基于SketchUp的三维校园模型绘制方法探讨

摘要： 绘制建筑物模型的前提是构建绘图思维，利用立面绘图简约建模、立面绘图精确建模、几何组件建模和分层叠置建模的绘图方法，可将SketchUp平台提供的绘图命令较好的融合。本文结合三维校园模型的建立过程，探讨这几种绘图方法在实际操作中的应用，通过实例展现不同的绘图思维和方法所制作的模型效果。

Abstract： The premise of buildinag construction is drawing thinking. By the method of drawing elevation drawing simple modeling， accurate modeling， drawing geometry facade component modeling and layered modeling， the SketchUp platform provides the drawing commands. Based on the process of 3D campus model， application of the mapping method in the actual operation of the model， show the effect drawing thinking and different methods of examples.

关键词： SketchUp；绘图思维；绘图方法

Key words： SketchUp；drawing thinking；drawing method

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）14-0182-02

0 引言

当前，国内高校日益重视校园生活的数字化、信息化管理[1]，随着虚拟校园的建设，对三维实体的图形图像处理及模型建立的研究也越发重视。本文基于广东省大学生创新训练项目阶段性成果，以广东工业大学华立学院为例，在未获取CAD等图集数据情况下，探讨利用SketchUp软件，在建模过程中的绘图思维和方法。

1 立面绘图法

1.1 简约模型绘图方法

1.1.1 绘图思维构建 目前诸如房地产楼盘、城市建筑群等具有快速建模要求的模型展示，普遍采用简约建模，也称为建立粗模。简约模型绘图思维，是根据模型使用的实际情况构建，例如在短时间内绘制整个校园建筑物模型，绘图思维是以高度不一的规则几何体表示实体模型外壳，通过纹理映射对几何体进行贴图处理。这种模型绘图思维简单，在大规模的三维模型建立中使用广泛。

1.1.2 绘图数据类型 在缺少校园图集数据的情况下，建模数据一般采用相对数据。校园主体建筑物简约建模的主要数据包括建筑物楼高、长度和宽度值，以及建筑物全景图片。

1.1.3 绘图关键技术 立面绘图法中，简约模型绘制的实质就是通过多个面域的创建，快速建模。建立高度不同的立面，利用SketchUp推拉工具，在同一场景中实现多个规则几何体的建立1.2 精确模型绘图方法

1.2.1 绘图思维构建 任何一个常规的建筑物体，都是以其四个面给予人们第一视觉印象，立面绘图法的精确模型绘图思维，是通过对建筑物四个立面进行单独的绘制，最后拼合面域，构成闭合的整体。这种思维模式，适用于立面简洁，面上线状清晰的建筑物。

1.2.2 绘图数据类型 校园主体建筑物精确建模的主要数据包括建筑物楼高、长度和宽度值、建筑物全景图片以及建筑物立面特色构件的尺寸和图片。通过对特色构件的图集数据采集，能够逼真还原建筑物立面效果的展示。

1.2.3 绘图关键技术 以广东工业大学华立学院第一饭堂建模为例，通过对建筑实景的观察，饭堂的面域基本呈前后对称，左右对称，立面构件简单，立面给人以简洁的视觉印象，建模中只需构建两个立面。

以侧立面为例，根据饭堂高度和宽度的相对数据值，构建面域，面域成组；根据建筑物全景图，对整个立面进行多面域的划分；根据特色构件（指窗体和承重柱），可以在划分后的面域上直接进行绘图，如图2所示。

要强调的是，目前利用SketchUp平台进行三维数字校园的建设处于探索阶段，特别是基于GIS软件对SketchUp模型的导入并不是很方便，在SketchUp平台中，采用立面绘图法，常规的绘图思维是每一个面域构建一个组，方便后期修改，但是这样的做法会使得GIS软件对模型信息的读取不全面，导致模型在GIS软件中出现构件分离，建议在立面绘图时，对于简洁立面，可以进入面域组进行编辑。一个侧立面的绘制基本完成后，通过镜像就可以在SketchUp平台中完成饭堂两个侧立面的绘制。类似的方法，可以完成饭堂前后立面的绘制，将四个立面进行面域拼接，最终完成一个精确的饭堂外观模型。

