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这本书适用于那些想要学习和应用AI人工智能结合SketchUp软件设计的建筑和室内设计师、院校学生和软件爱好者及初学者等。这本书适用于那些想要学习和应用AI人工智能结合SketchUp软件设计的建筑和室内设计师、院校学生和软件爱好者及初学者等。这本书适用于那些想要学习和应用AI人工智能结合SketchUp软件设计的建筑和室内设计师、院校学生和软件爱好者及初学者等。
书名：AI赋能SketchUp建筑智能化设计（SketchUp 2024）（视频教学版）
ISBN：978-7-115-66320-7
本书由人民邮电出版社发行数字版。版权所有，侵权必究。
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编 著 董 周 何 凤
责任编辑 李永涛
人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
网址 http://www.ptpress.com.cn
读者服务热线：(010)81055410
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本书全面系统地介绍SketchUp 2024的基本操作方法与高级应用技巧，同时深入探讨如何将人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术融入SketchUp设计之中，以实现“以人为本”的智能设计理念。
本书共分为7章，内容遵循由浅入深的原则进行编排，从SketchUp建模基础知识到AI应用的实战案例，逐步引导读者掌握核心技能。书中不仅对SketchUp 2024的全新功能进行深入解读，系统地介绍其基础操作方法和高级应用技巧，还详细阐述AI辅助设计的方法与技巧。
本书既可以作为建筑学、城市规划、环境艺术、园林景观等课程的SketchUp教材，也可以作为建筑设计、园林设计、规划设计等相关行业从业人员的自学参考书。
SketchUp是一款三维建模软件，专为优化设计流程而打造。它将传统手绘草图的直观性与自由度，同现代计算机技术的高效性与精确性巧妙结合起来，被誉为电子设计中的铅笔。
在实际设计中，设计师经常面临的一个问题是难以使用现有的复杂3D软件快速捕捉设计灵感并实时与客户分享，只能依赖初期的手绘概念设计。这不仅限制了设计师能力的发挥，也降低了他们的设计效率。SketchUp的出现解决了这个问题，其核心优势是建模速度快，能跟上甚至超越设计师的思维速度，从而让构思阶段的设计工作更加流畅。
本书共7章，涵盖SketchUp 2024的基本操作方法与高级应用技巧，同时详细讲解如何在SketchUp 的设计中融入AI技术。
● 第1章：主要介绍SketchUp的基本情况和基础操作，同时初步探讨AI辅助设计在SketchUp中的一些应用场景和案例。
● 第2章：主要介绍SketchUp中绘图工具和编辑工具的使用方法，并讲解模型的组织和布尔运算。
● 第3章：主要介绍SketchUp材质与贴图在建筑模型中的应用。
● 第4章：介绍如何利用AI技术改进和优化建筑设计流程，以帮助建筑师和设计师提升设计的效率和创新性。
● 第5章：探讨AI技术在场景渲染领域的应用，包括V-Ray渲染器的应用方法和案例，以及其他场景渲染和生成式渲染工具的基本用法。
● 第6章：深入探讨AI技术在建筑方案设计中的辅助作用，包括建筑方案、规划、立面图以及室内等方面的设计。
● 第7章：主要介绍AI技术在建筑模型设计中的辅助作用，包括生成式AI的3D模型设计和基于Hypar的BIM建筑设计。
本书由广西职业技术学院的董周老师与何凤老师共同编著。
感谢您选择本书，我们诚挚地期望，通过我们的不懈努力，能够为您的工作与学习带来一定的帮助。鉴于作者的能力所限，加之成书时间紧迫，书中难免存在不足之处，我们恳请广大读者及专业人士不吝赐教，提出宝贵的批评与建议！电子邮箱：shejizhimen@163.com（作者）。
编著者
2025年1月
