基于Google Earth与Sketch Up的校园三维地理信息系统的建立

宋 倩，申景贇

(1.吉林建筑科技学院，长春 130000； 2.长春市测绘院，长春 130000)

虚拟校园是数字地球、数字城市在校园区域的具体体现[1]。校园建设的意义在于对整个校园进行仿真，让人有身临其境的感觉[2]。虚拟校园空间主要是利用虚拟现实技术构建，实现三维模型校园的可视化游览[3]。

1 校园三维地理信息系统建立过程

采集校园中的各实体地物进行三维建模，通过三维漫游系统实现漫游浏览及其他功能，使用户对数字校园系统进行熟练的交互操作。系统不仅能够提供一个三维场景的显示平台，还能实现对地物实体的多维度管理，用户通过平台对校园进行全方位的动态浏览，从不同维度查看地表实体属性、空间信息，并进行其他功能操作。

将某学校CAD底图加载到Arc GIS软件前界面，利用Arc Catalog建立个人数据库，在个人数据库中建立居民地、校园绿化、独立地物等点线面要素数据集。编辑数据集，添加所需属性字段，用来存放所需的各类地物信息。以居民地图层数据为例，选择居民地图层开始编辑，使用铅笔工具，根据底图描绘出居民地的大概轮廓。在已有的建筑物名称、用途、年代、层数、抗震等级、材质等属性字段中添加所需的地物信息，如图1所示。

图1 居民地属性信息Fig.1 Attribute information of residents

2 校园三维地理信息系统的实现

采集三维建模所需要的基础数据(高程数据，纹理信息)，这是三维建模的前提。要保证数据来源及数据精确，才能确保模型的精确度。基础数据来源于以下两部分：一是校园矢量地图，利用全站仪采集并绘制校园CAD底图，保证位置的准确性，并在测量过程中获取建筑物等要素的高度信息，建筑物等经过直角纠正，可直接作为SU三维建模的底图。二是地物纹理图片，地物纹理信息的获取方式是运用高像素的数码相机或手机进行实地取景，为了保证所采集的纹理信息准确无误，拍摄时要尽量获取建筑物正面、整体照片，保证所拍摄图像中建筑物形状规则，表面纹理信息采集要全面。

选用Sketch Up软件对建筑物进行精确建模。以单体建筑物为例，根据测量底图，确定建筑物底面，画线成面，利用建筑高度信息将其拉伸成型，得到建筑物的三维模型。建模过程中，对比建筑物真实照片，对不符部分进行调整得到初步模型，表面贴上对应的纹理图片，使模型外观效果更加逼真。建筑物模型与独立地物模型的结合如图2所示。

图2 建筑物模型与独立地物模型的结合Fig.2 Combination of building model and independent ground object model

3 基于GE和SU的三维数字校园的实现

使用Sketch Up软件建立了校区的三维建筑物地物模型，实现了简单的校园三维可视化，与传统的二维校园图相比，更加直观、生动、逼真[4]。GE的三维地图发布平台是创建建筑物三维可视化的良好载体，将校园模型在此平台上发布，实现了数据的快速浏览和共享。利用建立好的校园模型，将各个独立地物分别创建组件，导入系统中，如图3所示。

图3 三维导览图Fig.3 3D guide map

以建筑物为例，属性查询功能是依据地物属性数据库，根据相应的查询条件，如年代、用途等交叉查询到相应的建筑物，定位到指定建筑物，显示其位置，也可查询尺寸。

缓冲区分析功能，以学校底图建立功能为“最适合学习的地方”的二维缓冲区。加载缓冲区工具，选择居民地为缓冲区分析的主要区域，选择图书馆等地点为最适合学习的地方，输出数据。以输出的数据为建立缓冲区的基础数据区域，选择覆盖范围及缓冲区形式，规定其范围为20 m，将缓冲区建立在新的图层，至此建立完成，结果如图4所示。

图4 缓冲区建立Fig.4 Establishment of the buffering area

4 总结

基于Google Earth与Sketch up建立校园三维地理信息系统，以某校区为例，基于Sketch up软件，针对不同的建筑物采用不同的建模方法，建立三维模型，包括添加建筑物纹理信息等。将建立好的三维校园导入Google Earth中，实现三维空间浏览，形成虚拟现实场景，实现数据共享。校园三维地理信息系统的建立对整个校园进行仿真，比传统的二维校园图更加直观、逼真。