Modelização e Visualização 3D usando SketchUp Make e Google Earth Pro
Descrição do Produto
Modelização e Visualização 3D usando SketchUp Make e Google Earth Pro
Arlete Meneguette , Engenheira Cartógrafa, PhD em Fotogrametria, Livre Docente em Cartografia
Felipe Gomes , estudante de Engenharia Cartográfica na Unesp Câmpus de Presidente Prudente.
Este tutorial tem por objetivo demonstrar como fazer a modelização 3D de edificações através de um método que utiliza os três eixos do aplicativo SketchUp. Este método parte do princípio que uma imagem, que contenha duas faces de uma edificação, tem os eixos x, y e z aparentes. Desse modo, podese ajustar os eixos do aplicativo para que eles fiquem na mesma posição que os da imagem. Com os eixos ajustados, a vetorização das fachadas pode ser realizada de maneira que já possua uma posição tridimensional e a mesma textura que se encontra na imagem possa ser aplicada no modelo, fazendo assim com que o modelo represente com mais fidelidade a realidade. Os modelos virtuais 3D elaborados no SketchUp podem ser visualizados no Google Earth. DOWNLOAD E INSTALAÇÃO DO SKETCHUP MAKE E DO GOOGLE EARTH PRO
A primeira etapa da modelização virtual 3D de uma edificação é a aquisição do aplicativo SketchUp Make, disponível gratuitamente por tempo indeterminado. O download pode ser realizado no site do produto http://www.sketchup.com/ptBR . Devese clicar em “Baixar o SketchUp”. Em seguida, o site será redirecionado para outra página, onde devese escolher o tipo de utilização, no caso deste tutorial foi escolhido “Uso Educacional”. Novamente o site será redirecionado e aparecerá um cadastro que deve ser preenchido para que o download seja executado. Neste tutorial na opção “Você é um…” foi escolhido “Estudante”. Em seguida, foi indicado o sistema operacional do computador que será utilizado para instalar o aplicativo. Em “Escolha seu produto” foi escolhida a opção “SketchUp Make”. Após o preenchimento, foi necessário aceitar os termos e clicar em “Fazer o download do SketchUp”. Tendo realizado as etapas anteriores, a página será novamente redirecionada e o download se iniciará automaticamente, basta aguardar a conclusão do download para instalar o aplicativo.
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Para iniciar a instalação do SketchUp Make, basta clicar duas vezes no arquivo de instalação, que provavelmente se encontrará na pasta Downloads do computador. Em seguida, devese seguir as instruções do instalador que será aberto. A primeira etapa é a extração do instalador. Aparecerá uma janela com os termos da licença de uso, basta lêlo e aceitar e após aceitar, automaticamente serão instalados alguns outros programas necessários para o bom funcionamento do SketchUp Make. Na janela inicial de instalação devese clicar em “Seguinte” e depois podese escolher o local onde o software vai ser instalado, mas recomendase manter o que é indicado pelo computador caso não deseje alter á lo. Na janela que precede a instalação devese clicar em “Instalar” e ao término clicar em “Finalizar”. Se tudo correr normalmente, três atalhos serão criados na área de trabalho, o que será utilizado é o “SketchUp 2016”. A partir desse momento o SketchUp Make já está pronto para ser utilizado. O Google Earth PRO pode ser obtido em https://www.google.com.br/earth/download/gep/agree.html . Após fazer download e instalar o aplicativo, executeo e faça login fornecendo seu email e a chave de licença GEPFREE . TOMADA DAS IMAGENS DA EDIFICAÇÃO
A modelização mostrada neste tutorial foi realizada para um prédio que se encontra em frente da Central de Laboratórios do Departamento de Cartografia, no Calçadão da Unesp Câmpus de Presidente Prudente. Para que este método de modelização seja bem executado é necessário que as imagens que serão utilizadas respeitem certos princípios. Neste tutorial, como o objeto de estudos é uma edificação retangular, apenas duas imagens foram necessárias para realizar a modelização. Cada imagem deve exibir duas fachadas do prédio, nesse caso, uma com a frente e a lateral esquerda e outra com o fundo e a lateral direita. Em ambas as imagens é de extrema necessidade que a interseção dos três eixos fique muito bem visível. As imagens podem ser capturadas com uma câmera digital convencional ou por qualquer outro aparelho, pois não existe a necessidade de nenhuma especificação técnica. A seguir serão apresentadas as duas imagens utilizadas na modelização.
