基于Google Earth與SketchUp的技術(shù)構(gòu)建虛擬校園方法研究

郭再政++張霞

摘 要：三維虛擬校園是數(shù)字校園建設的基礎和平臺，在虛擬校園數(shù)據(jù)平臺上可以對數(shù)據(jù)系統(tǒng)添加各種信息。用戶可以根據(jù)需求調(diào)用各種信息，進行校園的虛擬參觀、學習。該文以校園為例，以Google Earth數(shù)據(jù)源為平臺，利用SketchUp作為三維建模技術(shù)手段，實現(xiàn)三維模型校園可視化游覽。解決Google Earth數(shù)據(jù)與SketchUp建筑物三維模型映射中的數(shù)據(jù)獲取及相匹配問題，成為構(gòu)建三維虛擬校園的一種參考解決方案。

關(guān)鍵詞：虛擬校園 Google Earth SketchUp

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（a）-0110-02

虛擬校園是基于地理信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)等，將校園地理信息和其他校園信息結(jié)合，以三維可視化和虛擬現(xiàn)實場景實現(xiàn)校園景觀、校園信息的瀏覽、查詢，提供遠程用戶訪問的一個新的校園空間。虛擬校園空間主要是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建，核心是三維模型及數(shù)據(jù)瀏覽平臺。用戶身臨其境地游覽虛擬校園，并能對虛擬校園中的建筑、景觀、環(huán)境進行瀏覽、操縱及訪問。

谷歌地球可以理解為一個開放式的全球虛擬空間，可以查看衛(wèi)星圖像、地圖、地形、3D建筑物，可以探索豐富的地理內(nèi)容，進行地球漫游。用戶可以在這個空間中上傳3D建筑物模型。然后通過瀏覽Google Earth即可漫游所建三維建筑物，例如：北京天安門、香港中銀大廈，效果如圖1所示。

1 Google Earth虛擬校園構(gòu)建途徑

空間數(shù)據(jù)的獲取，建筑物的三維建模是三維虛擬場地的核心。基于Google Earth的虛擬校園建設，首先需要確定研究所涉及的校園區(qū)域，調(diào)取相關(guān)區(qū)域衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，結(jié)合已有的地形圖，繪制場地的平面圖。通過測量獲取建筑物的高度信息，利用相機對建筑進行拍照，采集建筑物表面紋理。最后使用Google SketchUp軟件對建筑物構(gòu)建三維模型，再將二維CAD地圖、建筑物三維建模數(shù)據(jù)整合到Google SketchUp建模平臺中進行三維建模。最后在Google Earth平臺中進行發(fā)布，實現(xiàn)三維虛擬校園。

2 Google Earth校園真實感三維建模的實現(xiàn)

2.1 建筑物平面圖生成及表面紋理數(shù)據(jù)的獲取

打開Google Earth，調(diào)用“搜索”命令。在SketchUp中 “添加位置”，獲取待建模區(qū)域的衛(wèi)星圖。調(diào)用CAD軟件插入衛(wèi)星平面空間圖進行CAD平面圖制作，生成的CAD平面圖與Google Earth衛(wèi)星圖保持一致。建筑物各個側(cè)面的紋理數(shù)據(jù)主要通過拍攝照片、GE影像、或固有SKM材質(zhì)獲取，建模區(qū)域衛(wèi)星圖如圖2所示。

2.2 基于Google Earth衛(wèi)星圖三維建模

取得結(jié)構(gòu)特征信息，將CAD立面數(shù)據(jù)導入Google SketchUp擠壓建模。打開Google Earth待建模區(qū)域的衛(wèi)星圖，導入三維模型，進行衛(wèi)星圖與三維圖調(diào)整、匹配。

2.3 Google Earth環(huán)境下的校園三維虛擬實現(xiàn)

使用Google SketchUp的“添加新建筑物”功能，將模型上傳Google Earth，Google Earth根據(jù)下載的衛(wèi)星圖自動匹配與建模區(qū)域?qū)奈恢谩ＨS模型默認保存在Google Earth的“臨時位置”圖層中，需調(diào)整保存至“我的位置”圖層中再上傳其他模型。Google Earth環(huán)境下的虛擬三維校園局部，如圖3所示。

3 基于Google SketchUp和Google Earth環(huán)境下虛擬現(xiàn)實的優(yōu)勢及應用

3.1 Google Earth虛擬現(xiàn)實技術(shù)優(yōu)勢

Google Earth強大的分布式數(shù)據(jù)存儲功能為海量空間數(shù)據(jù)的管理提供了良好的基礎平臺。人人均可免費參與虛擬三維模型設計發(fā)布，接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過Earth客戶端Google Earth數(shù)據(jù)瀏覽窗口進行虛擬漫游。

3.2 Google SketchUp和Google Earth環(huán)境下虛擬現(xiàn)實應用

基于Google SketchUp和Google Earth的三維建模方法簡單且具有極強的數(shù)據(jù)融通性。可以建立空間區(qū)域的三維電子地圖，提供豐富的空間和屬性信息。通過雙向查詢、分析數(shù)據(jù)應用功能，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的上傳建模、環(huán)游、瀏覽及飛行。

4 結(jié)語

該文以湖北交通職業(yè)技術(shù)學院校區(qū)為例，采用Google SketchUp三維數(shù)字校園的構(gòu)建和Google Earth平臺的虛擬現(xiàn)實發(fā)布進行了闡述，構(gòu)建虛擬校園環(huán)境，用戶在顯示屏上可以直觀地、全方位地瀏覽生動逼真的、具有真實感的三維校園，可以進行諸如查詢、量測、漫游、飛行瀏覽等一系列操作，具有身臨其境的感覺。在后續(xù)工作中，還需要加入景觀模型及屬性數(shù)據(jù)庫，進行信息展示、資源管理和環(huán)境規(guī)劃等，應用服務功能還待于進一步研究，以實現(xiàn)三維虛擬數(shù)字校園建設的實用化。

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