馮笑雪

摘要：文中在SuperMapiServer平臺(tái)基礎(chǔ)上，以河北工程大學(xué)煤礦綜合信息化省工程實(shí)驗(yàn)室為例，利用3DS Max 三維建模、使用JavaScript和Ajax技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出B/S模式三維實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，為相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的三維信息化的推廣使用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：SuperMap；三維建模；Ajax

中圖分類(lèi)號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）24-0055-02

1 背景

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，三維虛擬技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，它可以更形象、更逼真展現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界。三維虛擬化技術(shù)將煤礦綜合信息化省工程實(shí)驗(yàn)室功能向廣大師生更生動(dòng)的展示起到了較好宣傳作用。三維虛擬化技術(shù)與WebGIS結(jié)合，在網(wǎng)絡(luò)上以虛擬實(shí)景展現(xiàn)三維立體實(shí)驗(yàn)室，對(duì)完善高校數(shù)字化、智能化建設(shè)有積極意義。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)目標(biāo)與主要功能

針對(duì)河北工程大學(xué)煤礦綜合信息化河北省工程實(shí)驗(yàn)室目前的實(shí)際狀況，開(kāi)發(fā)一個(gè)能在Internet上瀏覽的數(shù)字實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅便于教師網(wǎng)上教學(xué)和科學(xué)管理實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，而且能真實(shí)的展示三維實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景距離面積測(cè)量和自由漫游。根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)，煤礦綜合信息化實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)主要功能如下：

1）iServer服務(wù)：連接服務(wù)器，加載煤礦綜合信息化實(shí)驗(yàn)室三維模型，可以三維場(chǎng)景瀏覽。

2）圖層管理：調(diào)節(jié)圖層上下順序?qū)傩浴⒖梢晫傩?、可編輯屬性?/p>

3）圖層屬性：加載圖層，對(duì)當(dāng)前圖層重命名，設(shè)置可見(jiàn)度高度，可設(shè)置高度模式，在擴(kuò)展屬性中可以設(shè)置底部高程，拉伸高度，對(duì)頂面、側(cè)面貼圖，對(duì)紋理橫縱向重復(fù)設(shè)置。

4）空間查詢(xún)：空間查詢(xún)采用氣泡屬性，可以改變所彈氣泡樣式（設(shè)置文字標(biāo)題、字體和對(duì)齊方式，邊框?qū)挾群瓦吙虮尘?，以及氣泡四個(gè)角的樣式等）。

5）礦井模型：對(duì)煤礦綜合信息化河北工程實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)代化礦井模型展示與介紹。

6）模型演示：加載多種礦井模型講解視頻。

7）實(shí)驗(yàn)教學(xué)：連接校內(nèi)網(wǎng)登錄，查看實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。

8）實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介：從環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、智能礦燈系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安全檢測(cè)系統(tǒng)六個(gè)方面介紹實(shí)驗(yàn)室。

2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

煤礦綜合信息化河北省工程實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)平臺(tái)的目標(biāo)用戶(hù)為實(shí)驗(yàn)室管理人員及全校師生。本系統(tǒng)采用B/S模式下三層模型架構(gòu)[1]，這樣分層符合“高內(nèi)聚低耦合”的思想，可使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率更高、伸縮性更強(qiáng)。用戶(hù)界面層主要顯示數(shù)據(jù)，展現(xiàn)三維場(chǎng)景；業(yè)務(wù)邏輯層通過(guò)WEB服務(wù)器發(fā)布服務(wù)，利用GIS服務(wù)器提供WebGIS應(yīng)用程序所需的GIS功能；數(shù)據(jù)層通過(guò)空間數(shù)據(jù)引擎SDX+將空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)一體化儲(chǔ)存到SQL Server關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)總體機(jī)構(gòu)如圖1所示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 三維建模

