基于HTML5和虛擬現(xiàn)實(shí)的綜合管廊三維地理信息系統(tǒng)

童麗閨++劉艷軍

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.009

摘 要：伴隨新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，城市綜合管廊規(guī)模日益龐大，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)信息化管理顯得尤為重要。為更好展現(xiàn)管廊空間分布情況，從綜合管廊三維可視化的角度出發(fā)，該文運(yùn)用HTML5、WebGL、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)集2.5DGIS、3DGIS于一體的綜合管廊三維地理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有三維瀏覽、管線(xiàn)查詢(xún)、斷面分析等功能，能夠?yàn)槌鞘芯C合管廊規(guī)劃、施工提供極具價(jià)值的輔助決策信息。

關(guān)鍵詞：綜合管廊 HTML5 虛擬現(xiàn)實(shí) GIS

中圖分類(lèi)號(hào)：TU96 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）08（a）-0009-02

城市綜合管廊亦稱(chēng)共同溝，是指在城市地下用于集中敷設(shè)電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃?xì)獾仁姓芫€(xiàn)的公共隧道，是一種現(xiàn)代化、科學(xué)化、集約化的城市基礎(chǔ)設(shè)施[1]。綜合管廊中管線(xiàn)、管廊設(shè)施分布縱橫交錯(cuò)、錯(cuò)綜復(fù)雜，僅僅用二維的平面圖來(lái)描述綜合管廊是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要將綜合管廊進(jìn)行三維可視化，通過(guò)二維和三維有效集成方式，對(duì)綜合管廊進(jìn)行有效、統(tǒng)一的管理。

1 采用的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 基于HTML5和WebGL技術(shù)構(gòu)建2.5D場(chǎng)景

三維GIS雖然更好展現(xiàn)三維瀏覽可視化成果，也能進(jìn)行空間分析，但由于數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)處理速度慢，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度也慢。HTML5與WebGL的出現(xiàn)為3D WebGIS創(chuàng)造了新的發(fā)展機(jī)遇[2]。通過(guò)HTML5技術(shù)將三維與GIS相結(jié)合，主要是利用WebGL技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)JavaScript代碼即可實(shí)現(xiàn)2.5D場(chǎng)景的展示，操作者能夠方便的從各種角度查看地圖，由于產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量小，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度則快些，可以實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的快速瀏覽。

該文克服綜合管廊條帶狀的三維瀏覽難題，基于HTML5Web

GL技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，構(gòu)建快速、高效的綜合管廊2.5D場(chǎng)景，具有實(shí)現(xiàn)跨瀏覽器、跨平臺(tái)的兼容性，通過(guò)特定角度渲染、分片輸出，解決了傳統(tǒng)三維數(shù)據(jù)量大和加載速度慢的問(wèn)題。

1.2 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建3D場(chǎng)景

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）技術(shù)是指利用人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口、多媒體、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及電子、機(jī)械、視聽(tīng)等高新技術(shù)， 模擬人在特定環(huán)境中的視、聽(tīng)、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)。交互性是指參與者利用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)等感官功能及對(duì)話(huà)、頭部運(yùn)動(dòng)、眼睛移動(dòng)、轉(zhuǎn)身、拾取和放置等人類(lèi)自然技能，對(duì)虛擬實(shí)體進(jìn)行交互考察與操作的過(guò)程[3]。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性，可從任意角度瀏覽、實(shí)時(shí)互動(dòng)的角度出發(fā)，構(gòu)建綜合管廊3D場(chǎng)景，具有很強(qiáng)的真實(shí)性和靈活性。

2 綜合管廊三維地理信息系統(tǒng)

2.1 三維瀏覽

系統(tǒng)耦合2.5維場(chǎng)景和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，既能從地上往地下看廊體的整體分布情況，也能以第一人稱(chēng)的形式進(jìn)入到管廊內(nèi)部進(jìn)行行走，達(dá)到仿真模擬的效果。實(shí)現(xiàn)綜合管廊二三維一體化，既可以在綜合管廊中任意漫游，保證三維瀏覽的速度，又能通過(guò)“洋蔥皮”分圖層的形式，靈活加載綜合管廊及其附屬設(shè)施各圖層場(chǎng)景。

2.2 管線(xiàn)查詢(xún)

系統(tǒng)可查詢(xún)管廊內(nèi)部的各類(lèi)管網(wǎng)及附屬設(shè)施的分布情況，直觀查詢(xún)每一段管廊內(nèi)部每層支架，每類(lèi)管線(xiàn)的具體屬性及位置信息，通過(guò)輸入查詢(xún)條件查看符合要求的所有管線(xiàn)。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)查找并定位滿(mǎn)足條件的管線(xiàn)所在的廊體和支架的位置，并在圖上高亮顯示。

2.3 斷面分析

系統(tǒng)提供管廊斷面分析功能，可以從多個(gè)角度展示廊體內(nèi)管網(wǎng)及附屬設(shè)施之間的橫縱斷面圖，查看相關(guān)設(shè)施之間的間距及布局情況。從橫斷面圖上可以清晰查看每層支架的間距以及放置的管線(xiàn)截面管徑；從縱斷面圖上查看支架、管線(xiàn)、附屬設(shè)施、各通風(fēng)孔之間的縱向間距，見(jiàn)圖1。

3 結(jié)語(yǔ)

該文設(shè)計(jì)了一個(gè)綜合2.5D GIS和3D GIS的綜合管廊三維地理信息系統(tǒng)，克服了三維GIS數(shù)據(jù)量較大，處理成本較高、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度較慢的不足，結(jié)合HTML5和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，具有跨瀏覽器、跨平臺(tái)的兼容性，任意角度瀏覽等特性，是一種良好、可靠的解決方案，從而為相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)部門(mén)和施工單位提供逼真的、可視化的三維分析工具。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王德生.基于HTML5和WebGL的3DWebGIS構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)[J].福建電腦，2013（11）：12-13.

[3] 張敬宗.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高層建筑火災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)的研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2009（2）：88-90.endprint