基于SketchUp的校園三維手繪地圖構(gòu)建方法
——以江蘇工程學(xué)院主校區(qū)為例

陳田田 王文玲

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226007）

基于SketchUp的校園三維手繪地圖構(gòu)建方法
——以江蘇工程學(xué)院主校區(qū)為例

陳田田 王文玲

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226007）

手繪地圖兼具實(shí)用、觀賞及收藏紀(jì)念價(jià)值，近年來備受青睞。文中以江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，探討了基于SketchUp構(gòu)建校園三維手繪地圖的方法，以實(shí)現(xiàn)校園展示形象立體化、個(gè)性化。

空間信息；手繪地圖；SketchUp；三維建模

隨著社會(huì)生活水平的提高，人們的審美水平不斷提升，對地圖的美觀性也提出了更高要求，尤其是對于以年輕人為主的大學(xué)校園地圖更需要具有較強(qiáng)的藝術(shù)性。傳統(tǒng)的二維地圖表現(xiàn)形式已不足以滿足讀圖者對校園整體空間信息的認(rèn)知程度，手繪地圖作為一種古老而又時(shí)新的地圖表現(xiàn)形式受到越來越多學(xué)子們的青睞。

校園地圖作為記錄信息的一種圖形語言形式，最為古老，在人們認(rèn)知空間環(huán)境、獲取地理信息中發(fā)揮了重要作用。目前我們所熟悉的校園地圖主要有兩種。一種是以正投影法繪制的工程平面圖，這種地圖內(nèi)容嚴(yán)謹(jǐn)、道路標(biāo)注明確、包含的信息量大，但地圖中圖形的概括性和上北下南方位的特定性，要求讀圖者除了具備良好的空間認(rèn)知能力外，還需要一定的讀圖經(jīng)驗(yàn)和足夠的耐心，給初次拜訪者認(rèn)識空間信息帶來了一定的困難，以至于很多人手拿地圖仍然迷失方向。另外一種是通過電腦軟件處理出來的整體鳥瞰圖，即通常所說的效果圖。這種地圖透視準(zhǔn)確，刻畫出了建筑物以及景觀、道路的細(xì)節(jié)，能很好地反映出建筑、環(huán)境、道路間的相互關(guān)系，便于人們對學(xué)校有著整體、宏觀上的認(rèn)知。但其缺點(diǎn)在于細(xì)節(jié)過于繁復(fù)，整體刻畫太過均一，沒有重點(diǎn)，出圖成本較高，低質(zhì)量的印刷會(huì)使地物的辨識度不高、顏色灰暗，整體來說，實(shí)際畫面并不美觀。本文借助SketchUp建模軟件，將校園地圖以三維化的手繪形式呈現(xiàn)，大大提升了校園整體形象，確保了透視角度的統(tǒng)一性，也降低了印刷大規(guī)模三維景觀所花費(fèi)的成本和精力。

1.校園三維手繪地圖的構(gòu)建思路

構(gòu)建校園三維手繪地圖，首先要根據(jù)現(xiàn)有的校園總平面圖（CAD圖），分析校區(qū)整體布。

局、道路走向、建筑物位置、景觀布置以及各區(qū)域的大體面積。并對照校園現(xiàn)狀，現(xiàn)場測繪各建筑物造型、層數(shù)等。然后將CAD建筑平面圖導(dǎo)入SketchUp軟件中，作為底圖，參照現(xiàn)場測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，創(chuàng)建校園三維實(shí)體模型；之后，確定好模型的觀測視角，將SketchUp模型輸出成JPG圖象文件，為后期手繪表現(xiàn)提供底圖。最后，借助手繪工具進(jìn)行手繪表達(dá)，構(gòu)建出具有藝術(shù)化、個(gè)性化、透視準(zhǔn)確的校園三維手繪地圖，構(gòu)建流程圖如圖1所示

圖1 技術(shù)流程圖

2.校園三維手繪地圖的構(gòu)建方法

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：校園CAD平面圖、地形圖、彩色平面規(guī)劃圖、整體鳥瞰圖、各建筑物透視圖、綠地景觀圖等。其中CAD平面圖是后期SketchUp三維建模的基礎(chǔ)，對三維數(shù)據(jù)的質(zhì)量有重要影響。為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，團(tuán)隊(duì)成員根據(jù)學(xué)校的原始平面圖，進(jìn)行現(xiàn)場測繪，進(jìn)一步復(fù)核數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。各建筑物造型、綠地景觀、道路走向等利用數(shù)碼相機(jī)多方位、多角度采集。由于建筑物的精確高度對后期手繪表現(xiàn)要求不高，故采用了

