1. 概述

    KML的一个重要的应用方向就是三维建模。三维建模的基础就是XML技术的推广。KML语言也是一种类似XML的语言，通过KML所建立的模型遵循COLLADA技术规范。打开KML模型文件的文件夹，会发现一个*.dae文件，这是一个XML格式的文件，里面包含了XML定义的有关二维/三维模型各个地理对象的ID、脚点的相对位置、比例、大小、颜色、引用的材质图片位置等信息，这些信息被XML描述，并被封装成一个DAE文件，最终被另一个KML脚本文件调用，并显示在Google Earth或者Google Maps界面上。

    通常情况下，基于Google Earth或者Google Maps的建模，有以下n种方法：

    手工编辑 KML脚本文件。

    采用AutoCAD或者3ds max等建模工具。建模之后，再通过第三方转换工具转换成    KML/KMZ文件。

    采用支持Google地图直接建模的工具建模，例如Google SketchUp等工具。

    Google Earth上直接绘制。

    2. 建模

    我们即将介绍的这个例子就是利用 Google SketchUp 工具建模的，然后导出成为

KML/KMZ文件。选择使用 SketchUp的原因在于可以边建模，边在Google Earth上观看模型摆放的效果，而且操作也不是很难，容易上手。关于Google SketchUp的具体操作，我们在以后的段落中会详细介绍。

    利用SketchUp建模的具体操作步骤如下。

    首先要确定将构筑模型的长宽比例，最好在草稿上先用铅笔勾勒一个大致的三维透视图，并且确定一下你需要显示的长、宽、高。在 KML调用三维模型的时•候，可以通过如下代码：

< x> 1< / x>

< y> 1< / y>

< z > 1</ z>

< / Sca I e>

在以上KML代码中，用户可以通过<Scale>节来调整比例，但是如果需要构筑的模型不止一个，那么可以事先做好大致的一个图框。

    然后需要做的就是将你头脑中的模型实施到 SketchUp上去。SketchUp 素有建筑草稿纸的称谓，熟练的用户几乎可以随心所欲地使用简单命令来构筑三维模型。SketchUp跟许多其他的主流三维建模软件不太一样的地方就是构图的主界面，像3ds max、Maya等著名建模软件的建模主窗口通常会有4个子窗口，其中3个子窗口表示三维构建模型的3个面 (表示模型的正视、侧视、俯视)。而Google SketchUp则提供了一个灵活的透视模拟窗口，更加接近人的观察效果，没有经过严格绘图训练的用户也能很快适应。

    Google SketchUp还提供了一个很有用的功能——素材资料库。这个资料库是个在线的网络资料库，处于不断地更新之中，有各种KML/KMZ的模型文件，看到需要引用的模型时，可以直接单击后下载。

三维模型的资料窗口其实是一个Web浏览器页面，可以通过这个窗口连接到 Google的官方网站获取资源。

    用户也可以采用 IE 浏览器的登录方式http：1/sketchup.google.com/3d warehouse/。

    这个网点就有上面的资料窗口所引用的内容。

    SketchUp提供了几个基本构件元素，例如方形、圆形、圆弧、线条。这些基本的元素是构成复杂图形的基础，按钮是SketchUp工具栏的一部分。

    线条可以作为建筑物的基准线，方形可以作为建筑物的主体，圆形可以作为特殊装饰线甚至作为绘制复杂图形的辅助线。使用的基本原则与手工在草稿纸上绘图相同，运用这些基本元素需要用户具有一定的绘画技巧。至于基本图形元素工具的使用，这 不做详细介绍。    SketchUp 还有另一个比较实用的功能，就是拉伸工具。这个功能可以将平面图形拉伸成三维立体模型。例如楼梯的构造，就无须每层都绘制一个三维长方体，只需要绘制一个侧面，然后拉伸即可。

    伸工具的使用非常方便。首先绘制一个基本平面形状。然后再使用拉伸工具针对这个形状拉伸。由于是三维空间，所以用户往上下两个方向拉伸都可以。拉伸相当于赋一个高度值给这个长方形，使得长方形成为长方体。

    拉伸功能有自动锁定的功能，该功能会智能判断鼠标当前所处的立面，然后锁定目前的立面作为拉伸面，锁定后用户单击鼠标就可以了。有时候会发生错误锁定的情况，不一定能够确定所要的拉伸面。这时有个技巧，通过鼠标滚轮可以进行缩放，放大到自动锁定需要拉伸的面的状态。

