面向思政教育的革命遗迹虚拟场景建模与展示*

刘 娴，聂圣东，武帅文，张建莹

（江西理工大学 土木与测绘工程学院，江西 赣州 341000）

赣州是原中央苏区的主体和核心区域，人民共和国摇篮，毛泽东思想和原中央苏区精神的主要发源地，二万五千里长征出发地，每一寸土地都是红色文化资源，是开展高校学生党建工作得天独厚的文化资源和取之不尽的精神财富[2]。然而，当前红色文化的教育工作大都处于文字宣传、口头授教等抽象的描述阶段，大学生通过单薄、生涩的课堂教育，对红色文化的理解浮于表面。网络学习如今已成为大学生学习的一种重要方式，利用互联网+新媒体新技术开展思政工作，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，具有重要意义及应用价值。

随着我国城乡不断改建，原来的革命遗迹大部分湮没于历史的长河中，大量昔日的革命场景只存在于那些文献书籍及历史影像中。革命遗迹是红色文化的载体，采用数字化方法对其进行三维场景建模与展示，构建网络化思政教育平台，是文化宣传的一种有效的手段，能够最大程度真实再现当年的革命场景，既是对历史的保护，也能够作为高校思政教育的优质素材，传承红色精神。本文以瑞金红井和叶坪革命遗迹建筑群为例，根据查阅的历史典籍、图纸数据资料及现场实地采集的数据，利用CityEngine、3DsMax、ArcGIS 等三维建模方法将红色遗迹进行可视化建模，并采用GIS 和Unity 3D 技术进行系统开发，实现三维场景的虚拟展示。

1 数据采集与处理

1.1 数据采集

在网上收集和整理瑞金相关地图资料，团队实地考察建模区域，采集实地照片，了解实际建筑分布及样貌，我们充分利用团队多学科背景，发挥各自学科的优势，使用GPS 和全站仪获取瑞金红色遗迹的精确高程数据及古建筑精确位置数据，积累第一手数据资料。根据现有的瑞金市卫星遥感图，历史文献，老照片等数据资料中获取革命遗址群八十多年的风雨变化，为不同时期的数字化建模提供数据支撑。

图1 三维模型场景建模

1.2 数据预处理

使用相关软件获取高分辨率卫星影像，再通过arcmap 绘制矢量数据以及制作dem 高程图，使卫星影像与相对高程图完美契合，让卫星影像呈现3D 效果，更加逼真。

2 三维模型构建与展示

2.1 模型设计流程

在数据处理之后，将收集的数据分为实景信息、矢量数据和地形数据三种，其中矢量数据包括线要素和面要素，通过收集的各类数据，运用CityEngine 规则建模和3DsMax 精细建模配合完成一苏大会议旧址、毛泽东故居、列宁小学、红军广场、红井等模型（如图1）。

2.2 建模方式

针对红色景区中的大面积建筑群，包括旧址群等建筑，主要使用CityEngine 基于形状语法和语义规则方法进行整体布局建模，可通过属性参数动态地渲染、调整模型的形态特征，在复用性、建模效率、模型实时显示和渲染方面。通过研究各自建模规则，并构建建模规则算法，使用人机交互式方法建立构建的细节部件来弥补基于形状语法和语义规则方法在细节方面的缺点。在完成每类构建的子构建规则建模算法后，依据同一构建类型下规则的相似性，对算法模型进行优化，从而进一步改进建模流程，提高程序效率，从而实现快速精细建模。

基于CGA 规则的三维模型建模方法与手工建模方法相比，有效地提高了模型的重用率，保证了模型信息的一致性，使设计条理更加清晰，能够通过规则来调用 GIS数据中的属性数据，进行自动批量建模。

2.3 模型构建实现

2.3.1 CityEngine 的应用

使用CityEngine 基于形状语法和语义规则方法进行整体布局建模，将模型次分割细化进行建模，先把左右外墙和中间的房屋主体进行切分，再将外墙的底部和顶部等分割，制作出一个大致的构架，再对房屋内部进行精细化建模。在此过程中我们尝试构建三维模型库来对能体现建筑特征的部位进行单独建模，在对建筑建模时对模型库中模型进行调用从而达到避免建模的重复性，大大提高建模效率。同时也能为后期建筑切换不同风格，显示不同的室内设计提供助力。

2.3.2 3DsMax 的应用

除建筑群外，建立立体三维场景还需要其它模型，如列宁台、革命烈士纪念塔、红井等不同类型的附属设施。该类对象具有的规律性不强、需要针对附属设施特点，研究其模型的构建参数及方法，对附属设施进行单独建模。

2.4 模型展示

完整模型展示：

人物视角：制作人物视角，首先需制作简单模型或引用unity 3D 自带模型作为人物本身，可引用Cube、Sphere、Quad 等。制作代表物，调整高低，胖瘦符合人物比例。编写代码将相机绑定在代表模型上方，暨人物头顶。

动作制作设置：编写代码设置跳跃、奔跑、控制摁键，并将跳跃、奔跑进行可视化，用户可直接修改。此类设置结束后，我们便可以进行场景浏览参观，以第一人称视角对景物模型全方位分析。

航拍视角：建立plan 平面，调整平面具体位置，位于模型整体上方适当位置。然后将plan 进行透明度调整将其变为透明形式。

图2

红井动态水处理：红井中有丰富的水资源，清澈透明，为了增加模型逼真程度，及视觉冲击感，小组决定在井中添加富有动态效果的水。将水的颜色浮动效果贴近原有实物效果。

地形及草木效果：添加WindZone 调整风向风速，添加草木或花朵等进行风吹浮动效果。

3 结束语

伴随信息化程度日益提高，具有鲜明阶级性和强烈意识形态的学生党建工作，不可避免地在思想观念、教育载体、文化认同等方面存在着许多不适应，制约着党建工作在青年学生中的深入发展[3]。

图3

本文以瑞金红井和叶坪革命遗迹建筑群为例，基于CityEngine 的规则建模技术，使用3DsMax、ArcMap 等软件进行辅助建模，使用Unity3D 进行模型渲染及动态模拟。对叶坪和红井景区中的建筑群、纪念塔、阅兵台、红井等场景布设进行还原与设计规划，并开发面向思政教育的赣南红色文化情景复原系统。实现了红色遗迹文化和三维场景的结合，使文化嵌入模型中。红色文化作为革命年代的产物，是马克思主义中国化的文化成果。深入挖掘“红色文化”基因，充分发挥其教育功能和示范作用，既是高校学生思政工作的目标，又是党的思想、组织、作风和理论建设的重要课题[4，5]。未来还可以尝试利用互联网技术，去助力红色文化传承和旅游发展等。追寻红色足迹中的中国精神，寻找互联网时代下的红色复兴。