基于SketchUp的校园三维手绘地图构建方法——以江苏工程学院主校区为例

陈田田 王文玲

（江苏工程职业技术学院，江苏 南通 226007）

基于SketchUp的校园三维手绘地图构建方法
——以江苏工程学院主校区为例

陈田田 王文玲

（江苏工程职业技术学院，江苏 南通 226007）

手绘地图兼具实用、观赏及收藏纪念价值，近年来备受青睐。文中以江苏工程职业技术学院为例，探讨了基于SketchUp构建校园三维手绘地图的方法，以实现校园展示形象立体化、个性化。

空间信息；手绘地图；SketchUp；三维建模

随着社会生活水平的提高，人们的审美水平不断提升，对地图的美观性也提出了更高要求，尤其是对于以年轻人为主的大学校园地图更需要具有较强的艺术性。传统的二维地图表现形式已不足以满足读图者对校园整体空间信息的认知程度，手绘地图作为一种古老而又时新的地图表现形式受到越来越多学子们的青睐。

校园地图作为记录信息的一种图形语言形式，最为古老，在人们认知空间环境、获取地理信息中发挥了重要作用。目前我们所熟悉的校园地图主要有两种。一种是以正投影法绘制的工程平面图，这种地图内容严谨、道路标注明确、包含的信息量大，但地图中图形的概括性和上北下南方位的特定性，要求读图者除了具备良好的空间认知能力外，还需要一定的读图经验和足够的耐心，给初次拜访者认识空间信息带来了一定的困难，以至于很多人手拿地图仍然迷失方向。另外一种是通过电脑软件处理出来的整体鸟瞰图，即通常所说的效果图。这种地图透视准确，刻画出了建筑物以及景观、道路的细节，能很好地反映出建筑、环境、道路间的相互关系，便于人们对学校有着整体、宏观上的认知。但其缺点在于细节过于繁复，整体刻画太过均一，没有重点，出图成本较高，低质量的印刷会使地物的辨识度不高、颜色灰暗，整体来说，实际画面并不美观。本文借助SketchUp建模软件，将校园地图以三维化的手绘形式呈现，大大提升了校园整体形象，确保了透视角度的统一性，也降低了印刷大规模三维景观所花费的成本和精力。

1.校园三维手绘地图的构建思路

构建校园三维手绘地图，首先要根据现有的校园总平面图（CAD图），分析校区整体布。

局、道路走向、建筑物位置、景观布置以及各区域的大体面积。并对照校园现状，现场测绘各建筑物造型、层数等。然后将CAD建筑平面图导入SketchUp软件中，作为底图，参照现场测绘数据进行三维建模，创建校园三维实体模型；之后，确定好模型的观测视角，将SketchUp模型输出成JPG图象文件，为后期手绘表现提供底图。最后，借助手绘工具进行手绘表达，构建出具有艺术化、个性化、透视准确的校园三维手绘地图，构建流程图如图1所示

图1 技术流程图

2.校园三维手绘地图的构建方法

2.1 基础数据的获取

基础数据包括：校园CAD平面图、地形图、彩色平面规划图、整体鸟瞰图、各建筑物透视图、绿地景观图等。其中CAD平面图是后期SketchUp三维建模的基础，对三维数据的质量有重要影响。为保证数据质量，团队成员根据学校的原始平面图，进行现场测绘，进一步复核数据的准确性。各建筑物造型、绿地景观、道路走向等利用数码相机多方位、多角度采集。由于建筑物的精确高度对后期手绘表现要求不高，故采用了

较为简便的方式，即依据建筑的形状特点、估测层高，再乘以楼层数近似地获得高度数据。

2.2 基础数据整理

图2 整理后的cad平面图

CAD平面图整理：在SketchUp软件中建模时候，是把CAD中的墙体、门窗、台阶等拉伸出相应的高度，不需要复杂的尺寸、标注、文字、轴线等，因此在导入SketchUp之前，需要对CAD做清理，删除对建模无用的多余图层、图块，只需要保留一个简单而精确的主要轮廓即可，如图2所示。

（2）采集的纹理图片整理：现场采集的照片是建立各建筑物立面模型的依据，在用数码相机对校园中的建筑物、道路、绿地景观等进行拍摄时候，由于受到取景角度、位置关系、光照条件等因素的影响，所采集的图片透视角度不完全一致，在SketchUp软件中并不能用作纹理直接贴在建筑物表面，需要利用Photoshop图像处理软件对采集的纹理图片进行校正，包括透视角度的调整、图片质量的改善（调整图片的颜色、亮度、对比度）、图片大小的缩放，这样就可以获得满足要求的参照图片，以保证材质贴图的质量和系统的正常运行。

Sketchup校园三维模型的构建

（1）导入CAD平面图：将前期整理好的CAD底图导入到SketchUp软件中，并将之做成一个组。利用线条、矩形等工具围绕CAD底图描出墙体、柱体、楼梯等结构线，并确保所描的线之间能生成一个面（也叫面域），方便后期挤出高度。

（2）挤出墙体高度：利用推/拉工具将生成的墙体面域挤出高度，在建模时候最好把每个建筑物分开建模，这样可以大大加快计算机运行速度。建筑物墙体的高度生成之后，需要根据施工经验或目测得到的高度数据挖出门洞、窗洞等。为了便于后期修改，需要把建立好的墙体做成一个组，在组里进行细节操作。

