章皖秋,齊超,林紫峰,周靖斐

(西南林業(yè)大學(xué)資源學(xué)院,云南昆明 650224)

基于Google Earth Plugin的校園三維網(wǎng)頁發(fā)布
——以西南林業(yè)大學(xué)為例

章皖秋*,齊超,林紫峰,周靖斐

(西南林業(yè)大學(xué)資源學(xué)院,云南昆明 650224)

數(shù)字校園和Google Earth數(shù)字地球平臺相結(jié)合已成為了實現(xiàn)數(shù)字校園的途徑之一。以西南林業(yè)大學(xué)為例,采用Google SketchUp對校園建筑進(jìn)行三維建模;然后基于本地服務(wù)器與Google Earth服務(wù),利用Google Earth Plugin以網(wǎng)頁形式在地球平臺上發(fā)布學(xué)校三維全景,并提供瀏覽、定位查詢等功能,使三維校園以一個新面貌出現(xiàn)。

Google SketchUp;Google Earth Plugin;校園三維

1 引 言

隨著技術(shù)發(fā)展,人們要求用更直觀、現(xiàn)實的方式來了解周圍環(huán)境,以三維景觀模型為主的數(shù)字城市虛擬系統(tǒng)也越來越引起人們關(guān)注[1]。近年來,隨著Google Earth的普及進(jìn)一步帶動了數(shù)字地球的三維化,利用Google Earth實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實場景迅速成為一個熱點(diǎn),將數(shù)字校園和Google Earth數(shù)字地球平臺相結(jié)合也就成為了實現(xiàn)數(shù)字校園的途徑之一[2]。

本文以西南林業(yè)大學(xué)為例,采用Google SketchUp對校園建筑進(jìn)行三維建模及模型優(yōu)化;然后基于本地服務(wù)器與Google Earth服務(wù),利用Google Earth Plugin以網(wǎng)頁形式發(fā)布學(xué)校三維全景,并提供瀏覽、定位查詢等功能。校園三維網(wǎng)頁的建設(shè)有助于加強(qiáng)學(xué)校宣傳,為用戶提供各種便捷服務(wù)。

2 三維建模

三維模型是校園三維建設(shè)的重要組成部分,本文選用Google SketchUp來對校園建筑進(jìn)行三維建模。Google SketchUp簡單易學(xué),建模效率高、可直接為表面賦予材質(zhì)、貼圖;它提供多種接口,既可與其他三維數(shù)據(jù)互轉(zhuǎn)換,又可與Google Earth、ArcGIS等多種平臺結(jié)合;還能免費(fèi)利用Google Earth的地形和影像數(shù)據(jù)[3];在模型精細(xì)表達(dá)和數(shù)據(jù)量上能達(dá)到一個較好平衡。

圖1是利用Google SketchUp建立的西南林業(yè)大學(xué)的標(biāo)本館和國際交流中心。其流程為:首先從Google Earth獲得影像圖;勾繪建筑物底面的矢量圖;然后根據(jù)以每層3 m和建筑層數(shù)估算樓高,創(chuàng)建建筑物的簡單三維模型;在簡單模型上創(chuàng)建臺階、房檐、房頂?shù)忍厥獗砻?完成無材質(zhì)的初步模型;然后,用處理好的真實照片材質(zhì),采用投影貼圖方法對初步模型貼圖,完成建筑物三維模型(SKP格式)[4]。在建模型過程中,采用貼圖替代細(xì)小面構(gòu)建、用組件簡化重復(fù)形狀的構(gòu)建這兩種方法優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)。

圖1 西南林業(yè)大學(xué)部分三維建筑模型

3 基于Google Earth Plugin插件的網(wǎng)頁發(fā)布

Google Earth Plugin是Google公司發(fā)布的瀏覽器插件程序和應(yīng)用程序接口,用來支持Google Earth衛(wèi)星影像在Web上的展示[5]。通過該插件用戶可在自己編寫的網(wǎng)頁中漫游至地球上的每個地方,并應(yīng)用相應(yīng)的API把三維度模型加入到Web應(yīng)用程序中,使得三維功能得到增強(qiáng)。

通過Google Earth Plugin實現(xiàn)校園三維模型發(fā)布,有基于Google Earth服務(wù)器的發(fā)布、基于本地服務(wù)器的發(fā)布兩種方法[6]。基于Google Earth服務(wù)器的發(fā)布,三維模型文件保存于Google提供的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中,在數(shù)據(jù)處理和傳輸、網(wǎng)絡(luò)控制、服務(wù)器條件,開發(fā)難易上具有優(yōu)勢;但模型管理權(quán)限在Google公司,不在開發(fā)方,會引起模型所有權(quán)問題,并且不利于模型的維護(hù)、更新?；诒镜胤?wù)器的發(fā)布,模型文件保存于本地服務(wù)器中,模型管理權(quán)限在開發(fā)方手中,對系統(tǒng)的維護(hù)升級、模型更新較為容易;但其模型發(fā)布對網(wǎng)絡(luò)傳輸條件要求較高、開發(fā)難度相對較大、數(shù)據(jù)的組織和管理復(fù)雜。

