基于WebGIS的三维智慧校园的设计与实现

2017-12-28曹亚非湖南工艺美术职业学院

数码世界 2017年12期

关键词：应用层全景可视化

曹亚非湖南工艺美术职业学院

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目前对智慧校园的研究往往偏向网络化和智能化，在可视化、场景化、虚拟化的体验方面就比较差。本文的研究核心就是引入WebGIS技术，将三维场景引入到智慧校园的建设中，从而融入3D数据和全景数据，打造出一个三维可视化的智慧校园体系。

WebGISt 三维智慧校园可视化

目前，在智慧校园方面的研究很多，大多数倾向于智慧化、网络化，以高速、稳定的网络带宽为前提，打造各种智慧化的校园平台，但在可用性和可视化等各个方面还存在一定的问题。本文引入了WebGIS技术，以校园的三维场景为数据支撑，再融入3D数据和全景数据，提供给用户更好的可视化体验，在三维场景中，可实现放大、缩小、拖拽、测量和查询等多维度操作。

1 三维智慧校园的设计

WebGIS是一种三维建模工具，通过该平台可以通过导入三维数据，模拟三维场景，然后再利用开发平台，设计相应需求的工具。本文研究的基于WebGIS的三维智慧校园系统，利用C#开发语言，VS2015平台进行开发，通过ArcGIS提供开发工具包，进行二次开发。

该系统主要分为三层框架，应用层、服务层和数据层。应用层是前端用户会直接接触的部分，主要包括一些教室管理、校园漫游、图书查询、课程查询等等人机交互操作。服务层是PC提供给应用层的一些数据支撑，主要包括一些地图服务，查询服务，定位等。这都属于地理信息系统的一部分，通过ArcGIS Service所提供的服务，来实现应用层的各种操作。数据层是整个系统的基础，在数据的支撑之下，才能进行业务处理和应用展示。本系统主要使用MySql数据库进行数据的存取，主要因为该数据库属于开源免费的数据库，且易操作。

本文所设计的三维智慧校园是一个完全在地图上进行操作，并实现各种智能化的人机操作，地图的可视化操作，包括对校园三维模型场景的放大、缩小、导航、测量，并且可以通过触摸点击的方式，进入到内部进行操作。比如，首先显示的是校园的三维全貌场景，通过拖拽或者放大缩小的方式，可以查看校园各个地方的场景，同时，也可以通过点击，查看某一个场景的内部，比如图书馆，点击图书馆的建筑，即可进入图书馆的内部，内部采用360度全景数据的方式，给人以身临其境的感觉。同时，该系统支持人机对话，通过智能语音的方式，对识别到的操作，进行快速的切换。比如，语音说出，查看图书馆，即可自动进入到图书馆的内部，语音输出，查看全景，即可自动缩放到一定比例查看全景图。通过这种三维可视化方式，进一步加强了其智慧的方式，这也主要是建立在以往智慧校园的方式之上，可以通过更好的网络环境，来进行输出。

2 三维智慧校园的实现

三维智慧校园的实现主要是通过数据融合技术，将多种数据实现融合，从而让各种数据之间可以实现连通，然后在三维场景融合起来，具有很强的可视化效果，智慧校园的优势也更加突出。

2.1 数据融合

本系统所涉及到的数据主要有二维矢量数据、三维矢量数据和地理栅格数据，二维数据还包括一些全景数据和多媒体数据。这些数据相互之间如何融合起来，是一个难题。本文通过XML技术，利用XML文件配置的方式，将其有机的结合起来，对各种数据格式，通过XML文件配置的方式，在系统启动时，首先会将XML文件的内容读取到内存中，然后根据内存中配置的信息，在不同的场景下，调用不同的数据。目前比较主流的文件配置方式就是XML方式和GSON文件格式，本系统使用了XML文件格式。通过这种方式，无论是用户需要查看二维地图、还是三维场景、还是全景地图，都可以随时调用和查看，同时也可以查看各个位置的属性，实现多级联动。对数据的处理一般分为数据采集、数据编辑、数据入库和数据导出等若干个步骤，然后对这些数据再进行综合处理。

2.2 三维场景的建立

本文所研究的三维智慧校园系统，三维场景的建立采用了一种BS模式，即通过前端网页对三维场景进行展示，无需在任何地点都安装客户端程序，只需要访问网页即可使用。用户只需通过移动手机或者其他终端设备，输入网页地址，或者点击快捷图标，即可打开三维可视化的场景。本文的三维场景建立采用的是学校的正摄影像数据，利用这部分数据对三维的地形进行构建。在建筑的内部，主要使用了全景数据进行展示。三维场景的建立主要分为数据采集、数据导入、数据处理、三维场景建立模型和最终的模型导出。数据的采集主要使用地理信息数据和人工利用全站仪采集到的数据。数据的处理包括数据融合和CAD制图软件或者PS软件对图片数据的处理。三维场景建模是利用建模工具，将制图数据和地理信息数据导入到建模工具中，然后利用这些数据，建立包括建筑、空调、室内设施等模型，最终将建立好的三维模型场景导出，供软件开发使用。