基于Google Earth Plugin的校園三維網頁發布
——以西南林業大學為例

章皖秋,齊超,林紫峰,周靖斐

(西南林業大學資源學院,云南昆明 650224)

基于Google Earth Plugin的校園三維網頁發布
——以西南林業大學為例

章皖秋*,齊超,林紫峰,周靖斐

(西南林業大學資源學院,云南昆明 650224)

數字校園和Google Earth數字地球平臺相結合已成為了實現數字校園的途徑之一。以西南林業大學為例,采用Google SketchUp對校園建筑進行三維建模;然后基于本地服務器與Google Earth服務,利用Google Earth Plugin以網頁形式在地球平臺上發布學校三維全景,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。

Google SketchUp;Google Earth Plugin;校園三維

1 引 言

隨著技術發展,人們要求用更直觀、現實的方式來了解周圍環境,以三維景觀模型為主的數字城市虛擬系統也越來越引起人們關注[1]。近年來,隨著Google Earth的普及進一步帶動了數字地球的三維化,利用Google Earth實現虛擬現實場景迅速成為一個熱點,將數字校園和Google Earth數字地球平臺相結合也就成為了實現數字校園的途徑之一[2]。

本文以西南林業大學為例,采用Google SketchUp對校園建筑進行三維建模及模型優化;然后基于本地服務器與Google Earth服務,利用Google Earth Plugin以網頁形式發布學校三維全景,并提供瀏覽、定位查詢等功能。校園三維網頁的建設有助于加強學校宣傳,為用戶提供各種便捷服務。

2 三維建模

三維模型是校園三維建設的重要組成部分,本文選用Google SketchUp來對校園建筑進行三維建模。Google SketchUp簡單易學,建模效率高、可直接為表面賦予材質、貼圖;它提供多種接口,既可與其他三維數據互轉換,又可與Google Earth、ArcGIS等多種平臺結合;還能免費利用Google Earth的地形和影像數據[3];在模型精細表達和數據量上能達到一個較好平衡。

圖1是利用Google SketchUp建立的西南林業大學的標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;然后根據以每層3 m和建筑層數估算樓高,創建建筑物的簡單三維模型;在簡單模型上創建臺階、房檐、房頂等特殊表面,完成無材質的初步模型;然后,用處理好的真實照片材質,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,采用貼圖替代細小面構建、用組件簡化重復形狀的構建這兩種方法優化模型結構。

圖1 西南林業大學部分三維建筑模型

3 基于Google Earth Plugin插件的網頁發布

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

通過Google Earth Plugin實現校園三維模型發布,有基于Google Earth服務器的發布、基于本地服務器的發布兩種方法[6]。基于Google Earth服務器的發布,三維模型文件保存于Google提供的服務器數據庫中,在數據處理和傳輸、網絡控制、服務器條件,開發難易上具有優勢;但模型管理權限在Google公司,不在開發方,會引起模型所有權問題,并且不利于模型的維護、更新。基于本地服務器的發布,模型文件保存于本地服務器中,模型管理權限在開發方手中,對系統的維護升級、模型更新較為容易;但其模型發布對網絡傳輸條件要求較高、開發難度相對較大、數據的組織和管理復雜。

從模型和系統的管理方便角度出發,本文采用了基于本地服務器的發布方法,實現西南林業大學校園三維的網頁發布。

3.1 發布流程

圖2 西南林業大學校園三維網頁發布流程

圖2為西南林業大學校園三維網頁發布流程。首先,校正Google SketchUp建立的校園三維模型的坐標,使之與Google Earth提供的基礎影像、地形數據匹配,并統一所有數據的坐標系。由于SKP格式數據量龐大,不適合網絡傳輸,而KMZ格式保留了SKP的邊線、材質、紋理,使用三角形替換面,數據量明顯下降[7],因此需要將模型格式由SKP轉換成為KMZ格式,并將KMZ文件上傳放置于本地服務器。然后,安裝Google Earth Plugin插件,并從官方網站申請一個Key,該Key和域名互為唯一綁定,Google Earth Plugin將從Google Earth服務器中加載影像、地形等基礎數據,從本地服務器中加載校園建筑三維模型與其他用戶數據。最后,用KML和JavaScript語言在網頁上實現校園瀏覽導航、建筑物定位、建筑屬性信息顯示等功能。

