googlesketchup在gis三維可視化中的研究

1、2 0 1 0年 l 2月第 6 期 城 市 勘 測 U r b a nGe o t e c h n i c a lI n v e s t i g a t i o n & S u ~e y i n gD e c ． 2 O l 0No ． 6文章編號 ： 1 6 7 2 — 8 2 6 2 ( 2 0 1 0 ) 0 6 — 5 1 — 0 3中圖分類號 ： P 2 0 8G o o g l eS k e t c h U p 在

2、 G I S 三維 可視化 中的研究 文獻標識碼 ： B郭慶山， 于楷 ， 殷鵬蓮 ( 安徽理] 一 大學(xué)地球 與環(huán)境學(xué) 院 ， 安徽 淮南 2 3 2 0 0 1 )摘 要 ： 隨著 G I S產(chǎn)業(yè) 的發(fā) 展 ， 人 們 更希 望 實現(xiàn) 真 三 維 G I S可視 化及 其 空 間信 息 的查 詢等 傳 統(tǒng) G I S功 能。G o o g l eS k e t c h U p是 一套快速 建立三維模型的智能化軟件 ， 它提 供 了適

3、 用于 A r c G I S數(shù) 據(jù)互操作 的 方法， 使得 G I S三 維模 型建 立更加方便 、 高效。文章 以校 園為可視 化對 象， 從各 實體要 素的建模 方法以及三維模型應(yīng) 用于 G I S的方 法等討論 A r c —G I S中不 同 的三 維 可視 化 的 實現(xiàn) 方 法 。關(guān)鍵詞 ： 三維 可視化 ； G o o g l eS k e t c h U p ； A r c G I S ； 三維模 型 1引 言 相對于三

4、維 G I S ， 二維 G I S 作為抽象的符號系統(tǒng) ；很難給人 以立體逼真 的環(huán)境感受。同時 ， 隨著 G I S發(fā) 展的深入， 各行各業(yè) 的人越來越 多地要求從真三維空 間來處理問題。如何利用現(xiàn)有的二維 G I S 數(shù)據(jù)快速準 確構(gòu)建三維可視化場景 ， 又能滿足 G I S常用 的功能操 作 是三維 G I S研究 的 主要 問題 。本文通過介紹二維數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理 的過程 ， 說 明多源二維 G I S 數(shù)據(jù)在三維數(shù)據(jù)建模 巾

5、的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作 用。結(jié)合校園地物特征 ， 利用 G o o g l eS k e t c h U p建模方 法分別對校園地物進行組件化 ， 獨立化建模 ， 達到 了迅 速便 捷 的 建 模 過 程 。通 過 A r c G I S軟 件 與 G o o g l eS k e t c h U p的協(xié) 同， 方便地將二維 G I S數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 M u 1 ．t i p a t c h 數(shù)據(jù) ， 供 G I S 軟件直接存儲與讀取。2 二維數(shù)據(jù)

6、獲取 2 ． 1G o o g l eE a r t h定 位獲 取二 維影 像數(shù) 據(jù) G o o g l es k e t c h U p 是 G o o g l e 公 司專 門用于其三維建 模的一款軟件 ， 它結(jié)合于 G o o g l e 地球 的豐富的影像數(shù) 據(jù)， 使得地理要素 的展示更加直觀 ， 準確 。對于感興趣 區(qū)域 的建模 更加 完 整 ， 保 證 了區(qū) 域 與 區(qū)域 之 間 的無 縫 性連接。同時獲得的影像數(shù)據(jù)具有一

7、致的 G I S空間坐 標 ， 利于更大范圍 內(nèi)建立的模 型之 間的拼接。其獲得 興趣地理要素基本流程如圖 1 所示。2 ． 2C A D地物 圖形 數(shù)據(jù) 預(yù)處 理 G o o g l eS k e t c h U p支 持 A u t o C A D 的 D WG 與 D x F圖形數(shù)據(jù) 的導(dǎo)入來加以建模 ， 但是獲得導(dǎo)入 的數(shù)據(jù)會 存在標高不一致 ， 導(dǎo)人時出現(xiàn)立體線 ， 層面不一致等情 獲得詳細地物 影像數(shù)據(jù)視 圖G o o g

8、 l eS k e t c h U p 獲取 當前視圖要素區(qū)域黑 白影像數(shù)據(jù) 地物1I l 地物2『 ． ” I 地物n可獨立處理 、 建模的詳細地物 圖 1二維地 物影像數(shù)據(jù)獲得流程 況 ， 此時可以通過統(tǒng)一設(shè)置 z值為 0達到同一參考平 面。同時導(dǎo)入 的 C A D曲線 ， 無法形成我們所需的面，而是以線段 的形 式顯示 。因為導(dǎo)人過程 中 S k e t c h U p會把 C A D的曲線擬合成多段直線 ， 線相交 的地方經(jīng)常

9、會出現(xiàn)斷點。利用尋找斷線插件可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)出的原來 閉合 的線 段存 在 一 處 或 多處 不 能 閉合 ， 即不 能 構(gòu) 成 面 域 ， 如 圖 2所示 。] C A D中閉合 的多 導(dǎo)入后 段線 圖 2C A D閉合 多段線導(dǎo) 出 S k e t c h U p出現(xiàn)不閉合情況 為了解決此問題 ， 可行的方法是 ： ①針對建模區(qū)域 小 、 地物熟悉性強 的地物 ， 可 以直 接采用 S k e t c h U p的L i n e 工具將線

