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1、毕业设计答辩,2013年6月,基于Google Earth和Sketchup的 三维虚拟校园建设,班级： 学号：,一、选题的背景和意义 二、论文的结构和主要内容 三、技术路线图 四、虚拟校园设计过程 五、全文总结 六、致谢,主要内容,1.1选题的背景 随着虚拟现实技术和网上三维虚拟环境的发展，以及数字地球概念的提出和广泛的实践，对现实大学校园的数字化和虚拟化，即对虚拟校园的研究与构建也越来越多。 虚拟校园(virtual campus)是基于地理信息技术、虚拟现实技术、计算机网络技术等高新技术，将校园地理信息和其他校园信息结合，以三维可视化和虚拟现实场境界面实现校园景观、校园信息的浏览、查询，
2、并可上载到计算机网络，提供远程用户访问的一个新的校园空间。这个校园空间主要是利用虚拟现实技术沟建的，所以它也具有虚拟现实技术的一些特征-沉浸感和交互性，即用户在计算机所创造的虚拟校园中有身临其境的感觉，并能对虚拟校园中的实体进行观察、操纵和访问。,一、选题的背景及意义,虚拟现实技术展示,北京鸟巢,旧金山,1.2选题的意义 三维虚拟校园可直接嵌入到大学的网站，直接通过网络浏览器察看，其丰富的、人性化的信息查询等功能，有效提高大学的美誉度，有助于大学自身的宣传和信息的高度集中、配置和互动。三维虚拟校园的直观特性，可以优化领导管理，对于校园信息管理、校园规划、建设等能够全局掌控。 优点：1、直观的交
3、流方式 2、方便的设计工具 3、 最先进的展示手段,一、选题的背景及意义,一、论文的结构和主要内容,第一部分： 绪论，主要是选题背景与意义、国内外研究现状、实现方法与技术路线图。 第二部分 三维虚拟校园建设理论基础，包括虚拟现实技术、Google Earth与KML、建模软件SketchUp概述、三维建模技术综述。 第三部分 基础空间数据的获取与处理，建筑物影像获取、建筑物平面图生成、建筑物的高度数据获取、建筑物及地物纹理数据。 第四部分 三维虚拟校园构建流程， 主要是建筑物纹理及属性数据采集 建筑物三维模型的建立过程及展示。 第五部分 结论与展望。,三、技术路线图,四、虚拟校园设计过程,基本
4、流程,4.1基础空间数据的获取与处理,4.1.1、建筑物及地物的平面数据 4.1.2、建筑物的高度数据 4.1.3、建筑物及地物纹理数据 4.1.4、建筑物及地物属性数据,基础空间数据的获取与处理,4.1.1、建筑物及地物的平面数据 校园空间数据是指地物以及主要建筑物的平面数据，建筑物的高度数据、建筑物及地物纹理数据。 由于手上没有精确的CAD底图，没有直接可以参考的地图，因此校园基础数据主要来源于卫星影像图，市场上QuickBird、SPOT等卫星遥感影像需要购买，价格不菲，从节约成本的角度考虑，本设计采用Google Earth正射影像。,基础空间数据的获取与处理,4.1.1、建筑物及地物
5、的平面数据,基础空间数据的获取与处理,4.1.1、建筑物及地物的平面数据 由于直接在底图上建模比较繁琐，所以要对底图进行矢量化处理，在此基础上单独建立模型。,基础空间数据的获取与处理,4.1.1、建筑物及地物的平面数据 由于直接在底图上建模比较繁琐，所以要对底图进行矢量化处理，在此基础上单独建立模型。,道路平面图,基础空间数据的获取与处理,4.1.2、建筑物的高度数据 建模时需要建筑物高度作为建模参考，所以要事先获取建筑物高度信息。 根据文献，建筑物高度数据的获取主要有以下几种方式： 1）根据已有的研究算法直接从影像文件中提取建筑物的高度信息，这种方法效率高，但不适用于批量数据的处理。 2）通
6、过机载激光扫描仪结合空中影像，运用算法提取建筑物的高程信息，该方法提取速度快，但是后续处理工作量大，费用比较高 3）通过全站仪等测量仪器获取建筑物的高程信息，该方法获取速度快，但是工作量大 4）按层数粗略估算建筑物的高度 因研究范围与建筑物对象数目有限，因此三维虚拟校园中可通过全站仪测量推算建筑物的高度。同时对于宿舍楼等建筑物，结合估算的方法，确定建筑物的高度。所以本文采用（3）（4）结合的方法确定建筑物高度。,基础空间数据的获取与处理,4.1.2、建筑物的高度数据 主要建筑物高度 建筑物名称 建筑物高度 桃苑 26米 竹苑 26米 梅苑、杏苑 26米 松苑 26米 一食堂 15米 二食堂 1
7、3米 公共教学1区 20米 公共教学2区 20米 公共教学3区 20米 公共教学4区 20米 图书馆 16米 镜湖大讲堂 14米 学院办公楼 21米 行政楼 24米,基础空间数据的获取与处理,4.1.3、建筑物及地物纹理数据 建筑物表面纹理的获取与建筑物高度获取存在同样的问题，主要获取方法概括如下： 通过高分辨率数码相机实地拍照获得。该方法需要拍摄大量照片，优点是所采集的纹理比较真实，但是获取速度比较慢，且工作量比较大，但是适合虚拟校园中小范围建筑物纹理数据的获取。 通过空中影像获取。从空中获取的影像中含有建筑物的纹理，可以对这些纹理提取后加以处理。但是这些纹理往往存在变形，需要后期处理，并且