3.2 網頁功能設計

基于本地服務器調用,本文通過JavaScript、KML、Google Earth API實現西南林業大學的校園三維網頁的開發。網頁主要功能包括:顯示Google Earth影像、加載三維模型和其他地理數據、定位顯示、建筑物介紹。圖3為網頁頁面設計,頁面框架左半部包括標題欄、學校主頁和教研室網站鏈接、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、標志性建筑物定位鏈接、建筑物屬性信息顯示窗體、狀態欄。

圖3 西南林業大學校園三維網頁

校園三維顯示窗體主要顯示各類數據,包括來源于Goolge Earth的影像、地形、道路等基礎數據,和本地服務器上的校園三維模型、其他地理信息數據;但要關閉Google Earth自身的三維圖層鏈接,避免和本地三維模型庫沖突;在該顯示窗體內還設置了漫游工具、經緯度顯示、縮略圖。

在校內建筑定位鏈接和標志性建筑定位鏈接中,當用戶點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建筑物的視角,并顯示相應的經緯度和海拔;同時,在建筑物屬性信息顯示區會呈現目標建筑物的基本信息及現實環境中的圖片。

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頁的顯示核心,由于自動加載會占用大量帶寬和系統資源,因此將三維模型加載作為可選項,在網頁初始加載時,校園三維顯示窗體的地球平臺上只顯示基礎數據,并且定位于西南林業大學;用戶通過復選框決定是否加載三維模型。Panoramio圖片選項可顯示網友上傳的圖片,增進用戶對真實校園環境的理解,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將來的提升。WikiMapia是Google及Wiki引擎的計劃,目標是“描述地球表面”,學校可通過Wiki引擎在學校及附近區域添加官方介紹,可在網頁中直接調用,實現重要宣傳信息的發布。

圖4 網頁中的Panoramio圖片顯示

4 校園三維網頁應用

西南林業大學校園三維網頁可以為廣大師生和校外人員提供各種服務。校外人員可通過校園三維網頁游覽學校,對學校及周邊環境有一定的了解,這對于學校宣傳工作將起獨特作用。新生可根據報道指南,在校園三維網頁上先熟悉校園,這有助于新生在報到時順利到達各指定點,辦理各種手續,為學生和校方都節省了時間、精力。同時,學校經常會有計算機、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,同時可結合Goolge Earth的電子地圖,確定好到達學校的最佳路線。

5 結 論

西南林業大學校園三維網頁建設,通過Google SketchUp將校園中各地物信息建立為三維模型,然后結合本地服務器和Google Earth服務,基于Google Earth Plugin將三維模型導入到地球平臺上進行網頁發布,使三維校園以一個全新面貌出現,有利于充分發揮各種校園數據的作用,實現校園基礎數據的共享,提高人們了解校園概況的效率,提供一種全新的校園規劃、建設和管理理念。在下一步的工作中,將把該網頁融入學校主網站中,使用戶真正能快速、直觀、形象地了解校園情況。

實現校園三維化,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“數字小區”、“數字交通”、“數字城市”等中小范圍區域的信息化建設工作起到重要的試驗作用。

[1] 羅虹,王士勇.基于Virtools技術的虛擬教學系統的設計與實現[J].現代教育技術,2007(10):57～60

[2] 余運志.GOOGLE EARTH平臺在數字校園建設中的應用[D].武漢:武漢大學,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].東華大學學報(自然科學版),2005,31(4): 57～61

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

[6] Google Inc.Google地球API開發人員指南[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。

西南林業大學國家林業局森林經理學重點學科(XKZ200901);西南林業大學重點基金(200702Z)