人人参与，共建你我家园

李不言等

摘 要：Google Earth可以进行三维地形浏览，但全球数据量过于庞大，其公司本身并不提供3D建筑模型，必须由用户上传，因此大部分地区只能看到卫星拍摄的顶视图。建筑草图大师Sketch Up为我们提供了一款构建三维建筑模型的软件，通过上传三维模型到Google服务器，构造人居環境。本研究是通过对湖北工业大学校园进行针对谷歌地球的建模，探讨如何让人们参与到人居环境三维建模中，使人们更为直观地了解到自己生活空间的真实环境，提升人们的荣誉感和归属感。

关键词：谷歌地球；3D建筑；城市

1 共建你我家园的意义

近几年来，百度和搜狗地图陆续推出了城市三维建模，这些地图呈现了明显的动画风格，人们并不能从这些地图上得到对城市的真实印象，由于并不是真正的三维建模，用户只能从固定的角度观看地图。因此，建筑会在一定程度上遮挡住部分道路，影响了地图的使用。与这些地图相比，Google Earth提供了一个平台——Google Earth的3D模型库收录了人们用Sketch up制作的模型，只用给这些模型添加上地理位置，通过Google Earth的审核后，模型就会出现Google Earth的卫星地图上。所有使用谷歌地球的用户可以在这个平台上一定程度上不受时空的局限，以任意角度来体验地球上的任意人居空间。“‘ 谷歌地球 提供的不仅是新的技术功能，它提供的是一种新的信息传播结构，提供的是帮助人们认识世界、认识自身的新的思维、新的方法和新的工具。”^[1]

随着社会经济的发展，人们的生活节奏随之前所未有的高速起来。快节奏的生活方式对人们的生活态度产生了巨大的影响，人们在繁忙的工作学习中，不仅不关心自己所处城市的现状，甚至连自己最经常工作生活的一方小天地也选择了同样的漠视——他们认为自己只是城市的过客，乱扔垃圾、乱闯红灯、恶意破坏公共设施等；而当城市回馈他们同样的冷漠——臭气熏天的小巷、混乱的交通、抢劫事故频发的没有路灯的拐角等。这种恶性循环，导致了人们丧失了对城市的归属感和荣誉感，而其根本原因是人们失去了对城市的参与性。对城市的参与性，简单来说就是个人对城市的贡献。正如人们最喜爱的东西，往往并不是制作最精美的，而是参与度最高的。那么，如何才能提高对城市的参与性呢？由于地球上面积过大，建筑过多，整体数据量过大，Google公司并不提供Google Earth的3D模型，因此也给人们提供了一个不用付出太多时间，不用太过复杂的技术，人人都可以参与的方式——使用Sketch up建模，上传到Google Earth，将自己的家园以更加直观的方式呈现在所有Google Earth的用户面前。

2 如何共建你我家园

Google Earth建模项目就是基于共建你我家园这个理念之下进行的对湖北工业大学校园环境的模拟。湖北工业大学为湖北省属重点大学之一，校园占地面积1675亩，校舍建筑面积84万平方米，此次研究我们构建了校区内已存在的包括教学楼、图书馆、食堂、宿舍楼等50余栋师生日常使用建筑。这些建筑的生成，带给每一个湖工师生对自己的生活环境更为直观的感受，增加师生对学习生活的热爱；同时给那些不太了解湖工，又在考虑这所学校的未来学子，提供一个开放、高质量的信息平台。经过多次的查阅资料和试验，就如何构建湖北工业大学校区模型上面，我们小组总结了以下几点：

2.1 纹理数据采集

卫星影像可以借助 Google Earth抓图表达建筑物顶部纹理，但一般无法很好地表达侧面纹理。为了使建筑物三维模型的侧面纹理尽可能接近真实建筑，可以用数码相机对建筑物获取其前后左右各方向的照片，作为三维建模型后期纹理贴图的参考。由于Google Earth3D建筑图层中收录的模型所占硬存必须很小（10M以下），以适应庞大数据快速加载的要求，因此所有的模型是由简单基本的体块组成，然后在所有界面贴上真实照片来表现建筑细节。虽然这样的模型并不能很完美地表现出建筑设计的精妙，但是越为清晰美观的真实照片，模型的效果也会越好。

传统观念中，越高端的相机拍出来的照片就越好，但对于高端相机来说，一张精细程度的JPG大概在2～3兆左右，一个贴图模型的建立，往往要使用二十张左右的素材图片。如果不经过压缩，整个模型的大小会在40兆以上，这明显不符合信息时代对信息快速传达的要求。因而普通相机更符合我们的需求，精细程度的JPG大概在1兆左右，单体建筑模型的大小在建模初期就可以控制在15兆左右，而且并不影响模型在谷歌地球中的整体观赏效果。得到我们需要的素材照片需要考虑多方面的因素。

图1是在多云的天气下拍摄的，建筑整体呈灰红，建筑细节辨认不清；图2是在晴朗的天气下拍摄，建筑整体呈本身的颜色，建筑细节清晰可辨。图3约为在下午3点左右拍摄，图4约为在下午5点左右拍摄的，差不多的角度，但是同一建筑存在明显的色差，作为素材同时在模型中使用时，会降低整体建筑的协调感。图5和图6为同一幢建筑，建筑周边阴影的干扰程度会影响建筑整体效果，我们应该尽可能的拍摄没有被影响的部分，通过分区域重复多次贴图，来尽可能地完善建筑的整体性。总体来说，晴朗的天气和统一时间段拍摄，选取合适的拍摄内容可以帮助我们得到更为统一协调的模型。

