关于虚拟校园的应用与实现的探讨

韦湘莹 嵇静婵

摘要：虚拟校园平台可以呈现学校的三维场景，集成学校的宣传片与介绍，让用户对学校有更直观的认识，本文在简述“虚拟校园”基本理念的基础上，提出了虚拟校园的建设目标，分析了虚拟校园的总体架构及虚拟校园实现的关键技术。

关键词：虚拟校园；总体架构；数据采集；数据处理

目前，很多学校的数字化校园应用覆盖教学、科研、管理与服务的方方面面，建设已相对完善，但在通过网络对整个校园的直观展示方面非常欠缺。虚拟校园平台正是为新生、在校师生和校友及社会人员呈现学校的三维场景，集成学校的宣传片与介绍，让用户对学校有更直观的认识。同时系统与数字化校园平台对接，校内人员可以通过虚拟场景的方式进入到各建筑物内，查看相应的资产设备，了解活动及相关的信息。虚拟校园的推广与应用将使得学校的信息化服务水平得到更大的提高。

一、虚拟校园的建设目标

虚拟校园平台的建设目标是给在校的师生、新生以及访客打造一个三维可视化的、有声有色的仿真校园景观，同时，平台与业务系统对接，在系统中不仅能感受立体的校园，还能进行交互，能查看到相应的数据展示，既可以为学校树立良好的形象，提高学校的知名度，宣传校园文化，还可以作为校园规划的辅助工具。

二、虚拟校园的总体架构建设

虚拟校园的总体架构包括基础设施层、数据资源层、服务平台层、业务应用层，各层的构成与功能如下所述：

1、基础设施层

基础设施是指支撑虚拟校园系统管理、共享、服务以及应用所需的网络、系统软硬件设备及其运行环境，如图1所示，主要包括存储、备份系统、操作系统平台、数据库系统平台、VR系统平台、业务虚拟化平台、数据库服务器、应用服务器及网络基础设施等。

2、数据资源层

数据资源层指系统地理信息数据库，由基础地理信息数据、三维模型数据、用户管理数据、全景数据以及校园现有其他系统对接数据组成。

地理信息系统是进行资源和数据管理的重要手段，能够将校园的各种资源及基础数据进行空间化管理，实现例如路径导航，数据管理，资源布局分析之类数据分析，并且实现数据的快速制图，以及快速进行组织内部的分享与传播。

3、服务平台层

服务平台层是虚拟校园系统中实现地理信息服务的关键组成部分。搭建一个统一的、分布式、松散耦合的、以校园简介、校园3D导航、全景地图、图书漂流、新生导航系统、位置及导航信息、平安校园、招生就业咨询及统计、资产设备管理、网上服务大厅、智能机器人交互、以及其他业务系统数据对接功能和信息服务为主的支撑平台。平台依托基础设施，采用SOA架构，其创建的地理信息服务可以很好地整合校园内部系统中应用。

平台还提供对地理信息数据的一体化集中管理和维护，实现对各类数据的入库、更新、管理。依据相关的国家、行业标准提供访问、调用的地理信息服务；提供二次开发接口及功能服务，为部门业务应用开发提供地理信息服务支持。

4、业务应用层

业务应用层指的是基于基础设施、数据资源及校园地理信息系统，面向校园管理部门用户以及学生用户提供各种业务应用服务，包括：手机APP子系统、B/S端子系统、后台管理子系统及内部业务对接子系统。

三、虚拟校园实现的关键技术

虚拟校园的实现非常复杂，在此无法逐一说明，只能挑选一些关键技术进行介绍。

1、空间地理数据采集与建库

空间地理数据采集与建库是虚拟校园实现的基础，由于三维模型需对全范围的地形、地貌、道路、建筑分布情况需真实表现，尤其是对建筑物需较详细表现，因此三维建模的依据是主要有：

（1）空间地理数据资料

空间地理数据资料包括校园内高精度地形图、高分辨率航片（含立体像对）、高精度数字高程模型（DEM）、地名、典型公开版电子地图要素等以及房屋等重点建筑的CAD矢量图。

（2）实地拍摄采集资料

对建筑物的各个面，需要现场拍摄立面照片，用做贴图纹理，重要的配套基础设施也将拍摄照片以作纹理参考，并作现场标记。

收集好以上数据后，可通过数据转换建模和手工建模结合的方法对数据进行加工，思路如图2所示。

2、数据预处理

DOM、CAD数据、道路、绿化带、房屋特征应为闭合线框。

数字照片，要用做模型贴图纹理的素材，为保证贴图表现真实，每张做完的贴图要经过亮度/对比度，色相饱和度，色阶等调图像调整。

有透视角度的照片处理贴图时，要去除透视角度，做到横平竖直。照片中有其他混乱的物体时（人、车、植物、电线杆、电线等），在模型贴图中全部处理干净。

树木雕塑等还需要褪底、制作通道，输出格式可以为BMP、GIF、PNG、JPG、INI等。

照片由于受天气影响较大，需要进行较色调整，以达到整体效果统一。

3、数据建设流程

数据是系统建设的基础，也是各种应用和分析的依据，数据制作具有严格、规范的数据制作标准，和成熟、完善的数据制作工艺。

数据在进行以上处理后还要进行数据规范、纹理贴图及数据建设精度，经过这一系列的处理，才可能保证数据生成是科学和有效的，系统也是可以支持的。

虛拟校园的是一个三维可视化的、有声有色的仿真校园景观，既可以为学校树立良好的形象，提高学校的知名度，宣传校园文化，还可以作为校园规划的辅助工具，在对校园内部的建筑物、道路、辅助设施进行修建规划时，可以在这个虚拟三维环境中对未来校园环境进行全面的审查，为校园规划和设计提供更明确的目标。同时也提高了校园管理的效率和科学化水平，加快校园建设。

参考文献：

[1]何水艳.虚拟校园的碰撞检测研究[D]华中师范大学，武汉：2006.6

[2]王瑞雪.基于Web的虚拟校园系统的构建[D].山东农业大学，泰安：2006.6

作者简介：韦湘莹（1980—），女，广西来宾人，柳州铁道职业技术学院信息技术分院教师，讲师，研究方向：交换技术和接入网技术。