較為簡便的方式，即依據(jù)建筑的形狀特點(diǎn)、估測層高，再乘以樓層數(shù)近似地獲得高度數(shù)據(jù)。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理

圖2 整理后的cad平面圖

CAD平面圖整理：在SketchUp軟件中建模時(shí)候，是把CAD中的墻體、門窗、臺階等拉伸出相應(yīng)的高度，不需要復(fù)雜的尺寸、標(biāo)注、文字、軸線等，因此在導(dǎo)入SketchUp之前，需要對CAD做清理，刪除對建模無用的多余圖層、圖塊，只需要保留一個(gè)簡單而精確的主要輪廓即可，如圖2所示。

（2）采集的紋理圖片整理：現(xiàn)場采集的照片是建立各建筑物立面模型的依據(jù)，在用數(shù)碼相機(jī)對校園中的建筑物、道路、綠地景觀等進(jìn)行拍攝時(shí)候，由于受到取景角度、位置關(guān)系、光照條件等因素的影響，所采集的圖片透視角度不完全一致，在SketchUp軟件中并不能用作紋理直接貼在建筑物表面，需要利用Photoshop圖像處理軟件對采集的紋理圖片進(jìn)行校正，包括透視角度的調(diào)整、圖片質(zhì)量的改善（調(diào)整圖片的顏色、亮度、對比度）、圖片大小的縮放，這樣就可以獲得滿足要求的參照圖片，以保證材質(zhì)貼圖的質(zhì)量和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

Sketchup校園三維模型的構(gòu)建

（1）導(dǎo)入CAD平面圖：將前期整理好的CAD底圖導(dǎo)入到SketchUp軟件中，并將之做成一個(gè)組。利用線條、矩形等工具圍繞CAD底圖描出墻體、柱體、樓梯等結(jié)構(gòu)線，并確保所描的線之間能生成一個(gè)面（也叫面域），方便后期擠出高度。

（2）擠出墻體高度：利用推/拉工具將生成的墻體面域擠出高度，在建模時(shí)候最好把每個(gè)建筑物分開建模，這樣可以大大加快計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度。建筑物墻體的高度生成之后，需要根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)或目測得到的高度數(shù)據(jù)挖出門洞、窗洞等。為了便于后期修改，需要把建立好的墻體做成一個(gè)組，在組里進(jìn)行細(xì)節(jié)操作。

（3）刻畫立面造型：立面造型的塑造是整個(gè)建筑物建模的難點(diǎn)所在。第一種方法可以根據(jù)現(xiàn)場采集的紋理圖片，一一比對著建模，刻畫出立面前后層次、結(jié)構(gòu)造型、門窗樣式以及界面上的材質(zhì)。該方法建模比較費(fèi)力，但效果真實(shí)，層次關(guān)系明確。第二種方法可以直接把處理好的紋理貼圖直接貼在建筑物表面上，簡單易操作，但比較平面化。圖3、圖4分別是綜合實(shí)驗(yàn)大樓、崇謇樓立面造型效果。

圖3 綜合實(shí)驗(yàn)大樓立面造型

圖4 崇謇樓立面造型

（4）各單體組合；：每一個(gè)獨(dú)立的建筑模型建好之后，根據(jù)CAD地圖，把各建筑單體拼合到一起，形成一個(gè)完成的整體校園建筑模型。然后參照彩色平面規(guī)劃圖，完成景觀綠化布置。

2.4 JPG圖象文件的輸出

三維手繪地圖需要表現(xiàn)出整體場景的鳥瞰圖，它的最大難度在于全景鳥瞰圖的視野角度和比例尺的把握。因此，本項(xiàng)目借助了SketchUp軟件，先建立起校園整體三維模型，然后利用軟件中定位鏡頭、正面觀察、漫游等視圖功能，確定一個(gè)最佳觀測視角，導(dǎo)出成JPG圖象文件，作為后期手繪表現(xiàn)的底圖，以確保每棟建筑、每處景觀透視角度的統(tǒng)一性，導(dǎo)出模型的數(shù)據(jù)符合繪畫中的透視規(guī)律，減輕了編繪人員在繪畫時(shí)對處理畫面透視的工作量，提高手繪地圖的科學(xué)性、觀賞性。圖5為江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園整體模型輸出的圖片效果。

圖5 校園全景圖

2.5 三維手繪地圖表現(xiàn)

確定角度和比例尺后，將sketchup建的模型輸出JPG格式的三維地圖數(shù)據(jù)，手繪過程主要是針對三維數(shù)據(jù)視覺效果不佳的情況進(jìn)行重制、改善。重點(diǎn)突出需選取最具代表的建筑進(jìn)行調(diào)色，必要時(shí)進(jìn)行夸張和放大。為了體現(xiàn)畫面的層次感，必須破壞掉原圖均一的色調(diào)，用明快而又分明的顏色去表達(dá)各類建筑。

