趙哲 ZHAO Zhe；王曉軒 WANG Xiao-xuan

（廣東工業(yè)大學華立學院，廣州511325）

0 引言

當前，國內高校日益重視校園生活的數字化、信息化管理[1]，隨著虛擬校園的建設，對三維實體的圖形圖像處理及模型建立的研究也越發(fā)重視。本文基于廣東省大學生創(chuàng)新訓練項目階段性成果，以廣東工業(yè)大學華立學院為例，在未獲取CAD等圖集數據情況下，探討利用SketchUp軟件，在建模過程中的繪圖思維和方法。

1 立面繪圖法

1.1 簡約模型繪圖方法

1.1.1 繪圖思維構建 目前諸如房地產樓盤、城市建筑群等具有快速建模要求的模型展示，普遍采用簡約建模，也稱為建立粗模。簡約模型繪圖思維，是根據模型使用的實際情況構建，例如在短時間內繪制整個校園建筑物模型，繪圖思維是以高度不一的規(guī)則幾何體表示實體模型外殼，通過紋理映射對幾何體進行貼圖處理。這種模型繪圖思維簡單，在大規(guī)模的三維模型建立中使用廣泛。

1.1.2 繪圖數據類型 在缺少校園圖集數據的情況下，建模數據一般采用相對數據。校園主體建筑物簡約建模的主要數據包括建筑物樓高、長度和寬度值，以及建筑物全景圖片。

1.1.3 繪圖關鍵技術 立面繪圖法中，簡約模型繪制的實質就是通過多個面域的創(chuàng)建，快速建模。建立高度不同的立面，利用SketchUp推拉工具，在同一場景中實現多個規(guī)則幾何體的建立，如圖1所示。然后將處理過的建筑物全景圖片對建筑物進行紋理貼圖。

1.2 精確模型繪圖方法

1.2.1 繪圖思維構建 任何一個常規(guī)的建筑物體，都是以其四個面給予人們第一視覺印象，立面繪圖法的精確模型繪圖思維，是通過對建筑物四個立面進行單獨的繪制，最后拼合面域，構成閉合的整體。這種思維模式，適用于立面簡潔，面上線狀清晰的建筑物。

圖1 立面繪圖示例一

1.2.2 繪圖數據類型 校園主體建筑物精確建模的主要數據包括建筑物樓高、長度和寬度值、建筑物全景圖片以及建筑物立面特色構件的尺寸和圖片。通過對特色構件的圖集數據采集，能夠逼真還原建筑物立面效果的展示。

1.2.3 繪圖關鍵技術 以廣東工業(yè)大學華立學院第一飯?zhí)媒槔?，通過對建筑實景的觀察，飯?zhí)玫拿嬗蚧境是昂髮ΨQ，左右對稱，立面構件簡單，立面給人以簡潔的視覺印象，建模中只需構建兩個立面。

以側立面為例，根據飯?zhí)酶叨群蛯挾鹊南鄬祿?，構建面域，面域成組；根據建筑物全景圖，對整個立面進行多面域的劃分；根據特色構件（指窗體和承重柱），可以在劃分后的面域上直接進行繪圖，如圖2所示。

圖2 立面繪圖示例二

要強調的是，目前利用SketchUp平臺進行三維數字校園的建設處于探索階段，特別是基于GIS軟件對SketchUp模型的導入并不是很方便，在SketchUp平臺中，采用立面繪圖法，常規(guī)的繪圖思維是每一個面域構建一個組，方便后期修改，但是這樣的做法會使得GIS軟件對模型信息的讀取不全面，導致模型在GIS軟件中出現構件分離，建議在立面繪圖時，對于簡潔立面，可以進入面域組進行編輯。一個側立面的繪制基本完成后，通過鏡像就可以在SketchUp平臺中完成飯?zhí)脙蓚€側立面的繪制。類似的方法，可以完成飯?zhí)们昂罅⒚娴睦L制，將四個立面進行面域拼接，最終完成一個精確的飯?zhí)猛庥^模型。

