基于局域网内的校园3D导览系统设计构建

许乐清

（宁波职业技术学院，浙江 宁波 315800）

地理信息系统的研究，是目前追踪的热点问题，研发高效的地理信息系统原型，并开发应用于环境、农林、地质、市政管理与规划等各行各业的产品，技术实现手段上赶超国际先进水平，是摆在我们面前的一项迫切的任务。校园3D导览系统，是结合高等院校的"数字校园"工程，对3D导览系统的设计实现方式及所需要理论支持作适当的分析。本论文结合具体应用系统开发，对校园3D导览系统的设计构建时行分析，在三维地理信息系统功能模块设计、数据库设计方面具有参考价值。

导览，顾名思义简单点说就是导航加浏览，导览系统就是结合空间数据库的地理信息技术利用卫星GPS系统、现成的监控系统、一卡通的无线定位技术、移动定位系统对到达某个3D坐标（比如某建筑的某层）的行进方式进行指引，在指引的过程中不但要做到对行进路线的规划和指示行进方式以外，还要对目标功能做出细化，在合理的范围内作出更方便快捷合适的行进方式。3D导览技术是一个比较新的地理科技与信息科技的结合，应用空间数据库的技术突破了以往的二维数据库的应用层面能够收集并处理海量的信息，并且构建三维的模拟数据空间，而利用卫星GPS技术或者利用现成的监控系统结合信息系统的技术，使得导览系统比以往的导航系统更加方便更加快捷也更加智能化更加贴近使用者。

高等院校校园3D导览系统的研究就是对局域内3D导览系统的一次技术性的尝试，系统的开发旨在结合校园原有独立信息管理系统，如校园监控系统、一卡通系统和移动信息定位系统，对某同学、某教师在教室里做一个监控以掌控学生的学习状态、也掌控教师的授课情况，小到可以让学生家长、其他教师和其他同学可以了解到相应的情况，大到可以引导在校人员在突发情况下的导航到达安全区域、制作教师实时课件以方便学生学习。中国的学生家长和学校之间总是有一个教育学生是否简单的只能依靠学校来进行的矛盾存在，而中国的大学生家长和在大学读书的孩子之间也总是有一个孩子已经读大学了是否有必要经常去了解孩子的在校情况的矛盾，中国的大学生和大学老师之间也有一个教师认为要教授给学生的知识是否为学生所需要的矛盾存在，宁波职业技术学院的这次校园3D导览系统的有别于其他地理信息系统的应用性研究期待能够对这3个矛盾获得一个技术层面的研究和突破。

1 校园3D导览系统的总体设计原则

校园3D导览系统设计原则包括如下内容：

1.1 公开性：针对大众信息尤其是公开场合下的信息必须全面公开，一个耗资巨大，科研人员众多的系统要尽一切可能的为群众服务，如果只是服务少部分人那就得不偿失；

1.2 便利性：高等院校校园3D导览系统毕竟是一个为学生、家长、教师三方为主体的服务性系统，因此受众广泛必须考虑到便利性，要做到所见即所得的操作方式

1.3 开放性：基于WEBGIS平台的校园3D导览系统的技术从原理和具体技术对技术团队而言是一次重大的考验，不是某个人独立可以完成的，可以说它是群策群力的产物。

1.4 可扩展性:此系统本身的理论本身就是比较高端新颖的多种技术混合产物，从长期发展的眼光来看这个系统可以开发研究的部分还有很多很多，可扩展性强的话新的技术就便于和本系统衔接。从数据库设计的角度考虑具体行为是数据库预留备用数据表，为数据表预留备用字段。

1.5 安全性：一个系统做出来安全性是毋庸赘言的，包括系统安全与信息安全。

2 校园3D导览系统的功能分析

校园3D导览功能主要分为3个部分：

2.1 导航功能

主要对应校园新生报到，外部访客，可在系统中按路名、楼号、热点名等进行查询、导航，并以三维校园模型形式进行模拟浏览。

2.2 校内影像查看、录制功能

要求采用远程课件录制系统，只需在WEB客户端进行远程视频观看和录制；网络传输可以通过校内局域网传输；带云台控制摄像机要求能够控制摄像机的转动和镜头的拉伸，以便对现场进行全方位多角度的查看、录制。

WEB客户端可以随时访问有授权的任意前端视频、音频信息。 WEB用户分级为:教务处可以为教师录制课件；班主任可以查看班级学生上课情况；获得授权的家长也可以查看获得授权的某堂课的情况，鉴于学生家长无法利用校园网络网外网速度不高，家长本身专业性也不强、工作繁忙等原因每次查看限制时效为1分钟；全面配合获得授权的国家公权力机关按照相关法律、法规流程查看任意时间段影像。

摄录范围包括：教学楼内、图书馆内、操场、学院内道路等公开场所。也仅仅限制为公开场所，任何涉及隐私和安全的场所不得安置。

2.3 定位功能

利用地理信息3D数据模型构建学院的坐标体系解释系统（坐标仍然采用经纬度坐标数值，高度采用海拔数据，学院的平均海拔为2米左右）。

定位系统：户外采用GPS定位技术，实现GPS导航、了解人员在户外的所处位置；户内采用一卡通集合的无线射频定位技术，以掌握教师和学生在那个教室。要求精确定位在某个建筑的某个单位内。

定位模块要求能够根据定位功能和学院影像查看、摄录系统连接根据定位信息对课堂情况进行录制、回放功能，定位系统对到达某个3D坐标（比如某建筑的某层）的行进方式进行指引，在指引的过程中不但要做到对行进路线的规划和指示行进方式以外，还要对目标功能做出细化，在合理的范围内作出更方便快捷合适的行进方式。比如在任意校园一卡通的触点及时查询某教师的选修课是否还有空位，某个图书馆的功能自习教室以及某个机房更适合学生的学习目的，该自习教室以及机房是否还有空位。

2.4 WEB界面：

现在利用HTTP技术做校园的3D导览已经成为主流，而且操作的方便性也很高，利用INTERNET技术将校园3D导览系统构建在服务器上是一种比较好的方式。

3 校园3D导览系统的模型实现

校园3D导览中的三维模型主要分为两种。

3.1 虚拟的三维场景

一般应用在针对固定物体从外部观察物体的内部建构，结合某点的坐标可以知道某物体或者某人在校园的某处，这个是物体式的虚拟场景，又成为几何式虚拟场景比如设备在校园的某处移动。这种虚拟场景采用的技术手段有3DMAX虚拟实际境况，由于都是3D模型构建的具有较高的互动性；还有一种是视频影像式的，是实拍的多角度图片利用pix marker等软件做成校园各建筑、景观的360°无接缝图片，它是将已经存在的物体、场景来构建的所谓虚拟场景。

3.2 实时的三维场景。

一般应用在实时监控和实效范围内对某场景的重现，比如查询道路上人流、马路上的车流、学生对某次课的课后再次听讲、查询某次突发事件是如何发生的。

[1]张振兴.支持网页浏览的局域网计算机巡视系统[D].大连理工大学，2007-12-18.