人人參與，共建你我家園

李不言等

摘 要：Google Earth可以進(jìn)行三維地形瀏覽，但全球數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大，其公司本身并不提供3D建筑模型，必須由用戶上傳，因此大部分地區(qū)只能看到衛(wèi)星拍攝的頂視圖。建筑草圖大師Sketch Up為我們提供了一款構(gòu)建三維建筑模型的軟件，通過(guò)上傳三維模型到Google服務(wù)器，構(gòu)造人居環(huán)境。本研究是通過(guò)對(duì)湖北工業(yè)大學(xué)校園進(jìn)行針對(duì)谷歌地球的建模，探討如何讓人們參與到人居環(huán)境三維建模中，使人們更為直觀地了解到自己生活空間的真實(shí)環(huán)境，提升人們的榮譽(yù)感和歸屬感。

關(guān)鍵詞：谷歌地球；3D建筑；城市

1 共建你我家園的意義

近幾年來(lái)，百度和搜狗地圖陸續(xù)推出了城市三維建模，這些地圖呈現(xiàn)了明顯的動(dòng)畫(huà)風(fēng)格，人們并不能從這些地圖上得到對(duì)城市的真實(shí)印象，由于并不是真正的三維建模，用戶只能從固定的角度觀看地圖。因此，建筑會(huì)在一定程度上遮擋住部分道路，影響了地圖的使用。與這些地圖相比，Google Earth提供了一個(gè)平臺(tái)——Google Earth的3D模型庫(kù)收錄了人們用Sketch up制作的模型，只用給這些模型添加上地理位置，通過(guò)Google Earth的審核后，模型就會(huì)出現(xiàn)Google Earth的衛(wèi)星地圖上。所有使用谷歌地球的用戶可以在這個(gè)平臺(tái)上一定程度上不受時(shí)空的局限，以任意角度來(lái)體驗(yàn)地球上的任意人居空間。“‘ 谷歌地球 提供的不僅是新的技術(shù)功能，它提供的是一種新的信息傳播結(jié)構(gòu)，提供的是幫助人們認(rèn)識(shí)世界、認(rèn)識(shí)自身的新的思維、新的方法和新的工具?！?sup>[1]

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活節(jié)奏隨之前所未有的高速起來(lái)。快節(jié)奏的生活方式對(duì)人們的生活態(tài)度產(chǎn)生了巨大的影響，人們?cè)诜泵Φ墓ぷ鲗W(xué)習(xí)中，不僅不關(guān)心自己所處城市的現(xiàn)狀，甚至連自己最經(jīng)常工作生活的一方小天地也選擇了同樣的漠視——他們認(rèn)為自己只是城市的過(guò)客，亂扔垃圾、亂闖紅燈、惡意破壞公共設(shè)施等；而當(dāng)城市回饋他們同樣的冷漠——臭氣熏天的小巷、混亂的交通、搶劫事故頻發(fā)的沒(méi)有路燈的拐角等。這種惡性循環(huán)，導(dǎo)致了人們喪失了對(duì)城市的歸屬感和榮譽(yù)感，而其根本原因是人們失去了對(duì)城市的參與性。對(duì)城市的參與性，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是個(gè)人對(duì)城市的貢獻(xiàn)。正如人們最喜愛(ài)的東西，往往并不是制作最精美的，而是參與度最高的。那么，如何才能提高對(duì)城市的參與性呢？由于地球上面積過(guò)大，建筑過(guò)多，整體數(shù)據(jù)量過(guò)大，Google公司并不提供Google Earth的3D模型，因此也給人們提供了一個(gè)不用付出太多時(shí)間，不用太過(guò)復(fù)雜的技術(shù)，人人都可以參與的方式——使用Sketch up建模，上傳到Google Earth，將自己的家園以更加直觀的方式呈現(xiàn)在所有Google Earth的用戶面前。