另一个体现 SketchUp 三维透视功能的工具是旋转工具。通过旋转主画板窗口上会呈现不同角度的透视效果，通过旋转，可以看到不同的透视视角。

3. 构造房屋

    前面介绍了SketchUp建模的优势，就是和Google Earth结合紧密，可以直接将模型部署到Google Earth卫星图片上，并且也可以以三维的方式展现出来。这一点极大地方便了城市规划、建筑设计等专业人员对建筑物设计规划的把握，建模无须传统的沙盘，直接在计算机上模拟即可。

    首先构思一下三维建筑物是由几个基本几何图形构成的。因为对于Google SketchUp来说，所有的三维物体都可以用几个最基本的几何图形构成，点、线、面是技基本的要素，而体只是面的拉伸。在Google SketchUp 中首先要确定好三维物体的长、宽、高，这也是任何一个物体所应该具备的。

    这是一座房子的基本模型，有门柱、门廊和屋顶。这些稍微复杂点的模型其实都是通过分解1茨不同的几个部分，然后用最基本的长方形、圆形拉伸后得到的。最后再拼接成一个完整的建筑物模型。

绘制屋顶的结构，就要先绘制一个方形，然后利用拉伸工具拉伸成长方体。通过绘制屋顶的巾脊梁线，产生一个支撑面，此时线条的重要性就凸显出来了。其作用是作为辅助线，然后通过构筑斜面，产生一个基本的屋顶形状。

“拆除”了屋顶覆盖面之后，就可以清楚地看到里面的原有结构了。同样，在门厅的屋顶和柱子也是这样画出来的。

删除了柱子之后，可以看到上下两个面都凹陷出了两个圆形的“j间”，这是因为柱子其实是圆形拉伸后的结果，然后在其上加上门廊屋顶和底座的。

    门廊中的阶梯也是通过弧形和长方形拉伸后得到的，作为弧形和长方形，首先要规划和设计好摆放的位置和各自之间的距离关系，确定楼梯里面的高度，从正面拉伸就可以了。这种绘制的方法是正面拉伸法；绘制楼梯还有一种方法是从侧面进行拉伸，就是先绘制楼梯的侧视固，然后从侧面拉伸楼梯，最终获得类似楼梯的阶段上升的平面。

    整体透视图反映了房子与人的位置关系和比例关系 (这里为了戳图需要特定放大了人，缩小了房子)，其实拉伸后的“体”(例如长方体、圆柱体)是空心的。

在内部也可以放置子模型，甚至还可以在本例中的房子里放置家具。

在SketchUp和Google Earth 中都可以进入“体”的内部一探究竟。如图 3-56所示的这幅内部局部观察图，就很好地反映出内部结构的细节。

虽然作为“草稿纸”的SketchUp可能不关注内部的细节，但是作为设计时的参考依据，有时候也要考虑到内部的结构和效果的，可以进入建筑模型内部看看。

    该建筑物模型的组成基本元素包括线条和面，例如直线条、阑弧线条、圆圈、正方形面、长方形面、不规则多边形面等。这些线条和面最终被XML描述，保存成*.dae文件。下面是一个典型的DAE文件代码片段：

( ?>= ml ver s i on= " 1 . 0 " encoding= " ut f - 8 " ? >

< COL LADA xm1ns = " ht tp = / / www . co I lad a . org / 2 0 0 5 / 1 1 / COL LAD A SChema " ver s ion= " 1 . 4 . 1 " >

< I ibrary-geomet ries>

    < geomet ry id= " mesh 17 - geomet ry " name= " mesh 17 - geomet ry " >

    < me sh>

    < source id= "mesh 17 -geometry-position" >

    < f loat-array id= "mesh 17 -geometry-posit ion-array '

    35.360373 503.484049 8.500000 35.190002

    502.189953 8.500000 35.859875 504.689953

    8.500000 36.654468 505.725487 8.500000

    8.500000 40.190002 507.189953 8.500000

    41.484098 507.019582 8.500000 42.690002

    506.520080 8.500000 43.725536 505.725487

    < / f loat-array>

    < technic Iue-common>

count= Ilt 0 5 " >

<acceSsor  章ource=llllmeshl7—geometry—position—array

cotlSt= " 3 5 " str ide=

3 .1>

    < par am name= " X " type = " f loat " / >

    <param  name = "Y”type ="f:Loat"/>

    < par am name= " Z " type= " f loa t " / >

    < / acces sor >

    < / techniq Lie-common>

< / soIr ce>

< vertices id= "mesh 17 -geometry-vertex " >

    < input s emant i c = " p0S '. TION " source= " {} me sh 1 7 - geomet ry -pos i t i on " / >