從模型和系統(tǒng)的管理方便角度出發(fā),本文采用了基于本地服務(wù)器的發(fā)布方法,實現(xiàn)西南林業(yè)大學(xué)校園三維的網(wǎng)頁發(fā)布。

3.1 發(fā)布流程

圖2 西南林業(yè)大學(xué)校園三維網(wǎng)頁發(fā)布流程

圖2為西南林業(yè)大學(xué)校園三維網(wǎng)頁發(fā)布流程。首先,校正Google SketchUp建立的校園三維模型的坐標(biāo),使之與Google Earth提供的基礎(chǔ)影像、地形數(shù)據(jù)匹配,并統(tǒng)一所有數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系。由于SKP格式數(shù)據(jù)量龐大,不適合網(wǎng)絡(luò)傳輸,而KMZ格式保留了SKP的邊線、材質(zhì)、紋理,使用三角形替換面,數(shù)據(jù)量明顯下降[7],因此需要將模型格式由SKP轉(zhuǎn)換成為KMZ格式,并將KMZ文件上傳放置于本地服務(wù)器。然后,安裝Google Earth Plugin插件,并從官方網(wǎng)站申請一個Key,該Key和域名互為唯一綁定,Google Earth Plugin將從Google Earth服務(wù)器中加載影像、地形等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),從本地服務(wù)器中加載校園建筑三維模型與其他用戶數(shù)據(jù)。最后,用KML和JavaScript語言在網(wǎng)頁上實現(xiàn)校園瀏覽導(dǎo)航、建筑物定位、建筑屬性信息顯示等功能。

3.2 網(wǎng)頁功能設(shè)計

基于本地服務(wù)器調(diào)用,本文通過JavaScript、KML、Google Earth API實現(xiàn)西南林業(yè)大學(xué)的校園三維網(wǎng)頁的開發(fā)。網(wǎng)頁主要功能包括:顯示Google Earth影像、加載三維模型和其他地理數(shù)據(jù)、定位顯示、建筑物介紹。圖3為網(wǎng)頁頁面設(shè)計,頁面框架左半部包括標(biāo)題欄、學(xué)校主頁和教研室網(wǎng)站鏈接、校園三維顯示窗體、校園建筑物定位鏈接;右半部分為圖層選擇框、標(biāo)志性建筑物定位鏈接、建筑物屬性信息顯示窗體、狀態(tài)欄。

圖3 西南林業(yè)大學(xué)校園三維網(wǎng)頁

校園三維顯示窗體主要顯示各類數(shù)據(jù),包括來源于Goolge Earth的影像、地形、道路等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),和本地服務(wù)器上的校園三維模型、其他地理信息數(shù)據(jù);但要關(guān)閉Google Earth自身的三維圖層鏈接,避免和本地三維模型庫沖突;在該顯示窗體內(nèi)還設(shè)置了漫游工具、經(jīng)緯度顯示、縮略圖。

在校內(nèi)建筑定位鏈接和標(biāo)志性建筑定位鏈接中,當(dāng)用戶點(diǎn)擊選中建筑物名稱后,校園三維顯示窗的視域會自動飛行切換到目標(biāo)建筑物的視角,并顯示相應(yīng)的經(jīng)緯度和海拔;同時,在建筑物屬性信息顯示區(qū)會呈現(xiàn)目標(biāo)建筑物的基本信息及現(xiàn)實環(huán)境中的圖片。

圖層選擇框提供了4個功能圖層:三維模型、Panoramio圖片、Google Earth Hacks、WikiMapia。三維模型加載是整個網(wǎng)頁的顯示核心,由于自動加載會占用大量帶寬和系統(tǒng)資源,因此將三維模型加載作為可選項,在網(wǎng)頁初始加載時,校園三維顯示窗體的地球平臺上只顯示基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并且定位于西南林業(yè)大學(xué);用戶通過復(fù)選框決定是否加載三維模型。Panoramio圖片選項可顯示網(wǎng)友上傳的圖片,增進(jìn)用戶對真實校園環(huán)境的理解,如圖4所示。Google Earth Hacks提供了街景觀看功能,但目前我國還沒能上線,加入此功能是為了系統(tǒng)將來的提升。WikiMapia是Google及Wiki引擎的計劃,目標(biāo)是“描述地球表面”,學(xué)校可通過Wiki引擎在學(xué)校及附近區(qū)域添加官方介紹,可在網(wǎng)頁中直接調(diào)用,實現(xiàn)重要宣傳信息的發(fā)布。