2 如何共建你我家園

Google Earth建模項(xiàng)目就是基于共建你我家園這個(gè)理念之下進(jìn)行的對(duì)湖北工業(yè)大學(xué)校園環(huán)境的模擬。湖北工業(yè)大學(xué)為湖北省屬重點(diǎn)大學(xué)之一，校園占地面積1675畝，校舍建筑面積84萬(wàn)平方米，此次研究我們構(gòu)建了校區(qū)內(nèi)已存在的包括教學(xué)樓、圖書(shū)館、食堂、宿舍樓等50余棟師生日常使用建筑。這些建筑的生成，帶給每一個(gè)湖工師生對(duì)自己的生活環(huán)境更為直觀的感受，增加師生對(duì)學(xué)習(xí)生活的熱愛(ài)；同時(shí)給那些不太了解湖工，又在考慮這所學(xué)校的未來(lái)學(xué)子，提供一個(gè)開(kāi)放、高質(zhì)量的信息平臺(tái)。經(jīng)過(guò)多次的查閱資料和試驗(yàn)，就如何構(gòu)建湖北工業(yè)大學(xué)校區(qū)模型上面，我們小組總結(jié)了以下幾點(diǎn)：

2.1 紋理數(shù)據(jù)采集

衛(wèi)星影像可以借助 Google Earth抓圖表達(dá)建筑物頂部紋理，但一般無(wú)法很好地表達(dá)側(cè)面紋理。為了使建筑物三維模型的側(cè)面紋理盡可能接近真實(shí)建筑，可以用數(shù)碼相機(jī)對(duì)建筑物獲取其前后左右各方向的照片，作為三維建模型后期紋理貼圖的參考。由于Google Earth3D建筑圖層中收錄的模型所占硬存必須很小（10M以下），以適應(yīng)龐大數(shù)據(jù)快速加載的要求，因此所有的模型是由簡(jiǎn)單基本的體塊組成，然后在所有界面貼上真實(shí)照片來(lái)表現(xiàn)建筑細(xì)節(jié)。雖然這樣的模型并不能很完美地表現(xiàn)出建筑設(shè)計(jì)的精妙，但是越為清晰美觀的真實(shí)照片，模型的效果也會(huì)越好。

傳統(tǒng)觀念中，越高端的相機(jī)拍出來(lái)的照片就越好，但對(duì)于高端相機(jī)來(lái)說(shuō)，一張精細(xì)程度的JPG大概在2～3兆左右，一個(gè)貼圖模型的建立，往往要使用二十張左右的素材圖片。如果不經(jīng)過(guò)壓縮，整個(gè)模型的大小會(huì)在40兆以上，這明顯不符合信息時(shí)代對(duì)信息快速傳達(dá)的要求。因而普通相機(jī)更符合我們的需求，精細(xì)程度的JPG大概在1兆左右，單體建筑模型的大小在建模初期就可以控制在15兆左右，而且并不影響模型在谷歌地球中的整體觀賞效果。得到我們需要的素材照片需要考慮多方面的因素。

圖1是在多云的天氣下拍攝的，建筑整體呈灰紅，建筑細(xì)節(jié)辨認(rèn)不清；圖2是在晴朗的天氣下拍攝，建筑整體呈本身的顏色，建筑細(xì)節(jié)清晰可辨。圖3約為在下午3點(diǎn)左右拍攝，圖4約為在下午5點(diǎn)左右拍攝的，差不多的角度，但是同一建筑存在明顯的色差，作為素材同時(shí)在模型中使用時(shí)，會(huì)降低整體建筑的協(xié)調(diào)感。圖5和圖6為同一幢建筑，建筑周邊陰影的干擾程度會(huì)影響建筑整體效果，我們應(yīng)該盡可能的拍攝沒(méi)有被影響的部分，通過(guò)分區(qū)域重復(fù)多次貼圖，來(lái)盡可能地完善建筑的整體性?？傮w來(lái)說(shuō)，晴朗的天氣和統(tǒng)一時(shí)間段拍攝，選取合適的拍攝內(nèi)容可以幫助我們得到更為統(tǒng)一協(xié)調(diào)的模型。