舍棄掉大量的妨礙讀圖的細(xì)節(jié)，如建筑層數(shù)等等，必要時(shí)僅以一些線條粗略表達(dá)即可。對于綠地要素，不要求逼真，寫意地表達(dá)更可以加強(qiáng)圖面的觀賞性，進(jìn)一步降低干擾。圖6是手繪的初步效果。

圖6 校園手繪地圖的初步效果

3.構(gòu)建校園三維手繪地圖的創(chuàng)新之處

（1）科技精準(zhǔn)與人性寫意的雙重表達(dá)

基于SketchUp的校園三維手繪地圖構(gòu)建方法，在校園平面圖、現(xiàn)場地形圖、電腦效果圖的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，在保證位置精準(zhǔn)、空間關(guān)系正確、滿足地圖的基本特性的前提下，通過大膽創(chuàng)新和形象思維，充分?jǐn)X取校園內(nèi)最具特色的建筑、景觀、道路、雕塑等進(jìn)行藝術(shù)加工，虛實(shí)相間地描繪出江蘇工院的校園魅力。手繪的方式使地圖線條避免生硬，顯示出圓潤、通暢的美感，是蘇工院展示自我的一張名片。

（2）實(shí)用與創(chuàng)意相結(jié)合

實(shí)用性是地圖的基本特點(diǎn)，而創(chuàng)意則是滿足作為差異化精神體驗(yàn)市場需求的重要內(nèi)容，本地圖同時(shí)運(yùn)用工藝地圖與常規(guī)地圖的表現(xiàn)技巧，以此為支撐，多維度展開，凸顯了藝術(shù)性與實(shí)用性、規(guī)范性的完美結(jié)合。在滿足地圖這一客體基本需求的同時(shí)，充分調(diào)動(dòng)起項(xiàng)目組成員的主觀能動(dòng)性、創(chuàng)造力和想象力，不僅是人們認(rèn)知校園空間環(huán)境的指南，也給讀圖者以極大的視覺享受。該手繪地圖首先是廣大師生家長們快速了解校園的一張導(dǎo)游圖，其精確的地理定位、直觀的道路走向、準(zhǔn)確的空間布局都為游客的出行提供了很大方便。其次，它以其藝術(shù)化的筆觸描繪校園的景觀特征，將傳統(tǒng)的手繪技法同現(xiàn)代審美情趣、科技手段相結(jié)合，具有一定的收藏價(jià)值。

4.構(gòu)建校園三維手繪地圖的意義

校園三維手繪地圖的構(gòu)建，結(jié)合已有的二維平面圖，利用手繪的形式對園內(nèi)建筑、景觀、道路等進(jìn)行三維立體化表達(dá)，全新繪制校園地圖。其研究成果一方面可隨著錄取通知書或校園活動(dòng)一起派發(fā)給來訪者，準(zhǔn)確、全面地指示信息以幫助他們快速認(rèn)知校園整體空間，找到相應(yīng)目的地，頗具實(shí)用價(jià)值。另一方面，在手繪地圖的繪制中，著重刻畫了校園內(nèi)標(biāo)志性建筑物和特色雕塑、文化墻，運(yùn)用水彩的肌理效果表現(xiàn)了校園的藝術(shù)特色，在文字介紹上結(jié)合我校的校風(fēng)、校訓(xùn)，體現(xiàn)學(xué)校辦學(xué)特點(diǎn)，這種藝術(shù)化的手繪地圖不僅能給人耳目一新的感覺，還能提升我校對外宣傳形象。此外，手繪版的校園地圖，還能為團(tuán)隊(duì)成員的青春留個(gè)念想。當(dāng)十年、二十年甚至四十年之后的他們再拿起這份地圖時(shí)，可以追憶一下那些年的校園時(shí)光。

［1］李傳華.基于Google Sketchup的虛擬校園三維景觀構(gòu)建［J］.礦山測量，2011，（12）.

［2］楊乃.基于空間認(rèn)知的三維地圖設(shè)計(jì)若干問題的研究［D］.武漢大學(xué)，2015.

［3］王曉予.基于認(rèn)知地理理論的區(qū)域形象提升設(shè)計(jì)［J］.裝飾，2014，（5）.

P208 TU984.14

A

1671-5136（2016）01-0133-03

2016-03-15

江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目《基于空間認(rèn)知的校園三維手繪地圖設(shè)計(jì)》。

陳田田（1995-），女，江蘇鹽城人，江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生；王文玲（1981-），女，江蘇連云港人，江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師、中國礦業(yè)大學(xué)碩士。研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)研究。