圖4 網(wǎng)頁中的Panoramio圖片顯示

4 校園三維網(wǎng)頁應(yīng)用

西南林業(yè)大學(xué)校園三維網(wǎng)頁可以為廣大師生和校外人員提供各種服務(wù)。校外人員可通過校園三維網(wǎng)頁游覽學(xué)校,對學(xué)校及周邊環(huán)境有一定的了解,這對于學(xué)校宣傳工作將起獨(dú)特作用。新生可根據(jù)報道指南,在校園三維網(wǎng)頁上先熟悉校園,這有助于新生在報到時順利到達(dá)各指定點(diǎn),辦理各種手續(xù),為學(xué)生和校方都節(jié)省了時間、精力。同時,學(xué)校經(jīng)常會有計算機(jī)、會計等重要等級考試,考生可在該三維校園里事先了解考場具體位置,避免考前走冤枉路,同時可結(jié)合Goolge Earth的電子地圖,確定好到達(dá)學(xué)校的最佳路線。

5 結(jié) 論

西南林業(yè)大學(xué)校園三維網(wǎng)頁建設(shè),通過Google SketchUp將校園中各地物信息建立為三維模型,然后結(jié)合本地服務(wù)器和Google Earth服務(wù),基于Google Earth Plugin將三維模型導(dǎo)入到地球平臺上進(jìn)行網(wǎng)頁發(fā)布,使三維校園以一個全新面貌出現(xiàn),有利于充分發(fā)揮各種校園數(shù)據(jù)的作用,實現(xiàn)校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的共享,提高人們了解校園概況的效率,提供一種全新的校園規(guī)劃、建設(shè)和管理理念。在下一步的工作中,將把該網(wǎng)頁融入學(xué)校主網(wǎng)站中,使用戶真正能快速、直觀、形象地了解校園情況。

實現(xiàn)校園三維化,不僅能有效提高校園地理信息的可視化程度,而且能推廣地理信息在公眾中的影響力,幫助人們便捷的使用GIS查詢、分析功能,也對“數(shù)字小區(qū)”、“數(shù)字交通”、“數(shù)字城市”等中小范圍區(qū)域的信息化建設(shè)工作起到重要的試驗作用。

[1] 羅虹,王士勇.基于Virtools技術(shù)的虛擬教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2007(10):57～60

[2] 余運(yùn)志.GOOGLE EARTH平臺在數(shù)字校園建設(shè)中的應(yīng)用[D].武漢:武漢大學(xué),2009

[3] Google Inc.SketchUp Users'Guide[DB/OL].http:// download.sketchup.com/OnlineDoc/gsu6_win/gsuwin.html,2010-7-26

[4] 陳錦昌,詹偉杰,何正國.虛擬校園中三維景物表面貼圖的研究[J].東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,31(4): 57～61

[5] 劉紅彥,任軍.Google Earth Plug-in的實時信息發(fā)布技術(shù)[J].時代教育,2008,8(1):111～112

[6] Google Inc.Google地球API開發(fā)人員指南[DB/OL].http://code.google.com/intl/zh-CN/apis/earth/documentation/#installing_the_google_earth_plugin,2010-7-26

[7] Google Inc.KML Documentation Introduction[DB/OL]. http://code.google.com/intl/zh-CN/apis/kml/documentation/kmlelementsinmaps.html,2010-07-26

Publishing of 3D Campus Webpage Based on Google Earth Plugin: An Example of Southwest Forestry University Campus

Zhang WanQiu,Qi Chao,Lin ZiFeng,Zhou JingFei
(School of Natural Resources,Southwest Forestry University,Yunnan 650224,China)

Using the digital earth platform of Google earth to realize 3D(three-dimensions)campus has become one of the ways to establish virtual campus.The 3D campus of the Southwest Forestry University was realized.The 3D models of the campus building were constructed by using Google SketchUp.Then,based on the local server and Google Earth serving,the webpage of the 3D campus on the digital earth platform was published by using Google Earth Plugin.And functions such as browsing and inquiring were provided.

Google SketchUp;Google Earth Plugin;3D Campus

1672-8262(2011)04-26-03

P208.2

B

2011—01—22

章皖秋(1979—),女,講師,主要研究遙感圖像處理、地物波譜分析。

西南林業(yè)大學(xué)國家林業(yè)局森林經(jīng)理學(xué)重點(diǎn)學(xué)科(XKZ200901);西南林業(yè)大學(xué)重點(diǎn)基金(200702Z)