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本章主要介绍SketchUp的概况，如特点、优势和应用领域等，以及AI辅助设计在SketchUp中的一些应用场景和案例。同时还介绍了SketchUp的基本操作，如文件和数据的管理、视图操控、对象选择等。
在20多年的发展历程中，SketchUp不断完善功能、提升性能、改善用户体验，已经成为全球范围内非常受欢迎的3D建模软件之一。它以简单易用、直观高效的特点赢得了众多用户的青睐，被广泛应用于建筑设计、室内设计、游戏开发、电影制作等领域。
SketchUp 2024具有卓越的建模效率、真实的渲染效果、强大的扩展性以及出色的兼容性等优势，能够帮助用户快速制作出高质量的3D模型和效果图，从而提高工作效率和设计表现力。
相比之前的版本，SketchUp 2024的性能有了诸多改进和优化。以下是SketchUp 2024的一些主要特点和优势。
● 卓越的建模效率：SketchUp 2024提供了丰富的建模工具和直观的操作方式，可以快速创建和编辑3D模型。
● 出众的建模精度：SketchUp 2024具有精确的尺寸标注和参数化建模功能，可以创建高精度的3D模型。
● 丰富的材质和贴图：SketchUp 2024内置了大量的材质和贴图，并支持自定义材质，可以让模型更加逼真。
● 高质量的渲染效果：SketchUp 2024集成了高质量的实时渲染器，可以生成逼真的渲染效果图。
● 强大的扩展性：SketchUp 2024支持各种第三方插件，可以扩展软件的功能，满足不同行业和应用的需求。
● 出色的兼容性：SketchUp 2024不仅可以与目前主流的BIM软件进行数据交换，实现协同设计和工作流程的整合，而且支持多种操作系统。
● 强劲的性能：SketchUp 2024在性能方面进行了增强，支持更大、更复杂的模型，运行更加流畅。
● 友好的用户界面：SketchUp 2024的用户界面设计简洁、明了，各项功能一目了然，即使是新手也能快速上手。
● 丰富的学习资源：SketchUp官方网站为用户提供了大量的教程、视频、案例等学习资源。
SketchUp凭借其易用性、灵活性和强大的功能，在诸多行业中得到了广泛应用。以下是SketchUp在各个行业的典型应用。
● 建筑设计：SketchUp可以用于建筑物的概念设计、方案设计和施工图设计，帮助建筑师快速创建和评估设计方案。
● 室内设计：室内设计师可以使用SketchUp进行空间布局、家具摆放、材质选择等设计工作，并制作逼真的效果图。
● 景观设计：SketchUp可以用于园林景观的设计，帮助设计师规划空间布局、模拟植被生长等。
● 工业设计：工业设计师可以使用SketchUp进行产品设计、结构设计和外观设计，并与其他设计软件进行数据交换和协同工作。
● 游戏开发：游戏开发者可以使用SketchUp快速创建游戏场景和物体模型，并将它们导入游戏引擎中进行开发。
● 电影和动画制作：SketchUp可以用于电影和动画的前期概念设计、场景搭建和道具模型制作，提高制作效率。
● 展览展示设计：展览展示设计师可以使用SketchUp规划展厅布局，设计展台和展品，并制作逼真的效果图。
● 教学和培训：SketchUp可以用于建筑、设计等专业的教学和培训，帮助学生理解和掌握设计原理和方法。
● 数字化文物保护：SketchUp可以用于历史建筑、文物的数字化建模和重建，助力文化遗产的保护和传承。
● 网页3D展示：SketchUp可以将3D模型导出为网页兼容的格式文件，用于产品展示、虚拟展厅等网页3D交互应用。
启动SketchUp 2024，首先弹出的是【欢迎使用SketchUp】对话框，如图1-1所示。在对话框中选择【建筑-毫米】模板（也可选择通用模板【简单-米】），即可进入SketchUp 2024的工作界面，如图1-2所示。
图1-1
提示：
【欢迎使用SketchUp】对话框在启动SketchUp 2024时会自动显示，关闭该对话框后，也可以在SketchUp 2024的菜单栏中执行【帮助】/【欢迎使用SketchUp】命令重新打开该对话框。
图1-2
SketchUp 2024的工作界面主要由标题栏、菜单栏、工具栏、绘图区、状态栏、测量数值框、大工具集和默认面板等组成。
● 标题栏：标题栏位于工作界面的顶部，包含标准窗口控件、模型名称以及软件版本号等。