（3）刻画立面造型：立面造型的塑造是整个建筑物建模的难点所在。第一种方法可以根据现场采集的纹理图片，一一比对着建模，刻画出立面前后层次、结构造型、门窗样式以及界面上的材质。该方法建模比较费力，但效果真实，层次关系明确。第二种方法可以直接把处理好的纹理贴图直接贴在建筑物表面上，简单易操作，但比较平面化。图3、图4分别是综合实验大楼、崇謇楼立面造型效果。

图3 综合实验大楼立面造型

图4 崇謇楼立面造型

（4）各单体组合；：每一个独立的建筑模型建好之后，根据CAD地图，把各建筑单体拼合到一起，形成一个完成的整体校园建筑模型。然后参照彩色平面规划图，完成景观绿化布置。

2.4 JPG图象文件的输出

三维手绘地图需要表现出整体场景的鸟瞰图，它的最大难度在于全景鸟瞰图的视野角度和比例尺的把握。因此，本项目借助了SketchUp软件，先建立起校园整体三维模型，然后利用软件中定位镜头、正面观察、漫游等视图功能，确定一个最佳观测视角，导出成JPG图象文件，作为后期手绘表现的底图，以确保每栋建筑、每处景观透视角度的统一性，导出模型的数据符合绘画中的透视规律，减轻了编绘人员在绘画时对处理画面透视的工作量，提高手绘地图的科学性、观赏性。图5为江苏工程职业技术学院校园整体模型输出的图片效果。

图5 校园全景图

2.5 三维手绘地图表现

确定角度和比例尺后，将sketchup建的模型输出JPG格式的三维地图数据，手绘过程主要是针对三维数据视觉效果不佳的情况进行重制、改善。重点突出需选取最具代表的建筑进行调色，必要时进行夸张和放大。为了体现画面的层次感，必须破坏掉原图均一的色调，用明快而又分明的颜色去表达各类建筑。

舍弃掉大量的妨碍读图的细节，如建筑层数等等，必要时仅以一些线条粗略表达即可。对于绿地要素，不要求逼真，写意地表达更可以加强图面的观赏性，进一步降低干扰。图6是手绘的初步效果。

图6 校园手绘地图的初步效果

3.构建校园三维手绘地图的创新之处

（1）科技精准与人性写意的双重表达

基于SketchUp的校园三维手绘地图构建方法，在校园平面图、现场地形图、电脑效果图的数据基础上，在保证位置精准、空间关系正确、满足地图的基本特性的前提下，通过大胆创新和形象思维，充分撷取校园内最具特色的建筑、景观、道路、雕塑等进行艺术加工，虚实相间地描绘出江苏工院的校园魅力。手绘的方式使地图线条避免生硬，显示出圆润、通畅的美感，是苏工院展示自我的一张名片。

（2）实用与创意相结合

实用性是地图的基本特点，而创意则是满足作为差异化精神体验市场需求的重要内容，本地图同时运用工艺地图与常规地图的表现技巧，以此为支撑，多维度展开，凸显了艺术性与实用性、规范性的完美结合。在满足地图这一客体基本需求的同时，充分调动起项目组成员的主观能动性、创造力和想象力，不仅是人们认知校园空间环境的指南，也给读图者以极大的视觉享受。该手绘地图首先是广大师生家长们快速了解校园的一张导游图，其精确的地理定位、直观的道路走向、准确的空间布局都为游客的出行提供了很大方便。其次，它以其艺术化的笔触描绘校园的景观特征，将传统的手绘技法同现代审美情趣、科技手段相结合，具有一定的收藏价值。

4.构建校园三维手绘地图的意义

校园三维手绘地图的构建，结合已有的二维平面图，利用手绘的形式对园内建筑、景观、道路等进行三维立体化表达，全新绘制校园地图。其研究成果一方面可随着录取通知书或校园活动一起派发给来访者，准确、全面地指示信息以帮助他们快速认知校园整体空间，找到相应目的地，颇具实用价值。另一方面，在手绘地图的绘制中，着重刻画了校园内标志性建筑物和特色雕塑、文化墙，运用水彩的肌理效果表现了校园的艺术特色，在文字介绍上结合我校的校风、校训，体现学校办学特点，这种艺术化的手绘地图不仅能给人耳目一新的感觉，还能提升我校对外宣传形象。此外，手绘版的校园地图，还能为团队成员的青春留个念想。当十年、二十年甚至四十年之后的他们再拿起这份地图时，可以追忆一下那些年的校园时光。

［1］李传华.基于Google Sketchup的虚拟校园三维景观构建［J］.矿山测量，2011，（12）.

［2］杨乃.基于空间认知的三维地图设计若干问题的研究［D］.武汉大学，2015.

［3］王晓予.基于认知地理理论的区域形象提升设计［J］.装饰，2014，（5）.

P208 TU984.14

A

1671-5136（2016）01-0133-03

2016-03-15

江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目《基于空间认知的校园三维手绘地图设计》。

陈田田（1995-），女，江苏盐城人，江苏工程职业技术学院艺术设计学院环境艺术设计专业学生；王文玲（1981-），女，江苏连云港人，江苏工程职业技术学院讲师、中国矿业大学硕士。研究方向：环境艺术设计研究。