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ArcGIS结合Sketchup创建三维虚拟城市解决方案


基于 ArcGIS 创建三维虚拟城市 流程

中国(北京) ESRI 中国(北京)有限公司 政府事业二部 (于强,霍跃天) 于强,霍跃天) 二〇〇九年十二月 〇〇九年十二月 九年十二

目录
1. ArcGIS 结合 SketchUp 建模 ............................................

...................................... 3 1.1 1.2 1.3 流程概括................................................................................................... 3 软件环境................................................................................................... 3 具体步骤................................................................................................. 10 1.3.1 1.3.2 矢量数据建模.................................................................................. 10 借助影像数据建模.......................................................................... 27

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1. ArcGIS 结合 SketchUp 建模
1.1 流程概括
(1)使用 ArcGIS 桌面,即 ArcMap,加载矢量数据; (2)在 ArcMap 环境中,利用 SketchUp 插件工具,将所需要建模的 区域导入 SketchUp 中。 (3)在 SketchUp 创建模型。 (4)在 SketchUp 中将模型转成 ArcGIS 的 Multipatch 模型要素文件 并保存于 Personal GeoDatabase(后面统称为 PGDB)中。

环状建模流程图

1.2 软件环境

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软件 ArcInfo Google SketchUp 模型转化插件

版本 9.2 和 9.3.1 6.0 pro 版 SketchUp6ESRI 1 2 3

安装先后顺序

软件安装及配置步骤如下: (1)安装 ArcGIS Desktop 软件,如 ArcInfo。(过程略) (2)安装草图大师 Goolge SketchUp 软件。(过程略) (3)安装 SketchUp6 ESRI 插件,过程如下, 双击“SketchUp6ESRI.exe”,开始安装,

接受协议,点击“Next”,

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第一个组件“GIS Plugin”,使用户能够在 SketchUp 中将模型以 Multipatch 要素的形式导入 GDB。

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第二个组件“3D Analyst SketchUp 3D Symbol Support”,用户可以在 ArcMap 中将 GIS 数据导入 SketchUp 中。

上述两个组件的安装位置尽量不要改变,可能会导致在 SketchUp 中导出 3D 模型失败。 执行组件安装,

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(4)在 ArcGIS 环境中激活 SketchUp6 ESRI 插件,过程如下, 启动 ArcMap 界面,在工具栏上右键,单击“Customize”,

点击“Add from file”,加载 SketchUp 插件安装后,为 ArcGIS 产 品添加的动态库文件“FeaturesToSkp.dll”,

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添加插件动态库后,在 Toolbars 项中可以找到 SketchUp6 的功能 项,

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选中“SketchUp 6 Tools”组件以后,在桌面上会弹出组件的功能 按钮

1.3 具体步骤
安装完 “SketchUp6ESRI” 插件以后, 我们来开始实际的建模过程。 在利用 ArcGIS 结合 SketchUp 建模的过程, 根据原始 ArcGIS 数据 质量的不同,我们的整个建模过程中的每一环细节上也有所变化。将 原始 ArcGIS 数据分为如下三类: 有属性的矢量数据: 有属性的矢量数据:属性中包含建筑物的高度值、高程值等参 数。 无属性的矢量数据: 无属性的矢量数据:属性中不包括对建筑物的关键性描述。 影像数据: 影像数据:基本能够反映出地表建筑物轮廓。 根据原始 ArcGIS 数据不同,实际的操作步骤也会有所调整,如 下将分类介绍。 矢量数据建模 1.3.1 矢量数据建模 数据简要说明:数据使用 ESRI 官方授权的美国首府华盛顿市区 建筑物二维轮廓矢量数据;该 FeatureClass 的名称为 jmd;要素类型 为 Polygon; (1)在 ArcMap 中加载矢量数据,如下图,

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(2)单击“Select Features”,在当前图上选择需要建模的矢量数据,

(3)点击之前添加的 SketchUp 插件“Export selected items to SketchUp 6”按钮,将弹出数据导出选项对话框,如下图,

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系统将自动读出所选择矢量要素所在的 FeatureClass, 并且提供自 动建模选项。 field: Elevate by field:依据属性字段,设置建筑物高程。 field: Extrude by field:依据属性字段,设置建筑物高度。 using: Name Group using:为导出数据,选择分组名称。 completion: Launch SketchUp on completion:操作结束后,模型自动在 SketchUp 运行程序中打开。 Filename: Filename:指定导出模型文件的路径和名称。 单击确定,导出结束,弹出成功导出的提示对话框,如下图,

导出时候,原始的空间参考将被带入到 SketchUp 环境中。 同时,关联到 SketchUp 建模工具,将导出模型自动加载到建模 空间内,如下图,

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(4)在 SketchUp 中添加适当的纹理,如下图,

需要特别注意的是,在 SketchUp 中贴纹理的标准单元是模型个 体。 (5)在 SketchUp 中选择模型,并导出生成 Multipatch。

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该步骤需要用户谨慎对待, 只有在 SketchUp 操作空间中被选中的 模型,才能以独立 Multipatch 要素导出。未被选中的模型也会被导出 成 Multipatch 要素导出,但是将作为一个整体要素存在于 Multipatch 图层中。 同时,SketchUp 中支持模型组合功能,一旦模型被组合后,将丢 失对应矢量数据源的 ID 值信息,这样就无法在后期添加原始矢量数 据的属性信息。该问题后面会介绍。 选择需要导出的模型,点击“文件——导出——3D 模型”,如 下图,

