基于WebGIS的三維智慧校園的設計與實現

曹亞非 湖南工藝美術職業學院

基于WebGIS的三維智慧校園的設計與實現

曹亞非 湖南工藝美術職業學院

目前對智慧校園的研究往往偏向網絡化和智能化，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，將三維場景引入到智慧校園的建設中，從而融入3D數據和全景數據，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，大多數傾向于智慧化、網絡化，以高速、穩定的網絡帶寬為前提，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，以校園的三維場景為數據支撐，再融入3D數據和全景數據，提供給用戶更好的可視化體驗，在三維場景中，可實現放大、縮小、拖拽、測量和查詢等多維度操作。

1 三維智慧校園的設計

WebGIS是一種三維建模工具，通過該平臺可以通過導入三維數據，模擬三維場景，然后再利用開發平臺，設計相應需求的工具。本文研究的基于WebGIS的三維智慧校園系統，利用C#開發語言，VS2015平臺進行開發，通過ArcGIS提供開發工具包，進行二次開發。

該系統主要分為三層框架，應用層、服務層和數據層。應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。服務層是PC提供給應用層的一些數據支撐，主要包括一些地圖服務，查詢服務，定位等。這都屬于地理信息系統的一部分，通過ArcGIS Service所提供的服務，來實現應用層的各種操作。數據層是整個系統的基礎，在數據的支撐之下，才能進行業務處理和應用展示。本系統主要使用MySql數據庫進行數據的存取，主要因為該數據庫屬于開源免費的數據庫，且易操作。

本文所設計的三維智慧校園是一個完全在地圖上進行操作，并實現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、導航、測量，并且可以通過觸摸點擊的方式，進入到內部進行操作。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部，比如圖書館，點擊圖書館的建筑，即可進入圖書館的內部，內部采用360度全景數據的方式，給人以身臨其境的感覺。同時，該系統支持人機對話，通過智能語音的方式，對識別到的操作，進行快速的切換。比如，語音說出，查看圖書館，即可自動進入到圖書館的內部，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，可以通過更好的網絡環境，來進行輸出。

2 三維智慧校園的實現

三維智慧校園的實現主要是通過數據融合技術，將多種數據實現融合，從而讓各種數據之間可以實現連通，然后在三維場景融合起來，具有很強的可視化效果，智慧校園的優勢也更加突出。

2.1 數據融合

本系統所涉及到的數據主要有二維矢量數據、三維矢量數據和地理柵格數據，二維數據還包括一些全景數據和多媒體數據。這些數據相互之間如何融合起來，是一個難題。本文通過XML技術，利用XML文件配置的方式，將其有機的結合起來，對各種數據格式，通過XML文件配置的方式，在系統啟動時，首先會將XML文件的內容讀取到內存中，然后根據內存中配置的信息，在不同的場景下，調用不同的數據。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，都可以隨時調用和查看，同時也可以查看各個位置的屬性，實現多級聯動。對數據的處理一般分為數據采集、數據編輯、數據入庫和數據導出等若干個步驟，然后對這些數據再進行綜合處理。

2.2 三維場景的建立

本文所研究的三維智慧校園系統，三維場景的建立采用了一種BS模式，即通過前端網頁對三維場景進行展示，無需在任何地點都安裝客戶端程序，只需要訪問網頁即可使用。用戶只需通過移動手機或者其他終端設備，輸入網頁地址，或者點擊快捷圖標，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校的正攝影像數據，利用這部分數據對三維的地形進行構建。在建筑的內部，主要使用了全景數據進行展示。三維場景的建立主要分為數據采集、數據導入、數據處理、三維場景建立模型和最終的模型導出。數據的采集主要使用地理信息數據和人工利用全站儀采集到的數據。數據的處理包括數據融合和CAD制圖軟件或者PS軟件對圖片數據的處理。三維場景建模是利用建模工具，將制圖數據和地理信息數據導入到建模工具中，然后利用這些數據，建立包括建筑、空調、室內設施等模型，最終將建立好的三維模型場景導出，供軟件開發使用。

3 結束語

本文主要設計和開發了一個基于WebGIS的三維智慧校園系統，該系統利用Web服務和ArcGIS等工具，提供了一個可視化的三維場景，并可對外發布，然后利用網頁等前端工具，可隨時進行查看和使用，非常方便。

[1]羅敏.基于WebGIS的水利特色全景智慧校園系統的設計與研究[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——以佳木斯大學虛擬校園三維公共建筑的設計與實現為例[J]. 城市建設理論研究:電子版,2017(3).