GeoInfo zum Ausprobieren: Google Earth und eigene 3D-Gebäude EarthViewer / 3D-Programm: Google Earth / Trimble Sketchup
Inhalt Einleitung...Seite 3 1. Google Earth...Seite 4 2. Sketchup I...Seite 7 3. GIMP...Seite 9 4. Sketchup II...Seite 10 2
Einleitung Diese Übung gibt zuerst eine Übersicht über die Möglichkeiten des Hinzufügens von eigenen Daten/Dateien (z.b. Grundrisspläne als Bilddatei). Es wird beschrieben wie man das Programm Google Sketchup in Verbindung mit Google Earth dazu nutzen kann auf einfache Art und Weise dreidimensionale Gebäude an einen bestimmten Ort zu zeichnen. Außerdem wird erläutert auf welche Weise man eigene Fotos von Gebäudefassaden (mit einer normalen Digitalkamera aufgenommen) so aufbereiten kann, dass man sie in Google Sketchup als Textur auf sein zuvor erstelltes 3D-Gebäude mappt (eine Fläche mit einer Textur belegen). Abschließend wird erklärt wie man das Ergebnis zurück nach Google Earth exportieren kann. Download Google Earth gibt es kostenlos zum Download unter: https://earth.google.de Trimble Sketchup gibt es kostenlos zum Download unter: http://www.sketchup.com 3
1. Google Earth In Google Earth finden Sie Satellitenbilder, Karten, Geländeinformationen und 3D- Gebäude von der gesamten Welt sowie Ansichten von fernen Galaxien und Unterwassercanyons. Sie können komplexe geografische Gegebenheiten erkunden, interessante Orte speichern und diese mit anderen Nutzern austauschen. (Quelle: Deutsche Google Earth Homepage unter http://earth.google.com/intl/de/) In obiger Abbildung sieht man die Benutzeroberfläche von Google Earth und das Gelände der Hochschule Karlsruhe. Auf der linken Seite befindet sich oben eine Suchfunktion. Darunter befindet sich die Orteverwaltung. Hier erscheinen hinzugeladene Informationen, die von Google und anderen erstellt wurden, wie Fotos, das Wetter oder Karten. Links unten gibt es eine Ebenenverwaltung, mit der einzelne Ebenen wie Grenzen und Beschriftungen, Straßen oder 3D-Gebäude sichtbar oder unsichtbar geschaltet werden können. 4
Mit dieser Navigationshilfe ist es möglich, die Blickrichtung vom aktuellen Standpunkt zu ändern. Bei einem Klick auf das N wird die Ansicht automatisch nach Norden ausgerichtet. Dieses Werkzeug dient zum Verschieben des Bildausschnitts. Das Hinein- und Herauszoomen ist mit diesem Werkzeug möglich. Bei starkem Hereinzoomen neigt sich die Blickrichtung. Das Programm Google Earth bietet nicht nur Möglichkeiten zum Erkunden der Welt, sondern auch die Möglichkeit aktiv die Ansicht der Welt mitzugestalten. Ein Beispiel ist das Hinzufügen eigener Bilddateien (z.b..jpg,.tif,.png - Format): In der Menüleiste gibt es unter dem Punkt Hinzufügen die Option Bild Overlay Nach dem Anwählen dieser Option öffnet sich ein neues Fenster, in dem es die Möglichkeit gibt über Durchsuchen eine Datei auszuwählen. In der Abbildung unten eine Grundrissplan der Hochschulgebäude und einiger umliegender Wohnhäuser. 5
Um das eingefügte Bild transparenter zu machen, damit das Satellitenbild sichtbar wird, gibt es die Möglichkeit anhand eines Schiebereglers die Transparenz zu steuern. Nachdem das Satellitenbild sichtbar ist, gibt es die Möglichkeit das Bild anhand der grünen Rahmen-Elemente (siehe Abbildungen Seite 5, unten) zu verschieben (grünes Element in der Mitte), zu drehen (grünes rautenförmiges Element links) und in eine bestimmte Richtung zu vergrößern und zu verkleinern (grüne Elemente an den Seitenmitten und Ecken) um es so an das Satellitenbild