基于GoogleEarth的虚拟校园建模
基金项目：数字地球平台在地学应用中的研究（２００６Ａ１１７）
作者简介：黄舒寒懋（１９８３－），男，成都理工大学硕士研究生，研究方向为３Ｓ技术及其应用；苗放（１９５８－），男，北京人，成都理工大学教授，研究方向
为多源地学信息综合、地理信息系统技术、（雷达）遥感技术及其应用；叶成名（１９７８－），河南人，成都理工大学硕士研究生，研究方向为３Ｓ
技术及其应用；李玉珍（１９８２－），女，河南人，成都理工大学硕士研究生，研究方向为ＩＴ在地学中的应用。
基于ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ的虚拟校园建模
黄舒寒懋，苗
放，叶成名，李玉珍
（成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室，四川成都６１００５９）
摘
要：以ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ为基础，使用３Ｄ软件ＳｋｅｔｃｈＵｐ进行了图像数据的预处理、建模设计、图像处理等，分析了模型
在ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ上进行转换与实现的特点。
关键词：虚拟现实；ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ；虚拟校园；三维建模中图分类号：ＴＰ３９３．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－７８００（２００８）０１－００４０－０２
１虚拟校园的数据来源
对于进行虚拟校园工作的前提条件是得到实体建筑物的
相关测量信息，这里包括建筑物的三维测量信息。对于建筑体水平距离的测量可以采用长度为３０米、最小刻画为１厘米的钢尺进行现场实地定点测量。为了避免错误和确保丈量结果的可靠性，可提高丈量精度，使用往返丈量。用往返丈量距离差ΔＤ与平均距离之比来衡量其精度以获取相对误差，即：
ΔＤ＝｜Ｄ往－Ｄ返｜，Ｄ平＝
Ｄ往＋Ｄ返２
，Ｋ＝Δ
ＤＤ平一般情况下，普通量距要求相对误差Ｋ≤１／２０００，即可适用。
对于建筑体的高度测量是困难度较大，可以选用精度较低的高程影子测量法进行测量。在正午时分选用１米长的长直尺作为标准尺进行测量，获取标准尺的影子高度与建筑体影子高度，使用公式换算，即
１ｌ影＝Ｈ实
Ｈ影
从而获取建筑体的实际高度。
２虚拟校园建模技术
ＳｋｅｔｃｈＵｐ是ＧＥ为虚拟现实技术提供的一款建筑和室内装
修建模软件，其易见性、直观性等特点适合于各种虚拟建筑的设计与应用，其丰富的扩展包也为虚拟建模过程提供了各种新建筑材料的数据和对象模型。从本质而言，三维建模应该由几何建模（ｇｅｏ－ｍｅｔｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ）与纹理建模（ｔｅｘｔｕｒｅｍａｐｐｉｎｇ）两部分组成［３］
，由此，利用ＳｋｅｔｃｈＵｐ软件的优点进行虚拟校园的建模
过程主要包括数据处理、模型设计与图像处理。
２．１虚拟校园的数据预处理
在数字化建模过程中，虚拟校园模型体与底图的实际位置
应当是相对应的。根据实际平面图形为底图进行的建模能够提高模型与实际位置的吻合精度，而ＧＥ正好提供了校园的数字地球平面图，且可以通过软件方便倒入。在导入前可以进行图像增强、颜色校正等预处理，以获取高清晰度和高分辨率的校园平面图像（如图１）。
图１校园平面
２．２虚拟校园的模型设计
虚拟校园模型的设计是建模的关键部分。模型体建立的好
坏主要取决于对模型的位置、高度、宽度的准确配准，其数据来源于通过实地测量所获取的高度、宽度等数据。建模之前，需要将建模单位进行转换，以保证量化一致。
