本站原创【摘 要】 以山西农业大学为例,运用Google SketchUp软件创建3维校园模型,并在Google Earth平台上展示.详细介绍了基于Google Earth的虚拟校园构建方法,并对SketchUp建模技巧进行了初步探讨.
【关 键 词 】 Google SketchUp Google Earth 3维校园模型
随着计算机技术和信息可视化技术的发展,继“数字地球”,“数字城市”之后,人们提出了“数字校园”的概念.“数字校园”是数字地球的一个重要应用方向,以高度发达的计算机网络为核心技术,以信息资源共享为手段,强调合作、分享、传承的精神,是网络化、数字化、智能化有机结合的新型教育、学习和研究的教育环境.3维虚拟校园系统是数字校园的基础和平台,为其提供了三维可视化和虚拟现实场景界面.Goole Earth（简称GE）是一个包含卫星照片、航空照相和GIS的地球三维模型,方便用户查找所需信息,浏览地图数据,为三维建模提供高精度的遥感图像,并且允许用户上传.kmz格式的3维模型.SketchUp 是一款免费的3D建模程序,界面简单明了,提供了多种快捷的建模工具.相比于其他3D建模软件,SketchUp程序更加直观、灵活、细节表现能力强.Google Earth 与SketchUp的结合可以创建并浏览运行于Google Earth的逼真校园模型.
1.虚拟校园模型构建概述
空间数据的获取和空间实体的3维建模是建立3维校园模型的核心问题,也是区域3维建模领域研究的重点.根据测量数据,在SketchUp下完成模型的初步创建,利用获取的纹理信息对模型进行整饰,最后将模型进行格式转换导入Google Earth便完成了校园3维模型的创建.模型构建的过程如图1所示.
2.数据源的获取
数据源的获取内容包括对数据源的统计,所需数据的测量以及图贴材质的获取.对校园内需要建模的地物进行统计,包括建筑物,道路,水面,路灯,树木,草地等,熟悉建模地物.利用全站仪等测量仪器获得地物平面坐标数据,测量流程为：确定控制点、控制点的测量、细部测量.地物的高程数据通过查询学校建筑物资料获得.图贴材质即建筑物纹理数据,为了使建筑物3维模型的侧面纹理尽可能逼真,用数码相机对建筑物获取其前后左右各方向的数码照片.
3.模型的初步创建与整饰
在SketchUp下完成3维模型的初步创建,并对其进行美化处理.
3.1 3维模型的初步创建
3维建筑物模型的建立涉及2维平面数据的导入,3维模型的构建及3维模型存储等工作.在SketchUp软件下,选择模型为Google地球建模-米,该模板用于创建Google Earth中使用的模型.使用直线工具,根据测量数据可绘制出建筑物轮廓在平面上的闭合图形.使用“推拉”工具,输入建筑物的高度,可以得到建筑物的大体模型,然后使用“放样”、“推拉”等工具对建筑物模型进行细致化处理.对于水面的处理,同样先使用直线工具绘制出水面的轮廓,使用“推拉”工具将水面轮廓向下推出合适的深度,然后选中湖底平面向上复制形成水面.此外,SketchUp软件提供了丰富的模型库,可以导入已有的模型直接使用,也可以创建新的模型使用.
3.2 照片纹理编辑
从拍摄到的建筑物照片中选取清晰、无变形的照片进行编辑,将照片通过Adobe Photoshop CS 5打开后,首先对其进行裁剪,消除不必要的细节,以最大程度地减小文件大小,并提升照片纹理质量.SketchUp支持的最大照片纹理大小是1024 x 1024像素.如果导入的图片超过该大小,SketchUp将自动对图片进行下采样（消除图片中的信息）以适合该大小,执行此操作后,质量将受损.所以应使用照片管理/编辑工具对裁剪后的图片进行下采样,使其高（或宽）不超过1024像素,这样可以极大地提升照片纹理的质量.然后将处理好的纹理照片保存为PNG格式,该格式可以将照片纹理的透明度表示出来.最后将处理好的照片导入sketchUp.
3.3 模型的视觉效果渲染
SketchUp贴图按照使用需要,大体可分为3类：普通贴图、包裹贴图、投影贴图.本次建模采用普通贴图处理,可以方便快捷的完成贴图工作,得到逼真的视觉效果.普通贴图的调整主要靠贴图坐标来调整.具体方法：在需要调整贴图的平面上点击右键,选择“texture”菜单中的贴图坐标,得到四个不同颜色的别针,其中别针可进行贴图变形,绿色别针可放大缩小贴图,红色别针可平移贴图,蓝色别针可进行贴图平移变形.用鼠标点选这些别针,可以实现4 种相应的操作.关闭图贴坐标编辑状态,进行图贴定位.将四个别针分别移动到建筑物对应图贴平面的四个端点处,完成贴图作业.
4.3维模型导入Google Earth
Kml基于xml语法和文件格式,是一种用来在地球浏览器（如Google Earth）中显示各种地理数据的文件格式,具有基于标签的结构,并带有用于特殊显示用途的名称和属性[4].将创建好的模型导入Google Earth中,需要对模型进行格式转换,将.skp格式转换成.kml格式.打开SketchUp,选择添加位置按钮,便可在对话框中查找到地物在Google Earth中的位置,选择合适的区域进行抓取操作,即可在SketchUp中获得地物的平面遥感影像图（为获得最佳的图片质量,尽可能地放大目标地物）.将制作好的模型导入当前SketchUp界面,利用移动、旋转等工具调整好模型的水平位置,使地物的影像图与其模型有较好的重叠度.锁定移动工具使模型只在垂直方向移动,模型不得悬浮在地形之上,也不得深陷地面之下.最后将模型导出到Google Earth,并将其格式保存为.kmz.在Google Earth中打开.kmz格式的文件,制作好的模型便呈现在三维地球模型中..kmz 文件被自动存放于“temporary places”下的“my places”图层中.为保证文件的传输速率,可将文件分批导入.
5.结语
本文通过构建山西农业大学虚拟校园,介绍了基于SketchUp和Google Earth的三维模型创建的一般过程.对建模中出现的一些问题,给予行之有效的解决办法.同时,对模型的整饰与上传进行了详细的说明.随着空间信息技术的不断发展,Google Earth中的3维模型提供给用户的将不仅仅是具有真实感的虚拟场景,还将更加深入的服务于广大用户.