2 几何组件绘图法

2.1 绘图思维构建 由于建筑物一般为对称的平面形式，立面门窗也比较统一，类型简易，外墙饰面材质变化较少，可将建筑物拆分为几个部分进行建模[2]。与利用平面图集数据进行建模的方法不同，几何组件绘图法绘图思维是将建筑物拆分成2个或者2个以上的几何构件，分别建立成组，利用组件简化重复形状的构建[3]，然后进行拼合，完成建筑物的模型制作。这种绘图思维，可以形象的比喻成“堆积木”，适用于绘制对象复杂，构成组件较多的模型制作，特别是建筑物的主体构件，一般又由小构件组成，使用几何组件绘图法可以较快捷地完成主体构件的绘制。

2.2 绘图数据类型 校园主体建筑物几何组件建模的主要数据与前面提到的几种绘图数据最大的不同，是几何组件绘图需要对建筑物进行分解，不同的绘图人员有不同的空间思维，通过这种无形的空间几何数据来完成“积木”的堆叠。

2.3 绘图关键技术 对于走廊、阳台、护栏、门厅等区域，只要配合已有的简单几何知识，再进行一些细致的处理即可，就可以得到一栋建筑物的初始模型[4]。以广东工业大学华立学院学生活动中心的主体构件为例，如图3所示。通过对实体建筑的分解，在SketchUp中建立多个几何构件，通过“堆积木”的方式完成主体构件绘制。

3 分层叠置绘图法

3.1 绘图思维构建 一般的建筑物除首层以外，2层以上楼层建筑风格基本一致，对于需要绘制内部构造的建筑物，分层叠置绘图思维的构建非常重要。绘图基本思想是，通过细致深入的绘制单独层，真实还原楼层的每一个空间，并赋予墙体等构件，然后通过叠置方式，快速成楼。

3.2 绘图数据要求 除了前面提到的几种绘图方法中涉及的数据类型，分层叠置绘图法还需要对建筑物内部空间的数据进行采集。

3.3 绘图关键技术 以广东工业大学华立学院综合大楼为例，3层以上的建筑楼层布局一致，楼层空间划分为4：3：4，每层楼呈现左右对称，可先绘制一张平面底图，按照4：3：4的布局进行面上拉线，通过推拉工具完成墙体绘制，构件楼层空间，在利用几何组件绘图法完成楼层的模型制作，最后进行楼层叠置

4 三种绘图方法综合应用

以设定数值方法输入精确的三维几何参数是建立等比例仿真 3D 场景的最佳方式。SketchUp正是采用这一最佳的方式，在系统中重建一比一的场景[5]。目前，SketchUp平台的应用广泛，根据不同建模要求构建不同建模思维，使用不同的绘图方法，是三维模型绘制成败的关键。

本文所列的立面绘图法、几何组件绘图法和分层叠置绘图法在实际应用中相辅相成，绘图的思维模式一般不独立存在，只有三种绘图方法综合运用，三维造型的设计才会更加灵活。

以广东工业大学华立学院主体建筑物的建模为例，通过分层叠置进行楼层内部绘图，立面绘制进行楼层外部雕琢，几何组件的堆积进行建筑物主体构件或者特色构件的绘制，将绘图思维融入多样的手法予以表现，使得成果展现新颖突出是广东工业大学华立学院学生活动中心模型效果展示图。

5 结语

设计手法的发展及变革，会影响设计思维的扩展，基于SketchUp进行三维校园模型的绘图方法探讨，为构建虚拟校园模型提供了一种便捷的解决方式。在模型制作前期形成绘图思维，才能确保模型制作过程的高效性。

参考文献：

[1]张颖.虚拟图书馆在SketchUp中的设计与实现[J].海峡科学，2011（11）：39-41.

[2]于志刚，张晨晰.基于Sketchup的建筑物三维建模研究[J].数字技术与应用，2012（11）：57-59.

[3]周靖斐，章皖秋等.GIS系统中实现规模化建筑物的三维建模方法[J].地理空间信息，2011（2）：85-90.

[4]赵胜，罗方权，顾东.基于GoogleSketchUp的三维虚拟校园的建立[J].矿山测量，2012（2）：36-38.

[5]檀晓翔.铁路站点GIS信息可视化方法研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（10）：288-289.