基于局域網(wǎng)內(nèi)的校園3D導(dǎo)覽系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)建

許樂清

（寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315800）

地理信息系統(tǒng)的研究，是目前追蹤的熱點問題，研發(fā)高效的地理信息系統(tǒng)原型，并開發(fā)應(yīng)用于環(huán)境、農(nóng)林、地質(zhì)、市政管理與規(guī)劃等各行各業(yè)的產(chǎn)品，技術(shù)實現(xiàn)手段上趕超國際先進(jìn)水平，是擺在我們面前的一項迫切的任務(wù)。校園3D導(dǎo)覽系統(tǒng)，是結(jié)合高等院校的"數(shù)字校園"工程，對3D導(dǎo)覽系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)方式及所需要理論支持作適當(dāng)?shù)姆治觥１菊撐慕Y(jié)合具體應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，對校園3D導(dǎo)覽系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)建時行分析，在三維地理信息系統(tǒng)功能模塊設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計方面具有參考價值。

導(dǎo)覽，顧名思義簡單點說就是導(dǎo)航加瀏覽，導(dǎo)覽系統(tǒng)就是結(jié)合空間數(shù)據(jù)庫的地理信息技術(shù)利用衛(wèi)星GPS系統(tǒng)、現(xiàn)成的監(jiān)控系統(tǒng)、一卡通的無線定位技術(shù)、移動定位系統(tǒng)對到達(dá)某個3D坐標(biāo)（比如某建筑的某層）的行進(jìn)方式進(jìn)行指引，在指引的過程中不但要做到對行進(jìn)路線的規(guī)劃和指示行進(jìn)方式以外，還要對目標(biāo)功能做出細(xì)化，在合理的范圍內(nèi)作出更方便快捷合適的行進(jìn)方式。3D導(dǎo)覽技術(shù)是一個比較新的地理科技與信息科技的結(jié)合，應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫的技術(shù)突破了以往的二維數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用層面能夠收集并處理海量的信息，并且構(gòu)建三維的模擬數(shù)據(jù)空間，而利用衛(wèi)星GPS技術(shù)或者利用現(xiàn)成的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合信息系統(tǒng)的技術(shù)，使得導(dǎo)覽系統(tǒng)比以往的導(dǎo)航系統(tǒng)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(dǎo)覽系統(tǒng)的研究就是對局域內(nèi)3D導(dǎo)覽系統(tǒng)的一次技術(shù)性的嘗試，系統(tǒng)的開發(fā)旨在結(jié)合校園原有獨立信息管理系統(tǒng)，如校園監(jiān)控系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)和移動信息定位系統(tǒng)，對某同學(xué)、某教師在教室里做一個監(jiān)控以掌控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、也掌控教師的授課情況，小到可以讓學(xué)生家長、其他教師和其他同學(xué)可以了解到相應(yīng)的情況，大到可以引導(dǎo)在校人員在突發(fā)情況下的導(dǎo)航到達(dá)安全區(qū)域、制作教師實時課件以方便學(xué)生學(xué)習(xí)。中國的學(xué)生家長和學(xué)校之間總是有一個教育學(xué)生是否簡單的只能依靠學(xué)校來進(jìn)行的矛盾存在，而中國的大學(xué)生家長和在大學(xué)讀書的孩子之間也總是有一個孩子已經(jīng)讀大學(xué)了是否有必要經(jīng)常去了解孩子的在校情況的矛盾，中國的大學(xué)生和大學(xué)老師之間也有一個教師認(rèn)為要教授給學(xué)生的知識是否為學(xué)生所需要的矛盾存在，寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院的這次校園3D導(dǎo)覽系統(tǒng)的有別于其他地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用性研究期待能夠?qū)@3個矛盾獲得一個技術(shù)層面的研究和突破。

1 校園3D導(dǎo)覽系統(tǒng)的總體設(shè)計原則

校園3D導(dǎo)覽系統(tǒng)設(shè)計原則包括如下內(nèi)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(tǒng)要盡一切可能的為群眾服務(wù)，如果只是服務(wù)少部分人那就得不償失；

1.2 便利性：高等院校校園3D導(dǎo)覽系統(tǒng)畢竟是一個為學(xué)生、家長、教師三方為主體的服務(wù)性系統(tǒng)，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(dǎo)覽系統(tǒng)的技術(shù)從原理和具體技術(shù)對技術(shù)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(chǎn)物。

