为RGB，以像素为单位，长和宽都应该是2的n次幂，否则，会贴图会扭曲或无法正常显示；②在编辑贴图时，最好将同一实体所有面的贴图集中至同一个文件中，利用相同的编辑操作点操作不同的贴图，从而提高系统的运行速度。③对于对显示效果要求较高的应用，可在其他软件中建立比较复杂的模型，加入光照等特效后再渲染效果图，并将其作为仿真模型的贴图，从而获得较好的视觉效果。
此外，在取得预想效果的前提下，使用简单的分量纹理时应尽可能使用小面积的纹理。纹理的几何尺寸越小，文件的数量也越少。对于内容比较简单的纹理，采用128×128与16×16的区别并不明显，但文件大小却相差了几十倍。比如，128×128的文件为48.5 KB，同样的内容保存为64×64则只有12.5 KB。使用单分量（灰度图）的纹理通常要比使用三分量（红、绿、蓝）更为有效，这是因为单分量纹理的每一个字节可用一个十六进制的值表示，而一个三分量纹理的像素分为红、绿、蓝三种成分，需要3个十六进制的值表示。将简单分量纹理与物体的基本材质、颜色综合起来，可产生一种非常真实的表面。
3.1.7 实例的运用
在复杂场景中，因会使用到大量相同的几何体（比如路灯）而导致几何体的数量迅速增加，进而大大增加了存储量，而运用实例可解决这个问题。实例就像一个模型的影子，而实际物体只有一个（相同的几何体共享同一个模型数据），除了空间位置的不同之外，其他的属性均相同。在使用过程中，只需要通过运用实例的方法来引用该模型即可，即通过坐标矩阵的变化放置同一个模型在不同的位置。在此情况下，只需要占用1个几何体数据的存储空间。
对于经上述技术建立起的三维模型，经过测试，在配置有Intel Core II 6600 CPU、2G内存、Radeon X1300 512M显存）图形显示卡的普通计算机上可达到每秒25帧的实际运行速率，可完全满足普通计算机机上实时场景漫游的需求。
3.2 实时驱动系统的设计
场景模型建成后，可通过Converse3D引擎进行实时驱动的应用开发。基于多种技术，Converse3D引擎可支持较大的场景，具有独特的大场景管理模块，可以实现模型的按需下载和动态加载，且用户操作无停顿感。此外，该引擎还具有动态场景管理功能，可清空视野之外物体的内存显存资源。经过测试，运用该引擎后，具有1.0×107 个三角面和1 GB贴图文件数据量的场景在中等配置的计算机中的运行非常流畅。
对于Converse3D引擎而言，除了能对超大场景进行视见体裁切外，还可以动态加载进入视野的物体、卸载离开视野的物体的内存显存资源，保持内存、显存占用量处于较低的水平，从而降低超大场景的展示对电脑配置的要求。Converse3D引擎采用强大的压缩算法来减少模型和贴图的数据量，压缩比例比市面上流行的压缩工具更大。经过测试，具有1.0×107 个三角面和1 GB贴图文件数据量的场景经过压缩后其文件仅为100 MB。这一特点在数据文件的网络传输中起到了关键作用。Converse3D引擎提供的SDK可广泛应用于各类开发环境，可支持市面上流行的各类开发语言，比如VC++、Delphi、VB、JavaScript、Java、JSP、PHP等。此外，Converse3D引擎生成的LOD地形可根据三角面与相机的距离自动确定三角面的显示级别（密度），与相机距离较近的三角面的密度较大，距离较远的密度较小，从而节省了资源，且不影响渲染效果。LOD地形可广泛应用于对大规模地形地貌的模拟。
本系统设计了多种漫游方式，主要包括行走、鸟瞰、固定路径等，各种方式的属性定义和相互切换通过编程实现。下列代码片断为鸟瞰的观察方式，主要通过键盘的上、下、左、右键实时控制观察视觉和方向，从而实现在一定的高度上环绕观看整个小区的目标。
为了增强虚拟场景漫游的真实感和逼真度，在系统设计的过程中使用了被动式立体显示技术，可实现小区三维场景的立体显示效果。
3.3 三维模块与管理系统的交互
在实体模型中，需要显示某一子模型的信息，如图4所示，在点击某一房间后，可根据房间的坐标值判断其所属的楼栋和层数，并抛出接口信息，以供MIS信息管理使用。
交互过程通过定位和保存房间位置两个步骤实现。
3.3.1 定位房间位置（相机移动到指定位置）
当用户点击房间列表查看房间信息（BaseInfo）时，三维模块将（3DSence）自动定位房间位置，如图5所示。
图5 房间位置定位流程
房间位置的定位分为以下4步：①系统读取数据库（DB）；②数据库返回相机信息（CameraParams），内含相机三维坐标（posX、posY、posZ）和三维方向（dirX、dirY、dirZ）；③系统将该相机信息（CameraParms）装箱在VIEW_DOOR_POS消息中发送至三维模块（3DSence）；④三维模块（3DSence）拆箱并定位相机。
在上述步骤中，应注意以下3点问题：①相机信息（CameraPars）应预先保存在数据库中；②如果数据库中没有相机信息（CameraPars），则反馈的相机信息（CameraParms）应为“null”，并由三维模块（3DSence）进行异常处理；③在数据库中，应对每个房间预留6个字段，并分别存储相机的三维坐标（posX、posY、posZ）和三维方向（dirX、dirY、dirZ）。
3.3.2 保存房间位置（保存相机当前位置）
当用户点击“保存相机位置”按钮时，系统会将相机位置保存至数据库中，如图6所示。
保存相机位置的流程分为以下4步：①系统将房间编号（ID）装箱在LOCATE_DOOR_POS消息中发送至三维模块（3DSence）；②三维模块（3DSence）拆箱，得到房间编号（ID）；③三维模块（3DSence）获得相机信息（CameraParams），内含相机三维坐标（posX、posY、posZ）和三维方向（dirX、dirY、dirZ）；④三维模块（3DSence）利用房间编号（ID）得到数据库中的记录，并将相机信息（CameraParams）存储至数据库中。
在上述流程中，应注意以下4个问题：①房间编号（ID）应预先获得，以便发送LOCATE_DOOR_POS消息；②如果房间编号（ID）为“null”，则由三维模块（3DSence）进行异常处理；③在数据库中，应对每个房间预留6个字段，并分别存储相机的三维坐标（posX、posY、posZ）和三维方向（dirX、dirY、dirZ）；④在三维模块（3DSence）界面中保存房间位置，也可以在房间信息（BaseInfo）界面中保存房间位置，不同的按钮位置会影响消息流的形成。
上述设计思路的目标为尽量减少数据库的读写次数。在管理系统中，如果需要对停车场、锅炉房等进行管理，则可参考房间信息处理方法设计，即对每个管理对象预留6个字段，存储相机三维坐标（posX、posY、posZ）和三维方向（dirX、dirY、dirZ），并提供定位相机位置接口和保存相机位置接口。
4 结束语
本文介绍了基于空间可视化技术的三维小区物业管理信息系统的设计及其关键技术，并在普通的小区物业管理信息系统的基础上，加入了小区的三维仿真建模，从而使整个系统更加丰富，用户的使用更加便捷、直观。
参考文献
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〔编辑：张思楠〕
