基于SuperMap與SketchUp的虛擬校園建模初探

蔡燦彬等

摘要： 隨著GIS技術的發展，二維GIS已經無法滿足用戶的需求，大量的用戶需要更為直觀、真實的三維GIS來作為交互式查詢和分析的媒介。虛擬校園作為數字城市的一部分，屬于虛擬地理環境的范疇。本文以流程和建模技術為重點，闡述基于SketchUp與SuperMap Deskpro .NET 6R軟件平臺如何實現校園建筑物的三維建模， 從而為輔助學校對外宣傳，校內信息查詢與管理和構建數字校園等提供參考。

Abstract： With the development of GIS technology， 2D GIS has been unable to meet the needs of users， many users need more three-dimensional GIS intuitive， true as interactive query and analysis of media. The virtual campus as part of the digital city， which belongs to the category of virtual geographical environment. This paper focus on the process and modeling technology， expounds how the software based on SketchUp and SuperMap Deskpro.NET 6R achives 3D modeling and to provide reference for school propaganda， information searching and construction of digital school.

關鍵詞： 虛擬校園；SketchUp；SuperMap；三維建模

Key words： virtual campus；SketchUp；SuperMap；3D modeling

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）14-0014-02

1 虛擬校園三維環境與軟件應用平臺介紹

校園三維環境主要包括三維地形、三維建筑數據、地表以及建筑物紋理圖像數據。軟件平臺涉及當前主流的三維建模軟件3Dmax和SketchUp，以及國產兩大GIS制圖軟件MAPGIS和SuperMap。

目前，地理信息系統（GIS）和虛擬現實技術（VR）相結合是研究的熱點之一。國內的許多地區開始進行數字城市平臺建設的研究與實踐，其中的一個主要內容是三維仿真與GIS的集成[1，2]。本文主要介紹三維建筑數據、地表以及建筑物紋理圖像數據的采集與編輯以及如何運用SketchUp和SuperMap軟件平臺。

2 數據的規范化和標準化及其獲取

無論是在建筑標準還是在GIS中，數據的規范化和標準化直接影響地理信息的共享。數據的規范化和標準化及其獲取包括以下幾部分。

2.2 統一的分類編碼原則

在進行校園地物調查前，對于校園的各類地物進行了預分類，并設置了統一的分類編碼，后期入庫前又進行了優化，確保屬性的完整性和數據庫的實用性。

2.3 數據交換格式標準

GIS軟件或數據并不是一次性的，空間數據除了起說明作用的屬性數據外，還有起到定位作用的空間數據，因此，數據共享非常復雜。此次課題研究中采用的數據交換格式盡量簡單，保證輸出的數據格式便于修改、擴充和維護。

2.4 圖集數據采集技術

對于建筑物的外圍數據，采用實測和現有圖紙相結合的方式進行采集。在SketchUp建模時，對屬性信息手動進行修改，但這種方式無法徹底改變圖元信息。在導入到SuperMap Deskpro .NET 6R場景地圖中后，需要編輯屬性結構表，從而讓用戶通過瀏覽屬性表來得到圖元信息，而不是通過量算。

對于紋理數據的獲取，一種是直接在SketchUp自帶的貼圖中選擇與校園建筑物相似的效果圖，通過統一的規格設定，直接在各個建筑物模型上貼圖。表1為校園大門使用的貼圖規格。這種方法優點是數據獲取方便，建立的模型瀏覽速度快，缺點是與真實校園景觀有視覺誤差。另一種方法是通過數碼相機人工拍攝真實景觀相片，再通過Photoshop進行圖像處理。無論在SketchUp還是SuperMap Deskpro .NET 6R中進行貼圖，這種方法所建成的數字校園三維模型真實感強，缺點是工作量大，獲取速度慢。在項目進行中，對于校園一般建筑物采用第一種方法，而標志建筑物采用第二種方法。

3 以校園大門為例的三維建模流程

3.1 數據導入

利用在AUTOCAD2004中構造好的基礎圖集數據導入SketchUp中，注意為平面圖和立面圖創建單獨的組。

3.2 SketchUp場景設置

打開SketchUp，然后執行“窗口——場景信息”菜單命令打開“場景信息”管理器，進行相應的設置。開始創建模型，通過矩形，推拉等工具完成。主要使用到的操作工具技巧如下：

