基于Sketchup、Lumion数字化景观建模和可视化场景生成技术的研究

张开朗 邓锐 韩聪 徐小茜

1.贵阳学院 贵州贵阳 550005；2.贵州农业职业学院 贵州贵阳 551400；3.铜仁职业技术学院 贵州铜仁 554300

随着科学的进步，信息数字可视化时代的来临，景观规划设计行业的设计师们需要通过更直接的方式表达自己的意图和想法，而乙方也希望通过简单、可视的方式接收到准确的信息。通过Sketchup、Lumion两个软件在数字化景观建模和可视化场景生成的应用研究，给设计人员提供更多表达与构思的途径与方法，来实现更直观、更科学、更生动的设计方案。

1 Sketchup、Lumion软件概述

1.1 Sketchup软件

Sketchup软件是由美国Lastsofeware公司推出的一款3D可视化绘图软件，用于3d建模，涉及到的领域包括：景观规划设计、工业设计、建筑设计等。Sketchup软件采用简洁的三维化图形界面，兼容DWG、DXF、JPG、3DS等格式，同时支持Photoshop、CAD、3dmax、vr、lumion、piranesi等软件交互式使用。

1.1.1 界面与工具

在软件中有各种尺寸和各种功能的模板选择，模板空间由X轴、Y轴、Z轴组成绘图空间，从工具栏中可调选多种绘图工具到主界面，分为图标或者快捷键两种方式调出工具绘图[1]。软件自带有绘图、阴影、样式、视图、数值、相机、切面、沙箱等基础工具，从扩展程序管理中可加装一些插件，例如SmartCopy、LSSZone、Chronolux、JointPushPull、BezierSpline等，通过数字化插件的操作能进一步提升数字化建模的表现力和准确性，生成异形的景观模型。

1.1.2 材质与样式

软件中内置有木纹、水纹、玻璃、沥青、混凝土、石头、瓦片、颜色等材质，也可根据需求自行编辑；样式中可进行边线、平面、背景、水印、建模的编辑，也可以从软件内置的风格中选择。

1.1.3 阴影与视图

阴影：景观模型可根据实际月份和时间配置模型的阴影关系；视图：根据需要调整到对应的视图界面，提取出所需视图下的素材[2]。

1.1.4 沙盒

沙盒通过等高线、网格、结合湘源控规和GIS生成地形，模拟真实地形，创建可视化环境空间。

1.2 Lumion软件

Lumion软件是由荷兰ACT-3D公司推出的一款实时的3D可视化软件，用于制作电影和静帧作品，涉及领域包括景观规划设计、建筑设计等。采用图形化操作界面，兼容SKP、DAE、FBX、MAX、3DS、OBJ、DXF等格式，输出TGA、DDS、PSD、JPG、BMP、HDR、PNG等格式图像，通过GPU渲染技术，能够短时间的渲染和场景创建，并输出高清MP4视频文件；时支持3dmax、Sketchup、Rhino3DNURBS等软件交互式使用。软件中内置大量素材，例如：建筑、植物、地表、石头、人物等，通过太阳高度角、光线、云量、天气、地形、材质等的创建来模拟真实环境，生成可视化的景观环境。

2 Sketchup、Lumion软件的应用现状

2.1 Sketchup应用现状

Sketchup从1.0版本已升级到目前的最新的2021版，由于Sketchup兼容性强、上手快、操作简便，在建筑设计、景观设计、工业设计、室内设计等领域都是设计师方案构思和方案表达最佳选择之一。前期概念生成阶段，任何想法都是模糊而难于理解的，我们可以在手绘草图中构思，再通过Sketchup中反复推敲，确定更加合适的方案；方案深化阶段，建立完整的空间关系，推敲细部构造；作品输出阶段：调整风格与输出格式，导出成品或导入到其他软件中再次进行编辑。由于Sketchup功能强大，在3d数字化建模上操作简单、易上手等特点，是设计院、模型制作公司、专业教育、专业学生建模工具的首选软件[3]。

2.2 Lumion应用现状

Lumion从2010年11月份发布以来，由最初的1.0版本到目前已更新到Lumion11.5，目前在建筑设计、景观设计、室内设计领域都是设计师表达设计效果的途径之一。由于操作容易上手，内置大素材，在短时间编辑后就能快速生成效果图和可视化动画，所以在效果图公司、设计院、设计公司、专业学生当中都有较广泛应用。