另外，获取的ＧＥ校园底图是通过方位坐标变化得到的长度值，与实际长度存在一定误差。为了保障吻合的精度，可以使用ＳｋｅｔｃｈＵｐ的测量工具将各个底图建筑的预测量与实际宽度进行配比计算，再进行底面模型设计，以减小建模误差。然后使
软件导刊
ＳｏｆｔｗａｒｅＧｕｉｄｅ
第７卷第１期
２００８年１月Ｖｏｌ．７Ｎｏ．１Ｊａｎ．２００８
第１期
用软件的拉伸功能，以达到建筑物实际高度。对于比较复杂的
建筑体，需要进行分部分段式的拉伸来完成，由此达到实际建筑体与虚拟模型层位间的准确比例。
对于实际校园建筑体，通常都具有特性与特色，因此要将其全部表现出来以进行分层分部设计。首先，要对建筑辅助设施的测量数据进行图形对比。将建筑体每层的高度、窗户的宽度、门的占地等数据进行统计；然后使用辅助测量线，测定建筑体的辅助设施的点位与线位，以确定模型设施的位置与大小；之后对测定后的点线位进行连接和推拉，从而与实际建筑体相一致。对于建筑体的一些特色部分，如门庭、大厅中柱、阁楼等，需要借助软件中的推拉、旋转、角度转换、制图等工具进行设计与修整来建立细致的空间模型体。通过预规划与工具的配合使各个设计环节都达到精准，完善虚拟校园模型的设计工作。２．３虚拟校园的图像处理
整个建模流程的核心是将经过处理的原始数据转换为集合图素和属性。其中包括了可视化方案的设计，即如何用形状、光亮度、颜色以及其它属性显示出原始数据中用户欲知的内容。往往有多种实现方案，保证场景的真实感和实时性，并提供丰富的人机交换手段，让用户可以充分体验和浏览虚拟场景。［４］ＳｋｅｔｃｈＵｐ中强大的组件与材料等工具，为虚拟校园的图素整合与属性设施的完善提供了条件。结合现实建筑体的实际情况与细腻校园建筑体的空间设计，配合使用软件中的门、窗、楼层等虚拟化组件与各种虚拟化建筑色彩与材料，可使场景更真实，空间数字化效果更明显（如图２）。对于复杂的辅助设施可以通过设计独立组件，制作个性特色的装饰工具以达到高质量的图像处理效果，
提高建筑物的虚拟效果。
图２虚拟校园模型图３基于ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ的建模实现
３．１虚拟模型的转换
将虚拟校园模型建立在ＧＥ之上，是数字地球平台应用的具体实现。而ＳｋｅｔｃｈＵｐ作为ＧＥ的建模工具，有其特有的转换工具。软件自带有３Ｄ仓库、模型导出等功能，通过其转换功能可以直接得到基于ＧＥ的ＫＭＺ模型文件，在ＧＥ上显示出虚拟模型的效果。同时，还可以通过ＷｏｒｄＷｉｎｄ的代码，将模型文件转换为ＧＥ支持的ＫＭＬ文件格式，从而完成基于ＧＥ的建模工作。３．２虚拟模型的特点
基于ＧＥ的虚拟校园建模是平面视觉与立体视觉的结合应用。所制作的校园立体图既具有传统鸟瞰图的特点又具有普通地图的特点，但其所包含的信息量远比两者多。（如图３）
。
图３基于ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ的虚拟校园
参考文献：
［１］申蔚，夏立文．虚拟现实技术［Ｍ］．北京：北京希望电子出版社．２００２．
［２］张志刚，张福荣，陈金芳，等．普通测量［Ｍ］．成都：西南交通大学出版社，２００６．
［３］张祖勋，张剑清．城市建模的途径与关键技术［Ｊ］．世界科技研究与发展，２００３（３）．
［４］王娜．基于虚拟现实的防洪减灾预警系统的研究［Ｊ］．资源与人居环境，２００７（１０）．
［５］张立亭，陈竹安，刘海飞，聂爱秀．三维可视化校园图的制作［Ｊ］．东华理工学院学报，２００４（２）．
（责任编辑：赵峰）
黄舒寒懋，苗放，叶成名，李玉珍：基于ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ的虚拟校园建模４１
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