anzupassen. Auch wenn das Bild nicht georeferenziert ist, so lässt es sich zumindest mit einer gewissen Genauigkeit an die geographischen Gegebenheiten anpassen. Für bestimmte Zwecke ist diese Methode ausreichend. Google Earth bietet jedoch auch die Möglichkeit georeferenzierte Daten hinzu zu laden. Das bedeutet, dass die Daten bereits einen Bezug zu einem bestimmten Koordinatensystem haben. Damit können die Daten automatisch mit einer hohen Genauigkeit auf der entsprechenden Stelle im Satellitenbild platziert werden. Dabei sollte die Datei am Besten im.kml (Keyhole Markup Language) - Format vorliegen. Vor allem GIS (Geoinformationssystem) - Programme aber auch andere Programme können Daten in dieses Format exportieren. In der Menüleiste kann man über Datei > Öffnen die Datei auswählen, in unten zu sehendem Beispiel die Datei GPS_Koordinaten.kml. Dabei handelt es sich um einen GPS Track, der bei einem Rundgang durch das Gelände des Karlsruher Schlossparks aufgenommen wurde. Die als Stecknadeln dargestellten Punkte geben die Koordinaten, die dabei automatisch aufgezeichnet wurden, wieder. 6
2. Sketchup (Teil 1) Der nächste Abschnitt befasst sich mit dem Import eines Ausschnitts des Google Earth Satellitenbilds in Sketchup sowie der Modellierung eines einfachen 3D- Gebäudes. Sketchup ist eine Software, mit der Sie 3D-Modelle von beliebigen Objekten erstellen können. (Quelle: http://sketchup.google.com/intl/de/product/gsu.html) In dem Programm Sketchup gibt es in der oberen Menüleiste unter Ansicht > Symbolleisten die Option Google. Daraufhin erscheint eine kleine Funktionsleiste: Mit dem ersten Button, auf dem das Google Earth Symbol mit einem gelben Pfeil zu sehen ist, kann man die Aktuelle Ansicht übernehmen. Hierbei muss Google Earth geöffnet und der gewünschte Ausschnitt zu sehen sein. Nach einem Klicken auf diesen Button startet der Importvorgang und Sketchup übernimmt den aktuellen Ausschnitt aus Google Earth (siehe Abbildung oben rechts). Nun gibt es einige Buttons in der Werkzeugleiste die zur Navigation in Sketchup benötigt werden (im Folgenden werden nur die wichtigsten genannt): Rotieren Werkzeug: Mit diesem ist es möglich sich im Raum in alle Richtungen zu drehen Schwenken Werkzeug: Zum Verschieben der Szene Zoomen Werkzeug: Hiermit kann hinein- und hinausgezoomt werden 7
Um nun ein 3D-Gebäude auf den Ausschnitt des Satellitenbilds zu zeichnen, sollte zuerst die Ansicht so eingestellt werden, dass das Satellitenbild ungefähr senkrecht von oben zu sehen ist. Anschließend wird das Zeichnen-Werkzeug Rechteck ausgewählt Rechteck Werkzeug und auf einem, auf dem Satellitenbild befindlichen, Gebäude aufgezogen. Dabei sollte es einigermaßen genau von einer Ecke zu der diagonal gegenüberliegen Ecke gezogen werden (siehe Abbildung unten links). Sind die Maße des Gebäudes bekannt, so können diese, sobald das Rechteck gezeichnet wurde, über die Tastatur eingegeben werden - Länge und Breite werden dabei mit einem Semikolon getrennt. Die Werte erscheinen in dem kleinen Fenster rechts unten: Dabei ist es wichtig, dass auch die richtigen Maßeinheiten ausgewählt sind. In unserem Beispiel wollen wir dezimale Einheiten in Metern. Die Maßeinheiten lassen sich in der Menüleiste unter Fenster > Modellinformationen > Einheiten festlegen. Nun kann das eben gezeichnete Rechteck (Gebäudegrundriss) mit dem folgenden Werkzeug in die dritte Dimension gezogen werden. Drücken/Ziehen Werkzeug: Hiermit kann man eine beliebige Fläche in die dritte Dimension drücken bzw. ziehen Um nun die genaue Höhe/Tiefe der Fläche anzugeben, kann wie beim Zeichnen des Rechtecks zuvor einfach eine Zahl über die Tastatur eingegeben und mit der Enter-Taste bestätigt werden. Das Ergebnis ist in der Abbildung oben rechts zu sehen. Im nächsten Schritt soll das Gebäude eine photorealistische Textur erhalten, um so die Besonderheiten des jeweiligen Gebäudes zu betonen. Hierfür müssen als erstes einmal Bilder von den verschiedenen Seiten des Gebäudes gemacht 8
