基于SuperMap与SketchUp的虚拟校园建模初探

蔡灿彬等

摘要： 随着GIS技术的发展，二维GIS已经无法满足用户的需求，大量的用户需要更为直观、真实的三维GIS来作为交互式查询和分析的媒介。虚拟校园作为数字城市的一部分，属于虚拟地理环境的范畴。本文以流程和建模技术为重点，阐述基于SketchUp与SuperMap Deskpro .NET 6R软件平台如何实现校园建筑物的三维建模， 从而为辅助学校对外宣传，校内信息查询与管理和构建数字校园等提供参考。

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.

关键词： 虚拟校园；SketchUp；SuperMap；三维建模

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

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）14-0014-02

1 虚拟校园三维环境与软件应用平台介绍

校园三维环境主要包括三维地形、三维建筑数据、地表以及建筑物纹理图像数据。软件平台涉及当前主流的三维建模软件3Dmax和SketchUp，以及国产两大GIS制图软件MAPGIS和SuperMap。

目前，地理信息系统（GIS）和虚拟现实技术（VR）相结合是研究的热点之一。国内的许多地区开始进行数字城市平台建设的研究与实践，其中的一个主要内容是三维仿真与GIS的集成[1，2]。本文主要介绍三维建筑数据、地表以及建筑物纹理图像数据的采集与编辑以及如何运用SketchUp和SuperMap软件平台。

2 数据的规范化和标准化及其获取

无论是在建筑标准还是在GIS中，数据的规范化和标准化直接影响地理信息的共享。数据的规范化和标准化及其获取包括以下几部分。

2.2 统一的分类编码原则

在进行校园地物调查前，对于校园的各类地物进行了预分类，并设置了统一的分类编码，后期入库前又进行了优化，确保属性的完整性和数据库的实用性。

2.3 数据交换格式标准

GIS软件或数据并不是一次性的，空间数据除了起说明作用的属性数据外，还有起到定位作用的空间数据，因此，数据共享非常复杂。此次课题研究中采用的数据交换格式尽量简单，保证输出的数据格式便于修改、扩充和维护。

2.4 图集数据采集技术

对于建筑物的外围数据，采用实测和现有图纸相结合的方式进行采集。在SketchUp建模时，对属性信息手动进行修改，但这种方式无法彻底改变图元信息。在导入到SuperMap Deskpro .NET 6R场景地图中后，需要编辑属性结构表，从而让用户通过浏览属性表来得到图元信息，而不是通过量算。

对于纹理数据的获取，一种是直接在SketchUp自带的贴图中选择与校园建筑物相似的效果图，通过统一的规格设定，直接在各个建筑物模型上贴图。表1为校园大门使用的贴图规格。这种方法优点是数据获取方便，建立的模型浏览速度快，缺点是与真实校园景观有视觉误差。另一种方法是通过数码相机人工拍摄真实景观相片，再通过Photoshop进行图像处理。无论在SketchUp还是SuperMap Deskpro .NET 6R中进行贴图，这种方法所建成的数字校园三维模型真实感强，缺点是工作量大，获取速度慢。在项目进行中，对于校园一般建筑物采用第一种方法，而标志建筑物采用第二种方法。

3 以校园大门为例的三维建模流程

3.1 数据导入

利用在AUTOCAD2004中构造好的基础图集数据导入SketchUp中，注意为平面图和立面图创建单独的组。

3.2 SketchUp场景设置

打开SketchUp，然后执行“窗口——场景信息”菜单命令打开“场景信息”管理器，进行相应的设置。开始创建模型，通过矩形，推拉等工具完成。主要使用到的操作工具技巧如下：

3.2.1 视图操作：通过视图切换和对象选择，可以实现独立面域的细节建模，视图操作中，真正的等轴侧图需要打开平行投影。

3.2.2 几何编辑工具之球体的创立：在SketchUp中，几何画图工具“圆”的默认边数为24边，从视觉效果上看是一个圆，而圆也是作为球体创立的基础工具。通过与“路径跟随”的配合使用，可以快速生成球体，这对于一些灯具模型的创建非常方便，如图3，需要注意球体的创立要求两个球面在纵向上不能有相交线或者相切线。