2.2 三维建模与贴图

Google Earth建模对模型并不需要太过精准的数据，建筑实体的平面，可以从中Google Earth中获取所需建造的模型的地理位置，截取屋顶平面投影，作为建筑的平面。通过影像判读、实地调查或从地形图上获取建筑物层数信息，按估计的层高计算建筑物高度，在 Sketch Up中用“推拉工具”（“Push”快捷键为P）拉至该高度，先做出该建筑物的大致轮廓，按照“从大到小，从整体到局部”的原则完善细节。建筑体块上必要转折的地方，如突出建筑立面较多的楼梯间等可以粗略表现，小转折如某些构造柱则可以模糊化与立面一起处理。根据采集的照片，对建筑物的前后左右四个方向进行修改，关于屋顶的部分参照从Google Earth上采集的卫星影像完成，大部分建筑的屋顶比较简单，容易处理，但侧面细节建模的工作量较大，故而在此我们要反复使用贴图工具。在我们建模的过程中，主要用到了两种贴图的方式：第一种是普通贴图。这种贴图是最基础的，就是赋予一个平面一个贴图材质，这个贴图单元在这个平面上可以重复n次，也可以比平面大，贴图的调整主要靠贴图坐标来调整。当我们所建模型存在曲面时，就需要用到投影贴图。任何曲面，不论是否被柔化，都应使用投影贴图来保证贴图的无缝拼接。实际上投影贴图就是在贴图来源平面上，截取被赋材质物体的投影形状的贴图，将贴图包在所要贴图的曲面上，形成无缝的贴图结果。

2.3 贴图压缩和模型清理

谷歌地球软件只能运行所占硬存较小的模型，若想清晰准确地展现湖工大的校园风景，则必须精细地建模，从而导致模型数据量较大。因此，找到其中的平衡点便成了必须解决的问题。首先，建模的过程中要在保证尽可能表现建筑原貌的条件下，减少面和线，以此来减小模型大小。然而，由于Sketch Up软件自身特点，建模的过程中不可避免会产生一些多余的线和面，则需要通过Sketch Up自带的工具和插件来解决。

方法一：窗口→模型信息→统计信息→清除未使用项，该功能可以清除大部分多余的线面和未使用的组、样式等，但效果常常不尽人意。方法二：安装并使用“Cleanup”插件，勾选所需要清除的包括线、面等选项，点击清理后清理效果较方法一好。此外，模型的所有贴图皆来自拍摄的照片，在贴图过程中贴图会根据素材图片的大小保存在模型信息中，使用的拍摄素材越多，模型也会越大。“Texture Resizer”插件可以改变贴图清晰度来调节模型大小。因此，需要根据原照片的像素来不同程度地缩小贴图，既保证贴图清晰可辨，又把模型的大小控制在合适的范围内。

2.4 输出三维模型到Google Earth

Google Earth建模的最后一个步骤是将建好的模型上传到谷歌地球。注册一个Google账号之后就可以将模型上传到模型库（Google的3D模型库是一个很好的共享与展示模型的平台，人们可以从其中下载到所需要的模型，同时也可以将自己做的优秀的模型分享给别人），已上传的模型经过Google内部审查，Google公司在审查后会反馈的一些有问题的模型，一般为以下几点：（1）上传的模型要壓缩到小于每个不到10M。（2）上传的模型要分开进行单独上传。（3）模型上的贴图照片要进行合并，一个面上的贴图要是一个整体。（4）每个面都要有贴图，建筑的立面不能用Sketch Up中颜料桶上色也不能不处理。重新修改整理模型并进行再次上传，通过验证后就模型会出现在Google Earth地图中模型的实际地理位置上。

完成以上步骤后，所有使用Google Earth的用户都能够从各个角度观赏到湖北工业大学的校园风景，体验真实的校园景观。聚少成多，滴水成河。只有每一个人都积极参与到Google Earth 3D建模中来，才能填补Google Earth在3D建筑上的空白，将人们的家园呈现在所有人面前。而人们在观赏身边建筑的时候，倘若对别人做的模型不满意，可以自己亲自动手制作，将自己心目中最美的家园展现在人们面前。

3 共建你我家园的展望

Google Earth在未来可以更好地改善人们生活：对于学校而言，Google Earth可以将每一栋教学楼的信息反馈到Google Earth中，例如科技楼开展的讲座和活动时间、教学楼平时空闲可供学生自习的教室以及大礼堂周末放的电影，这样同学们可以直接在网上查到感兴趣的活动或者空闲教室，并能规划好自己的时间，相同兴趣爱好的同学提供一个分享交流的平台。对于社区而言，Google Earth可以收录每一栋住户的楼层、姓名、电话、工作等信息，用户可以选择是否将自己的信息公开，或者对哪一类人公开，保证私密性的同时提供交往性，使人们的生活更有人情味。对于城市而言，Google Earth三维建模能够实现人们对一个城市的更直观的认识，人们能在Google Earth中查找城市观察一个城市的全貌，增加了人们对城市的可读性。除了建筑的建模外，道路、环境的建模也可以运用到谷歌地图中，人们可以在其中随时观察与截取城市的街景，便于建筑的定位与查询，如果结合网络的交通查询，就能更直观便捷地到达人们所达地。

通过这些方式，提升人们的社会责任感，使人们在环保、节能等方面有更多的进展，改善人居环境的同时，爱护我们的地球。

参考文献：

[1] 高钢.从“ 谷歌地球” 的功能演进看未来信息传播的多元维度[J].国际新闻界，2009（3）：76.

[2] 张天竹.谷歌地球对国际传播的影响[J].东南传播，2009（8）：28.