曹亞非 湖南工藝美術(shù)職業(yè)學(xué)院

基于WebGIS的三維智慧校園的設(shè)計與實現(xiàn)

曹亞非 湖南工藝美術(shù)職業(yè)學(xué)院

目前對智慧校園的研究往往偏向網(wǎng)絡(luò)化和智能化，在可視化、場景化、虛擬化的體驗方面就比較差。本文的研究核心就是引入WebGIS技術(shù)，將三維場景引入到智慧校園的建設(shè)中，從而融入3D數(shù)據(jù)和全景數(shù)據(jù)，打造出一個三維可視化的智慧校園體系。

WebGISt 三維 智慧校園 可視化

目前，在智慧校園方面的研究很多，大多數(shù)傾向于智慧化、網(wǎng)絡(luò)化，以高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)帶寬為前提，打造各種智慧化的校園平臺，但在可用性和可視化等各個方面還存在一定的問題。本文引入了WebGIS技術(shù)，以校園的三維場景為數(shù)據(jù)支撐，再融入3D數(shù)據(jù)和全景數(shù)據(jù)，提供給用戶更好的可視化體驗，在三維場景中，可實現(xiàn)放大、縮小、拖拽、測量和查詢等多維度操作。

1 三維智慧校園的設(shè)計

WebGIS是一種三維建模工具，通過該平臺可以通過導(dǎo)入三維數(shù)據(jù)，模擬三維場景，然后再利用開發(fā)平臺，設(shè)計相應(yīng)需求的工具。本文研究的基于WebGIS的三維智慧校園系統(tǒng)，利用C#開發(fā)語言，VS2015平臺進(jìn)行開發(fā)，通過ArcGIS提供開發(fā)工具包，進(jìn)行二次開發(fā)。

該系統(tǒng)主要分為三層框架，應(yīng)用層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層。應(yīng)用層是前端用戶會直接接觸的部分，主要包括一些教室管理、校園漫游、圖書查詢、課程查詢等等人機交互操作。服務(wù)層是PC提供給應(yīng)用層的一些數(shù)據(jù)支撐，主要包括一些地圖服務(wù)，查詢服務(wù)，定位等。這都屬于地理信息系統(tǒng)的一部分，通過ArcGIS Service所提供的服務(wù)，來實現(xiàn)應(yīng)用層的各種操作。數(shù)據(jù)層是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)的支撐之下，才能進(jìn)行業(yè)務(wù)處理和應(yīng)用展示。本系統(tǒng)主要使用MySql數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取，主要因為該數(shù)據(jù)庫屬于開源免費的數(shù)據(jù)庫，且易操作。

本文所設(shè)計的三維智慧校園是一個完全在地圖上進(jìn)行操作，并實現(xiàn)各種智能化的人機操作，地圖的可視化操作，包括對校園三維模型場景的放大、縮小、導(dǎo)航、測量，并且可以通過觸摸點擊的方式，進(jìn)入到內(nèi)部進(jìn)行操作。比如，首先顯示的是校園的三維全貌場景，通過拖拽或者放大縮小的方式，可以查看校園各個地方的場景，同時，也可以通過點擊，查看某一個場景的內(nèi)部，比如圖書館，點擊圖書館的建筑，即可進(jìn)入圖書館的內(nèi)部，內(nèi)部采用360度全景數(shù)據(jù)的方式，給人以身臨其境的感覺。同時，該系統(tǒng)支持人機對話，通過智能語音的方式，對識別到的操作，進(jìn)行快速的切換。比如，語音說出，查看圖書館，即可自動進(jìn)入到圖書館的內(nèi)部，語音輸出，查看全景，即可自動縮放到一定比例查看全景圖。通過這種三維可視化方式，進(jìn)一步加強了其智慧的方式，這也主要是建立在以往智慧校園的方式之上，可以通過更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，來進(jìn)行輸出。

2 三維智慧校園的實現(xiàn)

三維智慧校園的實現(xiàn)主要是通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將多種數(shù)據(jù)實現(xiàn)融合，從而讓各種數(shù)據(jù)之間可以實現(xiàn)連通，然后在三維場景融合起來，具有很強的可視化效果，智慧校園的優(yōu)勢也更加突出。

2.1 數(shù)據(jù)融合

本系統(tǒng)所涉及到的數(shù)據(jù)主要有二維矢量數(shù)據(jù)、三維矢量數(shù)據(jù)和地理柵格數(shù)據(jù)，二維數(shù)據(jù)還包括一些全景數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)相互之間如何融合起來，是一個難題。本文通過XML技術(shù)，利用XML文件配置的方式，將其有機的結(jié)合起來，對各種數(shù)據(jù)格式，通過XML文件配置的方式，在系統(tǒng)啟動時，首先會將XML文件的內(nèi)容讀取到內(nèi)存中，然后根據(jù)內(nèi)存中配置的信息，在不同的場景下，調(diào)用不同的數(shù)據(jù)。目前比較主流的文件配置方式就是XML方式和GSON文件格式，本系統(tǒng)使用了XML文件格式。通過這種方式，無論是用戶需要查看二維地圖、還是三維場景、還是全景地圖，都可以隨時調(diào)用和查看，同時也可以查看各個位置的屬性，實現(xiàn)多級聯(lián)動。對數(shù)據(jù)的處理一般分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)入庫和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等若干個步驟，然后對這些數(shù)據(jù)再進(jìn)行綜合處理。

2.2 三維場景的建立

本文所研究的三維智慧校園系統(tǒng)，三維場景的建立采用了一種BS模式，即通過前端網(wǎng)頁對三維場景進(jìn)行展示，無需在任何地點都安裝客戶端程序，只需要訪問網(wǎng)頁即可使用。用戶只需通過移動手機或者其他終端設(shè)備，輸入網(wǎng)頁地址，或者點擊快捷圖標(biāo)，即可打開三維可視化的場景。本文的三維場景建立采用的是學(xué)校的正攝影像數(shù)據(jù)，利用這部分?jǐn)?shù)據(jù)對三維的地形進(jìn)行構(gòu)建。在建筑的內(nèi)部，主要使用了全景數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。三維場景的建立主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)處理、三維場景建立模型和最終的模型導(dǎo)出。數(shù)據(jù)的采集主要使用地理信息數(shù)據(jù)和人工利用全站儀采集到的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的處理包括數(shù)據(jù)融合和CAD制圖軟件或者PS軟件對圖片數(shù)據(jù)的處理。三維場景建模是利用建模工具，將制圖數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入到建模工具中，然后利用這些數(shù)據(jù)，建立包括建筑、空調(diào)、室內(nèi)設(shè)施等模型，最終將建立好的三維模型場景導(dǎo)出，供軟件開發(fā)使用。

3 結(jié)束語

本文主要設(shè)計和開發(fā)了一個基于WebGIS的三維智慧校園系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用Web服務(wù)和ArcGIS等工具，提供了一個可視化的三維場景，并可對外發(fā)布，然后利用網(wǎng)頁等前端工具，可隨時進(jìn)行查看和使用，非常方便。

[1]羅敏.基于WebGIS的水利特色全景智慧校園系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J].電子測試, 2016(12):19-22.

[2]宋婧雯.基于虛擬空間的建筑探索與實踐——以佳木斯大學(xué)虛擬校園三維公共建筑的設(shè)計與實現(xiàn)為例[J]. 城市建設(shè)理論研究:電子版,2017(3).