● 菜单栏：菜单栏包含SketchUp的大多数命令和设置的菜单，包括【文件】、【编辑】、【视图】、【相机】、【绘图】、【工具】、【窗口】、【扩展程序】和【帮助】。
● 工具栏：工具栏存放SketchUp的常用工具，新打开模型时默认显示【标准】工具栏、【样式】工具栏、【视图】工具栏等。其余工具栏可通过视图菜单命令来激活显示。
● 绘图区：绘图区是SketchUp创建模型的区域，该区域的3D空间通过绘图轴标识，绘图轴是3条互相垂直且带有颜色的直线。
● 状态栏：状态栏位于绘图区左下方，包括命令提示和SketchUp 的状态信息，这些信息主要是对命令的描述。
● 测量数值框：测量数值框位于绘图区右下方，可以显示对象的尺寸信息，也可以输入相应对象的数值。
● 大工具集：大工具集位于工作界面的左侧，集中放置建模时所需的工具。在菜单栏中选择【视图】/【工具栏】命令，打开【工具栏】对话框，在【工具栏】选项卡中勾选所需的工具栏复选框，再单击【关闭】按钮，即可在大工具集中添加所需的工具栏。
● 默认面板：默认面板也称属性面板，位于绘图区右侧，用来显示各种属性卷展栏。SketchUp中场景和模型对象的属性设置包括图元信息、材质、组件、样式、标记（图层）、阴影及场景等。
随着AI技术的发展，AI辅助设计逐渐成为设计软件的重要发展方向。以下是AI辅助设计在SketchUp中的一些应用场景和案例。
AI可以根据用户输入的建筑设计要求，如建筑面积、房间数量、功能分区等，自动生成符合要求的建筑平面图。用户可以在此基础上进行修改和优化，从而大大提高建筑设计的效率。
应用案例：Finch 3D（目前该AI插件还在测试阶段，未开放）是一款基于AI的SketchUp插件，它可以根据用户的输入自动生成住宅、办公楼等建筑的平面图和3D模型，并支持用户进行编辑和自定义。
AI可以根据室内空间的尺寸、风格、功能等要求，自动推荐合适的家具摆放方案和装修材料，帮助室内设计师快速完成设计方案。
应用案例：SketchUp的插件SUAPP-AIR灵感渲染利用AI算法，可以根据用户输入的房间尺寸和风格偏好，自动生成家具布局和装修方案，并提供逼真的3D渲染效果。
AI可以分析场景中的物体布局和空间利用情况，并给出优化建议，如调整家具摆放、优化动线、提高空间利用率等，帮助设计师创造更加合理和高效的空间布局。
应用案例：SketchUp的插件TestFit利用机器学习算法，可以分析模型中的空间布局，并提供优化建议，如调整房间尺寸、优化家具布局等，帮助设计师提升空间利用率。
AI可以根据设计目标和评估标准，对多个设计方案进行综合评估和打分，并给出优化建议，帮助设计师选择最优方案。
应用案例：SketchUp的插件Sefaira、Spacemaker和Archistar可以对建筑设计方案进行能耗分析、日照分析、通风分析等，并给出优化建议，帮助设计师选择性能最优的方案。
AI可以根据用户输入的有关城市设计的关键参数（如街区尺寸、建筑高度、建筑密度等），自动生成相应的城市建筑模型。用户可以在此基础上实时调整参数，生成多个方案。
应用案例：CADMAPPER是一款利用地图数据快速建立城市建筑3D模型的强大工具，可快速生成SketchUp建筑模型。
对初次使用SketchUp的用户来说，构建合理的绘图环境、导入/导出数据文件、获取外部数据及模型等基本操作都是相当重要的。掌握这些操作是成为优秀设计师的先决条件。
SketchUp的文件模板是包含完整图形信息的文件，其中有许多方面的信息，如图层、页面视图、尺寸标注及文字、单位、地理位置、动画设置、统计数据、文件设置、渲染设置及组件设置等信息。
在【欢迎使用SketchUp】对话框中选择【更多模板】选项，会展开显示SketchUp提供的所有模板。也可以在SketchUp工作界面选择菜单栏中的【从模板新建】命令，打开【选择模板】对话框，从中选择合适的模板。
SketchUp的模板包括简单模板、建筑模板、平面图模板、城市规划模板、横向（景观设计）模板、木工模板、内部（室内和产品设计）模板、3D打印模板等，如图1-3所示。
图1-3
在SketchUp中做项目设计时，要选择对应的模板。当选择一个模板并进入工作界面后，必须进行模型信息的更改及系统配置，以使其符合项目设计要求。
