基于sketchup的三维场景的实现——以北京天坛为例

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1、基于SketchUp的三维场景的实现以北京天坛为例栖霞市地理信息中心山东烟台265300【摘要】虚拟现实技术在文物展示、复原和保护中的应用，分为虚拟实境(景)技术与虚拟虚境(景)技术。国内外己有许多经典案例。天坛作为我国现存规模最大、形式最美的一处封建社会坛庙建筑群，它在规划设计、建筑技艺和环境的营造等各方面都非常杰出的古代皇家建筑，可以说是顺应自然的杰作。基于此，木文将运用SketchUp建模，在VR-Platform平台上实现虚拟天坛3D场景的漫游。【关键词】SketchUp；VRP；天坛；虚拟现实1引言现实世界是三

2、维立体的，并随着时间不断变化，以前由于无需求或有需求但缺乏技术手段，人们K:期以来惯性地使用二维地理空间信息，并以此作为认识世界与改造世界的基木资料。然而当前复杂的客观现象、人们改造世界越来越高的需求以及层出不穷的人类杰作使得二维地理空间信息在各行业应用中渐显捉襟见肘之窘态，人们迫切需要三维地理空间支撑，构建三维城市场景，以实现立体表达、精细管理和科学决策的目的。三维场景能够更直观、更现实的了解人们的周围环境，使用户进入“身临其境”的仿真环境。虚拟现实(VirtualReality简称VR)，乂称灵境、幻真。是集成了计算

3、机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能、显示技术、M络并行处理等技术领域。使用者进行位置移动或使用各种特殊装置操作、控制环境时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生身临其境的感受(如提供逼真的三维视感、听感、触感和嗅感等感官的感受)并实现一些特殊目的，这些可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根木无法实现的。VR技术異有浸没性(Immersion)、交互性(Interactivity)和构想性(Imagination)的基木特征，即31特性。VR技术现在各行业中被广泛应用，如教育、医学、

4、地理学、文物古迹、城市规划、室内设计、房产幵发、道路桥梁、水文地质、虚拟演播室、娱乐、游戏、艺术、工业仿真、产品展示、军事模拟、航天等领域。因此，开展三维虚拟漫游系统及相关课题的研究适应了信息社会发展的趋势，具冇重要的理论意义和现实意义。古建筑的虚拟现实系统在多个国家己有先例。如泰国的Phimai神庙项0和我国的数字紫禁城，还奋圆明园的虚拟重建、敦煌数字博物馆、龟山汉墓和虚拟颐和园等。古建筑的虚拟现实系统可以减少挖掘技术限制、空气污染和旅游业的发达等原因导致遗址和文物受到的伤害。中国作为一文明古国，文物的数量众多，而文物

5、的保护和修复是国家很重视的一个问题，因此对文物的虚拟现实实现是必然的趋势。基于此，本文构建了天坛的虚拟3D场景漫游模型，旨在实现对天坛的网上游览和对天坛的有效保护。23D场景漫游幵发平台及流程2.13D场景漫游开发平台1）硬件平台要求处理器Intel酷睿双核T5870,显卡为独立Nvdia9300MGS2）三维建模软件的选择三维模型是3D场景漫游的重要组成部分，而三维模型一直存在数据结构复杂、数据处理周期长、数据量大等问题，因此选择合适的建模软件是关键，本文简单对比了几种常用三维建模软件的性能。通过模型精细程度、数据量、

6、通用性、操作方式、建模周期五方面对比，GoogleSketchUp在模型精细程度和数据量上能达到一个较好平衡，既能在整体和细节上很好地表达现实，模型数据量又相对较小。同时GoogleSketchUp有着简单易学、效率高等诸多优点，使设计过程的交流完全可行；而且它提供多种接U,既可与其他3维数据互转换，又可与3DMax、GoogleEarth、ArcGIS等多种平台结合应用。2.23D场景漫游开发流程基于Skethup建模在VR-Platform平台上实现天坛•3D场景漫游开发流程，具体见图1。33D场景漫游系统实现本文以

7、天坛中的祈谷坛为例，介绍建模具体过程，并讨论了其中的关键处理技术。3.1三维建筑建模运用从GoogleEarth直接提取的DEM数据，结合SketchUp的CLOUD插件，创建所需区域地形图，然后从GoogleEarth获得的影像图上运用苏自带的测量工具“标尺”，量取天坛的各种建筑数据，建立建筑物底面的矢量图;再运用而高程数据可由GoogleEarth直接提取，以此创建出建筑物的简单三维模型;其次，参照采集到的建筑物照片，利用模型库，在简单模型上创建台阶、房檐、房顶和其他特殊表面，完成无材质的初步模型。然后，用处理好的材

8、质，对初步模型贴图，完成建筑物三维模型。建模效果如图2所示。该步涉及贴图方法、材质选择两个关键技术：1）贴图的方法SketchUp中支持的贴图方法冇普通、包裹、投影贴图三种。其中，投影贴图适合于曲面贴图。它需要将贴图的曲面投影到平面上，然后将材质附到平面上，再把带有材质的投影面反投影回曲面上，形成无缝贴图。对于多数古