黄河水利职业技术学院教学楼三维地图制作

黄河水院教学楼群的三维建模研究学生姓名：朱海号学号：2010020728指导教师：纪勇职称：副教授专业：工程测量技术工程测量1006班系（部）：测绘工程系二〇一三年六月黄河水利职业技术学院毕业设计指导教师意见黄河水院教学楼群的三维建模研究朱海号（黄河水利职业技术学院，河南开封475003）摘要随着计算机技术的广泛应用，人们已经不能满足于计算机中二维图形的显示，需要的是更加真实、直观的反映现实的三维数字图形。

本文研究的三维建模正是顺应了时代发展的需求，是今后国家“智慧城市”的建设的重要内容。

本文通过三维数字校园建设研究，介绍了三维建筑物建模的相关知识，并运用sketch up8.0这款软件，实现黄河水院新校区教学楼群和大门的三维模型的绘制。

在此过程中主要叙述的是三维模型的建造工作流程，尤其是一些非规则建筑物的模型设计建设（比如学校大门的建模）。

三维建设成果可以直接分享到googleearth，供相关用户的访问和应用。

为今后三维建模技术进一步发展和普及，以及国家“智慧城市”的建设中三维建模进行了有益的尝试。

关键词：三维建模; sketch up; 悬高测量;目录第一章引言 (1)1.1研究概况 (1)1.2任务说明 (1)1.3研究过程遇到的问题及解决方案 (1)第二章在sketch up中建立教学楼群及学校大门的三维模型 (3)2.1 sketch up软件介绍 (3)2.2三维建模的所需资料收集 (3)2.2.1建筑物高度测量的方法和问题 (3)2.2.2建筑物纹理数据的采集和处理方案 (6)2.3利用sketch up软件进行三维建模 (7)2.3.1在sketch up中构建建筑物的基本框架 (7)2.3.2在建筑物基本框架上做侧面纹理的修饰和上图 (8)2.2.3整体预览模型并参照建筑物实体做局部细节修正 (18)2.4 新校区大门的三维建模 (18)2.4.1.大门建模所需要的数据采集。

(18)2.4.2.大门两边支撑柱的建模。

(21)第三章分享三维模型到google earth (28)第四章三维模型的应用 (30)结束语 (31)参考文献 (32)致谢 (33)第一章引言1.1研究概况三维模型是物体的三维多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。

显示的物体是可以是现实世界的实体，也可以是虚构的东西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。

任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。

我们身在一个三维的世界里，三维的世界是立体的、真实的。

同时我们处在一个信息化时代里，计算机和数字资料是信息化的代表产物。

随着计算机在各行各业的广泛应用，二维图形显然已经不能满足人们在各方面的需求，三维建模就是在这样的背景下应运而生，并且得到了快速的发展和普及。

三维建模的方法有很多，大都通过专门的三维建模软件来实现。

比较常用的软件有3DMAX 、MAYA、sketchup 、cad 、UG等。

几种软件各有各的特色，需要根据自己的情况来选择。

对景观设计来说，一般需手稿勾出方案然后CAD画出来（可以对扫描手稿描图或者直接画），这时候用cad就比较方便了，另外CAD也是工程制图软件，就是画施工图用的。

sketchup和3DMax也都是建模软件，需要导入CAD设计的图形进行建模。

草图和3DMAX区别是：草图容易上手，3D难一点，但是表现效果更好（灯光、材质表现更真实）。

这些软件都可以用来做效果图，后期处理软件Photoshop.一般就是用这个软件，另外一点就是草图建的模型可以导入到3DMAX进行渲染。

这些都是制图必备软件。

接受黄河水院教学楼群的三维建模任务后，经过两周的上网收集资料，调查研究、比较分析，考虑到自身的情况。

我选择了sketchup这款简单容易上手的三维建模软件，完成黄河水院教学楼群的三维建模任务。

1.2任务说明黄河水院教学楼群的三维建模研究，主要是利用相应的软件和技术，来实现校园三维模型的呈现，通过这样一个建模过程，初步了解一下三维建模的相关知识和技巧。

这次建模任务由我们班13个人完成，纪老师给我们把整个校园分成几个区域，每小组负责一片区域的建模。

我们小组负责教学楼群和大门的任务。

小组内又各有分工，我们小组三人，他们两个人负责1、2、4、6四座教学楼的建模任务，我做3、5、7号教学楼和大门。

1.3研究过程遇到的问题及解决方案三维建模，对于我们测绘专业的学生来说，并不是非常陌生。

在平时的学习过程中也经常见过一些三维显示的图形。

专业课中的autocad，其中就有三维图形的构造。

刚开始接受这个任务时我们都非常迷茫，也遇到了很多的问题，具体说来包括：1.三维建模的软件选择。

刚开始都是摸着石头过河，并不了解三维建模领域的软件功能，后来通过二周在网上不断的搜索资料，选出了适合自己的软件操作。

2.软件操作。

找到了软件，就应该学习软件了。

这一步同样是通过互联网，找到了很多的sketchup 建模教学视频。

有基础的，也有专业的。

好多功能只能是正版sketchup 才能演示，我们下载的都是免费版，所以学习了部分功能，但是已足够完成建模任务了，无非是麻烦一点。

软件操作问题是所有问题中间最重要的，这个很好理解，因为复杂建筑物的建模，也肯定是复杂在操作问题上了。

3.建模资料收集。

三维模型数据的收集，主要还是高度方面的，建筑物高度测量采用全站仪悬高测量的方法。

建筑物尺寸方面的数据由新校区cad地形图提供。

第二章在sketch up中建立教学楼群及学校大门的三维模型2.1 sketch up软件介绍Sketchup 是由last software公司出品，现已被google收购，它是一个极受欢迎并且易于使用的3D设计软件，官方网站将它比喻作电子设计中的“铅笔”。

