将大尺度场地从GIS数据变为rhino模型 – 绿色基础设施研究室

一般的项目甲方会给完整的地形图，从而直接进行建模和效果图渲染，但面对大尺度的场地（如金佛山）或者竞赛、毕业设计的场地时，往往没有官方的地形数据。GIS中的高程数据DEM是不能直接导入rhino的，有一个办法是从栅格/tin模型转换为等高线、导出至CAD格式，再导入rhino，然后用rhino的嵌面（patch）命令生成地形。但如果场地特别大，庞大的数据会让rhino 的嵌面命令无法进行（卡死/报错/显示内存不足）。因此最近的一次尝试中我用grasshopper的bison插件完成了从DEM转为模型的过程。

写在前面：

我尝试过的几种场地建模方法：

1、有完整的场地CAD等高线。如景观地学中需要对厚艺园的地表类型进行分类并依据地形计算地表径流。当时我使用了“西南大学地形图”中厚艺园这一部分的等高线，经过一定的处理后直接用patch生成了地形，因为场地比较小，只是一个三面高中间低的简单地形，因此嵌面也基本满足要求了。【此处做一个标记，当时自己用grasshopper写了几个电池完成了汇水分析，但本次要讲的bison插件可以直接完成这个分析】

2、没有完整的场地的CAD等高线。分三种情况：小中大三个尺度。小尺度的场地，就如一个社区公园，可以在进行场地测绘后直接建模；中尺度的场地，直接测绘不大现实，而DEM数据往往是建设之前的，被人工平整的场地只能自己在软件中进行处理。在这个尺度上我有不同的实践。如大三的公园设计课，为了将场地及其周边有一个更深入的了解，我申请出校（当时刚爆发新冠疫情），在凤栖湖进行了无人机倾斜摄影，得到了场地的地表模型，但是这种方法的缺点是点云数据是浮于林木之上的，并不算严格意义的地表高程。而在毕业设计时，唐家沱的DEM数据是东风造船厂建设之前的，为了得到毕业设计场地的精准地形，我花了几天时间将人工建设的部分在Google Earth中用等高线一根一根描了出来（利用水位线和造船厂滑轨斜坡），最后得到了场地的模型。而大尺度场地的地形基本只能依靠下载高程数据获得，但因此只能在GIS中进行分析，无法导入rhino进行其他的操作。如果你想了解如何将大尺度场地从GIS数据变为rhino模型，请接着往下看。

本次流程使用的软件和插件

Rhino 7 、 Grasshopper（rhino内置插件） 、 Bison（grasshopper插件）、 ArcGIS Pro 2.9（可用ArcGIS替代） 、 V-ray 5.0 、 Photoshop （如果不需要渲染和p图，则不需要后两者）

操作流程

1、从ArcGIS Pro中选中所需DEM数据的图层，右键导出栅格。

注意：必须选择32位TIFF格式的深度图！16位等其他格式均会导致Bison导入失败！我当时还和犀流堂堂主蒯鼎讨论了一会儿，当我晚上回到工位突然就看到Bison那个命令的要求：32-bit single channel的深度图。失败了一下午，晚上直接就成功了。

2、从food4rhino.com下载Bison插件，安装，然后打开Rhino，启动Grasshopper，使用Bison的Import Mesh DEM电池：

参数：

Sample。采样。数值越低，模型精度越高。

XDimension/YDimension X、Y方向的大小，你可以看看你的DEM数据TIFF格式的图片的像素大小，再来决定XY方向的像素大小。这里我采样设为2，XY方向像素大小设为了10。

3、加入file path电池，选择文件路径，这里选择了Bison官方案例数据，得到如下模型：

4、进一步进行渲染和ps后期。当时的我渲染了金佛山及其周边的模型。

Bison中还有一种导入方式：以XML文件生成模型。目前我还没成功过，不清楚其具体需要什么格式的XML文件。Bison中还有许多进行地形分析的功能和进一步优化网格的功能，这些以后有机会再说吧。最后，生成了网格模型，那么就可以转为3D打印所需格式，然后进行3D模型打印了！

Bison还有许多功能如：

汇水分析。（我感觉其原理是让网格表面随机生成点，然后判断四周哪个方向最低，然后前进一格，画线...迭代数百上千次，就可以形成许多雨水汇流的线）

网格处理。如下图，将顶部夷为平地。还有一些电池可以用曲线对地形进行干扰。

生成断面。应用Bison生成场地的剖面线，从而很方便地得到场地剖面线进行剖面图绘制。