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，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 13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,