基于Sketchup 的数字校园三维建模技术研究.doc

基于Sketchup 的数字校园三维建模技术研究 时盛春SHISheng-chun；雷亮LEILiang；常志文CHANGZhi-wen；周慧ZHOUHui （昆明理工大学津桥学院，昆明650106） （OxbridgeCollege，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650106，China） 摘要：以昆明理工大学津桥学院的虚拟校园建设为例，来说明用Sketchup软件建立三维模型的流程、技术方法。主要对三维模型构建中的数据收集，建筑物的细节建模等所遇到的技术要点进行阐述。通过实践表明该方法在小范围区域应用效果良好，对大范围区域三维建模有参考价值。 Abstract：ThispapertakesthevirtualcampusconstructionofOxbridgeCollege，KunmingUniversityScienceandTechnologyastheexampletoexpoundtheprocessandtechnologymethodsofestablishingthree-dimensionalmodelbasedonSketchup.Thispapermainlydescribesthedatacollection，thedetailsmodelingofthebuildingandotherkeypointsofthetechnologyintheconstructionof3Dmodel.Throughthepractice，theresultofthismethodshowsthattheapplicationeffectofthismethodisgoodinthesmall-scalepositional，andprovidesreferencevaluefor3Dmodelinginlarge-scalepositional. 关键词：数字校园；sketchup；三维建模 Keywords：digitalcampus；sketchup；3Dmodeling ：TP391.9：A：1006-4311（xx）25-0168-02 基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（xxC159），昆明理工大学津桥学院国家大学生创新创业训练计划项目。 作者简介：时盛春（1983-），女，江苏扬州人，昆明理工大学津桥学院，讲师，硕士，主要研究方向为测量数据处理。 0引言 随着“数字地球”的提出，很多高校建立了数字校园，但很多是基于二维的，不能直观表达校园信息1，三维的数字校园建模是校园可视化的一个重要方面，通过建立视觉效果逼真的三维虚拟校园，可以将真实的校园景观全方位、立体化地展现在用户面前2，用户可通过互联网对学校进行浏览、查询，促进了学校对外的宣传3。 GoogleSketchup功能强大且易学，比其他三维建模软件优势明显：效率高、命令少、界面简洁，建模思路简单明了，能快速的建立三维模型，完全避免其他三维建模软件的复杂性4。Sketchup自带材质纹理功能，可以实现快速渲染贴图，提高工作效率。本文以昆明理工大学津桥学院为例，使用GoogleSketchup软件，探讨建立三维虚拟校园模型的流程、技术方法。 1校园三维建模的流程 以津桥学院的1：500的CAD地形图作为建模的底图结合专业建模软件Sketchup进行建模，将津桥学院每个独立建筑物分块建模，最后整合成整体的三维模型。然后将已经处理好的津桥学院实际的纹理材质贴入到Sketchup软件中建立好的津桥学院三维建筑模型进行纹理材质贴图。最后将建立好的树木、道路、草坪、路灯等模型，整合到数字校园三维模型中。（图1） 2数据获取与处理 建模过程需要两种数据，一是地理数据，主要为建模区域CAD地形图数据（DWG格式）以及建筑物高度数据；二是建筑物表面、树木、道路等纹理材质数据。 2.1地理数据 本文将1：500地形图作为建模底图，是使用测绘仪器在实地进行测量，接着利用CAD软件进行绘制得到，高度数据也是同样使用测绘仪器利用三角测量得到的。虽然利用测绘仪器进行实地测量会花费很多时间，而且受外界（如天气，地形等）的影响，但是通过此类方法测量得到的数据相对来说是比较精确的。对于阳台、窗户、楼门等长、宽、高等信息则采用钢卷尺量取得到。 2.2纹理数据 纹理数据通过两种方法获取：通过高清数码相机对建筑物表面拍照获取实际材质纹理，但是在实地拍摄的时候，建筑物前面的绿化会造成很大的干扰，所以在拍摄时候要选择合适的角度，以减轻在后续通过Photoshop处理时候的难度。Sketchup软件亦有自带材质纹理，建筑物等表面纹理采用相机获取，对于道路、树木、路灯、草坪等采用Sketchup自带纹理材质。 建筑物表面的材质纹理通过相机拍照获取，利用Photoshop对拍摄的照片进行去除杂色，包括去除绿化所影响的部分，然后进行色调的调整，以及后续的旧修补和镜头变形，得到纹理图（透明纹理和无缝纹理）。最后在Sketchup中进行材质优化。 图2是处理材质的流程图。 3三维模型的建立 3.1建筑物几何三维模型建立 按照图1的建模流程建立津桥学院三维模型，首先需要对收集到的1：500津桥学院地形图数据进行处理，删除不需要或无用的图层，如文字标注、高程点、装饰图层等，仅保留建筑物、道路、花坛等有用图层；对于留下的图层进行拓扑处理，检查的面状地物是否闭合，并删除重叠地块；将处理好的地形底图数据（dwg格式）导入Sketchup中。 由于Sketchup软件不支持海量数据显示，在建模过程中模型数据量不能过大，会影响运行的速度，通过分块建模，即将各个建筑物作为一个独立对象进行建模、贴图等，以减少模型的数据量，最后再将各模型与绿化带、操场、空地等整合在一起。 对独立建筑物进行建模之前，在Sketchup中根据CAD地图找到建筑物的位置，然后在Sketchup中建模：根据地形数据找到相应建筑的底层位置在Sketchup使用推/拉工具建立建筑物主体初步模型窗户、阳台等建筑物表面模型的建立。建模图形如图5、图6所示。 3.2纹理映射 本实验中纹理材质数据高清数码相机拍照获取和Sketchup软件自带纹理材质设计工具。对于高清数据相机拍照获得的数据由于拍照时光线、位置等因素使得纹理数据无法使用，需要在Photoshop中对其进行处理，方可进行纹理贴图。在Sketchup中双击建筑物组件，既可进行贴图操作。对于场景中的树木、路灯、道路等采用Sketchup自带纹理进行纹理映射。建筑物纹理映射效果图如图7。 3.3三维景观整合 将分块建立的每个独立模型以及各个点状的模型（如：数木、路灯等）结合地形底图依次把建筑物摆放在地形图相对应的位置上，实现昆明理工大学津桥学院的三维虚拟校园景观，成果图如图8。 4结论 本文基于Sketchup构建了津桥学院虚拟三维校园模型，介绍了数字校园三维可视化方式的具体实现过程。虚拟三维校园模型可通过其他三维平台（ArcGIS，3DMAX，VRML等）实现资源共享。研究成果可以应用到数字工厂、房地产开发等小范围的三维建模5，该技术对数字城市、自然保护区等大范围的三维建模也有重要的参考价值。 参考文献： 1吴庆双，王楠.安徽师范大学三维虚拟校园系统建设研究J.重庆文理学院学报：自然科学版，xx，31（1）：62-67. 2郭雨龙，蔡先华.基于GoogleSketchup的三维虚拟校园的建立C.第十三届华东六省