李不言等

摘 要：Google Earth可以進行三維地形瀏覽，但全球數(shù)據(jù)量過于龐大，其公司本身并不提供3D建筑模型，必須由用戶上傳，因此大部分地區(qū)只能看到衛(wèi)星拍攝的頂視圖。建筑草圖大師Sketch Up為我們提供了一款構(gòu)建三維建筑模型的軟件，通過上傳三維模型到Google服務器，構(gòu)造人居環(huán)境。本研究是通過對湖北工業(yè)大學校園進行針對谷歌地球的建模，探討如何讓人們參與到人居環(huán)境三維建模中，使人們更為直觀地了解到自己生活空間的真實環(huán)境，提升人們的榮譽感和歸屬感。

關鍵詞：谷歌地球；3D建筑；城市

1 共建你我家園的意義

近幾年來，百度和搜狗地圖陸續(xù)推出了城市三維建模，這些地圖呈現(xiàn)了明顯的動畫風格，人們并不能從這些地圖上得到對城市的真實印象，由于并不是真正的三維建模，用戶只能從固定的角度觀看地圖。因此，建筑會在一定程度上遮擋住部分道路，影響了地圖的使用。與這些地圖相比，Google Earth提供了一個平臺——Google Earth的3D模型庫收錄了人們用Sketch up制作的模型，只用給這些模型添加上地理位置，通過Google Earth的審核后，模型就會出現(xiàn)Google Earth的衛(wèi)星地圖上。所有使用谷歌地球的用戶可以在這個平臺上一定程度上不受時空的局限，以任意角度來體驗地球上的任意人居空間。“‘ 谷歌地球 提供的不僅是新的技術功能，它提供的是一種新的信息傳播結(jié)構(gòu)，提供的是幫助人們認識世界、認識自身的新的思維、新的方法和新的工具。”^[1]

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活節(jié)奏隨之前所未有的高速起來?？旃?jié)奏的生活方式對人們的生活態(tài)度產(chǎn)生了巨大的影響，人們在繁忙的工作學習中，不僅不關心自己所處城市的現(xiàn)狀，甚至連自己最經(jīng)常工作生活的一方小天地也選擇了同樣的漠視——他們認為自己只是城市的過客，亂扔垃圾、亂闖紅燈、惡意破壞公共設施等；而當城市回饋他們同樣的冷漠——臭氣熏天的小巷、混亂的交通、搶劫事故頻發(fā)的沒有路燈的拐角等。這種惡性循環(huán)，導致了人們喪失了對城市的歸屬感和榮譽感，而其根本原因是人們失去了對城市的參與性。對城市的參與性，簡單來說就是個人對城市的貢獻。正如人們最喜愛的東西，往往并不是制作最精美的，而是參與度最高的。那么，如何才能提高對城市的參與性呢？由于地球上面積過大，建筑過多，整體數(shù)據(jù)量過大，Google公司并不提供Google Earth的3D模型，因此也給人們提供了一個不用付出太多時間，不用太過復雜的技術，人人都可以參與的方式——使用Sketch up建模，上傳到Google Earth，將自己的家園以更加直觀的方式呈現(xiàn)在所有Google Earth的用戶面前。

2 如何共建你我家園

Google Earth建模項目就是基于共建你我家園這個理念之下進行的對湖北工業(yè)大學校園環(huán)境的模擬。湖北工業(yè)大學為湖北省屬重點大學之一，校園占地面積1675畝，校舍建筑面積84萬平方米，此次研究我們構(gòu)建了校區(qū)內(nèi)已存在的包括教學樓、圖書館、食堂、宿舍樓等50余棟師生日常使用建筑。這些建筑的生成，帶給每一個湖工師生對自己的生活環(huán)境更為直觀的感受，增加師生對學習生活的熱愛；同時給那些不太了解湖工，又在考慮這所學校的未來學子，提供一個開放、高質(zhì)量的信息平臺。經(jīng)過多次的查閱資料和試驗，就如何構(gòu)建湖北工業(yè)大學校區(qū)模型上面，我們小組總結(jié)了以下幾點：