Fachada frontal e a lateral esquerda
Fachada do fundo e a lateral direita
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As imagens da edificação escolhida para este tutorial podem ser acessadas em https://goo.gl/photos/uM53aigFaZ9cshg88 e devem ser baixadas para seu computador, para a realização dos demais procedimentos. Recomendase a criação de uma pasta no drive C do seu computador para organizar os arquivos necessários para realizar as atividades deste tutorial. Quando for atribuir nomes aos arquivos evite usar caracteres especiais e nem deixe espaços em branco entre as palavras que compõem os nomes dos arquivos. POSICIONAMENTO DAS IMAGENS
Para executar o SketchUp Make devese dar um duplo clique no atalho chamado “SketchUp 2016”. Uma janela será aberta, clicase na opção “Modelo”, escolhese o opção “Modelo Simples metros” e em seguida clicase sobre a opção “Começar a usar o SketchUp”. Assim o programa será aberto. Na janela inicial do SketchUp Make, um modelo virtual humano aparecerá, clicase sobre ele e em seguida excluise o modelo. O posicionamento das imagens consiste em ajustar os três eixos do SketchUp Make de maneira que coincidam com os eixos da imagem. O posicionamento deve ser feito em uma imagem de cada vez e em arquivos separados do SketchUp Make. O primeiro passo é importar a imagem que mostra a fachada frontal e lateral esquerda da edificação. Portanto, devese clicar na opção “Arquivo” no canto superior esquerdo do programa, em seguida, na opção “Importar”. Uma janela será aberta, onde a imagem deve ser escolhida. Neste momento, podese escolher três formas de se importar a imagem: “Imagem”, “Textura” ou “Nova foto adaptada”. No caso deste tutorial deve ser utilizada a opção “Nova foto adaptada”, que permitirá manipular os eixos do SketchUp Make. O resultado da importação é o seguinte:
A partir de agora, devese ajustar os três eixos do SketchUp Make. Primeiro posicionase a interseção dos três eixos (representado pelo quadrado amarelo na origem do sistema), para a base da junção das duas faces do prédio. Vide figura abaixo:
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A segunda parte consiste em encontrar duas linhas paralelas em cada faixada do prédio para que as marcações verdes e vermelhas possam ser posicionadas. Na escolha das linhas paralelas recomendase adotar janelas, portas, marquises ou outros detalhes visíveis nas fotos e com comprimento representativo dos eixos correspondentes. Cada extremo das marcações deve ser posicionado sobre um extremo de uma linha escolhida na edificação, como mostra a figura a seguir.
Em seguida basta clicar com o botão direito do mouse sobre a foto e depois em “Concluído” que aparece em um menu popup. O resultado é o seguinte:
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O modelo deve ser salvo e o nome do arquivo fica a cargo do usuário, como por exemplo: “nomedopredio1”. No exemplo deste tutorial o prédio era ocupado pelo Santander, então o nome do arquivo poderia ser “santander1”. Agora os eixos do SketchUp Make e da imagem estão posicionados igualmente e a vetorização já pode ser realizada. Para a imagem que mostra a fachada do fundo e da lateral direita da edificação, as etapas que devem ser seguidas para o ajuste dos eixos são exatamente as mesmas, porém elas devem ser executadas em um novo arquivo do SketchUp Make. VETORIZAÇÃO
A vetorização das feições deve ser realizada com a ferramenta “Linhas” (representada por um lápis que se encontra na barra de ferramentas), mostrada abaixo:
Devese tomar o cuidado de que as linhas respeitem sempre a direção de um dos três eixos. No caso da imagem que foi utilizada neste tutorial para mostrar como posicionar os eixos, apenas umas das faces será vetorizada, ficando dessa forma:
Vetorização mostrando a imagem
Vetorização sem mostrar a imagem