在指定导出模型的保存路径时,需选择的文件类型为“ESRI MultiPatch(*.mdb)”,

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单击导出后,系统将弹出导出高级选项,如下图,

该对话框中主要有三个重要选项,介绍如下, “Store SketchUp Data in Feature”:将 SketchUp 模型,对应的存 储于 Multipatch 模型要素中。

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“Use Selected Items Only”:仅导出及转换被选中的模型。 “Create”:创建 PGDB(.mdb)。 单击 “Create” 系统将弹出提示对话框, , 提示用户创建 Multipatch 图层(Feature Class),此时,我们可以看到,原始数据的空间参考确实 带入到了 SketchUp 环境中,并且在整个过程中将一直延续该空间参 考。

如果需要增加额外字段,可单击“Add Field”,

基本的字段类型,均可以在“Type”下拉菜单中找到(该插架对 Type 下拉菜单中的 Geometry 和 Raster 两种字段类型支持不好,一旦 选择,系统将会报错)。本例中,新建三个字段,如下图,

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单击“OK”后,字段添加完毕,返回到导出模型的初始窗口,

再次点击“OK”,导出完成,

(6)Multipatch 说明 上面操作, 已经将 SketchUp 模型导入 GDB 中, 并生成了 Multipatch 模型图层,如下图,

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在 ArcCatalog 中可直接浏览 Multipatch 要素,通过图层的属性查 看,可以知道,在创建 Multipatch 模型时,SketchUp 插件自动为数据 创建了几个关键字段,如下图所示,

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上述字段说明如下, “OIDField”:系统自动分配的唯一 ID。 “SUSourceFeatureID”:原始数据的 ObjectID 值。 “SUInstanceName”:在 SketchUp 环境中的图层名称。 “SketchUpData”:SketchUp 模型的二进制形式存储字段。 “a/b/c”:自定义字段。 ,

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上图红色外边框的数据为 Multipatch 数据, 下层为原始矢量图层, 首先,需要建立这两个数据的关联性,在目标层 Multipatch 层上右击 后依次选择“Joins and Relates——Join”,弹出如下窗口,

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上图中,“2”项为属性图层,“1”和“3”项中选择属性值能 够匹配的关联字段。点击“OK”后,查看关联结果如下,

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这一操作的目的在于通过两个图层的公共字段, 为目标层关联属 性表,但值得注意的是,这个属性的关联仅仅是关系上的链接,并没 有对实际数据作出改动。 此时,需要在 Multipatch 图层上右击,选择“Data——Export Data”,将模型重新输出一次即可,如下图,

“OK”后 Multipatch 模型要素图层就创建完毕了。我们可以检 验一下,Multipatch 模型的几个显示效果。

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ArcCatalog 的 3D View 预览

ArcScene 展示

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ArcGlobe 展示

ArcGIS Explorer 展示

(8)补充 ArcGIS9.3 桌面环境下建模过程 SketchUp6ESRI 插架是针对 ArcGIS9.2 定制的。目前广大用户的 ArcGIS 版本几乎都是 ArcGIS9.3 或更高级版本。该插件与 ArcGIS9.3

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软件的兼容性和数据的兼容性成为用户关注的焦点。 下面将介绍,该插件在 ArcGIS9.2 与 9.3 这两个版本中使用的不 同。 ArcGIS9.3 桌面创建的 PGDB 无法被 ArcGIS9.2 桌面支持。因 此,在 SketchUp6ESRI 插架在创建无法正常创建 PGDB。首 先,需要通过 ArcCatalog 手工创建一个 PGDB,同时新建一 个 Multipatch 的 Feature Class,如下图,

新建一个 MultiPatch 图层

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字段设置:在新建 MultiPatch 图层后,需要设置该图层的必 要字段,需要添加的字段如下图所示, 序号 1 2 3 字段名称 SUSourceFeatureID SUSourceFeatureClass SUInstanceName 字段类型 LongInteger Text Text 备注 原始数据的唯一 ID 值 原始数据的图层名称 在 SketchUp 环境中的 图层名称 可保存 SketchUp 的模 型字段

4

SketchUpData

Blob

特别说明:如果原始数据中的属性需要加载到创建的的模型中去, SUSourceFeatureID 字段的建立非常有必要。
纹理添加,要精确到面。 在 SketchUp 中为模型添加纹理时,需要选中建筑物的面,逐一添 加,否则在导出 Multipatch 数据使,纹理将不被继承。 空间参考 ArcGIS9.3 环境下,通过 SketchUp 插件导出的 Multipatch 图层没 有空间参考,需要手工添加空间参考(建议选择数据源空间参考) 。 否则,将无法加载到 ArcGlobe 的三维场景中。

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借助影像数据 影像数据建模 1.3.2 借助影像数据建模 在 ArcGIS 环境下,从影像中提取矢量信息,再根据矢量信息建 模的方式处理。


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