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三维数字校园管理平台建设方案

日期:2016年9月7日 14:19

  01.项目概述

  三维数字校园基本概念

  三维数字校园提供了校园景观及设施最直观的表现形式,方便了用户对校园信息的访问、促进了大学的建设和教学的发展。它是基于地理信息技术、虚拟现实技术和计算机网络技术等高新技术,将校园地理信息和其他校园信息相结合。以虚拟现实场景界面实现校园景观及信息的浏览查询。

  三维数字校园建设意义

  (1)真实性强、准确度高

  在影像基础上,建立学校所有场景模型及建筑模型,外形、尺寸、比例、纹理与现实中校园高度一致。

  (2)三维显示和漫游

  融合了多项虚拟现实技术和多媒体技术,在逼真的三维场景中进行任意角度、方位、距离的考察和体验,给人身临其境的感觉

  (3)有可交互数据信息

  通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取场景或物体的属性数据资料,可查阅的数据资料赋予三维数字校园中各种构筑物或设施完整的属性(外在形象和内在属性)

  (4)易修改、易整合 使用简便

  三维场景漫游容易发现设计缺陷,提高建设项目评估的可靠性。也可以针对性建设整合不同功能的信息系统。鼠标操作简单,使用者无需专业技能,还可以通过网络浏览查询。

 

  02.项目实施规划

  项目设计原则

  (1)先进性和实用性

  系统的总体设计上,选用的软件平台及硬件要符合成熟产品及国际主流,以保证今后的发展方向;在软件开发上,严格按照软件工程标准、面向对象的理论和面向服务的架构来设计、管理和开发,保证系统开发的高起点。系统的设计力求简单、实用,能够解决数字校园管理的实际问题。

  (2)可扩展性和灵活性

  平台采用灵活的设计方法,延长系统的生命周期,能够进行动态修改、扩充等。系统采用开放式结构,满足整个平台横向、纵向的扩展能力,留模型扩充接口,根据需要添加应用模型执行程序。

  (3)采用面向服务的架 构

  平台的架构设计充分体现了SOA和模块化的系统架构设计思路,保护客户的现有投资,并能适应未来持续发展需要,便于系统的扩展以及功能、业务流程的优化以及重组。

  (4)开放性与标准性

  平台是一个开放的、易扩展的、分布式的系统,可以提供不同层次、不同需求的信息服务。系统在运行环境的软、硬件平台选择。数据采集、信息形式等都符合国家颁布相关规范和标准。

  (5)统一的用户界面

  系统界面是用户与系统交互的环境,整个平台应该能够满足不同方式的访问接入,对于各种方式的访问接入,应该通过一致性的、统一的用户界面进行访问操作。

  实施总体思路

 

  资源集约

  整合学校现有网络和计算机资源,注重节约投资,充分挖掘潜力,提高资源的利用率。首先应包括集约散落在各个部门和各个环节的软硬件资源,提高其重复利用率,杜绝闲置和浪费现象。

  信息集中

  将相关信息动态及时地汇集到“三维数字校园管理平台”统一的数据中心平台上,进行集中管理和开发,彻底改变或避免信息孤岛的顽疾,实现信息分散、动态采集,集中安全管理,共享应用,确保信息资源能够很好的满足工作需求,也为信息资源进一步的开发和利用创造条件。

 

  03. 平台的设计与实现

  技术路线

  (1)数据采集

  利用倾斜摄影建模技术获取校园真三维模型数据,街景采集技术获取校区街景影像数据,

  (2)数据加工

  采用天际航DP-Smart进行全自动建模,并采用DP-Modeler完成精细化单体化建模、并对模型进行修饰,使其达到预想中的标准。

  (3)平台应用

  采用天际航AR-Explore增强现实系统作为基础平台,对真三维模型中各种属性信息进行无缝集成,实现三维数字校园管理平台的各种功能。

  ·真实感强

  ·精确度高

  ·作业效率高

  ·学习成本低

基于空地一体影像的三维建模流程

 

  1.无人机倾斜摄影

  倾斜摄影有以下特点:

  1)反应地物周边真实情况

  2)倾斜摄影可实现单张影像测量

  3)建筑物侧面纹理可采集

  4)数据量小,易于网络发布

  2.街景影像采集

  利用街景采集车对近景街景进行采集,以补充空中摄影在底商上的不足。

 