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Em seguida, com a função “Empurrar/Puxar” (representada na barra de ferramentas por uma caixa com uma seta para cima) devese esticar essa feição vetorizada até o limite da outra fachada, desta forma:
Volume mostrado na imagem
Volumetria criada por extrusão
Essa ação vai gerar uma feição sólida do edifício, o que vai facilitar na hora de encaixar as duas outras fachadas no prédio. As portas e janelas do prédio também podem ser vetorizadas, aumentando assim o detalhamento da modelização, mas como é uma etapa razoavelmente simples, fica a cargo do leitor realiz á la. A vetorização das duas outras fachadas é semelhante ao que já foi realizado, porém nessa etapa serão vetorizadas as duas fachadas sem a criação de elementos sólidos em um novo arquivo do SketchUp Make com a segunda imagem (o nome do segundo arquivo poderia ser, por exemplo, “nomedopredio2”, “santander2” etc). Abaixo serão mostradas imagens de como a vetorização deve ficar:
Vetorização mostrando a imagem
Vetorização sem mostrar a imagem
A última etapa consiste em projetar as imagens nas fachadas vetorizadas. Para isso basta clicar com o botão direito do mouse no nome da imagem, que se encontra logo abaixo da barra de ferramentas e em seguida clicar em “Projetar foto”, logo o modelo 3D fica dessa forma em cada um dos arquivos criados:
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Fachada frontal e a lateral esquerda
Fachada do fundo e a lateral direita
Alguns lembretes devem ser feitos para essa etapa: 1. a vetorização só pode ser realizada em uma perspectiva, o que quer dizer que não é possível girar a imagem durante o processo de vetorização, porém o zoom pode ser usado livremente. 2. caso uma aresta fique mais longa ou curta do que se deseja não é necessário refazêla, basta utilizar a ferramenta “Mover” na aresta adjacente a que se deseja alterar. 3. para que a imagem volte a aparecer, é só clicar com o botão esquerdo do mouse no nome da imagem que é mostrado em uma aba no canto superior esquerdo da tela. JUNÇÃO DAS VETORIZAÇÕES
Para realizar a junção das vetorizações, o primeiro passo é copiar separadamente as duas fachadas que não estão no arquivo que contém o prédio sólido (ex: “santander2”) para o arquivo que contém o prédio sólido (ex: “santander1”).
Agora, devese rotacionar as duas faces que foram copiadas para que fiquem na posição adequada. Para isso usase a ferramenta “Rotar” (representada por duas setas curvas). Devese clicar no elemento que se deseja rotacionar, depois clicar na ferramenta e por último num ponto de referência, a partir dai a rotação necessária deve ser executada.
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Com os elementos rotacionados, eles devem ser movidos e adequados ao tamanho do sólido que representa a edificação. Para realizar o encaixe das partes devem ser usadas as ferramentas “Mover” (representada por quatro setas) e “Escala” (representada por um quadrado com uma seta na diagonal). Primeiro, com a ferramenta “Escala”, devese deixar o tamanho da fachada o mais próximo do tamanho do sólido. Agora com a ferramenta “Mover” devese clicar sobre um dos cantos da fachada e arrastar até o canto correspondente no sólido. No momento em que as duas partes estiverem juntas, a imagem que representa a textura aparecerá pontilhada, como se estivesse atrás do sólido, para resolver basta clicar com o botão direito sobre a imagem e escolher a opção “Inverter faces”.
Antes da inversão
Depois da inversão
Para que o encaixe fique quase perfeito, devese manipular a fachada com a ferramenta “Escala”, aplicando na vertical e na horizontal separadamente, de modo que as extremidades da fachada fiquem sobre as extremidades do sólido. Podese notar na imagem abaixo que ainda restam espaços em branco.