3.1.1 三維建模方法處理

在三維數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，建立模型是較為耗時(shí)但也是非常重要的步驟。三維建模的方法主要有三種[2]：第一種，批量建模，對(duì)外觀一致的建筑物，將其二維的面數(shù)據(jù)高程拉伸，并給其附上貼圖；第二種，利用專(zhuān)業(yè)建模軟件對(duì)其精確建模，展現(xiàn)出真實(shí)世界中的實(shí)體；第三種，在圖層中的點(diǎn)、線(xiàn)、面通過(guò)SuperMapDeskpro的符號(hào)庫(kù)三維符號(hào)渲染，顯示三維效果。

在數(shù)據(jù)煤礦實(shí)驗(yàn)室的建模上利用前兩種方法。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)一致模型采用批量建模的方法，將該矢量二維面數(shù)據(jù)高程拉伸并貼上紋理圖片，展現(xiàn)三維效果。利用3ds MAX軟件對(duì)煤礦專(zhuān)業(yè)設(shè)備（如礦用本安型分站、礦用本安型無(wú)線(xiàn)基站）進(jìn)行精細(xì)建模，并加入三維場(chǎng)景中。所有紋理圖片是事先使用數(shù)碼相機(jī)拍照并利用PhotoShop進(jìn)行處理過(guò)的。

3.1.2 虛擬場(chǎng)景合成

本文使用3ds MAX軟件，通過(guò)材質(zhì)編輯器把全部模型附上相應(yīng)的材質(zhì)，并將其導(dǎo)入到同一個(gè)場(chǎng)景，通過(guò)SuperMap Max Plugin 7.1 for Max2010插件（通過(guò)谷歌地圖查找的學(xué)校經(jīng)緯度插入點(diǎn)信息經(jīng)緯度坐標(biāo)值）生成.scv格式模型緩存文件，在SuperMap桌面軟件加載該緩存文件，并保存到工作空間，實(shí)現(xiàn)整個(gè)三維虛擬場(chǎng)景。

3.2 客戶(hù)端

客戶(hù)端通過(guò)使用普通Web瀏覽器（IE8、chrome等），用戶(hù)即可使用系統(tǒng)的所提供的全部功能。SuperMapiServer提供客戶(hù)端GIS程序開(kāi)發(fā)工具包SuperMapiClient for Realspace[3]，SuperMapiClient for Realspace在插件上的基礎(chǔ)上封裝的JavaScript API與SuperMapiClient for Ajax統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)，并采用JavaScript框架進(jìn)行三維客戶(hù)端腳本開(kāi)發(fā)。

3.3 服務(wù)端

服務(wù)端通過(guò)GIS服務(wù)器與ASP.NET相結(jié)合方法實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)SuperMap iServer集成的Tomcat服務(wù)器發(fā)布Web應(yīng)用，Tomcat發(fā)布網(wǎng)址為http：//192.168.0.250：8090/hbgcdx/index.htm。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)客戶(hù)端開(kāi)發(fā)包SuperMapiClient forRealspace開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)GIS功能如三維實(shí)驗(yàn)室全景漫游、空間查詢(xún)等功能，采用SuperMapiClient for Ajax技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)異步更新，增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)，利用SuperMap iServer Java 服務(wù)快速發(fā)布，開(kāi)發(fā)出B/S模式三維實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。SuperMap GIS技術(shù)日漸成熟，與WebGIS相結(jié)合已經(jīng)成為GIS領(lǐng)域一個(gè)重要的發(fā)展方向，為相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的三維信息化的推廣提供有效的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱愛(ài)紅， 余冬梅， 張聚禮. 基于B/S軟件體系結(jié)構(gòu)的研究[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)， 2005， 26（5）： 1164-1165.

[2] 楊德全， 楊超元， 柯新利， 等. SuperMap Deskpro在數(shù)字校園建模方法中的應(yīng)用[J]. 地理空間信息， 2011（4）： 131-135.

[3] 北京超圖地理信息技術(shù)有限公司. SuperMap GIS二三維一體化開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2013.