Google Map/Earth觀察報＠Sinica

本文轉載自 中央研究院計算中心電子報2011年第13期 作者：陳信安、張智傑

要大規模地將城市建物3D模型化可說是相當大的工程，本文主要是介紹如何縮短3D建模時程與更簡易的方法達到快速建模的作業方式，以下將說明如何結合GIS軟體(ArcGIS)與3D建模軟體(SketchUp)達到快速建模之目的。
此方法將ArcGIS軟體中具有地理坐標的2D向量資料，快速轉換到SketchUp軟體中做3D模型編修、賦予建物材質、環境規劃設計等作業，然後可輸出具有地理坐標之3D模型，即可在具有3D展示功能之軟體(如:Google Earth、ArcGlobe、ArcScene等軟體)中展示模型，若要修改模型(例:材質、方位、高度)或進行環境規劃設計，則需再回到SketchUp中做修改。

操作流程架構圖如下：

詳細操作流程如下：
一、 安裝SketchUp6 Plug-in
SketchUp6 Plug-in外掛程式是由Google公司建立，在安裝此一外掛程式前，需事先安裝ESRI ArcGIS 9.2版與SketchUp 6版軟體，此外掛程式系統要求與詳細安裝流程請見「SketchUpPro6_GIS Plugin Installation Guide」，工作流程指南則可以參閱「SketchUp and ArcGIS：how they work together」。

二、 加入2D圖徵與轉換
在ArcGIS中加入要轉換的2D圖徵(建築基底、道路、資源點等向量資料)與空照圖，並給予建物圖徵高度，再經由SketchUp 6 ESRI Plugin將2D圖徵轉換成3D模型。

1.新增欲轉換圖徵資料:開啓ArcGIS並加入空照圖與要轉換的2D圖徵(點、線資料可以在下一階段模型編修時當作設計之基準點，亦可不用加入)。

圖 1.加入空照圖與圖徵資料

2.給予建物圖徵高度數據:打開build 屬性表增加「height」屬性欄位，並給予建物高度數據(單位公尺)。

圖 2.打開屬性表新增欄位

圖 3.將欄位名稱命名為height

圖 4.開啟編修模式

圖 5.給予建物高度數據(單位為公尺)

圖 6.儲存編輯後結束編輯

圖 7.完成給予建物圖徵高度

 

3.選取欲轉換的2D圖徵資料:點選Select Feature工具，選取欲轉換的圖徵。

圖 8.點選Select Feature工具

圖 9.選取要轉換的圖徵資料(按下shift拖曳可範圍選取)

圖 10.選取欲轉換圖徵

 

4.換2D圖徵轉換成3D模型：設定欲轉換的2D圖徵資料高程屬性參考欄位與空照圖資訊(若空照圖檔案容量太大則無法在SketchUp6顯示)。

圖 11.點選Export selected items to SketchUp 6工具

圖 12.在Feature Classes頁籤中點選build，將Extrude by field選擇height
(2D建物圖徵轉換後的模型高度將依照height欄位變動)

圖 13.在Filename點選Browse選擇模型輸出位置

圖 14.選擇儲存位置，並命名，按下儲存

圖 15.在Raster頁籤中將Exclude from export取消

圖 16.選擇空照圖影像格式(與原空照圖格式相同即可)按下確定開始轉換

圖 17.轉換成功後自動開啟SketchUp

三、 3D模型編修、設計與匯出 接續在SketchUp中編修、設計我們的3D模型，賦予建物牆面材質，亦可以對建築的周圍環境做規劃與設計，設計完成後的3D模型將可匯出成具有地理資訊之Multipatch資料格式(儲存格式為.mdb)，所儲存的地理資訊不只是簡單的3D圖徵，而是複雜3D幾何模型，並可以儲存在我們現有GIS資料庫中。

1. 編修、設計3D模型:轉換後的模型為群組(group)選取要編修的模型，左鍵快點兩下進入群組即可對物件進行編修。圖 18.物件為群組(group)狀態

   圖 19.左鍵快點兩下進入群組中編輯模型

   圖 20.設計3D模型與環境

   圖 21.加入各種組件亦可以在下一階段一起輸出

四、 模型展示 在SketchUp軟體中可將設計好的3D模型輸出具有地理坐標之物件後(ESRI MultiPath格式) ，即可在具有3D展示功能之軟體(如:Google Earth、ArcGlobe、ArcScene等軟體)中展示模型。

1. 選取欲匯出之3D物件:利用選取工具選取要輸出的3D模型(上一階段匯入的線與點不需選取)圖 22.選取欲輸出物件
2. 匯出模型設定:將物件的匯出格式設定具有地理座標格式(.mdb)圖 23.選取匯出成3D Model

   圖 24.匯出的格式選擇ESRI MultiPath(*mdb)加以命名後Export

3. 選擇要匯出的圖徵資料庫:新增圖徵資料集，將匯出具有地理坐標之3D模型資料庫。(若在匯出時出現沒有此項目之警告視窗，表示有選取到匯入的點、線，將其取消選取再重新匯出即可)圖 25.按create增加新的圖徵資料集

   圖 26.命名資料集名稱(不可有數字)

   圖 27.按下OK匯出

   圖 28.完成匯出

4. 在ArcGlobe展示模型:在ArcGlobe加入空照圖與匯出的3D模型即可看到成果。加入3D圖層時，請選擇Show layer at all distances，再點選「Finish」。圖 29.選擇Show layer at all，按Finish完成匯入

   圖 30.完成匯入3D模型

   圖 31.模型與材質呈現效果

五、附註:

1. （註1.）運用此方法時，需安裝ESRI ArcGIS 9.2版與SketchUp 6版軟體，方能安裝 SketchUp6 Plug-in將2D資料轉匯至SketchUp，並將製作好的模型匯出成具有地理坐標之模型(詳細步驟見流程一)；在展示3D模型時，則需要具有3D 展示功能之軟體，如:Google Earth、ArcSence、ArcGlobe，方可展示模型。
2. （註2.）本範例將空照圖轉換至SketchUp時，空照圖無法正常顯示，原因為影像容量過大（與電腦的效能處理有關），建議使用200mb以下之空照圖資（若空間解析度夠高，使用比例尺愈大的圖資轉換至SketchUp時將會愈清楚），確保在SketchUp 6版中能正常顯示，也有助於模型的編修與周圍環境規劃設計。

六、參考資料

1. (2005).” SketchUp and ArcGIS – how they work together.”
   http://www.techlimits.com/newsletters/2006/fevereiro/Using%20SketchUp%20and%20ArcGIS.pdf
2. (2007).” SketchUpPro6_GIS Plugin Installation Guide.”
   http://sketchup.google.com/intl/en/pdfs/SketchUpPro6_GISPluginInstall.pdf
3. (2007). ” Create 3D buildings in SketchUp and position them in ArcScene”
   http://www.esri.com/news/arcuser/1207/files/bringiton.pdf
4. (2007).”Urban Modeling with ArcGIS 3D Analyst and SketchUp”
   http://www.esri.com/news/arcuser/0207/urban.html

 

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