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Para esconder as partes ainda em branco devese utilizar a ferramenta “Mover” para manipular as arestas que faltam atingir as extremidades do sólido. Caso ainda reste alguma parte em braco, podese criar uma textura. Para isso é usada a ferramenta “Retângulo” para fazer um retângulo mais ou menos do tamanho da área que resta em branco, depois com o botão direito clicar sobre o retângulo e selecionar a opção “Converter em textura única”. Em seguida, devese selecionar a ferramenta “Pintura” (representada por um balde), a qual abrirá uma barra lateral. Na barra lateral podese encontrar um conta gotas, clicase no conta gotas e em seguida no retângulo criado, fazendo com que o balde reapareça na tela, agora basta clicar na parte em branco e ela será preenchida com a textura criada. Para a outra fachada o processo será o mesmo, primeiro devese aproximar o tamanho da fachada com o do sólido, depois mover a fachada para o sólido, inverter as faces e para finalizar utilizar a ferramenta “Escala” para juntar as extremidades do sólido com a fachada. Como a fachada de trás do prédio é um quadrilátero, será mais fácil de fazer o encaixe com o sólido. Abaixo, podese observar o resultado final desse processo:
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FINALIZAÇÃO
A finalização do modelo consiste simplesmente em colocar uma textura na parte superior do modelo 3D. Para isso podese utilizar a ferramenta “Pintura”, que quando acionada irá abrir a mesma barra vista anteriormente. Na barra lateral, ao lado de uma casinha, existe uma lista com várias opções, devese selecionar “Telhado”, assim todas as texturas para telhado já existentes no SketchUp Make serão mostradas. Basta selecionar a opção que mais se assemelhar ao prédio na realidade e clicar sobre as partes em branco no modelo 3D. A imagem abaixo mostra o resultado final e a barra lateral onde aparecerão as opções:
GEOLOCALIZAÇÃO
Para realizar a geolocalização do modelo 3D criado nas etapas anteriores, devese utilizar a ferramenta “Adicionar localização” (representada por espécie de mapa com uma seta azul para baixo). Caso ele não esteja visível nas suas ferramentas, basta entrar menu “Visualizar” e escolher a opção “Barra de ferramentas…”. Uma nova janela será aberta, devese encontrar a opção “Localização” e clicar no quadrado para ativar as ferramentas desse menu. Assim, a ferramenta “Adicionar localização” estará visível provavelmente na parte superior do seu SketchUp Make. Clicando sobre a ferramenta, uma nova janela será aberta, permitindo que se busque pela localização do modelo 3D. No caso deste tutorial foi feita uma busca por “Presidente Prudente”, local onde o edifício utilizado como exemplo se localiza. A realização da busca mostrará uma região aleatória da cidade e com o cursor do mouse podese localizar a região de interesse.
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Quando ela for localizada, devese clicar em “Selecionar região”, no canto superior direito da janela aberta. Ele limitará a área que será utilizada e clicando sobre as bolas azuis nas extremidades podese alterar a área exibida. Quando a área estiver ao seu agrado, clique em “Capturar” e a imagem selecionada será mostrada abaixo do modelo. A imagem a seguir ilustra a etapa anterior:
Agora com as ferramentas “Mover”, “Rotacionar” e “Escala”, podese colocar o modelo 3D sobre o prédio que representa o mesmo na imagem. A ideia nessa etapa é que o modelo fique na posição mais próxima da realidade possível. Realizadas esses etapas o modelo estará geolocalizado e o resultado final é o seguinte:
EXPORTAÇÃO
Ao final da modelização virtual 3D dois tipos básicos de arquivos podem ser obtidos: um SKP e um KMZ. O arquivo SKP é o próprio arquivo do SketchUp Make e é criando automaticamente quando clicase sobre o ícone de disquete para salvar o projeto pela primeira vez. Nesse momento podese dar o nome do projeto e escolher em qual diretório ele ficará salvo. Para encontr á lo basta ir até o diretório do seu computador onde o modelo 3D foi salvo na primeira vez. O arquivo KMZ permite que o modelo seja aberto no Google Earth de acordo com a geolocalização dada para o modelo na etapa anterior. Para exportar o arquivo KMZ, 11