2.1 紋理數(shù)據(jù)采集

衛(wèi)星影像可以借助 Google Earth抓圖表達建筑物頂部紋理，但一般無法很好地表達側(cè)面紋理。為了使建筑物三維模型的側(cè)面紋理盡可能接近真實建筑，可以用數(shù)碼相機對建筑物獲取其前后左右各方向的照片，作為三維建模型后期紋理貼圖的參考。由于Google Earth3D建筑圖層中收錄的模型所占硬存必須很?。?0M以下），以適應龐大數(shù)據(jù)快速加載的要求，因此所有的模型是由簡單基本的體塊組成，然后在所有界面貼上真實照片來表現(xiàn)建筑細節(jié)。雖然這樣的模型并不能很完美地表現(xiàn)出建筑設計的精妙，但是越為清晰美觀的真實照片，模型的效果也會越好。

傳統(tǒng)觀念中，越高端的相機拍出來的照片就越好，但對于高端相機來說，一張精細程度的JPG大概在2～3兆左右，一個貼圖模型的建立，往往要使用二十張左右的素材圖片。如果不經(jīng)過壓縮，整個模型的大小會在40兆以上，這明顯不符合信息時代對信息快速傳達的要求。因而普通相機更符合我們的需求，精細程度的JPG大概在1兆左右，單體建筑模型的大小在建模初期就可以控制在15兆左右，而且并不影響模型在谷歌地球中的整體觀賞效果。得到我們需要的素材照片需要考慮多方面的因素。

圖1是在多云的天氣下拍攝的，建筑整體呈灰紅，建筑細節(jié)辨認不清；圖2是在晴朗的天氣下拍攝，建筑整體呈本身的顏色，建筑細節(jié)清晰可辨。圖3約為在下午3點左右拍攝，圖4約為在下午5點左右拍攝的，差不多的角度，但是同一建筑存在明顯的色差，作為素材同時在模型中使用時，會降低整體建筑的協(xié)調(diào)感。圖5和圖6為同一幢建筑，建筑周邊陰影的干擾程度會影響建筑整體效果，我們應該盡可能的拍攝沒有被影響的部分，通過分區(qū)域重復多次貼圖，來盡可能地完善建筑的整體性。總體來說，晴朗的天氣和統(tǒng)一時間段拍攝，選取合適的拍攝內(nèi)容可以幫助我們得到更為統(tǒng)一協(xié)調(diào)的模型。

2.2 三維建模與貼圖

Google Earth建模對模型并不需要太過精準的數(shù)據(jù)，建筑實體的平面，可以從中Google Earth中獲取所需建造的模型的地理位置，截取屋頂平面投影，作為建筑的平面。通過影像判讀、實地調(diào)查或從地形圖上獲取建筑物層數(shù)信息，按估計的層高計算建筑物高度，在 Sketch Up中用“推拉工具”（“Push”快捷鍵為P）拉至該高度，先做出該建筑物的大致輪廓，按照“從大到小，從整體到局部”的原則完善細節(jié)。建筑體塊上必要轉(zhuǎn)折的地方，如突出建筑立面較多的樓梯間等可以粗略表現(xiàn)，小轉(zhuǎn)折如某些構(gòu)造柱則可以模糊化與立面一起處理。根據(jù)采集的照片，對建筑物的前后左右四個方向進行修改，關于屋頂?shù)牟糠謪⒄諒腉oogle Earth上采集的衛(wèi)星影像完成，大部分建筑的屋頂比較簡單，容易處理，但側(cè)面細節(jié)建模的工作量較大，故而在此我們要反復使用貼圖工具。在我們建模的過程中，主要用到了兩種貼圖的方式：第一種是普通貼圖。這種貼圖是最基礎的，就是賦予一個平面一個貼圖材質(zhì)，這個貼圖單元在這個平面上可以重復n次，也可以比平面大，貼圖的調(diào)整主要靠貼圖坐標來調(diào)整。當我們所建模型存在曲面時，就需要用到投影貼圖。任何曲面，不論是否被柔化，都應使用投影貼圖來保證貼圖的無縫拼接。實際上投影貼圖就是在貼圖來源平面上，截取被賦材質(zhì)物體的投影形狀的貼圖，將貼圖包在所要貼圖的曲面上，形成無縫的貼圖結(jié)果。

