指挥显示二三维联动系统设计

刘丹++梅玉航++唐艺灵

摘 要为实现指挥显示系统二、三维软件间的联动显示和数据交互功能，在分析了SuperMap GIS软件体系结构及技术优势的基础上，阐述了二三维联动的实现思路，设计了适用于靶场的指挥显示二三维联动系统，并展示了二三维联动系统应用的显示效果。

【关键词】二三维联动 二三维一体化 SuperMap 组件技术

1 引言

指挥显示系统在靶场中承担试验信息的实时显示任务，为参试人员提供清晰、准确、直观的试验综合态势信息，为指挥决策提供依据。系统中的二、三维软件分别以二维数字地图和三维空间场景的形式将实时接收的试验信息呈现给参试人员。以往，参试人员需使用相互独立的二、三维软件完成试验前的二、三维方案制作，并在试验过程中根据实时数据完成目标切换、角度调整、姿态变化等一系列操作。随着试验任务的日益增多、显示手段的不断丰富，试验准备和试验实施过程中的工作日渐繁重，对参试人员的试验能力和工作效率提出了更高的要求。针对上述情况，利用SuperMap GIS软件的“二三维一体化”技术，将二、三维软件整合为一个系统相互关联、相互配合，从两个方面综合反映试验态势信息，实现可视化层面和数据层面的联动。

2 SuperMap GIS软件体系结构及技术优势

随着GIS在各个领域的应用和不断发展，人们对二三维可视化应用的要求逐渐提高，单纯的二维和三维可视化系统已不能满足很多领域的进一步需求。在这种情况下，“二三维一体化”概念应运而生，SuperMap GIS 6R系列地理信息系统软件将这一思想融入到全系列产品中，通过其先进的理念和灵活的应用为人们带来更加丰富的用户体验。

2.1 SuperMap GIS软件体系结构

SuperMapGIS软件体系包括桌面、组件、服务器和客户端四个产品，具体指桌面应用软件SuperMap Deskpro.Net、组件式开发平台SuperMap Objects.Net/Java、服务式GIS开发平台SuperMap iServer Java以及客户端开发包SuperMap iClient for Realspace。用户可根据自己的需求选择不同的软件产品进行设计和开发。

2.2 SuperMap GIS软件技术优势

（1）SuperMap GIS对组件技术的应用可有效提高整体开发效率，具有可复用、可替换、可组合、可移植的特点，对系统的维护和二次开发具有很大价值。

（2）SuperMap GIS中，二维和三维数据具有统一的数据模型和数据结构，实现了二維和三维空间数据存储和管理的一体化，支持包括三维模型数据、DEM数据、矢量数据、影像数据在内的多种类型数据的应用。

（3）SuperMap GIS实现了二三维符号一体化，通过符号库对符号资源进行组织和管理，支持二维和三维符号的灵活使用。

（4）SuperMap GIS具有先进的二三维缓存体系，并针对不同的数据类型提供专门的缓存技术，有效提高GIS数据显示和浏览的速度，从而带来更加流畅的用户体验。

（5）SuperMap GIS支持包括Oracle和SQL Server在内的多种类型的数据库型数据源，并针对不同类型的数据库提供了相应的数据空间引擎，便于用户根据自己的需要选择合适的数据库。

3 SuperMap GIS三维模型应用流程

在二三维联动系统中，三维模型数据在展现地理空间信息方面具有明显优势，是构成二三维联动系统的重要部分。使用SuperMapGIS软件展示三维效果需要使用建模软件Autodesk 3ds Max。使用Autodesk 3ds Max建模后，利用SuperMap的Max插件将模型数据导出为SuperMap GIS支持的CAD矢量模型数据集、KML文件及SCV模型缓存文件，使用SuperMap Deskpro.Net浏览导出的模型数据，SuperMap工作空间中保存生成的三维场景。如用户需要对模型数据进行网络发布，可使用SuperMap iServer Java将所需的工作空间文件发布为三维服务，通过安装了SuperMap iClient for Realspace的浏览器对三维场景及模型数据进行浏览。三维模型应用流程如图1所示。