它的特点是：1.界面简单，易学易用，命令很少。

完全避免了其他各类设计软件的复杂性，甚至不必懂的英文即可顺利操作。

2.直接面向设计过程。

设计师可以直接在电脑上进行十分直观的构思，随着构思的不断清晰，细节不断增加，最终形成的模型可以直接交给其他具备高级渲染能力的软件进行最终渲染。

这样，设计师可以最大限度地控制成果的准确性。

3.直接针对建筑设计和室内设计。

尤其是建筑设计。

设计过程的任何阶段都可以作为直观的三维成品，甚至可以模拟手绘草图的效果，完全解决了及时与业主交流的问题。

4.形成的模型为多边形建模模型。

虽然为多边形建模模型但是极为简单，全部是单面。

其模型可以十分方便地导出给其他渲染软件。

5.在软件内可以为模型表面赋予材质。

有2D，3D配景（当然可以自己制作）。

形成的图画效果类似于钢笔淡彩，使得设计过程的交流完全可行。

2.2三维建模的所需资料收集2.2.1建筑物高度测量的方法和问题建筑物高度的确定，测量工作主要采用的全站仪悬高测量法，所谓悬高测量，就是测定空中目标点距地面的高度。

利用全站仪进行悬高测量的基本原理如图2-1所示。

图2-1悬高测量的原理首先把全站仪安置在地面上的A点，反射棱镜安置在与被测目标点处在同一铅垂线上的地面点，量取反射棱镜高v并输入全站仪(也可以不用反射棱镜高v )。

然后照准反射棱镜进行距离测量，再转动望远镜照准目标点B，在全站仪上面便能实时显示出目标点B至地面点的高度。

显示的目标高度H，由全站仪内存的计算程序按下式计算：由此可见，悬高测量的原理很简单，观测起来也很便捷，利用全站仪提供的该项特殊功能，可方便地用于测定悬空输电线路、桥梁以及高耸建筑物、构筑物的高度。

但是，要想利用全站仪悬高测量功能测出目标点的正确高度，必须将反射棱镜恰好安置在被测目标的铅垂线上(如图2-2所示)，否则测出的结果将是错误的。

图2-2反射棱镜与目标不在同一铅垂线上悬高测量结果与正确的悬高日相差ΔH。

在实际工作中，一般是通过目估的方法将反射棱镜安置在与被测目标同一铅垂线的地面点，但这是很困难的一件事情，尤其是当目标点离地面较高时。

另外，在有些建筑物或构筑物下，目标点铅垂线上的地面无法安置反射棱镜，如输电铁塔、烟囱等。

此时，该如何进行悬高测量呢?下面介绍用安置两次仪器来进行悬高测量的方法。

欲测定高压电线上点 B的高度。

悬高测量步骤如下：见图 2-3所示。

图2-3安置两次仪器进行悬高测量示意图1.把全站仪安置在地面上的A点，利用目估的方法将反射棱镜安置在与被测目标点B的下方地面点C’，并且尽可能与 B点处在同一铅垂线上，量取反射棱镜高 v并输入全站仪 (也可不用反射棱镜高v )；2.照准反射棱镜进行距离测量，再转动望远镜照准目标点B，此时仪器显示出的不是目标点B至地面点的B’距离 H，而是点 C到C’的距离 H1；3.把全站仪搬到与 AB’同一直线上的A1点，重新安置仪器，用上述方法再次进行观测，仪器显示出的是点 c”到C’的距离 H2。

由图可知 C C”的间距是：上述的计算公式可通过编程存入全站仪中，使用时可实时显示出被测目标的高度。

2.2.2建筑物纹理数据的采集和处理方案建筑物的纹理数据的采集则用高像素数码相机或者手机，对校园中的建筑物、道路、草地等进行实地拍摄。

采集的这些图片，由于受到各种因素的影响，如照片不可能从完全垂直建筑物表面的角度拍摄，透视关系和光照条件等因素的影响并不能直接应用到三维建模中，需要进行相应的处理。

可以使用Photoshop 图像处理软件对纹理图片进行处理，包括图片的正射纠正与部分截取( 拉伸、旋转、剪切) 、图片质量的改善( 调整图片的颜色、亮度、对比度) 、图片格式的转化、图片大小的调整，这样就可以获得满足要求的地物纹理图片，以保证材质贴图的质量和系统的正常运行。

若贴图效果并不是特别理想，如教室建筑物的窗户等，就不需要把拍摄的相片作直接贴图处理，可以用到sketchup中的“颜料桶—材质—百叶窗（或者半透明材料）”直接在平面框上染色，做出来的窗户等效果可能会比相片的效果更好，但是具体建筑物构建还要做具体考虑。

建筑物模型的建立主要涉及二维平面数据( 如CAD等) 的导入、几何建模、纹理贴图等步骤。

本次建模用的就是黄河水院新校区的cad地形图数据。

但是需要注意的是，导人数据前，先删除与建模无关的内容，如文字、标注、填充图案等，删除完成后将CAD 文件清理干净，否则会将隐藏的CAD 图块导入到SketchUp中，极大地拖慢了SketchUp 的速度。

2.3利用sketch up软件进行三维建模2.3.1在sketch up中构建建筑物的基本框架此次黄河水院新校区教学楼群和大门的三维建模任务，是把新校区cad地形图上作为底图，然后在底图上拉伸出大致模型，再在这个模型上面做修改处理。

2.3.1.1在sketch up中导入cad地形图就像是盖房一样，三维建模也需要有建筑物的轮框边框，这就需要cad地形图了。