基于HTML5和虛擬現實的綜合管廊三維地理信息系統

童麗閨++劉艷軍

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.009

摘 要：伴隨新型城鎮化建設，城市綜合管廊規模日益龐大，對其進行科學信息化管理顯得尤為重要。為更好展現管廊空間分布情況，從綜合管廊三維可視化的角度出發，該文運用HTML5、WebGL、虛擬現實等技術，構建一個集2.5DGIS、3DGIS于一體的綜合管廊三維地理信息系統。該系統具有三維瀏覽、管線查詢、斷面分析等功能，能夠為城市綜合管廊規劃、施工提供極具價值的輔助決策信息。

關鍵詞：綜合管廊 HTML5 虛擬現實 GIS

中圖分類號：TU96 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（a）-0009-02

城市綜合管廊亦稱共同溝，是指在城市地下用于集中敷設電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線的公共隧道，是一種現代化、科學化、集約化的城市基礎設施[1]。綜合管廊中管線、管廊設施分布縱橫交錯、錯綜復雜，僅僅用二維的平面圖來描述綜合管廊是遠遠不夠的，需要將綜合管廊進行三維可視化，通過二維和三維有效集成方式，對綜合管廊進行有效、統一的管理。

1 采用的關鍵技術

1.1 基于HTML5和WebGL技術構建2.5D場景

三維GIS雖然更好展現三維瀏覽可視化成果，也能進行空間分析，但由于數據量較大，數據處理速度慢，相應的網絡傳輸速度也慢。HTML5與WebGL的出現為3D WebGIS創造了新的發展機遇[2]。通過HTML5技術將三維與GIS相結合，主要是利用WebGL技術實現的，通過JavaScript代碼即可實現2.5D場景的展示，操作者能夠方便的從各種角度查看地圖，由于產生的數據量小，相應的網絡傳輸速度則快些，可以實現三維場景的快速瀏覽。

該文克服綜合管廊條帶狀的三維瀏覽難題，基于HTML5Web

GL技術進行開發，構建快速、高效的綜合管廊2.5D場景，具有實現跨瀏覽器、跨平臺的兼容性，通過特定角度渲染、分片輸出，解決了傳統三維數據量大和加載速度慢的問題。

1.2 基于虛擬現實技術構建3D場景

虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）技術是指利用人工智能、計算機圖形學、人機接口、多媒體、計算機網絡及電子、機械、視聽等高新技術， 模擬人在特定環境中的視、聽、動等行為的高級人機交互技術。交互性是指參與者利用視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺等感官功能及對話、頭部運動、眼睛移動、轉身、拾取和放置等人類自然技能，對虛擬實體進行交互考察與操作的過程[3]。

利用虛擬現實的沉浸性，可從任意角度瀏覽、實時互動的角度出發，構建綜合管廊3D場景，具有很強的真實性和靈活性。

2 綜合管廊三維地理信息系統

2.1 三維瀏覽

系統耦合2.5維場景和虛擬現實技術，既能從地上往地下看廊體的整體分布情況，也能以第一人稱的形式進入到管廊內部進行行走，達到仿真模擬的效果。實現綜合管廊二三維一體化，既可以在綜合管廊中任意漫游，保證三維瀏覽的速度，又能通過“洋蔥皮”分圖層的形式，靈活加載綜合管廊及其附屬設施各圖層場景。

2.2 管線查詢

系統可查詢管廊內部的各類管網及附屬設施的分布情況，直觀查詢每一段管廊內部每層支架，每類管線的具體屬性及位置信息，通過輸入查詢條件查看符合要求的所有管線。系統會自動查找并定位滿足條件的管線所在的廊體和支架的位置，并在圖上高亮顯示。

2.3 斷面分析

系統提供管廊斷面分析功能，可以從多個角度展示廊體內管網及附屬設施之間的橫縱斷面圖，查看相關設施之間的間距及布局情況。從橫斷面圖上可以清晰查看每層支架的間距以及放置的管線截面管徑；從縱斷面圖上查看支架、管線、附屬設施、各通風孔之間的縱向間距，見圖1。

3 結語

該文設計了一個綜合2.5D GIS和3D GIS的綜合管廊三維地理信息系統，克服了三維GIS數據量較大，處理成本較高、網絡傳輸速度較慢的不足，結合HTML5和虛擬現實技術，具有跨瀏覽器、跨平臺的兼容性，任意角度瀏覽等特性，是一種良好、可靠的解決方案，從而為相關規劃設計部門和施工單位提供逼真的、可視化的三維分析工具。

參考文獻

[1] 白海龍.城市綜合管廊發展趨勢研究[J].中國市政工程，2015（12）：78-81.

[2] 王德生.基于HTML5和WebGL的3DWebGIS構建與實現[J].福建電腦，2013（11）：12-13.

[3] 張敬宗.基于虛擬現實技術的高層建筑火災應急系統的研究[J].測繪與空間地理信息，2009（2）：88-90.endprint