4 二三维联动的实现思路

二三维联动主要解决两个方面的主要问题：场景同步和数据同步。

4.1 场景同步

通过二维和三维坐标的映射，实现二维平面地理位置与三维空间地理位置的一一对应。为保持二维和三维位置一致，首先要将不同坐标系下的坐标数据统一在同一空间坐标系下，通过坐标转换完成二维和三维坐标之间的换算。为了减少坐标转换工作量，提高系统性能，采用WGS-84坐标系作为二三维联动系统的坐标系。在此基础上，采用消息触发机制，当二维或三维中某个场景位置发生变化时，另一视图场景随之发生相应的变化。

4.2 数据同步

在SuperMap中，将每个空间数据集的全部对象都储存在数据库中，每个对象都有一个唯一的标识SmID。SmID号的唯一性实现了空间数据与属性数据的关联。通过比较和获取二维和三维图层的SmID号即可实现二维和三维的数据同步。

5 指挥显示二三维联动系统设计

指挥显示二三维联动系统选用SuperMap Objects.Net 6R为开发平台，充分发挥组件技术的优势，在Visual Studio 2010环境下，使用C++语言进行开发。采用Autodesk 3ds Max和SuperMap Deskpro.Net 6R实现三维模型的制作和应用，使用Oracle数据库储存空间数据，利用SDX+空间数据引擎对数据进行管理和操作。

指挥显示二三维联动系统包括二维模块和三维模块，二者通过二三维联动技术手段实现了二三维的无缝链接。其中二维模块包括以下功能：目标配置（目标编号、目标名称、目标类型、位图文件、航迹设置）、图元管理（点、线、平面图形、文字、图标等）、站点管理（站点名称、站点坐标）、设备布局（各站点对应设备）、数据管理（数据接收、数据显示、数据存储、数据回放）、地图控制（移动、放大、缩小、比例尺设置、地名查询、地图量算、闪烁点显示）。三维模块在二维模块的基础上增加了更加丰富的显示功能，可以根据需求从不同角度展示目标的运动姿态、运动速度和运动轨迹，通过指令控制的方式实现。针对三维模型的使用增加了实体管理功能，包括装备模型、建筑物以及地貌等。基于三维GIS在特效方面的优点，增加了气象参数设置功能，可根据当时的天气情况对阳光、云、雨、雪、雾、风等气象参数进行设置，通过三维场景的天气变化给人身临其境的感受。二三维联动即实现二维和三维场景和数据的同步。具体功能包括：查询同步（当查询某一坐标或地物时，二维和三维窗口同步显示查询结果）、模型同步（当在二维或三维窗口添加或删除二维位图或三维模型时，另一窗口同步添加或删除对应的模型或位图）、信息同步（二维和三维同步接收来自网络的信息，包括目标的运动姿态、运动速度等参数，并以二、三维目标运动轨迹、数据及曲线的方式呈现）、显示同步（当二维或三维中某一场景发生变化时，另一方会做出同步改变，保持二维和三维同步显示同一场景）、操作同步（当选中二维或三维中某一目标进行跟踪或定位等操作时，另一方同步对同一目标进行同样的操作）。指挥显示二三维联动系统功能结构如图2所示。

目前，指挥显示二三维联动系统已经在试验中得到应用，实现了二维数字地图和三维空间场景的配合和统一。指挥显示二三维联动系统地形显示效果如图3所示。

6 结束语

指挥显示二三维联动系统的应用，丰富了试验指挥显示手段，减少了参试人员的试验准备和应急处置时间，提高了参试人员的工作效率，为进一步提高综合试验能力做出积极的尝试和探索。随着GIS和二三维一体化技术的不断发展，二三维联动系统将随之完善，更好地满足未来试验提出的更高要求。

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作者单位

92941部队96分队 辽宁省葫芦岛市 125001