Sketch Up建模技术在工程环境设计中的应用

摘　要：利用Google Sketch Up快速建模技术，结合卫星影像地图软件所提供的便利的、开放式、丰富的真实地理环境信息资源，研究如何将真实地理环境与设计方案有效地结合，并在城际铁路、客运专线隧道与桥梁等项目中应用，以评价设计方案对环境所产生的影响。

关键词：Sketch Up；建模；工程环境设计
引言
　　本文重点论述如何充分利用Google Earth(简称GE)卫星影像地图软件所提供的便利的、开放式、丰富的真实地理环境信息资源，利用快速建模技术，为铁路、公路、城市轨道交通及市政设计服务，把真实地理环境信息资源与设计方案有效地结合，实现工程前期设计方案的优化和论证。
1. 实现虚拟线路方案设计的技术路线
　　为了解决设计方案与既有线路周边环境和地貌的融合，采用基于GE的地理信息展示平台，利用现有的资料及技术，通过Google Sketch Up建模技术在GE所提供的卫星影像图上进行建模，再将Google Sketch Up软件建好的模型导入到GE当中去，这样在GE软件中与工程相关的建筑、线路及地形环境就会拔地而起，通过在GE软件环境中制作线路环境浏览，从而使实现直观地对虚拟环境线路方案进行论证成为可能。
2. 在城际铁路设计中的应用
　　京津城际（天津段）是在地形信息相对比较平缓的基础上选线论证的实例，主要涉及城市路网、立交桥和地标建筑，特点是大部分建筑工作是规则模型和平滑路径。
　　图1到图3展示了该城际铁路方案设计的过程。图1显示京津城际（天津段）在GE上的图片，其中色块表示了周边环境和建筑物，红色线条表示了京津城际线位。图2展示了周边环境的三维建模图片，在图1上对色块表示的建筑物，通过Google Sketch Up建模软件在GE所提供的卫星影像图上进行三维建模，贴好材质，进行真实感处理，再把建好的模型导入到GE当中去。在图2基础上，定好三维动画漫游路径，调整摄像机位置、高度，然后进行三维动画漫游。从而把京津城际线路与和沿线地形、地物及地貌以真实的三维模型展现在面前。游览方式可采用人机交互与自动方式。全面准确地展现铁路设计方案与沿线环境、建筑之间的关系和相互产生的影响。
　　
　　
                      图1铁路线路与GE的叠加
　　
　　
　　　　　　　　　　　　　图2周边建筑三维建模图片
　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3. 客运专线隧道与桥梁工程的应用
　　通过在山区地形之上建立山区、隧道、高架桥梁的模型、并将模型与地形达到完美融合后，利用GE的全方位、多视角的演示来充分论证线路选择的合理性，从而实现在多山复杂地形上的应用
　　图3展现了该客运专线在GE上真实位置，并把线路平面示意图叠加到GE上。图4展示了客运专线某大桥和隧道以及相应地型模型图片，这些模型都是基于设计资料与实际地形，通过Google Sketch Up建模软件在GE所提供的卫星影像图上进行三维建模形成的。
　　通过虚拟现实技术手段，可以充分论证隧道与桥梁相应工程设计的合理性、完美性以及准确性。全面和准确地评价隧道与桥梁相应工程设计方案对沿线地区所产生的影响。尽可能协调、避免及解决隧道与桥梁相应工程设计方案中出现大量切割山坡、开挖山岳岗地、填平沟壑、砍伐树林、侵占湿地、分割草地等侵害自然地貌与生态环境的问题，使铁路的设计充分考虑到与周围环境之间的相互融合与协调。
　　
　　　　　　　　　　　　      图3客运专线在GE上的线位图
　　
　　　　　　　　　　　　　　　图4建立的桥梁模型
4. 结束语
　　以往在进行工程项目的虚拟现实展示的过程中，面临着两大难题，一是环境与地貌的数字化基础资料不够准确和全面，造成环境失真；二是环境建筑需要大量、长期的建模工作，效率低、投入大、时间长。而利用GE平台免费提供的三维数字化地形作为基础，以Sketch Up建模技术，可以快速、高效地形成工程方案的实景，对于铁路工程项目前期进行方案论证、比选，准确评估工程与周边环境的影响方面具有重要的实用意义。

参考文献：
[1] 刘强，漆波《Sketchup效果图设计完全解析》2007-5-1兵器工业出版社
[2] 江宽《Google API 开发详解：Google Maps 与GE 双剑合璧》2008-1-1电子工业出版社
[3] 周元兴《Google入门与实例教程》 2007-4-1电子工业出版社