合理选择模板后，如果要重新创建一个文件，可在菜单栏中选择【文件】/【新建】命令。新建的模型文件中所包含的图形信息会延续用户在【欢迎使用SketchUp】对话框中所选模板的信息。
用户完成模型创建后，可以将当前的模型文件保存为模板，供后续工作时调用。
当需要打开已有的SketchUp文件时，可以在菜单栏中选择【文件】/【打开】命令，通过弹出的【打开】对话框找到文件存储的路径，选择文件并单击【打开】按钮，打开所需的文件，如图1-4所示。这里仅能打开SKP格式的文件，而其他格式的文件则需要通过导入方式打开。
在菜单栏中选择【文件】/【导入】命令，弹出【导入】对话框，在对话框右下角的文件类型列表中选择一种文件格式，即可将其他软件生成的文件导入当前的工作场景中，如图1-5所示。这样的导入被称为“数据转换”。如果在导入文件的类型列表中没有要打开文件的格式，也可以在其他软件中导出SketchUp能导入的文件格式类型。总之，文件数据的转换方式是多种多样的，这也为基于BIM的建筑项目设计创造了良好的条件。
图1-4
图1-5
同理，对于打开的文件，在菜单栏中选择【文件】/【另存为】命令，可将文件保存为2024版本文件或旧版本文件。
有时为了能够在其他三维软件中打开SketchUp模型文件，需要对文件数据进行转换。此时可在菜单栏中选择【文件】/【导出】命令，将SketchUp模型导出为其他三维软件或二维软件能打开的文件格式。
SketchUp为用户提供了免费的3D模型库——3D Warehouse。3D Warehouse是当前广受认可的3D模型资源库之一，拥有庞大的模型数量和丰富的种类。
3D Warehouse分网页版和SketchUp客户端。网页版如图1-6所示。
图1-6
3D Warehouse的SketchUp客户端可通过在菜单栏中选择【窗口】/【3D模型库】命令来打开，其界面如图1-7所示。
图1-7
要使用3D Warehouse，必须注册一个账号。3D Warehouse中的模型种类繁多，包括各行各业的专业模型。SketchUp软件与其他BIM软件可以通过3D Warehouse来转换模型信息。例如，将3D Warehouse安装在Revit或AutoCAD中，只要将3D Warehouse中的SKP模型下载并导入Revit或AutoCAD，即可完成模型数据的转换。在其他BIM软件中使用3D Warehouse插件，可以到Autodesk App Store中搜索并下载。
当用户想把自己的模型通过网络共享给其他设计师时，先保存当前的模型文件，然后在菜单栏中选择【文件】/【3D Warehouse】/【共享模型】命令，弹出【3D模型库】对话框，输入模型文件的标题及说明后，单击【Publish Model（发布模型）】按钮，即可完成模型的共享，如图1-8所示。
图1-8
在使用SketchUp进行设计的过程中，经常需要通过切换、缩放、旋转和平移视图等操作来确定模型的创建位置或者观察模型在各个角度下的细节。因此，用户需要熟练掌握SketchUp的视图操控方法和技巧。
在创建模型的过程中，可以通过切换不同的模型视图来观察模型。SketchUp提供了7个标准模型视图工具，包括轴测图、顶视图、前部视图、右视图、左视图、返回视图（也称为后视图）和底视图。标准模型视图工具在【视图】工具栏中，如图1-9所示。
图1-9
图1-10所示为一个床模型的7个标准模型视图预览。
图1-10
从视觉表达方式来看，模型视图又分为平行投影视图、透视显示图和两点透视图3种，图1-10所示的7个标准模型视图就是平行投影视图。图1-11所示为床模型的透视显示图和两点透视图的效果。
要得到平行投影视图、透视显示图或两点透视图，可在菜单栏中选择【相机】/【平行投影】命令、【相机】/【透视显示】命令或【相机】/【两点透视图】命令。
图1-11
环绕观察可以观察全景模型，给人以全新的、真实的立体感受。在大工具集中单击【环绕观察】按钮
，然后在绘图区按住鼠标左键并拖动鼠标，可以以不同角度观察模型，如图1-12所示。
图1-12
提示：
也可以按住鼠标中键（滚轮），然后拖动模型进行环绕观察。如果使用鼠标中键双击绘图区的某处，会将该处旋转置于绘图区中心。这个技巧同样适用于【平移】工具
和【缩放】工具
。
平移和缩放视图是操控模型视图的常见基本操作。
