基于局域網內的校園3D導覽系統設計構建

許樂清

（寧波職業技術學院，浙江 寧波 315800）

地理信息系統的研究，是目前追蹤的熱點問題，研發高效的地理信息系統原型，并開發應用于環境、農林、地質、市政管理與規劃等各行各業的產品，技術實現手段上趕超國際先進水平，是擺在我們面前的一項迫切的任務。校園3D導覽系統，是結合高等院校的"數字校園"工程，對3D導覽系統的設計實現方式及所需要理論支持作適當的分析。本論文結合具體應用系統開發，對校園3D導覽系統的設計構建時行分析，在三維地理信息系統功能模塊設計、數據庫設計方面具有參考價值。

導覽，顧名思義簡單點說就是導航加瀏覽，導覽系統就是結合空間數據庫的地理信息技術利用衛星GPS系統、現成的監控系統、一卡通的無線定位技術、移動定位系統對到達某個3D坐標（比如某建筑的某層）的行進方式進行指引，在指引的過程中不但要做到對行進路線的規劃和指示行進方式以外，還要對目標功能做出細化，在合理的范圍內作出更方便快捷合適的行進方式。3D導覽技術是一個比較新的地理科技與信息科技的結合，應用空間數據庫的技術突破了以往的二維數據庫的應用層面能夠收集并處理海量的信息，并且構建三維的模擬數據空間，而利用衛星GPS技術或者利用現成的監控系統結合信息系統的技術，使得導覽系統比以往的導航系統更加方便更加快捷也更加智能化更加貼近使用者。

高等院校校園3D導覽系統的研究就是對局域內3D導覽系統的一次技術性的嘗試，系統的開發旨在結合校園原有獨立信息管理系統，如校園監控系統、一卡通系統和移動信息定位系統，對某同學、某教師在教室里做一個監控以掌控學生的學習狀態、也掌控教師的授課情況，小到可以讓學生家長、其他教師和其他同學可以了解到相應的情況，大到可以引導在校人員在突發情況下的導航到達安全區域、制作教師實時課件以方便學生學習。中國的學生家長和學校之間總是有一個教育學生是否簡單的只能依靠學校來進行的矛盾存在，而中國的大學生家長和在大學讀書的孩子之間也總是有一個孩子已經讀大學了是否有必要經常去了解孩子的在校情況的矛盾，中國的大學生和大學老師之間也有一個教師認為要教授給學生的知識是否為學生所需要的矛盾存在，寧波職業技術學院的這次校園3D導覽系統的有別于其他地理信息系統的應用性研究期待能夠對這3個矛盾獲得一個技術層面的研究和突破。

1 校園3D導覽系統的總體設計原則

校園3D導覽系統設計原則包括如下內容：

1.1 公開性：針對大眾信息尤其是公開場合下的信息必須全面公開，一個耗資巨大，科研人員眾多的系統要盡一切可能的為群眾服務，如果只是服務少部分人那就得不償失；

1.2 便利性：高等院校校園3D導覽系統畢竟是一個為學生、家長、教師三方為主體的服務性系統，因此受眾廣泛必須考慮到便利性，要做到所見即所得的操作方式

1.3 開放性：基于WEBGIS平臺的校園3D導覽系統的技術從原理和具體技術對技術團隊而言是一次重大的考驗，不是某個人獨立可以完成的，可以說它是群策群力的產物。

1.4 可擴展性:此系統本身的理論本身就是比較高端新穎的多種技術混合產物，從長期發展的眼光來看這個系統可以開發研究的部分還有很多很多，可擴展性強的話新的技術就便于和本系統銜接。從數據庫設計的角度考慮具體行為是數據庫預留備用數據表，為數據表預留備用字段。

1.5 安全性：一個系統做出來安全性是毋庸贅言的，包括系統安全與信息安全。

2 校園3D導覽系統的功能分析

校園3D導覽功能主要分為3個部分：

2.1 導航功能

主要對應校園新生報到，外部訪客，可在系統中按路名、樓號、熱點名等進行查詢、導航，并以三維校園模型形式進行模擬瀏覽。

2.2 校內影像查看、錄制功能

要求采用遠程課件錄制系統，只需在WEB客戶端進行遠程視頻觀看和錄制；網絡傳輸可以通過校內局域網傳輸；帶云臺控制攝像機要求能夠控制攝像機的轉動和鏡頭的拉伸，以便對現場進行全方位多角度的查看、錄制。

WEB客戶端可以隨時訪問有授權的任意前端視頻、音頻信息。 WEB用戶分級為:教務處可以為教師錄制課件；班主任可以查看班級學生上課情況；獲得授權的家長也可以查看獲得授權的某堂課的情況，鑒于學生家長無法利用校園網絡網外網速度不高，家長本身專業性也不強、工作繁忙等原因每次查看限制時效為1分鐘；全面配合獲得授權的國家公權力機關按照相關法律、法規流程查看任意時間段影像。

攝錄范圍包括：教學樓內、圖書館內、操場、學院內道路等公開場所。也僅僅限制為公開場所，任何涉及隱私和安全的場所不得安置。

2.3 定位功能

利用地理信息3D數據模型構建學院的坐標體系解釋系統（坐標仍然采用經緯度坐標數值，高度采用海拔數據，學院的平均海拔為2米左右）。

定位系統：戶外采用GPS定位技術，實現GPS導航、了解人員在戶外的所處位置；戶內采用一卡通集合的無線射頻定位技術，以掌握教師和學生在那個教室。要求精確定位在某個建筑的某個單位內。

定位模塊要求能夠根據定位功能和學院影像查看、攝錄系統連接根據定位信息對課堂情況進行錄制、回放功能，定位系統對到達某個3D坐標（比如某建筑的某層）的行進方式進行指引，在指引的過程中不但要做到對行進路線的規劃和指示行進方式以外，還要對目標功能做出細化，在合理的范圍內作出更方便快捷合適的行進方式。比如在任意校園一卡通的觸點及時查詢某教師的選修課是否還有空位，某個圖書館的功能自習教室以及某個機房更適合學生的學習目的，該自習教室以及機房是否還有空位。

2.4 WEB界面：

現在利用HTTP技術做校園的3D導覽已經成為主流，而且操作的方便性也很高，利用INTERNET技術將校園3D導覽系統構建在服務器上是一種比較好的方式。

3 校園3D導覽系統的模型實現

校園3D導覽中的三維模型主要分為兩種。

3.1 虛擬的三維場景

一般應用在針對固定物體從外部觀察物體的內部建構，結合某點的坐標可以知道某物體或者某人在校園的某處，這個是物體式的虛擬場景，又成為幾何式虛擬場景比如設備在校園的某處移動。這種虛擬場景采用的技術手段有3DMAX虛擬實際境況，由于都是3D模型構建的具有較高的互動性；還有一種是視頻影像式的，是實拍的多角度圖片利用pix marker等軟件做成校園各建筑、景觀的360°無接縫圖片，它是將已經存在的物體、場景來構建的所謂虛擬場景。

3.2 實時的三維場景。

一般應用在實時監控和實效范圍內對某場景的重現，比如查詢道路上人流、馬路上的車流、學生對某次課的課后再次聽講、查詢某次突發事件是如何發生的。

[1]張振興.支持網頁瀏覽的局域網計算機巡視系統[D].大連理工大學，2007-12-18.