werden, wobei eine gewöhnliche Digitalkamera vollkommen ausreicht. Unter dem nächsten Punkt wird kurz erläutert, wie man mit dem kostenlosen Bildbearbeitungs-Programm GIMP die digitalen Photos nachbearbeiten kann, um eine schönere Textur für das Gebäude zu erhalten. 3. GIMP (kostenlose Software zur Bildbearbeitung) Um schnell und einfach ein Photo einer Gebäudefassade zu entzerren und zurechtzuschneiden bietet sich das Freeware-Programm GIMP an. Wird ein Photo einer Gebäudefassade gemacht, so erscheint das Gebäude durch den Betrachtungswinkel perspektivisch verzerrt (siehe Abbildung oben links). Da wir das Photo jedoch als Textur auf unsere rechtwinklige Fläche des Sketchup Modells bringen wollen, ist es notwendig das Photo zu entzerren. Mit dem Tool Perspektive lässt sich dies auf einfache Art Weise realisieren. Dazu müssen die Ecken des Gebäudes mithilfe der lila Viereck-Anfasser so verschoben werden, dass sich die Gebäudeecken in den Ecken des gelb-schwarz gestrichelten Rahmens befinden. 9
Das Ergebnis nach diesem Bearbeitungsschritt ist in der Abbildung rechts zu sehen. Wie bei vielen Gebäuden gibt es natürlich das Problem, dass sich Objekte, vor allem Bäume, davor befinden. GIMP bietet auch die Möglichkeit diese zu retuschieren, jedoch würde es den Rahmen dieses Tutorials sprengen dies zu erläutern. Verwiesen sei hier auf das Photoshopund GIMP-Modul unserer Fakultät. 2. Sketchup (Teil 2) Damit die Textur auf dem zuvor mit Sketchup gezeichneten Gebäude auch gut passt, sollten die Maße des Gebäudes oder zumindest das Verhältnis zwischen Länge und Breite der Fassadenfläche einigermaßen stimmen. Die Fläche bzw. Fassade muss hierzu mittels des schwarzen Mauszeigers in der Werkzeugleiste aktiviert werden und erscheint dann standardmäßig in blauer Farbe. Anschließend geht man in der Menüleiste auf Datei > Importieren und ein Datei-Auswahlfenster erscheint. Hier kann nun das bearbeitete Fassadenbild ausgewählt werden. Wichtig ist, dass der Punkt Als Textur verwenden aktiv ist. Klickt man danach auf Öffnen so sieht man einen Farbeimer als Mauszeiger, der die untere linke Ecke des nun angezeigten Bildes darstellt. Bewegt man diesen Farbeimer auf die linke untere Ecke der Fassade unseres 3D-Gebäudes, so erscheint ein kleines grünes Viereck. Von hier aus muss man mit gedrückter linker Maustaste das Bild bis zur rechten oberen Ecke der Fassade aufspannen, bis auch hier das grüne Viereck auftaucht. Nachdem man die linke Maustaste losgelassen hat und auf irgendeine Stelle außerhalb der eben texturierten Fassade klickt, kann man das Ergebnis betrachten (Abbildung unten). Hat man sein Gebäude rundherum mit Textur versehen, so ist es möglich dieses nach Google Earth zu exportieren. Über Datei > Exportieren > 3D-Modell kann man es als kmz-datei (Google Earth Format) speichern und anschließend in Google Earth mittels Datei > Öffnen hinzuladen. Dabei erscheint das Gebäude an der richtigen geographischen Stelle. 10