3.2.3 量角器工具的巧用：对于校园大门，没有精准的图集数据，只能通过卷尺工具和GPS测距仪大致量出建筑物高度和长度，为了使模型符合建筑比例，可以通过在量角器工具的使用中输入斜率（即正切，直角三角形中角度所对应的对边：邻边）来提高出图效果。endprint

3.2.4 关于组的创建：可以把场景中校园的组件分别创建组，方便选择、组织管理场景。校园大门组件复杂，有时需要对同一构件进行多次复制，如果在首次构建后能够及时创建组，可以有效提高后期的画图效率，如进行镜像复制命令等。

3.2.5 实体工具：类似于3Dmax软件中的“布尔运算”命令，可以在组或者组件中进行布尔运算，以便创建复杂模型。实体工具主要可以进行相交，并集，去除，修剪，拆分处理。

3.2.6 材质（又称颜料桶）：具有删除，存储，输出纹理图像，编辑纹理图像，显示面积等功能。其中，拾色器具有4种颜色系统——色轮，HLS（色相、亮度、饱和度），HSB（色相、饱和度、明度），RGB（红、绿、蓝），满足了制图人员的需求，使出图效果与实际建筑物景观相似度高。

4 三维场景模拟

三维的校园场景可以在SuperMap的桌面软件SuperMap Deskpro .NET 6R中生成，将3ds文件转换为.sgm文件，然后添加kml层，设置模型位置和布置场景[6]。当所有模型加载完毕后，生成三维缓存，可以加快浏览速度，同时，利用SuperMap Deskpro .NET 6R提供的飞行路线制作等工具，可以在三维场景地图上进行飞行模拟等。

5 结语

SketchUp与SuperMap Deskpro .NET 6R中的三维模块相结合，提供了三维场景及三维数据浏览平台，可以迅速地构建、显示和编辑三维建筑模型。整个三维建筑模型建成后，可与现有的校园数据库进行整合，为校园信息的查询与管理、对外宣传等提供便利。

参考文献：

[1]张鹏林，胡文敏.基于Vaga的三维GIS开发技术研究[J]. 测绘信息与工程，2006，31（4）：36.

[2]王双美，张滇.三维仿真与GIS集成在构建数字城市中的应用[J]. 科技信息，2010，5：431.

[3]许捍卫，范小虎，任家勇，张志强.基于SketchUp和ArcGIS的城市三维可视化研究[J].测绘通报，2010（3）：53-54.

[4]章敏洁，蔡先华，郭皓.基于SketchUp的3DGIS建模技术研究与应用[J].测绘信息与工程，2009，34（2）：21-22.

[5]李传华，李新艳.基于Google SketchUp的虚拟校园三维景观构建[J].矿山测量，2011（6）：30-32.

[6]孙云鹏.基于Supermap的三维立体校园建设[J].唐山师范学院学报，2009，31（5）：71-72.endprint

3.2.4 关于组的创建：可以把场景中校园的组件分别创建组，方便选择、组织管理场景。校园大门组件复杂，有时需要对同一构件进行多次复制，如果在首次构建后能够及时创建组，可以有效提高后期的画图效率，如进行镜像复制命令等。

3.2.5 实体工具：类似于3Dmax软件中的“布尔运算”命令，可以在组或者组件中进行布尔运算，以便创建复杂模型。实体工具主要可以进行相交，并集，去除，修剪，拆分处理。

3.2.6 材质（又称颜料桶）：具有删除，存储，输出纹理图像，编辑纹理图像，显示面积等功能。其中，拾色器具有4种颜色系统——色轮，HLS（色相、亮度、饱和度），HSB（色相、饱和度、明度），RGB（红、绿、蓝），满足了制图人员的需求，使出图效果与实际建筑物景观相似度高。