8、真实感不强。 通过计算机简单模拟建筑物表面的纹理，这种方法产生的矢量格式的建筑物纹理，数据量较小，但是真实感较差。,基础空间数据的获取与处理,4.1.3、建筑物及地物纹理数据,实景拍摄的照片,基础空间数据的获取与处理,4.1.3、建筑物及地物纹理数据,纹理数据的处理,基础空间数据的获取与处理,4.1.4、校园地物属性数据采集及分类 作为三维数字校园项目，要尽可能的收集到各类相关的基础信息，为进入学校，对学校情况陌生的用户提供一个很好的帮助。通过逼真的网上三维虚拟数字校园，用户在计算机上即可对校园景观和各种设施获得身临其境的感受，可以使数字校园以一个新的面貌出现，让人更加直观的了解学校。,基础空
9、间数据的获取与处理,4.1.4 校园地物属性数据采集及分类 (1) 学生宿舍楼(竹苑、桃苑、杏苑、松苑、梅苑) (2) 公共服务设施（图书馆、一食堂、二食堂、三食堂、镜湖大讲堂、公共教学区） (3) 学院办公楼（各院办公楼） (4) 道路与景观道路（主干道 小路）、水系、草坪（树木）、运动场（运动场 网球场 篮球场）,基础空间数据的获取与处理,在随后的KML编写和管理中将按照此方案进行分类，以便于用户能更好的查询不同类型的信息。分类后的属性数据在Google Earth中的一、二级目录如图所示。,4.2模型展示（公共服务设施）,图书馆,4.2模型展示（公共服务设施）,公共教学1区,4.2模型展
10、示（公共服务设施）,镜湖大讲堂,4.2 模型展示(生活服务区),一食堂,4.2 模型展示,二食堂,4.2 模型展示(生活服务区),杏苑,4.2 模型展示(生活服务区),松苑,4.2 模型展示(生活服务区),松苑,梅苑,4.2 模型展示(生活服务区),松苑,竹苑,4.2 模型展示(生活服务区),松苑,桃苑,4.2 模型展示(学院办公区),杏苑,环境与测绘学院,4.2 模型展示(学院办公区),杏苑,环境与测绘学院,材料学院,4.2 模型展示(学院办公区),管理学院,4.2 模型展示(学院办公区),行政楼,4.2 模型展示(学院办公区),机电楼,4.2 模型展示(学院办公区),计算机楼,4.2 模型
11、展示(学院办公区),理学院楼,4.2 模型展示(学院办公区),力建-化工楼,4.2 模型展示(学院办公区),艺术楼,4.2 模型展示(学院办公区),信电楼,4.2 模型展示(学院办公区),资源矿业楼,4.2 模型展示(学院办公区),外文文法楼,4.2 模型展示(道路与景观),管理学院,水系,水系,4.2 模型展示(道路与景观),管理学院,道路,4.2 模型展示(道路与景观),植被,4.3 校园三维模型的发布与共享,校园三维模型导入Google Earth,校园三维模型导入Google Earth,首先下载环测矿业资源学院局部卫星图，在SketchUp中打开，然后选择“文件导入”，导入已经做好的
12、环测矿业资源学院三维模型，点击“旋转”“平移”“缩放”按钮，不断调整模型的位置，最终将模型精确摆放在相应位置。然后选择“Place Model”按钮，模型自动传送至Google Earth中相应的位置。,4.3 校园三维模型的发布与共享,校园三维模型导入Google Earth,制作地标文件,在Google Earth中，选择菜单栏“添加/地标”，然后选中图书馆合适的位置，弹出下述对话框，如图，单击“名称”选项后的图标按钮可以按照需要选择不同类型和样式的图标；在“说明”下面的属性输入框里键入图书馆的文字介绍,4.3 校园三维模型的发布与共享,校园三维模型导入Google Earth,校园数据的
13、发布与共享,制作完地标后，按照摆放模型的具体方法，就实现了从Sketch Up 中输出三维校园模型到Google Earth上。,4.4 效果演示,视频展示 漫游视频,五、全文总结,本文以 Google Earth提供的高分辨率影像为主要基础数据，并使用SketchUp软件建立了中国矿业大学虚拟校园的三维基础模型，实现了校园三维景观的可视化仿真，与传统的二维校园图形相比更加直观、生动、逼真。Google Earth的三维地图发布平台是创建虚拟环境的良好载体，将中国矿业大学虚拟校园在此平台上进行发布，实现了数据的快速浏览和共享，有助于学校的招生宣传、辅助相关设计人员，为领导决策提供依据。,需要进
14、一步完善的,存在的问题 1、本文对地形考虑不够周全，缺乏相应的处理，没有较好的体现建筑物的高程信息。 2、有的建筑物悬浮在空中，没有与地面完全对接。 3、出于安全性与保密性的考虑，模型当前只能在单机浏览，未实现上传，尚未与全球共享。 4、查询功能较弱，无法实现属性到地物的查询。 研究展望 在模型中加入地形，较好的体现出高度变化信息。 进一步完善景观，处理好道路、地标、水系、植被， 使之更加丰富。 进一步晚上查询功能，实现双向查询。,大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别感谢我的导师*老师，感谢各位老师的关心和帮助。 请各位老师批评指正。,六、致谢,