1.4 可擴展性:此系統(tǒng)本身的理論本身就是比較高端新穎的多種技術(shù)混合產(chǎn)物，從長期發(fā)展的眼光來看這個系統(tǒng)可以開發(fā)研究的部分還有很多很多，可擴展性強的話新的技術(shù)就便于和本系統(tǒng)銜接。從數(shù)據(jù)庫設(shè)計的角度考慮具體行為是數(shù)據(jù)庫預(yù)留備用數(shù)據(jù)表，為數(shù)據(jù)表預(yù)留備用字段。

1.5 安全性：一個系統(tǒng)做出來安全性是毋庸贅言的，包括系統(tǒng)安全與信息安全。

2 校園3D導(dǎo)覽系統(tǒng)的功能分析

校園3D導(dǎo)覽功能主要分為3個部分：

2.1 導(dǎo)航功能

主要對應(yīng)校園新生報到，外部訪客，可在系統(tǒng)中按路名、樓號、熱點名等進(jìn)行查詢、導(dǎo)航，并以三維校園模型形式進(jìn)行模擬瀏覽。

2.2 校內(nèi)影像查看、錄制功能

要求采用遠(yuǎn)程課件錄制系統(tǒng)，只需在WEB客戶端進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻觀看和錄制；網(wǎng)絡(luò)傳輸可以通過校內(nèi)局域網(wǎng)傳輸；帶云臺控制攝像機要求能夠控制攝像機的轉(zhuǎn)動和鏡頭的拉伸，以便對現(xiàn)場進(jìn)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(quán)的任意前端視頻、音頻信息。 WEB用戶分級為:教務(wù)處可以為教師錄制課件；班主任可以查看班級學(xué)生上課情況；獲得授權(quán)的家長也可以查看獲得授權(quán)的某堂課的情況，鑒于學(xué)生家長無法利用校園網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)外網(wǎng)速度不高，家長本身專業(yè)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(quán)的國家公權(quán)力機關(guān)按照相關(guān)法律、法規(guī)流程查看任意時間段影像。

攝錄范圍包括：教學(xué)樓內(nèi)、圖書館內(nèi)、操場、學(xué)院內(nèi)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(shù)據(jù)模型構(gòu)建學(xué)院的坐標(biāo)體系解釋系統(tǒng)（坐標(biāo)仍然采用經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)值，高度采用海拔數(shù)據(jù)，學(xué)院的平均海拔為2米左右）。

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

定位模塊要求能夠根據(jù)定位功能和學(xué)院影像查看、攝錄系統(tǒng)連接根據(jù)定位信息對課堂情況進(jìn)行錄制、回放功能，定位系統(tǒng)對到達(dá)某個3D坐標(biāo)（比如某建筑的某層）的行進(jìn)方式進(jìn)行指引，在指引的過程中不但要做到對行進(jìn)路線的規(guī)劃和指示行進(jìn)方式以外，還要對目標(biāo)功能做出細(xì)化，在合理的范圍內(nèi)作出更方便快捷合適的行進(jìn)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(xí)教室以及某個機房更適合學(xué)生的學(xué)習(xí)目的，該自習(xí)教室以及機房是否還有空位。

2.4 WEB界面：

現(xiàn)在利用HTTP技術(shù)做校園的3D導(dǎo)覽已經(jīng)成為主流，而且操作的方便性也很高，利用INTERNET技術(shù)將校園3D導(dǎo)覽系統(tǒng)構(gòu)建在服務(wù)器上是一種比較好的方式。

3 校園3D導(dǎo)覽系統(tǒng)的模型實現(xiàn)

校園3D導(dǎo)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(yīng)用在針對固定物體從外部觀察物體的內(nèi)部建構(gòu)，結(jié)合某點的坐標(biāo)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(shè)備在校園的某處移動。這種虛擬場景采用的技術(shù)手段有3DMAX虛擬實際境況，由于都是3D模型構(gòu)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(jīng)存在的物體、場景來構(gòu)建的所謂虛擬場景。

3.2 實時的三維場景。

一般應(yīng)用在實時監(jiān)控和實效范圍內(nèi)對某場景的重現(xiàn)，比如查詢道路上人流、馬路上的車流、學(xué)生對某次課的課后再次聽講、查詢某次突發(fā)事件是如何發(fā)生的。

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