时盛春SHI Sheng-chun；雷亮 LEI Liang；常志文 CHANG Zhi-wen；周慧 ZHOU Hui
（昆明理工大学津桥学院，昆明 650106）
（Oxbridge College，Kunming University of science and Technology，Kunming 650106，China）
摘要：以昆明理工大学津桥学院的虚拟校园建设为例，来说明用Sketchup软件建立三维模型的流程、技术方法。主要对三维模型构建中的数据收集，建筑物的细节建模等所遇到的技术要点进行阐述。通过实践表明该方法在小范围区域应用效果良好，对大范围区域三维建模有参考价值。
Abstract： This paper takes the virtual campus construction of Oxbridge College， Kunming University Science and Technology as the example to expound the process and technology methods of establishing three-dimensional model based on Sketchup. This paper mainly describes the data collection， the details modeling of the building and other key points of the technology in the construction of 3D model. Through the practice， the result of this method shows that the application effect of this method is good in the small-scale positional， and provides reference value for 3D modeling in large-scale positional.
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关键词 ：数字校园；Sketchup；三维建模
Key words： digital campus；sketchup；3D modeling
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）25-0168-02
基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（2013C159），昆明理工大学津桥学院国家大学生创新创业训练计划项目。
作者简介：时盛春（1983-），女，江苏扬州人，昆明理工大学津桥学院，讲师，硕士，主要研究方向为测量数据处理。
0 引言
随着“数字地球”的提出，很多高校建立了数字校园，但很多是基于二维的，不能直观表达校园信息[1]，三维的数字校园建模是校园可视化的一个重要方面，通过建立视觉效果逼真的三维虚拟校园，可以将真实的校园景观全方位、立体化地展现在用户面前[2]，用户可通过互联网对学校进行浏览、查询，促进了学校对外的宣传[3]。
Google Sketchup功能强大且易学，比其他三维建模软件优势明显：效率高、命令少、界面简洁，建模思路简单明了，能快速的建立三维模型，完全避免其他三维建模软件的复杂性[4]。Sketchup自带材质纹理功能，可以实现快速渲染贴图，提高工作效率。本文以昆明理工大学津桥学院为例，使用Google Sketchup软件，探讨建立三维虚拟校园模型的流程、技术方法。
1 校园三维建模的流程
以津桥学院的1：500的CAD地形图作为建模的底图结合专业建模软件Sketchup进行建模，将津桥学院每个独立建筑物分块建模，最后整合成整体的三维模型。然后将已经处理好的津桥学院实际的纹理材质贴入到Sketchup软件中建立好的津桥学院三维建筑模型进行纹理材质贴图。最后将建立好的树木、道路、草坪、路灯等模型，整合到数字校园三维模型中。（图1）
2 数据获取与处理
建模过程需要两种数据，一是地理数据，主要为建模区域CAD地形图数据（DWG格式）以及建筑物高度数据；二是建筑物表面、树木、道路等纹理材质数据。
2.1 地理数据
本文将1：500地形图作为建模底图，是使用测绘仪器在实地进行测量，接着利用CAD软件进行绘制得到，高度数据也是同样使用测绘仪器利用三角测量得到的。虽然利用测绘仪器进行实地测量会花费很多时间，而且受外界（如天气，地形等）的影响，但是通过此类方法测量得到的数据相对来说是比较精确的。对于阳台、窗户、楼门等长、宽、高等信息则采用钢卷尺量取得到。
2.2 纹理数据
纹理数据通过两种方法获取：①通过高清数码相机对建筑物表面拍照获取实际材质纹理，但是在实地拍摄的时候，建筑物前面的绿化会造成很大的干扰，所以在拍摄时候要选择合适的角度，以减轻在后续通过Photoshop处理时候的难度。②Sketchup软件亦有自带材质纹理，建筑物等表面纹理采用相机获取，对于道路、树木、路灯、草坪等采用Sketchup自带纹理材质。
建筑物表面的材质纹理通过相机拍照获取，利用Photoshop对拍摄的照片进行去除杂色，包括去除绿化所影响的部分，然后进行色调的调整，以及后续的旧修补和镜头变形，得到纹理图（透明纹理和无缝纹理）。最后在Sketchup中进行材质优化。
图2是处理材质的流程图。
3 三维模型的建立
3.1 建筑物几何三维模型建立
按照图1的建模流程建立津桥学院三维模型，首先需要对收集到的1：500津桥学院地形图数据进行处理，删除不需要或无用的图层，如文字标注、高程点、装饰图层等，仅保留建筑物、道路、花坛等有用图层；对于留下的图层进行拓扑处理，检查的面状地物是否闭合，并删除重叠地块；将处理好的地形底图数据（dwg格式）导入Sketchup中。
由于Sketchup软件不支持海量数据显示，在建模过程中模型数据量不能过大，会影响运行的速度，通过分块建模，即将各个建筑物作为一个独立对象进行建模、贴图等，以减少模型的数据量，最后再将各模型与绿化带、操场、空地等整合在一起。
对独立建筑物进行建模之前，在Sketchup中根据CAD地图找到建筑物的位置，然后在Sketchup中建模：根据地形数据找到相应建筑的底层位置——在Sketchup使用推/拉工具建立建筑物主体初步模型——窗户、阳台等建筑物表面模型的建立。建模图形如图5、图6所示。
3.2 纹理映射
本实验中纹理材质数据来自高清数码相机拍照获取和Sketchup软件自带纹理材质设计工具。对于高清数据相机拍照获得的数据由于拍照时光线、位置等因素使得纹理数据无法使用，需要在Photoshop中对其进行处理，方可进行纹理贴图。在Sketchup中双击建筑物组件，既可进行贴图操作。对于场景中的树木、路灯、道路等采用Sketchup自带纹理进行纹理映射。建筑物纹理映射效果图如图7。
3.3 三维景观整合
将分块建立的每个独立模型以及各个点状的模型（如：数木、路灯等）结合地形底图依次把建筑物摆放在地形图相对应的位置上，实现昆明理工大学津桥学院的三维虚拟校园景观，成果图如图8。
4 结论
本文基于Sketchup构建了津桥学院虚拟三维校园模型，介绍了数字校园三维可视化方式的具体实现过程。虚拟三维校园模型可通过其他三维平台（ArcGIS，3D MAX，VRML等）实现资源共享。研究成果可以应用到数字工厂、房地产开发等小范围的三维建模[5]，该技术对数字城市、自然保护区等大范围的三维建模也有重要的参考价值。
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参考文献：
[1]吴庆双，王楠.安徽师范大学三维虚拟校园系统建设研究[J].重庆文理学院学报：自然科学版，2012，31（1）：62-67.
[2]郭雨龙，蔡先华.基于Google Sketchup的三维虚拟校园的建立[C].第十三届华东六省一市测绘学会学术交流会论文集，2011，06.
[3]兰玉芳，付金霞，徐霞，马文勇.基于Sketchup与Arcgis的校园3D GIS的设计与实现[J].遥感技术与应用2013，28（2）：346-352.
[4]黄海峰，易武，曾怀恩，等.利用Google Sketchup快速构建滑坡三维模型[J].地球与环境[J].2010，38（3）：333-337.
[5]高彦丽，杨利兵，刘珺.基于Erdas和Sketchup的校园三维场景建设[J].河北师范大学学报（自然科学版），2014，38（3）：315-319.