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cesiumlab/aiCityGML

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CityGML 转 OBJ 转换器

本项目基于 Vibe Coding 方式生成。

一个纯 C++ 实现的 CityGML 1.0 / 2.0 / 3.0 数据解析与 Wavefront OBJ 格式生成工具。

功能特性

  • 支持 CityGML 全模块：建筑 (Building)、道路 (Road)、水体 (WaterBody)、植被 (Vegetation)、地形 (Relief)、桥梁 (Bridge)、隧道 (Tunnel) 等
  • 支持多 LOD 级别：LOD0 ~ LOD4，自动提取几何
  • 多边形三角化：基于 Earcut 算法，支持带孔洞多边形
  • 自动法线计算：面法线 + 顶点法线
  • 材质颜色提取：从 Appearance 模块提取 X3DMaterial 颜色
  • 纹理支持：ParameterizedTexture 引用关系（纹理图片路径输出到 MTL）
  • OBJ 格式输出：支持 .obj + .mtl 材质库文件
  • 零外部依赖：核心依赖均为头文件库（TinyXML-2 + Earcut）

项目结构

citygml/
├── CMakeLists.txt              # CMake 构建配置
├── README.md                   # 本文件
├── README_en.md                # English version
├── src/                        # 源文件 + 头文件
│   ├── core/                   # 核心模块（Geometry、Surface、Space...）
│   ├── building/               # 建筑模块
│   ├── construction/           # 构造模块
│   ├── mesh/                   # 网格模块
│   ├── parser/                 # 解析器模块
│   ├── writers/                # OBJ 写入器
│   └── test/                   # 测试程序
├── cmake/                      # CMake 配置模板
└── testdata/                   # 测试数据

第三方依赖

库 版本要求 地址 说明
tinyxml2 >= 9.0.0 https://github.com/leethomason/tinyxml2 XML 解析，C++ 头文件库
earcut.hpp 推荐 v2.2.4 https://github.com/mapbox/earcut.hpp 多边形三角化，单文件头文件库

CMake 会通过 FetchContent 自动下载，无需手动准备。

构建说明

环境要求

  • C++ 编译器：支持 C++17（MSVC 2019+ / GCC 9+ / Clang 12+）
  • CMake：3.16 或更高版本
  • 网络：首次构建需联网下载 TinyXML-2 和 Earcut

快速构建（Windows / MSVC）

# 1. 进入项目目录
cd citygml

# 2. 配置 + 编译
cmake -B build -G "Visual Studio 16 2019" -A x64
cmake --build build --config Release --parallel

# 3. 运行测试
build\Release\test_parser.exe testdata\2.gml

快速构建（Linux / macOS）

cd citygml
cmake -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build --parallel
./build/test_parser testdata/2.gml

使用 CMake GUI 或 Visual Studio

直接用 CMake GUI 或 Visual Studio 打开项目根目录，设置源码目录和构建目录，点击 Configure 和 Generate 即可。

命令行工具用法

编译后在 build/ 目录生成 test_parser.exe（Windows）或 test_parser（Linux/macOS）。

# 基本用法（自动生成同名 .obj 文件）
test_parser testdata/2.gml

# 指定输出文件
test_parser testdata/2.gml output/model.obj

编程接口

最简用法

#include "parser/citygml_parser.h"
#include "mesh/mesh_generator.h"
#include "writers/obj_writer.h"

int main() {
    citygml::CityGMLParser parser;
    std::shared_ptr<citygml::CityModel> cityModel;

    citygml::ParseResult result = parser.parse("input/building.gml", cityModel);
    if (!result.success) {
        return 1;
    }

    citygml::MeshGenerator gen;
    std::vector<citygml::Mesh> allMeshes;

    for (const auto& obj : cityModel->getCityObjects()) {
        std::vector<citygml::Mesh> meshes;
        gen.triangulateCityObject(*obj, meshes);
        for (auto& m : meshes) {
            allMeshes.push_back(std::move(m));
        }
    }

    citygml::writeObjFile(allMeshes, "output/building.obj", "output/building.mtl");
    return 0;
}

C++ API 速查表

类/函数 说明
CityGMLParser CityGML 解析器主类
parser.parse(path, model) 解析 CityGML 文件
parser.parseString(xml, model) 解析 XML 字符串
CityModel CityGML 城市模型根对象
CityModel::getCityObjects() 获取所有城市对象
MeshGenerator::triangulateCityObject() 将城市对象三角化生成 Mesh
writeObjFile() 将 Mesh 写入 OBJ 文件

测试数据

项目 testdata/ 目录已包含 CityGML 示例数据：

文件 说明
testdata/2.gml CityGML 2.0 建筑数据，LOD2 几何，包含外观纹理引用
testdata/2_appearance/*.png 纹理图片
testdata/FZK-Haus-LoD*.gml KIT 官方示例（LoD0 ~ LoD3）
testdata/samplycity_*.gml Samply City 示例数据

其他推荐数据源

数据集 下载地址 说明
KIT CityGML 示例 citygmlwiki.org 学习入门
3D BAG（荷兰） 3dbag.nl 大规模建筑数据
PLATEAU（日本） mlit.go.jp/plateau 200+ 城市，官方开放
Random3Dcity github.com/tudelft3d/Random3Dcity 程序化生成
柏林数据 businesslocationcenter.de LOD2 含纹理

示例输出

$ ./build/test_parser testdata/2.gml
Parsing: testdata/2.gml
Output OBJ: testdata/2.obj
Output MTL: testdata/2.mtl

[OK] Parse completed successfully.
Found 23 city objects.

Processing object 1/23: Building (id=BUILDING_0)
  -> 1 mesh(es), 24 vertices, 36 triangles.
Processing object 2/23: Building (id=BUILDING_1)
  -> 1 mesh(es), 20 vertices, 30 triangles.
...

============================================================
Exporting 23 mesh(es) to OBJ...
[OK] OBJ exported successfully.
  File: testdata/2.obj
  MTL:  testdata/2.mtl
  Total: 23 mesh(es), 1234 vertices, 5678 triangles.
============================================================

架构设计

CityGML XML ──▶ XML解析层 ──▶ CityGML读取器 ──▶ 内存模型
                  (TinyXML-2)       │              │
                                   ▼              ▼
                            XML事件回调    CityModel 树
                                            │
                                            ▼
                                   几何处理层 ──▶ OBJ写入器
                                    (Earcut)      (OBJ/MTL)
                                                   │
                                                   ▼
                                              .obj + .mtl

依赖库

库 版本 用途 许可证 集成方式
TinyXML-2 9.0.0 XML 解析 Zlib CMake FetchContent
Earcut 2.2.4 多边形三角化 ISC CMake FetchContent
CMake ≥3.16 构建系统 BSD-3 系统工具

许可证

项目代码遵循 MIT 许可证。第三方依赖各自遵循其许可证（Zlib / ISC）。

已知限制

  • 仅支持 CityGML 的几何数据，暂不支持拓扑关系（Topology）
  • 隐式几何（ImplicitGeometry）的模板库引用需要外部提供模板文件
  • 坐标参考系（CRS）转换需要额外的 proj 库支持（当前版本保留原始坐标）
  • CityGML 3.0 支持待完善（Schema 层面支持，API 兼容）

About

基于Vibe Coding完成的 citygml解析器，主要特性： 1，兼容 citygml2.0 和 citygml3.0 标准 2，支持 各种几何体生成 三角化mesh 3，支持导出 obj格式的模型

Resources

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