基于WebGIS的三維智慧校園的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曹亞非 湖南工藝美術(shù)職業(yè)學(xué)院

基于WebGIS的三維智慧校園的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曹亞非 湖南工藝美術(shù)職業(yè)學(xué)院

目前對(duì)智慧校園的研究往往偏向網(wǎng)絡(luò)化和智能化，在可視化、場(chǎng)景化、虛擬化的體驗(yàn)方面就比較差。本文的研究核心就是引入WebGIS技術(shù)，將三維場(chǎng)景引入到智慧校園的建設(shè)中，從而融入3D數(shù)據(jù)和全景數(shù)據(jù)，打造出一個(gè)三維可視化的智慧校園體系。

WebGISt 三維 智慧校園 可視化

目前，在智慧校園方面的研究很多，大多數(shù)傾向于智慧化、網(wǎng)絡(luò)化，以高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)帶寬為前提，打造各種智慧化的校園平臺(tái)，但在可用性和可視化等各個(gè)方面還存在一定的問(wèn)題。本文引入了WebGIS技術(shù)，以校園的三維場(chǎng)景為數(shù)據(jù)支撐，再融入3D數(shù)據(jù)和全景數(shù)據(jù)，提供給用戶(hù)更好的可視化體驗(yàn)，在三維場(chǎng)景中，可實(shí)現(xiàn)放大、縮小、拖拽、測(cè)量和查詢(xún)等多維度操作。

1 三維智慧校園的設(shè)計(jì)

WebGIS是一種三維建模工具，通過(guò)該平臺(tái)可以通過(guò)導(dǎo)入三維數(shù)據(jù)，模擬三維場(chǎng)景，然后再利用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)相應(yīng)需求的工具。本文研究的基于WebGIS的三維智慧校園系統(tǒng)，利用C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，VS2015平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)ArcGIS提供開(kāi)發(fā)工具包，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

該系統(tǒng)主要分為三層框架，應(yīng)用層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層。應(yīng)用層是前端用戶(hù)會(huì)直接接觸的部分，主要包括一些教室管理、校園漫游、圖書(shū)查詢(xún)、課程查詢(xún)等等人機(jī)交互操作。服務(wù)層是PC提供給應(yīng)用層的一些數(shù)據(jù)支撐，主要包括一些地圖服務(wù)，查詢(xún)服務(wù)，定位等。這都屬于地理信息系統(tǒng)的一部分，通過(guò)ArcGIS Service所提供的服務(wù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的各種操作。數(shù)據(jù)層是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)的支撐之下，才能進(jìn)行業(yè)務(wù)處理和應(yīng)用展示。本系統(tǒng)主要使用MySql數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取，主要因?yàn)樵摂?shù)據(jù)庫(kù)屬于開(kāi)源免費(fèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)，且易操作。

本文所設(shè)計(jì)的三維智慧校園是一個(gè)完全在地圖上進(jìn)行操作，并實(shí)現(xiàn)各種智能化的人機(jī)操作，地圖的可視化操作，包括對(duì)校園三維模型場(chǎng)景的放大、縮小、導(dǎo)航、測(cè)量，并且可以通過(guò)觸摸點(diǎn)擊的方式，進(jìn)入到內(nèi)部進(jìn)行操作。比如，首先顯示的是校園的三維全貌場(chǎng)景，通過(guò)拖拽或者放大縮小的方式，可以查看校園各個(gè)地方的場(chǎng)景，同時(shí)，也可以通過(guò)點(diǎn)擊，查看某一個(gè)場(chǎng)景的內(nèi)部，比如圖書(shū)館，點(diǎn)擊圖書(shū)館的建筑，即可進(jìn)入圖書(shū)館的內(nèi)部，內(nèi)部采用360度全景數(shù)據(jù)的方式，給人以身臨其境的感覺(jué)。同時(shí)，該系統(tǒng)支持人機(jī)對(duì)話(huà)，通過(guò)智能語(yǔ)音的方式，對(duì)識(shí)別到的操作，進(jìn)行快速的切換。比如，語(yǔ)音說(shuō)出，查看圖書(shū)館，即可自動(dòng)進(jìn)入到圖書(shū)館的內(nèi)部，語(yǔ)音輸出，查看全景，即可自動(dòng)縮放到一定比例查看全景圖。通過(guò)這種三維可視化方式，進(jìn)一步加強(qiáng)了其智慧的方式，這也主要是建立在以往智慧校園的方式之上，可以通過(guò)更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，來(lái)進(jìn)行輸出。

