基于SketchUp网格法对山区地形展开三维建模和渲染的技术研究

基于SketchUp网格法对山区地形展开三维建模和渲染的
技术方法研究
摘要：山区地形建模一直是规划和设计中的难点，传统的方法是根据等高线绘
制山区，需要多个软件配合，费时费力且效果不佳，最终会产生“梯田状”的
地形，而且后期渲染效果也不逼真。

本文中笔者使用SketchUp的网格法对山区地形进行建模和渲染，保证山区地形模型的精准、快速、逼真。

关键词：SketchUp网格法山区地形建模渲染方法
对山区地形传统的建模方法是使用Autocad和3DSMAX结合的方法，操作复杂，效率很低。

而SketchUp软件倾向于建筑和规划的使用。

笔者首次尝试使用SketchUp8.0新推出的“Sandbox”沙盘工具，再结合SketchUp曲面贴图的技术对山区地形建模和渲染展开研究，取得了比较满意的效果。

一、SketchUp软件介绍
SketchUp是Google公司推出的一个极受欢迎并且易于使用的3D设计软件，官方网站将它比喻作电子设计中的“铅笔”。

（后文简称为SU）它的主要特点就是使用简便，人人都可以快速上手。

在SU中建立三维模型就像我们使用铅笔在图纸上作图一般，SU本身能自动识别这些线条，加以自动捕捉。

它的建模流程简单明了，就是画线成面，而后挤压成型，这也是建筑建模最常用的方法。

独特简洁的界面，可以让设计师短期内掌握；适用范围广阔，可以应用在建筑，规划，园林，景观，室内以及工业设计等领域；方便的推拉功能，设计师通过一个图形就可以方便的生成3D几何体，无需进行复杂的三维建模；快速生成任何位置的剖面，使设计者清楚的了解建筑的内部结构，可以随意生成二维剖面图并快速导入AutoCAD进行处理；与AutoCAD，Revit,3DMAX，PIRANESI等软件结合使用，快速导入和导出DWG,DXF,JPG,3DS格式文件，实现方案构思，效果图与施工图绘制的完美结合，同时提供与AutoCAD和ARCHICAD等设计工具的插件；自带丰富的材质库；轻松制作方案演示视频动画，全方位表达设计师的创作思路；具有草稿，线稿，透视，渲染等不同显示模式；简便的进行空间尺寸和文字的标注，并且标注部分始终面向设计者。

SU革命性地完成了三维到二维设计的过程。

可以导出多种形式的图像或者视频，今后SU有可能成为实现
无图纸施工的第一个工具。

二、建模过程
本文山区地形建模主要采用SU8.0中的“sandbox”沙盘工具系列，并且只使用这个系列中的“根据网格创建地形”工具。

2.1首先，使用“根据网格创建”工具在窗口里直接拖出一张网格，值得注意的是根据地形精确程度，可以对每个单元网格的尺寸进行调节。

本文选1000mm ×1000mm的网格尺寸做示例，画出一张网格图，这个网格默认为一个组件。

2.2创建山区地形表面
进入这个组件，使用“曲面拉伸”工具对实际需要产生凹凸的地方的网格拉伸一定高度。

可以对单元网格的点、横向线、纵向线、对角线进行曲面拉伸。

注意，在这个拉伸过程中可以随时调节拉伸的范围，这样可以拉伸出不同大小的“山头”或“洼地”。

本文采用5000mm、8000mm、10000mm这几种拉伸范围，局部地区可以进行了多次拉伸。

2.3柔滑边线
建好网格图以后，我们需要对这个模型进行边线的柔化，这样更接近现实情况。

选中模型，点击右键选择“软化/平滑曲线”，并将“法线之间的角度”调到最大。

同时勾选“平滑曲线”和“软化共面”两个选项。

这样，基本的山区地形就建好了。

三、渲染过程
本文不采用软件里提供的植被材质，而是使用真实的山区地表照片，对其进行渲染，这样能取得更逼真的效果。

因为是曲面上贴图，所以此处渲染贴图较为复杂。

3.1首先，挑选一张山区地表照片，并导入到模型里，尽量做到与模型在平面上等大。

3.2分别选中图片和山体，右键点击“分解”。

然后用“材质管理器”中的“吸管”吸取山体颜色，然后再点击山体，最后显示“雾化”并删掉原图片。

山区地形渲染就成功了
四、导出图片
选择一个合适的角度之后，导出二维图形，结果如下：
四、结语
使用SketchUp软件中的网格法进行山区地形建模，并使用该软件的曲面贴图的特殊方法进行渲染，可迅速建立山区地形模型，方便快捷、易于上手，且效果逼真。

对道路设计和地区规划等各领域有很大的实用价值，
是山区地形建模较好的方法。

参考文献
[1] 陈岭.SketchUp8经典教程规划设计应用精讲[M].北京.化学工业出版社.2011
（作者简介：何凡，出生于1988年4月，男，籍贯陕西省洛南县。

现就职于中交四公局安徽省北沿江高速马巢项目，助理工程师职称，北京交通大学土木工程专业工学学士学位。

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