  DP-Smart MESH制作

  采用武汉天际航全自动建模软件DP-Smart进行自动化建模,快速生成真三维模型。

DP-Smart作业流程

  DP-Modeler精细化建模和修饰

 

 

  采用武汉天际航DP-Modeler建模软件对mesh模型进行精细化建模和修饰。修正几何变形、和文理拉花,同时实现模型的单体化。

  DP-Modeler精细化建模和修饰 

  自动映射得到模型贴图,不免有些瑕疵,软件中可直接调用PhotoShop进行纹理修改,修改后保存的贴图直接可以加载进入软件,无需查找贴图

 

  04. 三维数字校园管理平台

  体系结构

  服务层

  (1)基础服务:统一认证与授权服务、统一数据交换服务、统一工作流服务、统一消息管理服务、统一搜索服务

  (2)业务服务:业务服务层实现三维数字校园管理平台的各种基础服务,这些服务以服务单元的方式加载或者注册在整个平台之上

  基础软件层

  基础软件层支撑系统运行的基础软件,整个基础软件平台采用统一的,成熟的平台软件,保证系统的稳定和效率

  数据层

  (1)系统建设所涉及的数据信息主要有:

  基础地形信息:大比例尺地形图等。

  基础设施信息:包括规划、道路交通、绿地、消防等信息。

  街景影像采集数据:移动影像采集车获取的数据。

  三维数据:由多源数据建立的三维几何模型,纹理数据等。

  图档、影像信息:主要是指与校园信息化有关的图片、音频及视频等资料和其它声像资料。

  (1)三维建模数据

  功能介绍

  (1)多种漫游方式

  地图漫游操作支持鼠标与键盘同时进行。根据操作速度与视角不同,分为步行、车行与飞行三种漫游方式。主要功能如下:漫游分为“人行”、“车行”、“飞行”三种模式,分别对应不同高度和速度。

  复合操作:进行复合操作时要求合理设置各操作之间速率比,各操作衔接平滑、自然。根据不同高度合理设置默认飞行速度。越接近地面,飞行速度越低。

  (2)多种选择方式

  (3)导航图

  导航图窗口可缩放、可停靠,通过点击导航图实时调整显示区域;

  导航图根据镜头所在位置与视角,以扇形显示当前观察范围

  导航图上自动跟踪漫游视点,显示漫游路径;

  导航图视角为顶视角,数据为电子地图数据;

  用户可对导航图地图数据进行线型编辑、颜色调整、数据维护等编辑操作;

  导航图的透明度调整。以滚动条形式提供0-100的透明度调整

  导航图LOD管理。系统自动根据视点距导航图的距离提供导航图的LOD管理。

  (4)焦距、可视范围调整

  (5)校园自定义巡游

  (6)属性查询

  用户可自定义每个地物的属性字段结构,输入属性,修改属性,查询属性

  (7)校园地名查询与定位

  支持模糊地名查询,关键字查询,多种定位模式。

  (8)校园建筑室内漫游

  可以对室内的建筑物进行漫游,了解建筑的内部细节,对建筑整体结构有着整理的真实感知

  (9)校园地下管线管理

  管网数据以矢量拓扑格式叠加在地形图层下面。通过“透视镜”可以显示地下管线的埋设情况。管网可选择、属性可编辑。

  (10)透视镜

  通过透视镜功能,能够透过路面查看地下管网或者建筑物的内部细节。

  (11)部件处理

  对当前场景进行部件部署,并在该场景中显示。

  (12)粒子系统、水波纹动态效果

  提供喷泉等粒子系统和水波纹等动态效果

  (13)视频集成

  三维数字校园管理平台集成三维摄像头操作功能,提供摄像头检索。检索完成后,用户可以选择检索出的某摄像头进入监控画面(画中画).

  (14)B/S平台集成(全景功能)

  在WEB页面用嵌入全景图ActiveX控件,通过javascript(or jQuery)直接调用ActiveX控件提供的接口进行业务交互处理;

  (15)二维地图服务联动(全景功能)

  系统可以和GeoServer地图服务联动,以及与常见的地图服务组件(如谷歌地图、百度地图、51地图等等)结合,建立二维地图与全景街景联动的服务平台。实现二维地图与全景街景地图之间的定位、定向等。

  (16)全景图方向指示(全景功能)

  (17)场景简介(全景功能)

  浏览校园内建筑如图书馆、科技楼、电测与传感实验室等场景时,点击场景简介,系统自动播放音频,介绍该场景。

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