primeiro clicase no menu “Arquivo”, em seguida opção “Exportar”, em seguida “Modelo 3D…”. Uma nova janela será aberta, onde podese escolher em que pasta arquivo será salvo, o nome do arquivo e na opção “Type” devese colocar “Arquivo do Google Earth (*.kmz)” e por último clicar em exportar e um arquivo KMZ será criado no diretório determinado. COMPARTILHAMENTO
Na etapa anterior foi feita a exportação do arquivo SKP para o formato KMZ, o qual pode ser importado no Google Earth. Entretanto, para isso seria necessário ter salvo o arquivo localmente no computador. Neste item do tutorial será demonstrado um outro recurso que permite a visualização do arquivo KMZ como um link de rede adicionado ao Google Earth. Portanto, o primeiro passo é compartilhar esse arquivo. É necessário que o usuário possua uma conta Google, independente de em qual plataforma ela tenha sido criada. Possuindo a conta, devese fazer login no Google Drive. Ao acessar o Drive, podese visualizar a opção “Novo”, no canto esquerdo da tela. Clicase nessa opção e em seguida na opção “Pasta”, que permitirá a criação de uma nova pasta. Basta colocar o nome que desejar e clicar em “Criar”, em alguns instantes a pasta será criada. O próximo passo é acessar a pasta, dando um duplo clique sobre ela. Dentro da pasta devese novamente clicar sobre a opção “Novo”, porém dessa vez deve ser escolhida a opção “Upload de arquivo”. Uma nova janela será aberta, permitindo buscar o arquivo que se deseja compartilhar. Devese ir até o diretório onde o arquivo exportado para KMZ se encontra e selecion á lo; em seguida clicase em “Abrir”. O programa permite que o arquivo seja carregado em conjunto ou separado, sem que haja qualquer problema. No canto inferior direito da tela será iniciada uma barra que mostra o carregamento do arquivo e, quando finalizado, o nome do arquivo será exibido na tela. Com o arquivo KMZ carregado a próxima etapa é compartilhar com outras pessoas para que elas também possam visualizar o modelo 3D em seus computadores. Para isso, basta clicar com o botão direito do mouse sobre o arquivo e em seguida na opção “Compartilhar”. Esse é um momento muito importante no processo, por determinar quais restrições as pessoas com quem o arquivo será compartilhado terão. O Google Drive permite três formas de restrições: “Editar”, “Comentar” e “Visualizar”. A opção “Editar” permite que as outras pessoas façam alterações visíveis para você no arquivo que foi compartilhado. A opção “Comentar” permite que as outras pessoas apenas façam comentários visíveis para você sobre o arquivo que foi compartilhado. E a opção “Visualizar” permite que as outras pessoas apenas visualizem o arquivo que foi compartilhado.
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Tendo compreendido essas diferenças, na opção “Pessoas”, devese inserir os emails das pessoas com as quais se deseja compartilhar um determinado arquivo, escolher qual a opção de restrição que essas pessoas vão ter e em seguida clicar em “Concluído”. Dessa maneira os arquivos serão compartilhados com as pessoas escolhidas e com as restrições escolhidas. O mesmo ID será válido tanto para o autor quanto para as pessoas com as quais o autor compartilhou o arquivo no Google Drive. Os arquivos compartilhados podem ser copiados e baixados para o computador. Um arquivo KMZ pode ser visualizado em vários aplicativos, inclusive no SketchUp Make e no Google Earth. VISUALIZAÇÃO
Um passo que pode ser feito para facilitar a visualização do modelo 3D no formato KMZ é a criação de um link de rede a ser adicionado no Google Earth. Para criar esse link de rede primeiro devese fazer o upload do arquivo KMZ no Google Drive. Em seguida, com o botão direito do mouse, clicar sobre o arquivo KMZ e depois na opção “Gerar link”. No exemplo deste tutorial o link é: https://drive.google.com/file/d/0B5pbqO30MxeoODBaTllkU3RxY2c/view?ts=56ace9f6 Entretanto, ao clicar sobre esse link é aberta uma aba no navegador na qual o modelo 3D não é exibido, somente um ícone é mostrado sobre o mapa.