< / ve r t i c e s >

<lines    material=’，ForegroundColor，’    count =I’35，1>

    <input  semantic =”VER？'EX”source=”井mesh:L7 -geometry-vertex "  offset ="0"/>

    < p> 0 1 2 0 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9 8 10 9 11 10 12 11 13 12 14 13 15 14

16  上 51 工7  16  18  17  19  18  20  19  21  20  22  2 王  23  22  1  23  24  23  25  22  26  21  27  20  28  19  29  18

30  171 3 王  16  32  15  33  14  34  工3  </p>

    < / lines>

    < / mesh>

    < / geomet ry>

    </ library-vi sual-scenes >

    < scene>

    <instance一vistlal一scene  url = "llSketchUpScene”/>

    < / SCene>

< / COL LADA>

对 DAE 文件的解释显然已经超出了本书讨论的范围，这里就不再赞述了，请参考有关COLLADA协议的资料。

    DAE模型文件对Google Earth的意义很重要，Google Earth的模型协议去执行的。模型建立好之后，需要通过 KML 脚本来加载。加载的是遵从 COLLADA式有许多种，有湿合多个模型的KML脚本，也有单个模型的KML脚本。以下是一个KML调用DAE文件的代码：

< ? xm1 ver s i on= " 1 . 0 " encodi ng= " UTF- 8 " ? >

<kml  xmlns = "http：//earth.google. c()m/kml/2.1“>

< F' o1der>

    < name> SP review2< / name>

这段代码说明了模型是采用 SketchUp建立的：

<description><：[CDATA [Created with <a href-”http：//sketchup. gOogle. com/ ">Goog:Le

SketchUp  6.0.5:L5</a>】1 ></description>

以下这段代码定义了观察的角度和位置：

< LOOk At >

< longi tude>- 10 5 . 2 828 1 03 7 2 9 04 5</ longi tude>

< latitude> 40 . 017119 3 47 6 9671</ lati tude>

< altitude> 0 . 0915423 16716 16 65 8< / a1titude>

< range> 4 5 . 2 7 6 9 0 52 8 17 4 5 7< / range>

< tilt> 89.' 88420000000001</ tilt>

< heading> 2 7 8 . 92 6< / heading>

< / L00]< At >

< Folder>

< longitude>- 10 5 . 2 828103 72 9 O4 5</ 10ngitude>

< latitude> 4 0 . 017119347 69 67 1</ latitude>

< altitude> 0 . 0915423167 1616 65 8< / a1titude>

< range> 4 5 . 2 7 6 9 0 52 8 17 4 57 < / range>

< ti1t> 89.88420000000001</ t ilt>

< heading> 2 7 8 . 9 2 6< / heading>

< / LOOk At>

< / Place mark>

< / Fo lder >

以下是调用模型的代码：

    < Place mark>

    < name>! ode I < / name>

    <Style  id=”defau:Lt“>

    < / Sty I e>

    <Model  id= "model_3”>

    < alt i tudeMode> relat iveTOGround< / alt i tudeMode>

    < Locat ion>

    < longi tude>- 105 . 2 8 3 </ longi tude>

    < I at i tude> 4 0 . 0 17</ I at i tude>

    < alt i tude> 0< / alt i tude>

    < / Locat ion>

    < Or ientat ion>

    < heading> 0< / heading>

1 < tilt> 0</ tilt>

    < ro1 I> 0< / ro11>

    < / Orientjit ion>

< Scale>

< x> 1< / x>

< y> 1< / y>

< z> 1</ z>

< / Scale>

这里是调用在根目录files子目录下的SPreview2.dae模型文件

< Link>

< href> files/ SP review2 . dae< / href>

< / Link>

    < / Mode 1>

：</Placemark>

用Google SketchUp建模的代码如下：

< Do curnent Sour ce > Sket chUp< / Document Source>

< / Fol1der>

.( / kn1>

    然后利用“Get Current View”和“Place Model”这两个功能将模型“放置”到Google Earth的卫星图片上，然后就可以在Google Earth上配合地形和建筑物周边的地貌进行观察，并在不断地修改后进行部署。如此循环，直到得到一个满意的建筑模型为止。

SketchUp的这种智能部署三维模型的功能，其实原理是通过生成KML/KMZ文件，然后通过调用Google Earth加载的。

    本例以一个三维的建筑物模型为例子，从构思到如何使用 Google SketchUp来建立模型都做了深入的探讨。通过建模工具结合KML语言调用，最终展示在Google Earth地图之上，完成了一个实用的建筑物建模规划的微型项目。