2.2 三維建模與貼圖

Google Earth建模對(duì)模型并不需要太過(guò)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，建筑實(shí)體的平面，可以從中Google Earth中獲取所需建造的模型的地理位置，截取屋頂平面投影，作為建筑的平面。通過(guò)影像判讀、實(shí)地調(diào)查或從地形圖上獲取建筑物層數(shù)信息，按估計(jì)的層高計(jì)算建筑物高度，在 Sketch Up中用“推拉工具”（“Push”快捷鍵為P）拉至該高度，先做出該建筑物的大致輪廓，按照“從大到小，從整體到局部”的原則完善細(xì)節(jié)。建筑體塊上必要轉(zhuǎn)折的地方，如突出建筑立面較多的樓梯間等可以粗略表現(xiàn)，小轉(zhuǎn)折如某些構(gòu)造柱則可以模糊化與立面一起處理。根據(jù)采集的照片，對(duì)建筑物的前后左右四個(gè)方向進(jìn)行修改，關(guān)于屋頂?shù)牟糠謪⒄諒腉oogle Earth上采集的衛(wèi)星影像完成，大部分建筑的屋頂比較簡(jiǎn)單，容易處理，但側(cè)面細(xì)節(jié)建模的工作量較大，故而在此我們要反復(fù)使用貼圖工具。在我們建模的過(guò)程中，主要用到了兩種貼圖的方式：第一種是普通貼圖。這種貼圖是最基礎(chǔ)的，就是賦予一個(gè)平面一個(gè)貼圖材質(zhì)，這個(gè)貼圖單元在這個(gè)平面上可以重復(fù)n次，也可以比平面大，貼圖的調(diào)整主要靠貼圖坐標(biāo)來(lái)調(diào)整。當(dāng)我們所建模型存在曲面時(shí)，就需要用到投影貼圖。任何曲面，不論是否被柔化，都應(yīng)使用投影貼圖來(lái)保證貼圖的無(wú)縫拼接。實(shí)際上投影貼圖就是在貼圖來(lái)源平面上，截取被賦材質(zhì)物體的投影形狀的貼圖，將貼圖包在所要貼圖的曲面上，形成無(wú)縫的貼圖結(jié)果。

2.3 貼圖壓縮和模型清理

谷歌地球軟件只能運(yùn)行所占硬存較小的模型，若想清晰準(zhǔn)確地展現(xiàn)湖工大的校園風(fēng)景，則必須精細(xì)地建模，從而導(dǎo)致模型數(shù)據(jù)量較大。因此，找到其中的平衡點(diǎn)便成了必須解決的問(wèn)題。首先，建模的過(guò)程中要在保證盡可能表現(xiàn)建筑原貌的條件下，減少面和線，以此來(lái)減小模型大小。然而，由于Sketch Up軟件自身特點(diǎn)，建模的過(guò)程中不可避免會(huì)產(chǎn)生一些多余的線和面，則需要通過(guò)Sketch Up自帶的工具和插件來(lái)解決。

方法一：窗口→模型信息→統(tǒng)計(jì)信息→清除未使用項(xiàng)，該功能可以清除大部分多余的線面和未使用的組、樣式等，但效果常常不盡人意。方法二：安裝并使用“Cleanup”插件，勾選所需要清除的包括線、面等選項(xiàng)，點(diǎn)擊清理后清理效果較方法一好。此外，模型的所有貼圖皆來(lái)自拍攝的照片，在貼圖過(guò)程中貼圖會(huì)根據(jù)素材圖片的大小保存在模型信息中，使用的拍攝素材越多，模型也會(huì)越大?！癟exture Resizer”插件可以改變貼圖清晰度來(lái)調(diào)節(jié)模型大小。因此，需要根據(jù)原照片的像素來(lái)不同程度地縮小貼圖，既保證貼圖清晰可辨，又把模型的大小控制在合適的范圍內(nèi)。

