智慧校園中三維建模及可視化的應(yīng)用前景

鄧芷琪 陳 瓊 黃飛龍 王劍波 王美智 袁國(guó)玉

（西安石油大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川 成都 610500）

關(guān)鍵字：智慧校園；三維建模；可視化；無人機(jī)

1 三維建模可視化的應(yīng)用現(xiàn)狀

伴隨社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，三維建模技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)愈演愈烈，它在各個(gè)領(lǐng)域行業(yè)中展現(xiàn)出各式各樣的作用，特別是已經(jīng)在生活的各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮其本身的價(jià)值，這個(gè)領(lǐng)域包括智慧校園的建設(shè)，因?yàn)橹腔坌@建設(shè)離不開三維建模技術(shù)，三維建模及可視化技術(shù)就如同是智慧校園建設(shè)的根基。三維可視化可以說是一種工具，也可以說是一種手段，因?yàn)樗饶軐?duì)成果進(jìn)行解釋和表達(dá)，又能對(duì)數(shù)據(jù)體模型進(jìn)行描繪和理解，但主要用于地質(zhì)和地球物理學(xué)所涉及的領(lǐng)域。如今社會(huì)信息變化速度很快，但是傳統(tǒng)地圖更新速度太慢，并且傳統(tǒng)地圖不具備三維立體感，畫面內(nèi)容單調(diào)枯燥，其實(shí)用性較低。而智慧校園就革除了傳統(tǒng)地圖的弊端，智慧校園是以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的全三維數(shù)字校園，它通過軟件對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中所有實(shí)物的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并建立相對(duì)應(yīng)的物理概念模型，利用VR技術(shù)建立的虛擬環(huán)境，體驗(yàn)者在此虛擬環(huán)境中有身臨其境之感。雖然當(dāng)下國(guó)內(nèi)各高校的智慧校園建設(shè)中的三維可視化技術(shù)仍處在一個(gè)學(xué)習(xí)、摸索的階段，但是智慧校園利用應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)將校園生活和教學(xué)進(jìn)行融合，它能提供各種業(yè)務(wù)服務(wù)給校內(nèi)師生，提供展示和體驗(yàn)平臺(tái)給校外人員，擁有較好的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值。

2 三維建模可視化的技術(shù)現(xiàn)狀

關(guān)于建筑的三維建模，傳統(tǒng)的方式是人工采集數(shù)據(jù)和紋理，根據(jù)建筑物的實(shí)際情況，逐個(gè)構(gòu)建建筑物的模型，這個(gè)方法不僅過程復(fù)雜，而且要反復(fù)勞動(dòng)，生產(chǎn)成本高，且因?yàn)槿斯ず茈y采集到建筑頂部的信息，所以模型頂部會(huì)存在貼圖丟失，在頂部會(huì)缺乏真實(shí)感，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。近年來，人們開始用一棟激光掃描系統(tǒng)采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)，這套系統(tǒng)精度高，且功能豐富，三維建模也方便快捷，在行業(yè)內(nèi)很受歡迎；但是，這一套系統(tǒng)價(jià)格昂貴，且笨重，只能在車輛能進(jìn)入的地方進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所以有些地方數(shù)據(jù)采集不是很方便，而且要求技術(shù)人員技術(shù)過硬，不適合一般的公司和團(tuán)隊(duì)。隨著攝影測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，基于無人機(jī)的傾斜攝影測(cè)量技術(shù)出現(xiàn)在了我們的視野里，用這種技術(shù)進(jìn)行三維建模不僅精度高、效率高，且成本相對(duì)低了很多，對(duì)于一般團(tuán)隊(duì)來說是不錯(cuò)的選擇。

所以，在建設(shè)智慧校園的過程中，使用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)就是個(gè)比較合適的方法。且近年來出現(xiàn)了一些可以通過照片就可以自動(dòng)生成三維模型的軟件平臺(tái)。例如美國(guó)軟件公司Bentley，他們研發(fā)的一款實(shí)景三維建模軟件ContextCapture，通過無人機(jī)獲取的影像和POS數(shù)據(jù)，甚至是手機(jī)拍攝的照片，都可以批量導(dǎo)入并生成實(shí)景三維模型，這些模型只要將其導(dǎo)出在3Ds Max等建模軟件上進(jìn)行加工，就可以得到效果非常好的三維模型。再將這些模型導(dǎo)入到三維GIS平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的利用，從而建立一個(gè)虛擬的智慧校園。

3 三維建模可視化的應(yīng)用前景

人們?cè)诓粩嗵剿髦刑岢隽酥腔坌@三維建模及可視化這一概念，這一概念的提出改變高校同學(xué)生、老師之間的交互模式，對(duì)學(xué)校的教學(xué)管理、規(guī)劃建提供了便利，更加方便了高校的日常事務(wù)處理，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