利用大工具集中的【平移】工具
，可以拖动视图至绘图区的不同位置。平移视图其实就是平移相机位置。如果视图本身为平行投影视图，那么平移视图到绘图区的不同位置，模型视角不会发生改变，如图1-13所示。如果视图为透视显示图，那么平移视图到绘图区的不同位置，视角会发生改变，如图1-14所示。
图1-13
图1-14
视图的缩放工具包括【缩放】
、【缩放范围】
和【缩放窗口】
。【缩放】是通过手动拖动鼠标来自由缩放视图。【缩放范围】是将视图自动填充到整个绘图区。【缩放窗口】是将矩形区域内的局部视图进行放大显示。选中【缩放】工具
，在绘图区上下拖动鼠标，可以缩小视图或放大视图，如图1-15所示。
图1-15
SketchUp视图的快捷键操控方式如下。
● 旋转视图（环绕观察）：按住鼠标中键（滚轮）并在屏幕上滑动。
● 平移视图（平移）：按住Shift键+鼠标中键（滚轮），并在屏幕上滑动。
● 缩放视图（缩放范围）：滚动鼠标中键（滚轮）。
在SketchUp建模过程中，经常需要选择对象来执行相关的操作。SketchUp常用的对象选择方式有一般选择、框选与窗选3种。
可以通过单击【主要】工具栏中的【选择】按钮
，或直接按空格键激活【选择】命令进行一般选择，下面以实例操作进行说明。
【例1-1】一般选择的具体应用。
1．启动SketchUp 2024，单击【标准】工具栏中的【打开】按钮
，打开本例源文件“休闲桌椅组合.skp”，如图1-16所示。
图1-16
2．单击【主要】工具栏中的【选择】按钮
，或直接按空格键激活【选择】命令，绘图区中会显示箭头符号
。
3．在休闲桌椅组合中任意选中一个模型，该模型将显示边框，如图1-17所示。
图1-17
提示：
SketchUp中最小的可选择对象为线、面与组件。本例组合模型为组件，因此无法直接选择面或线。如果选择组件模型并选择右键快捷菜单中的【炸开模型】命令，就可以选择该组件模型中的面或线，如图1-18所示。若该组件模型由多个元素构成，则需要进行多次分解。
图1-18
● 选择一个组件、线或面后，若要继续选择，可按住Ctrl键（鼠标指针变成
形状）连续单击对象，如图1-19所示。
图1-19
● 如果按Shift键（鼠标指针变成
形状）连续单击对象，则可以反向选择（简称反选）对象，如图1-20所示。
图1-20
● 如果按Ctrl+Shift组合键（此时鼠标指针变成
形状）连续单击对象，也可反选对象，如图1-21所示。
图1-21
提示：
如果误选了对象，可以按Shift键进行反选，也可以按Ctrl+Shift组合键进行反选。
框选与窗选都是利用【选择】工具通过拖动鼠标在绘图区画出一个矩形框来选择单个或多个对象，用户可以根据需要调整矩形框的大小和位置。
框选是由左上方（或左下方）至右下方（或右上方）画出矩形框进行框选，窗选是由右下方（或右上方）至左上方（或左下方）画出矩形框进行选择。框选的矩形框是实线，窗选的矩形框是虚线，如图1-22所示。
图1-22
【例1-2】框选与窗选的具体应用。
1．启动SketchUp 2024，单击【标准】工具栏中的【打开】按钮
，打开本例源文件“餐桌组合.skp”，如图1-23所示。
图1-23
2．在整个组合模型中要求一次性选择3个椅子组件。保留默认的视图，在绘图区合适位置拾取一点作为矩形框的起点，然后从左上方到右下方画出矩形，将其中3个椅子组件包容在矩形框内，如图1-24所示。
图1-24
提示：
要想完全选中3个组件，3个组件必须被包容在矩形框内。另外，被矩形框包容的还有其他组件，若不想选中它们，按Shift键反选即可。
3．框选后，可以看见同时被选中的3个椅子组件（组件边框呈蓝色高亮显示），如图1-25所示。在绘图区空白处单击，取消框选结果。
图1-25
4．下面用窗选方法同时选择3个椅子组件。在合适位置从右下方到左上方画出矩形框，如图1-26所示。
图1-26
提示：
窗选与框选不同的是，窗选无须将所选对象完全包容在内，矩形框包括的对象和经过的所选对象，都会被选中。
如图1-27所示，窗选时所画出的矩形框所经过的组件都被选中，包括椅子组件、桌子组件和桌面上的餐具等。
图1-27
如果将视图切换到俯视图，再利用框选或窗选方式来选择对象，则会更加容易，如图1-28所示。
图1-28
