基于Google Earth与SketchUp的技术构建虚拟校园方法研究

郭再政++张霞

摘 要：三维虚拟校园是数字校园建设的基础和平台，在虚拟校园数据平台上可以对数据系统添加各种信息。用户可以根据需求调用各种信息，进行校园的虚拟参观、学习。该文以校园为例，以Google Earth数据源为平台，利用SketchUp作为三维建模技术手段，实现三维模型校园可视化游览。解决Google Earth数据与SketchUp建筑物三维模型映射中的数据获取及相匹配问题，成为构建三维虚拟校园的一种参考解决方案。

关键词：虚拟校园 Google Earth SketchUp

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（a）-0110-02

虚拟校园是基于地理信息技术、虚拟现实技术、计算机网络技术等，将校园地理信息和其他校园信息结合，以三维可视化和虚拟现实场景实现校园景观、校园信息的浏览、查询，提供远程用户访问的一个新的校园空间。虚拟校园空间主要是利用虚拟现实技术构建，核心是三维模型及数据浏览平台。用户身临其境地游览虚拟校园，并能对虚拟校园中的建筑、景观、环境进行浏览、操纵及访问。

谷歌地球可以理解为一个开放式的全球虚拟空间，可以查看卫星图像、地图、地形、3D建筑物，可以探索丰富的地理内容，进行地球漫游。用户可以在这个空间中上传3D建筑物模型。然后通过浏览Google Earth即可漫游所建三维建筑物，例如：北京天安门、香港中银大厦，效果如图1所示。

1 Google Earth虚拟校园构建途径

空间数据的获取，建筑物的三维建模是三维虚拟场地的核心。基于Google Earth的虚拟校园建设，首先需要确定研究所涉及的校园区域，调取相关区域卫星影像数据，结合已有的地形图，绘制场地的平面图。通过测量获取建筑物的高度信息，利用相机对建筑进行拍照，采集建筑物表面纹理。最后使用Google SketchUp软件对建筑物构建三维模型，再将二维CAD地图、建筑物三维建模数据整合到Google SketchUp建模平台中进行三维建模。最后在Google Earth平台中进行发布，实现三维虚拟校园。

2 Google Earth校园真实感三维建模的实现

2.1 建筑物平面图生成及表面纹理数据的获取

打开Google Earth，调用“搜索”命令。在SketchUp中 “添加位置”，获取待建模区域的卫星图。调用CAD软件插入卫星平面空间图进行CAD平面图制作，生成的CAD平面图与Google Earth卫星图保持一致。建筑物各个侧面的纹理数据主要通过拍摄照片、GE影像、或固有SKM材质获取，建模区域卫星图如图2所示。

2.2 基于Google Earth卫星图三维建模

取得结构特征信息，将CAD立面数据导入Google SketchUp挤压建模。打开Google Earth待建模区域的卫星图，导入三维模型，进行卫星图与三维图调整、匹配。

2.3 Google Earth环境下的校园三维虚拟实现

使用Google SketchUp的“添加新建筑物”功能，将模型上传Google Earth，Google Earth根据下载的卫星图自动匹配与建模区域对应的位置。三维模型默认保存在Google Earth的“临时位置”图层中，需调整保存至“我的位置”图层中再上传其他模型。Google Earth环境下的虚拟三维校园局部，如图3所示。

3 基于Google SketchUp和Google Earth环境下虚拟现实的优势及应用

3.1 Google Earth虚拟现实技术优势

Google Earth强大的分布式数据存储功能为海量空间数据的管理提供了良好的基础平台。人人均可免费参与虚拟三维模型设计发布，接入互联网，用户通过Earth客户端Google Earth数据浏览窗口进行虚拟漫游。

3.2 Google SketchUp和Google Earth环境下虚拟现实应用

基于Google SketchUp和Google Earth的三维建模方法简单且具有极强的数据融通性。可以建立空间区域的三维电子地图，提供丰富的空间和属性信息。通过双向查询、分析数据应用功能，实现区域内的上传建模、环游、浏览及飞行。

4 结语

该文以湖北交通职业技术学院校区为例，采用Google SketchUp三维数字校园的构建和Google Earth平台的虚拟现实发布进行了阐述，构建虚拟校园环境，用户在显示屏上可以直观地、全方位地浏览生动逼真的、具有真实感的三维校园，可以进行诸如查询、量测、漫游、飞行浏览等一系列操作，具有身临其境的感觉。在后续工作中，还需要加入景观模型及属性数据库，进行信息展示、資源管理和环境规划等，应用服务功能还待于进一步研究，以实现三维虚拟数字校园建设的实用化。

参考文献

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