3.1 實(shí)行實(shí)時(shí)校園安全監(jiān)管

安全是高校校園一切工作事務(wù)的基礎(chǔ)前提，在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以利用智慧校園三維建模及可視化方案，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)為全體師生保駕護(hù)航，并實(shí)時(shí)維護(hù)高校教務(wù)信息系統(tǒng)、學(xué)籍信息系統(tǒng)安全，切實(shí)保護(hù)學(xué)生和老師的信息安全。可以在智慧校園可視化的基礎(chǔ)上對(duì)高校校園主要交通路段路口實(shí)行全方位監(jiān)控，再結(jié)合高校學(xué)籍信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警機(jī)制等，實(shí)行對(duì)校園進(jìn)出人員實(shí)時(shí)排查，規(guī)避某些不必要的人身、財(cái)產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)，切實(shí)維護(hù)師生安全。在機(jī)制允許情況下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)每位師生的日常作息、生活習(xí)慣、課堂出勤等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以此預(yù)判可能發(fā)生危險(xiǎn)行為，如：學(xué)生晚歸翻墻入寢、寢室違規(guī)使用電器、聚眾酗酒賭博等，有助于管理員提前預(yù)知以規(guī)避各類意外風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 共享學(xué)習(xí)平臺(tái)

傳統(tǒng)的課堂授課方式存在一定的時(shí)間、空間限制，這就使得一些學(xué)生想學(xué)習(xí)而無法學(xué)習(xí)，而通過可視化智慧校園所構(gòu)建的共享學(xué)習(xí)平臺(tái)客戶端，屆時(shí)便可滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求。共享學(xué)習(xí)平臺(tái)具有實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、自測(cè)統(tǒng)計(jì)、分析評(píng)價(jià)等功能，可讓學(xué)生充分了解該堂課的主要知識(shí)、解決該次課程的重點(diǎn)、 疑點(diǎn)、 難點(diǎn)。如：①當(dāng)學(xué)生該次課程中遇到難點(diǎn)不懂時(shí)，既可以選擇回放，也可以在線提出疑問，而在疑問解答區(qū)，各專業(yè)、各高校的同學(xué)、老師都可以解答疑問。②學(xué)習(xí)課程輕松、簡(jiǎn)單、快速，學(xué)生可以拍照、錄音、手寫等方式輕松做筆記，記錄方式多種多樣。記錄筆記時(shí)，平臺(tái)自動(dòng)將筆記和對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)，方便以后復(fù)習(xí)使用。

3.3 創(chuàng)建交互中心

以前的商業(yè)客戶、學(xué)生家長(zhǎng)等參觀校園需要到校園真切感受，有的人因?yàn)槁吠具h(yuǎn)而放棄了考察學(xué)校、挖掘商機(jī)和感受高校生活學(xué)習(xí)生活氛圍、看望孩子的機(jī)會(huì)。智慧校園三維建模及可視化也就是將高校校園場(chǎng)景進(jìn)行三維構(gòu)建，打造出與高校校園完全一致的“網(wǎng)頁(yè)版校園”，以此滿足各界商戶、學(xué)生家長(zhǎng)與高校的互動(dòng)，更好地完成招競(jìng)標(biāo)、建立社會(huì)獎(jiǎng)助學(xué)金、掌握孩子學(xué)習(xí)情況、了解高校周圍環(huán)境等事宜。同時(shí)各大高校現(xiàn)在的招生宣傳模式過于單一，多以宣傳手冊(cè)、網(wǎng)頁(yè)照片瀏覽、文字宣傳等方式進(jìn)行，考生填報(bào)志愿時(shí)對(duì)高校了解不透徹，盲目填報(bào)，最后給自己留下遺憾 。智慧校園三維建模可視化后，極大地滿足考生填報(bào)志愿時(shí)對(duì)高校一切未知事物的探知欲，只需官網(wǎng)搜索高校校園便能如臨其境的漫游高校校園，讓其充分了解高校，不留遺憾，順利走出人生一大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)三維建模可視化的應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，從而進(jìn)一步挖掘三維建模可視化在智慧校園中的應(yīng)用潛力。實(shí)時(shí)監(jiān)管校園，保證校園師生安全；創(chuàng)建學(xué)校平臺(tái)，突破學(xué)習(xí)空間限制； 搭建校園交互中心， 掌握最新校園信息。目前，我國(guó)不少學(xué)校的可視化智慧校園建設(shè)工作已初見成效，三維建模可視化的進(jìn)一步應(yīng)用，將推動(dòng)智慧校園建設(shè)進(jìn)入發(fā)展新時(shí)期。