3 Sketchup、Lumion软件的优势

Sketchup和Lumion在可视化建模软件中相对来说操作比较简单，容易上手，可在短时间内生成可视化作品，现通过几个常用软件进行对比，如表1所示。

表1 可视化建模软件对比

4 基于Sketchup数字化景观模型创建

4.1 建模前期准备

确定一个方案的主题后，进行草图方案构思推敲，此阶段可采用Sketchup辅助设计，进行空间推敲，最终形成一套可行性方案。草图方案用CAD软件绘制出来，将地形图复制到总平面规划图中，快捷键Pu清理多余的图层、线条和块，并命名后保存成DWG格式文件备用[4]。

4.2 创建场景模型

从“文件导入”中将之前的DWG文件导入，设置好单位，分别将地形图和平面图组成两个组建，并分别放置在两个图层上，后将平面图与地形图重叠，对齐共有部分，参照图纸创建模型[5]。

4.2.1 地形

（1）一般性地形建模。对于梯田式地形，可采用推拉工具，设定好等高线高差，依次进行推拉；如果有等高线的地形，将平面的等高线按照设计的等高距沿Z轴方向垂直拖动每一根等高线到相对应的位置，并采用沙盒中从等高线生成地形；不需要十分精确，只需要粗略的创建一个地形空间，可采用沙盒中的“从网格生成地形”，激活后，输入网格间距数值，双击进入编辑状态，点击曲面拉伸，输入半径数值，在网格中拾取不同的区域或者点进行拉升，最终反复的调节后形成地形[6]。

（2）结合湘源控规制作地形。从CAD地形图的GCD图层获取地形高程点，导入到湘源控规中，在工具栏中执行地形选项中的“字转高程”，根据提示，输入场地的标高最低值和最高值，然后选择场地内所有高程标注，接着在工具栏中执行地形选项中的“三维模型”，选择场地根据提示设置间距和沿Z轴缩放倍数，确定后生成网格，点击选择生成的网格写块后保存为外部图块备用，将保存的文件导入Sketchup中，设置好单位，生成地形后，执行柔化命令，微调后完成地形建模[7]。

（3）结合ArcGIS制作地形。从BIGMAP中获取某场地的地理信息数据，导入GlobalMapper转换所获取的地理信息数据为DEM数据文件、边界线shp数据文件、卫星图tif文件和地标tif文件，运行ArcScene软件，依次导入转换好的地理信息数据，调整参数后，执行ExportScene命令后导出三维模型，打开Sketchup软件，导入由ArcScene编辑的三维地形，然后优化模型细节，执行“将面翻转”和“柔滑边线”，生成精确的地形模型[8-9]。

4.2.2 道路

参照平面图绘制出道路面，按照要求的尺寸进行推拉，从平面生成立体模型，赋予道路各部分相应材质，并创建成组建。

4.2.3 水体

根据设计方案，确定好水景的造型，将水体的主体造型按照平面图、剖面图、立面图的尺度创建好后，赋予各表面对应的材质（水体部分赋予具有透明度的水体材质）。

4.2.4 建筑、景墙和园林小品

根据建筑、景墙园林小品的CAD平面图、剖面图、立面图的尺寸和外观造型创建模，型，赋予相应的材质[10]。

5 基于Lumion可视化场景生成

通过Sketchup软件，将场景中的元素建好后，对场景内的模型进行反复检查与清理，确保场景内的模型可视表面呈现正面朝上的状态，然后导出为DAE格式文件备用。运行Lumion后，先选择一个lumion提供的适合的场景，导入DAE文件，并将建立的场景模型导入到lumion场景中，根据具体需要，可在天气系统设置天气的太阳高度角、云彩、天气、影子等参数；地形系统中设置山体、水面等参数；导入模型中设置材质、模型位置、模型编辑等；物件系统中设置植物、交通工具、人物等。将场景添加配置好后就完成了可视化场景的创建，最后根据具体需要可输出场景、照片和视频。

6 结语

基于Sketchup、Lumion数字化景观建模和可视化场景生成技术，建成精确的三维场景和可视化影像，能够让设计师思路呈现更为直观，整个环境空间得到了全面展示。大数据、VR、ARCGIS、地理信息系统和各种设计软件的发展，必将为景观规划设计提供更多科学参考依据和精准的展示途径。