2 三維智慧校園的實(shí)現(xiàn)

三維智慧校園的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將多種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)融合，從而讓各種數(shù)據(jù)之間可以實(shí)現(xiàn)連通，然后在三維場(chǎng)景融合起來(lái)，具有很強(qiáng)的可視化效果，智慧校園的優(yōu)勢(shì)也更加突出。

2.1 數(shù)據(jù)融合

本系統(tǒng)所涉及到的數(shù)據(jù)主要有二維矢量數(shù)據(jù)、三維矢量數(shù)據(jù)和地理柵格數(shù)據(jù)，二維數(shù)據(jù)還包括一些全景數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)相互之間如何融合起來(lái)，是一個(gè)難題。本文通過(guò)XML技術(shù)，利用XML文件配置的方式，將其有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，對(duì)各種數(shù)據(jù)格式，通過(guò)XML文件配置的方式，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，首先會(huì)將XML文件的內(nèi)容讀取到內(nèi)存中，然后根據(jù)內(nèi)存中配置的信息，在不同的場(chǎng)景下，調(diào)用不同的數(shù)據(jù)。目前比較主流的文件配置方式就是XML方式和GSON文件格式，本系統(tǒng)使用了XML文件格式。通過(guò)這種方式，無(wú)論是用戶(hù)需要查看二維地圖、還是三維場(chǎng)景、還是全景地圖，都可以隨時(shí)調(diào)用和查看，同時(shí)也可以查看各個(gè)位置的屬性，實(shí)現(xiàn)多級(jí)聯(lián)動(dòng)。對(duì)數(shù)據(jù)的處理一般分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)入庫(kù)和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等若干個(gè)步驟，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)再進(jìn)行綜合處理。

2.2 三維場(chǎng)景的建立

本文所研究的三維智慧校園系統(tǒng)，三維場(chǎng)景的建立采用了一種BS模式，即通過(guò)前端網(wǎng)頁(yè)對(duì)三維場(chǎng)景進(jìn)行展示，無(wú)需在任何地點(diǎn)都安裝客戶(hù)端程序，只需要訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)頁(yè)即可使用。用戶(hù)只需通過(guò)移動(dòng)手機(jī)或者其他終端設(shè)備，輸入網(wǎng)頁(yè)地址，或者點(diǎn)擊快捷圖標(biāo)，即可打開(kāi)三維可視化的場(chǎng)景。本文的三維場(chǎng)景建立采用的是學(xué)校的正攝影像數(shù)據(jù)，利用這部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)三維的地形進(jìn)行構(gòu)建。在建筑的內(nèi)部，主要使用了全景數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。三維場(chǎng)景的建立主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)處理、三維場(chǎng)景建立模型和最終的模型導(dǎo)出。數(shù)據(jù)的采集主要使用地理信息數(shù)據(jù)和人工利用全站儀采集到的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的處理包括數(shù)據(jù)融合和CAD制圖軟件或者PS軟件對(duì)圖片數(shù)據(jù)的處理。三維場(chǎng)景建模是利用建模工具，將制圖數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入到建模工具中，然后利用這些數(shù)據(jù)，建立包括建筑、空調(diào)、室內(nèi)設(shè)施等模型，最終將建立好的三維模型場(chǎng)景導(dǎo)出，供軟件開(kāi)發(fā)使用。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于WebGIS的三維智慧校園系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用Web服務(wù)和ArcGIS等工具，提供了一個(gè)可視化的三維場(chǎng)景，并可對(duì)外發(fā)布，然后利用網(wǎng)頁(yè)等前端工具，可隨時(shí)進(jìn)行查看和使用，非常方便。

[1]羅敏.基于WebGIS的水利特色全景智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].電子測(cè)試, 2016(12):19-22.

[2]宋婧雯.基于虛擬空間的建筑探索與實(shí)踐——以佳木斯大學(xué)虛擬校園三維公共建筑的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為例[J]. 城市建設(shè)理論研究:電子版,2017(3).