2.3 貼圖壓縮和模型清理

谷歌地球軟件只能運行所占硬存較小的模型，若想清晰準確地展現(xiàn)湖工大的校園風景，則必須精細地建模，從而導致模型數(shù)據(jù)量較大。因此，找到其中的平衡點便成了必須解決的問題。首先，建模的過程中要在保證盡可能表現(xiàn)建筑原貌的條件下，減少面和線，以此來減小模型大小。然而，由于Sketch Up軟件自身特點，建模的過程中不可避免會產(chǎn)生一些多余的線和面，則需要通過Sketch Up自帶的工具和插件來解決。

方法一：窗口→模型信息→統(tǒng)計信息→清除未使用項，該功能可以清除大部分多余的線面和未使用的組、樣式等，但效果常常不盡人意。方法二：安裝并使用“Cleanup”插件，勾選所需要清除的包括線、面等選項，點擊清理后清理效果較方法一好。此外，模型的所有貼圖皆來自拍攝的照片，在貼圖過程中貼圖會根據(jù)素材圖片的大小保存在模型信息中，使用的拍攝素材越多，模型也會越大?！癟exture Resizer”插件可以改變貼圖清晰度來調(diào)節(jié)模型大小。因此，需要根據(jù)原照片的像素來不同程度地縮小貼圖，既保證貼圖清晰可辨，又把模型的大小控制在合適的范圍內(nèi)。

2.4 輸出三維模型到Google Earth

Google Earth建模的最后一個步驟是將建好的模型上傳到谷歌地球。注冊一個Google賬號之后就可以將模型上傳到模型庫（Google的3D模型庫是一個很好的共享與展示模型的平臺，人們可以從其中下載到所需要的模型，同時也可以將自己做的優(yōu)秀的模型分享給別人），已上傳的模型經(jīng)過Google內(nèi)部審查，Google公司在審查后會反饋的一些有問題的模型，一般為以下幾點：（1）上傳的模型要壓縮到小于每個不到10M。（2）上傳的模型要分開進行單獨上傳。（3）模型上的貼圖照片要進行合并，一個面上的貼圖要是一個整體。（4）每個面都要有貼圖，建筑的立面不能用Sketch Up中顏料桶上色也不能不處理。重新修改整理模型并進行再次上傳，通過驗證后就模型會出現(xiàn)在Google Earth地圖中模型的實際地理位置上。

完成以上步驟后，所有使用Google Earth的用戶都能夠從各個角度觀賞到湖北工業(yè)大學的校園風景，體驗真實的校園景觀。聚少成多，滴水成河。只有每一個人都積極參與到Google Earth 3D建模中來，才能填補Google Earth在3D建筑上的空白，將人們的家園呈現(xiàn)在所有人面前。而人們在觀賞身邊建筑的時候，倘若對別人做的模型不滿意，可以自己親自動手制作，將自己心目中最美的家園展現(xiàn)在人們面前。

3 共建你我家園的展望

Google Earth在未來可以更好地改善人們生活：對于學校而言，Google Earth可以將每一棟教學樓的信息反饋到Google Earth中，例如科技樓開展的講座和活動時間、教學樓平時空閑可供學生自習的教室以及大禮堂周末放的電影，這樣同學們可以直接在網(wǎng)上查到感興趣的活動或者空閑教室，并能規(guī)劃好自己的時間，相同興趣愛好的同學提供一個分享交流的平臺。對于社區(qū)而言，Google Earth可以收錄每一棟住戶的樓層、姓名、電話、工作等信息，用戶可以選擇是否將自己的信息公開，或者對哪一類人公開，保證私密性的同時提供交往性，使人們的生活更有人情味。對于城市而言，Google Earth三維建模能夠?qū)崿F(xiàn)人們對一個城市的更直觀的認識，人們能在Google Earth中查找城市觀察一個城市的全貌，增加了人們對城市的可讀性。除了建筑的建模外，道路、環(huán)境的建模也可以運用到谷歌地圖中，人們可以在其中隨時觀察與截取城市的街景，便于建筑的定位與查詢，如果結(jié)合網(wǎng)絡的交通查詢，就能更直觀便捷地到達人們所達地。

通過這些方式，提升人們的社會責任感，使人們在環(huán)保、節(jié)能等方面有更多的進展，改善人居環(huán)境的同時，愛護我們的地球。

參考文獻：

[1] 高鋼.從“ 谷歌地球” 的功能演進看未來信息傳播的多元維度[J].國際新聞界，2009（3）：76.

[2] 張?zhí)熘?谷歌地球?qū)H傳播的影響[J].東南傳播，2009（8）：28.