3.2.1 視圖操作：通過視圖切換和對象選擇，可以實現獨立面域的細節建模，視圖操作中，真正的等軸側圖需要打開平行投影。

3.2.2 幾何編輯工具之球體的創立：在SketchUp中，幾何畫圖工具“圓”的默認邊數為24邊，從視覺效果上看是一個圓，而圓也是作為球體創立的基礎工具。通過與“路徑跟隨”的配合使用，可以快速生成球體，這對于一些燈具模型的創建非常方便，如圖3，需要注意球體的創立要求兩個球面在縱向上不能有相交線或者相切線。

3.2.3 量角器工具的巧用：對于校園大門，沒有精準的圖集數據，只能通過卷尺工具和GPS測距儀大致量出建筑物高度和長度，為了使模型符合建筑比例，可以通過在量角器工具的使用中輸入斜率（即正切，直角三角形中角度所對應的對邊：鄰邊）來提高出圖效果。endprint

3.2.4 關于組的創建：可以把場景中校園的組件分別創建組，方便選擇、組織管理場景。校園大門組件復雜，有時需要對同一構件進行多次復制，如果在首次構建后能夠及時創建組，可以有效提高后期的畫圖效率，如進行鏡像復制命令等。

3.2.5 實體工具：類似于3Dmax軟件中的“布爾運算”命令，可以在組或者組件中進行布爾運算，以便創建復雜模型。實體工具主要可以進行相交，并集，去除，修剪，拆分處理。

3.2.6 材質（又稱顏料桶）：具有刪除，存儲，輸出紋理圖像，編輯紋理圖像，顯示面積等功能。其中，拾色器具有4種顏色系統——色輪，HLS（色相、亮度、飽和度），HSB（色相、飽和度、明度），RGB（紅、綠、藍），滿足了制圖人員的需求，使出圖效果與實際建筑物景觀相似度高。

4 三維場景模擬

三維的校園場景可以在SuperMap的桌面軟件SuperMap Deskpro .NET 6R中生成，將3ds文件轉換為.sgm文件，然后添加kml層，設置模型位置和布置場景[6]。當所有模型加載完畢后，生成三維緩存，可以加快瀏覽速度，同時，利用SuperMap Deskpro .NET 6R提供的飛行路線制作等工具，可以在三維場景地圖上進行飛行模擬等。

5 結語

SketchUp與SuperMap Deskpro .NET 6R中的三維模塊相結合，提供了三維場景及三維數據瀏覽平臺，可以迅速地構建、顯示和編輯三維建筑模型。整個三維建筑模型建成后，可與現有的校園數據庫進行整合，為校園信息的查詢與管理、對外宣傳等提供便利。

參考文獻：

[1]張鵬林，胡文敏.基于Vaga的三維GIS開發技術研究[J]. 測繪信息與工程，2006，31（4）：36.

[2]王雙美，張滇.三維仿真與GIS集成在構建數字城市中的應用[J]. 科技信息，2010，5：431.

[3]許捍衛，范小虎，任家勇，張志強.基于SketchUp和ArcGIS的城市三維可視化研究[J].測繪通報，2010（3）：53-54.

[4]章敏潔，蔡先華，郭皓.基于SketchUp的3DGIS建模技術研究與應用[J].測繪信息與工程，2009，34（2）：21-22.

[5]李傳華，李新艷.基于Google SketchUp的虛擬校園三維景觀構建[J].礦山測量，2011（6）：30-32.

[6]孫云鵬.基于Supermap的三維立體校園建設[J].唐山師范學院學報，2009，31（5）：71-72.endprint

3.2.4 關于組的創建：可以把場景中校園的組件分別創建組，方便選擇、組織管理場景。校園大門組件復雜，有時需要對同一構件進行多次復制，如果在首次構建后能夠及時創建組，可以有效提高后期的畫圖效率，如進行鏡像復制命令等。

3.2.5 實體工具：類似于3Dmax軟件中的“布爾運算”命令，可以在組或者組件中進行布爾運算，以便創建復雜模型。實體工具主要可以進行相交，并集，去除，修剪，拆分處理。

3.2.6 材質（又稱顏料桶）：具有刪除，存儲，輸出紋理圖像，編輯紋理圖像，顯示面積等功能。其中，拾色器具有4種顏色系統——色輪，HLS（色相、亮度、飽和度），HSB（色相、飽和度、明度），RGB（紅、綠、藍），滿足了制圖人員的需求，使出圖效果與實際建筑物景觀相似度高。