2 幾何組件繪圖法

2.1 繪圖思維構建 由于建筑物一般為對稱的平面形式，立面門窗也比較統(tǒng)一，類型簡易，外墻飾面材質變化較少，可將建筑物拆分為幾個部分進行建模[2]。與利用平面圖集數據進行建模的方法不同，幾何組件繪圖法繪圖思維是將建筑物拆分成2個或者2個以上的幾何構件，分別建立成組，利用組件簡化重復形狀的構建[3]，然后進行拼合，完成建筑物的模型制作。這種繪圖思維，可以形象的比喻成“堆積木”，適用于繪制對象復雜，構成組件較多的模型制作，特別是建筑物的主體構件，一般又由小構件組成，使用幾何組件繪圖法可以較快捷地完成主體構件的繪制。

2.2 繪圖數據類型 校園主體建筑物幾何組件建模的主要數據與前面提到的幾種繪圖數據最大的不同，是幾何組件繪圖需要對建筑物進行分解，不同的繪圖人員有不同的空間思維，通過這種無形的空間幾何數據來完成“積木”的堆疊。

2.3 繪圖關鍵技術 對于走廊、陽臺、護欄、門廳等區(qū)域，只要配合已有的簡單幾何知識，再進行一些細致的處理即可，就可以得到一棟建筑物的初始模型[4]。以廣東工業(yè)大學華立學院學生活動中心的主體構件為例，如圖3所示。通過對實體建筑的分解，在SketchUp中建立多個幾何構件，通過“堆積木”的方式完成主體構件繪制。

圖3 幾何組件繪圖法示例

3 分層疊置繪圖法

3.1 繪圖思維構建 一般的建筑物除首層以外，2層以上樓層建筑風格基本一致，對于需要繪制內部構造的建筑物，分層疊置繪圖思維的構建非常重要。繪圖基本思想是，通過細致深入的繪制單獨層，真實還原樓層的每一個空間，并賦予墻體等構件，然后通過疊置方式，快速成樓。

3.2 繪圖數據要求 除了前面提到的幾種繪圖方法中涉及的數據類型，分層疊置繪圖法還需要對建筑物內部空間的數據進行采集。

3.3 繪圖關鍵技術 以廣東工業(yè)大學華立學院綜合大樓為例，3層以上的建筑樓層布局一致，樓層空間劃分為4：3：4，每層樓呈現左右對稱，可先繪制一張平面底圖，按照4：3：4的布局進行面上拉線，通過推拉工具完成墻體繪制，構件樓層空間，在利用幾何組件繪圖法完成樓層的模型制作，最后進行樓層疊置，如圖4所示。

圖4 分層疊置繪圖法示例

4 三種繪圖方法綜合應用

以設定數值方法輸入精確的三維幾何參數是建立等比例仿真3D場景的最佳方式。SketchUp正是采用這一最佳的方式，在系統(tǒng)中重建一比一的場景[5]。目前，SketchUp平臺的應用廣泛，根據不同建模要求構建不同建模思維，使用不同的繪圖方法，是三維模型繪制成敗的關鍵。

本文所列的立面繪圖法、幾何組件繪圖法和分層疊置繪圖法在實際應用中相輔相成，繪圖的思維模式一般不獨立存在，只有三種繪圖方法綜合運用，三維造型的設計才會更加靈活。

以廣東工業(yè)大學華立學院主體建筑物的建模為例，通過分層疊置進行樓層內部繪圖，立面繪制進行樓層外部雕琢，幾何組件的堆積進行建筑物主體構件或者特色構件的繪制，將繪圖思維融入多樣的手法予以表現，使得成果展現新穎突出，如圖5所示，是廣東工業(yè)大學華立學院學生活動中心模型效果展示圖。

圖5 綜合方法建模示例

5 結語

設計手法的發(fā)展及變革，會影響設計思維的擴展，基于SketchUp進行三維校園模型的繪圖方法探討，為構建虛擬校園模型提供了一種便捷的解決方式。在模型制作前期形成繪圖思維，才能確保模型制作過程的高效性。

[1]張穎.虛擬圖書館在SketchUp中的設計與實現[J].海峽科學,2011(11):39-41.

[2]于志剛，張晨晰.基于Sketchup的建筑物三維建模研究[J].數字技術與應用,2012(11):57-59.

[3]周靖斐，章皖秋等.GIS系統(tǒng)中實現規(guī)?；ㄖ锏娜S建模方法[J].地理空間信息,2011(2):85-90.

[4]趙勝,羅方權,顧東.基于GoogleSketchUp的三維虛擬校園的建立[J].礦山測量,2012(2):36-38.

[5]檀曉翔.鐵路站點GIS信息可視化方法研究[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2012(10):288-289.