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No link do Google Drive consta um Identificador (ID) destacado a seguir em vermelho: https://drive.google.com/open?id= 0B5pbqO30MxeoODBaTllkU3RxY2c Nessa sintaxe, tudo o que está depois do simbolo de igualdade é o que representa o modelo 3D, único pra cada modelo. Agora, podese juntar esse ID ( 0B5pbqO30MxeoODBaTllkU3RxY2c ) em uma outra sintaxe, que começa desta forma: https://drive.google.com/uc?export=download&id= A sequência alfanumérica que representa o ID do arquivo compartilhado deve ser colocada depois do símbolo de igualdade, como na sintaxe anterior, e o resultado será esse: https://drive.google.com/uc?export=download&id= 0B5pbqO30MxeoODBaTllkU3RxY2c
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Dessa maneira temse o link de rede que permite visualizar o modelo 3D no Google Earth. Para tanto, é necessário abrir o Google Earth, em seguida, na barra lateral “Lugares”, devese clicar com o botão direito sobre “Meus Lugares”. Uma outra janela será aberta, nessa devese escolher a opção “Adicionar” e depois “Link de rede”. Outra janela será aberta, nela podese colocar um texto de identificação do modelo 3D na opção “Nome”. Na opção “Link” devese colar o link de rede que foi criado anteriormente e clicase em “Ok” para finalizar. Na barra lateral “Lugares” será adicionado um novo ícone, que é o link de rede criado.
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Outras edificações em 3D, publicadas anteriormente para a Unesp Câmpus de Presidente Prudente, também podem ser visualizadas, habilitando a caixa “Construções em 3D” em “Camadas”, no painel à esquerda do Google Earth Pro.
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EXPORTAÇÃO E IMPORTAÇÃO DE ARQUIVOS DAE
O arquivo DAE é do tipo Collada, o que permite que o modelo 3D seja editado no Google Earth, com aplicação de escala, rotação e/ou translação. O arquivo pode ser aberto no Google Earth, mesmo que não tenha sido geolocalizado. No SketchUp Make, para exportar o arquivo DAE, primeiro clicase no menu “Arquivo”, em seguida na opção “Exportar”, depois em “Modelo 3D…”. Uma nova janela será aberta, onde podese escolher em que pasta o arquivo será salvo, podese digitar o nome do arquivo e, além disso, na opção “Type” devese colocar “Arquivo COLLADA (*.dae)”. Após clicar em “Exportar” um aviso será mostrado informando que a exportação está sendo realizada. Desta forma, um arquivo DAE será criado no caminho determinado e, junto com ele, uma pasta que contém as imagens usadas como textura no modelo 3D. O arquivo e a pasta devem sempre ser mantidos juntos. Um lembrete deve ser feito, caso o modelo 3D seja compartilhado com outra pessoa via email ou Google Drive: tanto a pasta contendo as imagens quanto o arquivo DAE devem ser baixados para o computador e mantidos juntos. Caso a pasta seja baixada como um arquivo ZIP o mesmo deve ser extraído e colocado junto com o arquivo DAE para que o Modelo 3D possua a volumetria e a textura composta pelas fotografias estampadas nas fachadas.
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No Google Earth devese posicionar o globo virtual de modo que a região do modelo 3D fique centralizada na tela. Neste tutorial foi feita uma busca por “Unesp Câmpus de Presidente Prudente” de modo a aproximar a imagem da área onde o prédio está localizado. Em seguida, foi aplicado zoom no local exato onde a edificação modelada deveria ser inserida para visualização 3D.
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Ainda no Google Earth devese clicar em “Arquivo”, depois em “Abrir” e indicar o caminho onde foi salvo o arquivo DAE no computador.
Em seguida, clicase em “Abrir”. Uma caixa de diálogo é mostrada na qual é possível digitar um nome para o modelo 3D:
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O arquivo DAE pode ser posicionado com maior precisão na imagem de satélite, através da aplicação de translação, rotação e mudança de escala, usando os pontos âncora mostrados em verde no modelo 3D. Tendo finalizado, basta clicar em OK e o modelo 3D pode ser visualizado no Google Earth.
Orbitando no modelo 3D é possível visualizar a edificação como se estivesse no nível da rua:
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Se for necessário realizar algum ajuste fino basta clicar com o botão direito do mouse sobre o nome do modelo 3D no painel à esquerda e clicar em “Propriedades”.
Para facilitar a geolocalização com base na imagem de satélite é preferível exibir a vista ortogonal e, para tanto, basta clicar na imagem de satélite e pressionar a tecla “R” no teclado do computador.
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Tendo finalizado, devese clicar em “OK”. Recomendase salvar os dados clicando em “Arquivo” > “Salvar” > “Salvar Meus Lugares”. O modelo 3D da edificação também pode ser salvo como arquivo KMZ a fim de ser enviado por email ou compartilhado no Google Drive.
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