2.4 輸出三維模型到Google Earth

Google Earth建模的最后一個(gè)步驟是將建好的模型上傳到谷歌地球。注冊(cè)一個(gè)Google賬號(hào)之后就可以將模型上傳到模型庫(kù)（Google的3D模型庫(kù)是一個(gè)很好的共享與展示模型的平臺(tái)，人們可以從其中下載到所需要的模型，同時(shí)也可以將自己做的優(yōu)秀的模型分享給別人），已上傳的模型經(jīng)過(guò)Google內(nèi)部審查，Google公司在審查后會(huì)反饋的一些有問(wèn)題的模型，一般為以下幾點(diǎn)：（1）上傳的模型要壓縮到小于每個(gè)不到10M。（2）上傳的模型要分開(kāi)進(jìn)行單獨(dú)上傳。（3）模型上的貼圖照片要進(jìn)行合并，一個(gè)面上的貼圖要是一個(gè)整體。（4）每個(gè)面都要有貼圖，建筑的立面不能用Sketch Up中顏料桶上色也不能不處理。重新修改整理模型并進(jìn)行再次上傳，通過(guò)驗(yàn)證后就模型會(huì)出現(xiàn)在Google Earth地圖中模型的實(shí)際地理位置上。

完成以上步驟后，所有使用Google Earth的用戶都能夠從各個(gè)角度觀賞到湖北工業(yè)大學(xué)的校園風(fēng)景，體驗(yàn)真實(shí)的校園景觀。聚少成多，滴水成河。只有每一個(gè)人都積極參與到Google Earth 3D建模中來(lái)，才能填補(bǔ)Google Earth在3D建筑上的空白，將人們的家園呈現(xiàn)在所有人面前。而人們?cè)谟^賞身邊建筑的時(shí)候，倘若對(duì)別人做的模型不滿意，可以自己親自動(dòng)手制作，將自己心目中最美的家園展現(xiàn)在人們面前。

3 共建你我家園的展望

Google Earth在未來(lái)可以更好地改善人們生活：對(duì)于學(xué)校而言，Google Earth可以將每一棟教學(xué)樓的信息反饋到Google Earth中，例如科技樓開(kāi)展的講座和活動(dòng)時(shí)間、教學(xué)樓平時(shí)空閑可供學(xué)生自習(xí)的教室以及大禮堂周末放的電影，這樣同學(xué)們可以直接在網(wǎng)上查到感興趣的活動(dòng)或者空閑教室，并能規(guī)劃好自己的時(shí)間，相同興趣愛(ài)好的同學(xué)提供一個(gè)分享交流的平臺(tái)。對(duì)于社區(qū)而言，Google Earth可以收錄每一棟住戶的樓層、姓名、電話、工作等信息，用戶可以選擇是否將自己的信息公開(kāi)，或者對(duì)哪一類人公開(kāi)，保證私密性的同時(shí)提供交往性，使人們的生活更有人情味。對(duì)于城市而言，Google Earth三維建模能夠?qū)崿F(xiàn)人們對(duì)一個(gè)城市的更直觀的認(rèn)識(shí)，人們能在Google Earth中查找城市觀察一個(gè)城市的全貌，增加了人們對(duì)城市的可讀性。除了建筑的建模外，道路、環(huán)境的建模也可以運(yùn)用到谷歌地圖中，人們可以在其中隨時(shí)觀察與截取城市的街景，便于建筑的定位與查詢，如果結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的交通查詢，就能更直觀便捷地到達(dá)人們所達(dá)地。

通過(guò)這些方式，提升人們的社會(huì)責(zé)任感，使人們?cè)诃h(huán)保、節(jié)能等方面有更多的進(jìn)展，改善人居環(huán)境的同時(shí)，愛(ài)護(hù)我們的地球。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高鋼.從“ 谷歌地球” 的功能演進(jìn)看未來(lái)信息傳播的多元維度[J].國(guó)際新聞界，2009（3）：76.

[2] 張?zhí)熘?谷歌地球?qū)?guó)際傳播的影響[J].東南傳播，2009（8）：28.