4 三維場景模擬

三維的校園場景可以在SuperMap的桌面軟件SuperMap Deskpro .NET 6R中生成，將3ds文件轉換為.sgm文件，然后添加kml層，設置模型位置和布置場景[6]。當所有模型加載完畢后，生成三維緩存，可以加快瀏覽速度，同時，利用SuperMap Deskpro .NET 6R提供的飛行路線制作等工具，可以在三維場景地圖上進行飛行模擬等。

5 結語

SketchUp與SuperMap Deskpro .NET 6R中的三維模塊相結合，提供了三維場景及三維數據瀏覽平臺，可以迅速地構建、顯示和編輯三維建筑模型。整個三維建筑模型建成后，可與現有的校園數據庫進行整合，為校園信息的查詢與管理、對外宣傳等提供便利。

參考文獻：

[1]張鵬林，胡文敏.基于Vaga的三維GIS開發技術研究[J]. 測繪信息與工程，2006，31（4）：36.

[2]王雙美，張滇.三維仿真與GIS集成在構建數字城市中的應用[J]. 科技信息，2010，5：431.

[3]許捍衛，范小虎，任家勇，張志強.基于SketchUp和ArcGIS的城市三維可視化研究[J].測繪通報，2010（3）：53-54.

[4]章敏潔，蔡先華，郭皓.基于SketchUp的3DGIS建模技術研究與應用[J].測繪信息與工程，2009，34（2）：21-22.

[5]李傳華，李新艷.基于Google SketchUp的虛擬校園三維景觀構建[J].礦山測量，2011（6）：30-32.

[6]孫云鵬.基于Supermap的三維立體校園建設[J].唐山師范學院學報，2009，31（5）：71-72.endprint

3.2.4 關于組的創建：可以把場景中校園的組件分別創建組，方便選擇、組織管理場景。校園大門組件復雜，有時需要對同一構件進行多次復制，如果在首次構建后能夠及時創建組，可以有效提高后期的畫圖效率，如進行鏡像復制命令等。

3.2.5 實體工具：類似于3Dmax軟件中的“布爾運算”命令，可以在組或者組件中進行布爾運算，以便創建復雜模型。實體工具主要可以進行相交，并集，去除，修剪，拆分處理。

3.2.6 材質（又稱顏料桶）：具有刪除，存儲，輸出紋理圖像，編輯紋理圖像，顯示面積等功能。其中，拾色器具有4種顏色系統——色輪，HLS（色相、亮度、飽和度），HSB（色相、飽和度、明度），RGB（紅、綠、藍），滿足了制圖人員的需求，使出圖效果與實際建筑物景觀相似度高。

4 三維場景模擬

三維的校園場景可以在SuperMap的桌面軟件SuperMap Deskpro .NET 6R中生成，將3ds文件轉換為.sgm文件，然后添加kml層，設置模型位置和布置場景[6]。當所有模型加載完畢后，生成三維緩存，可以加快瀏覽速度，同時，利用SuperMap Deskpro .NET 6R提供的飛行路線制作等工具，可以在三維場景地圖上進行飛行模擬等。

5 結語

SketchUp與SuperMap Deskpro .NET 6R中的三維模塊相結合，提供了三維場景及三維數據瀏覽平臺，可以迅速地構建、顯示和編輯三維建筑模型。整個三維建筑模型建成后，可與現有的校園數據庫進行整合，為校園信息的查詢與管理、對外宣傳等提供便利。

參考文獻：

[1]張鵬林，胡文敏.基于Vaga的三維GIS開發技術研究[J]. 測繪信息與工程，2006，31（4）：36.

[2]王雙美，張滇.三維仿真與GIS集成在構建數字城市中的應用[J]. 科技信息，2010，5：431.

[3]許捍衛，范小虎，任家勇，張志強.基于SketchUp和ArcGIS的城市三維可視化研究[J].測繪通報，2010（3）：53-54.

[4]章敏潔，蔡先華，郭皓.基于SketchUp的3DGIS建模技術研究與應用[J].測繪信息與工程，2009，34（2）：21-22.

[5]李傳華，李新艷.基于Google SketchUp的虛擬校園三維景觀構建[J].礦山測量，2011（6）：30-32.

[6]孫云鵬.基于Supermap的三維立體校園建設[J].唐山師范學院學報，2009，31（5）：71-72.endprint