10、段擬合重畫 ， 可以很方便直觀的構(gòu)建面要 素。②如果建模區(qū)域為 中等規(guī)模 ， 此時結(jié)合 C A D中圖形信息 ， 將閉合的多段線分層 ， 分類批量直接構(gòu)建為面 $收稿 H期 ： 2 O l O —O 2 —2 7作者簡介 ： 郭慶 山( 1 9 8 5 一 ) ， 男 ， 在 讀碩士 ， 專業(yè) 為地 圖制圖學(xué) 與 地理信息工程。第 6 期 郫慶山等 ． G o o g l eS k e t c h U pG I S 三 維可視化中的研

11、究 5 3果 的作用 。圖 4 房屋建模步驟 圖 5 房屋模型景 觀圖4 三維模 型在 G I S環(huán)境 中的構(gòu)建方 法 構(gòu) 建 的模 型 在 G I S環(huán) 境 中的顯 示可 以有 不 同的方 法顯示 ， 具體有兩種方法 ： 一種是單純的作為三維符號 調(diào)用顯 示 ； 另一 種 是 構(gòu) 建 三 維 模 型 庫 使 A r c G I S與 S k e t c h U p聯(lián)動 生成 G I S所 支持 的三 維數(shù) 據(jù) ， 再 利用 G I

12、S 三維顯示功能顯示模型。本系統(tǒng)采用 了兩種方法 的結(jié) 合 ， 針對 特征 變化 不大 ， 形 體單 一 的地物 采 用第 一 種方法。例如樹木 、 路燈等 。而特征 明顯 、 需要細化 的地物則采用后一種方法 。例如房屋 、 運動場所等。4 ． 1作為 A r c S c e n e 點符號標注類型顯示 建立 好 的三 維模 型， 可 以導(dǎo) 出格 式 為 ． S K P ，． 3 D S 等 A r c S c e n e 所支持 的

13、點標注類型。通過加載 S h a p e 格 式點 、 線 、 面 ， 然后 對 點 的三 維 符 號 進 行標 注 ，調(diào)用所建好 的模 型數(shù)據(jù)。值得注意的是只有點符號標 注類型才支持 三維模型數(shù) 據(jù)。L 大 J 此建 筑物可 以作 為 S h a p e 格式下的點來考慮 。此 外我們需要解決二維點 坐標 ， 與模型底 面重心 的吻合操作?？?以通過相關(guān)計 算找到該模型點位置 ?；蛘呖梢灾苯油ㄟ^旋轉(zhuǎn) 、 放大 、縮小 、 平移等操作將

14、符號調(diào)整到合適位 置。建立好 的模型只包含該點 的信息 ， 不能進行其他分析操作 。4 ． 2 用 S k e t c h U pE S R I 插 件 與 A r c G I S交 互 構(gòu) 建 G I S三維 模型 S k e t c h U pE S R I 插件使 A r c G I S的 G I S 數(shù)據(jù)操作與 S k e t c h U p的三維建模得到互補發(fā)展 。通過快速的三維 建模與強大的 G I S功能的結(jié)合 ， 使 G

15、 I S 二維功能得到 補 充 與完 善 。S k e t c h U pE S R I 插 件 包 括 G I SP l u g i n和 3 DA n a l y s tS k e t c h U p3 DS y m b o l S u p p o r t 兩部分 。具 體 交互 過 程 為 ： A r c M a p加 載 動 態(tài) 鏈 接 庫 文 件 ， 調(diào) 用 S k e t c h U pT o o l s ， 這 樣 A r

16、 c M a p顯 示 區(qū)域 內(nèi)會 出 現(xiàn) 與 S k e t c h U p交互 的組 件 ； 通 過 A r c M a p加 載矢量 數(shù)據(jù)。利用該交互組件直接導(dǎo) 出數(shù)據(jù)到 S k e t c h U p 開始建模 ；然后將模型分類導(dǎo) 出為 M u l t i p a t c h格式文件 ， 導(dǎo) 出過 程 中可 以進行相關(guān) 的屬性 編輯。最 后利用 A r c S c e n e加載 M u l t i p a t c h三維模 型

17、數(shù)據(jù) ， 并可 以進行相關(guān) 高級 G I S 操作 ， 包括基于屬性表 的查 詢 ， 分析 ， 空間位置 的 查詢等等。其交互工作原理如圖 6 。DBM S、／ l ( G e o d a t a b a s e )＼lAr c GlS ( A r ‘ I ? ?一 一” I文 件( s b建 模 軟 件 ]ffS k e t c h U pE S R I 插 件調(diào)用矢量數(shù)據(jù)分層分類建模 圖 6 交互工作原理 5結(jié) 語 G o o g

18、l eS k e t c h U p軟件 為 強 大 A r c G I S中 三 維 顯 示 方面提供了一條新 的解決思路 ， 利用它提供的插件可 以靈活地對 M u h i p a c h的屬性信息進行直接 的添加和 修改 ， 從而將 A r c G I S 強大的空間分析功能與三維顯示 緊密的結(jié)合 了起來 。本文從 最基本 的功能做起 ， 初步 實現(xiàn)了對建筑物樓層 的查詢。其中還有很多高級功能 有 待于 進一 步實 現(xiàn) 。參考文獻

19、 [ 1 ]G o o g l e 軟件公刮． b k e t c h U p英文幫助文檔[ z ] ．S k e t c h U p6[ 2 ]朱慶 ， 林暉．數(shù)碼城 市地理信息 系統(tǒng)一 虛擬城 市環(huán)境 中的三維城 市模型初探 [ M] ．武漢 ： 武漢大學(xué) 出版社 ， 2 0 0 4[ 3 ]魯英燦 ． 設(shè) 計 大師 S k e t c h U p 入 門．北京 ： 清 華大 學(xué) 出版 社 ． 2 0 0 6[ 4 ]李文 ， 傅