4 三维场景模拟

三维的校园场景可以在SuperMap的桌面软件SuperMap Deskpro .NET 6R中生成，将3ds文件转换为.sgm文件，然后添加kml层，设置模型位置和布置场景[6]。当所有模型加载完毕后，生成三维缓存，可以加快浏览速度，同时，利用SuperMap Deskpro .NET 6R提供的飞行路线制作等工具，可以在三维场景地图上进行飞行模拟等。

5 结语

SketchUp与SuperMap Deskpro .NET 6R中的三维模块相结合，提供了三维场景及三维数据浏览平台，可以迅速地构建、显示和编辑三维建筑模型。整个三维建筑模型建成后，可与现有的校园数据库进行整合，为校园信息的查询与管理、对外宣传等提供便利。

参考文献：

[1]张鹏林，胡文敏.基于Vaga的三维GIS开发技术研究[J]. 测绘信息与工程，2006，31（4）：36.

[2]王双美，张滇.三维仿真与GIS集成在构建数字城市中的应用[J]. 科技信息，2010，5：431.

[3]许捍卫，范小虎，任家勇，张志强.基于SketchUp和ArcGIS的城市三维可视化研究[J].测绘通报，2010（3）：53-54.

[4]章敏洁，蔡先华，郭皓.基于SketchUp的3DGIS建模技术研究与应用[J].测绘信息与工程，2009，34（2）：21-22.

[5]李传华，李新艳.基于Google SketchUp的虚拟校园三维景观构建[J].矿山测量，2011（6）：30-32.

[6]孙云鹏.基于Supermap的三维立体校园建设[J].唐山师范学院学报，2009，31（5）：71-72.endprint

3.2.4 关于组的创建：可以把场景中校园的组件分别创建组，方便选择、组织管理场景。校园大门组件复杂，有时需要对同一构件进行多次复制，如果在首次构建后能够及时创建组，可以有效提高后期的画图效率，如进行镜像复制命令等。

3.2.5 实体工具：类似于3Dmax软件中的“布尔运算”命令，可以在组或者组件中进行布尔运算，以便创建复杂模型。实体工具主要可以进行相交，并集，去除，修剪，拆分处理。

3.2.6 材质（又称颜料桶）：具有删除，存储，输出纹理图像，编辑纹理图像，显示面积等功能。其中，拾色器具有4种颜色系统——色轮，HLS（色相、亮度、饱和度），HSB（色相、饱和度、明度），RGB（红、绿、蓝），满足了制图人员的需求，使出图效果与实际建筑物景观相似度高。

4 三维场景模拟

三维的校园场景可以在SuperMap的桌面软件SuperMap Deskpro .NET 6R中生成，将3ds文件转换为.sgm文件，然后添加kml层，设置模型位置和布置场景[6]。当所有模型加载完毕后，生成三维缓存，可以加快浏览速度，同时，利用SuperMap Deskpro .NET 6R提供的飞行路线制作等工具，可以在三维场景地图上进行飞行模拟等。

5 结语

SketchUp与SuperMap Deskpro .NET 6R中的三维模块相结合，提供了三维场景及三维数据浏览平台，可以迅速地构建、显示和编辑三维建筑模型。整个三维建筑模型建成后，可与现有的校园数据库进行整合，为校园信息的查询与管理、对外宣传等提供便利。

参考文献：

[1]张鹏林，胡文敏.基于Vaga的三维GIS开发技术研究[J]. 测绘信息与工程，2006，31（4）：36.

[2]王双美，张滇.三维仿真与GIS集成在构建数字城市中的应用[J]. 科技信息，2010，5：431.

[3]许捍卫，范小虎，任家勇，张志强.基于SketchUp和ArcGIS的城市三维可视化研究[J].测绘通报，2010（3）：53-54.

[4]章敏洁，蔡先华，郭皓.基于SketchUp的3DGIS建模技术研究与应用[J].测绘信息与工程，2009，34（2）：21-22.

[5]李传华，李新艳.基于Google SketchUp的虚拟校园三维景观构建[J].矿山测量，2011（6）：30-32.

[6]孙云鹏.基于Supermap的三维立体校园建设[J].唐山师范学院学报，2009，31（5）：71-72.endprint