面向数据管理的三维数字校园建模[A]建模面向数字三

更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询： 客服热线：面向数据管理的三维数字校园建模 周立 窦长娥 白鹤、陈芳、陈维维 (淮海工学院空间信息科学系 连云港 222001) 摘 要 : 突破现有的三维数字校园空间建模，采用分化实体、面向数据管理的建模方法将真三维的校园模型与管理目标数据库相结合，实现三维校园模型上学校信息管理事务的数字化，方便用户精准信息查询。 关键词 :真三维建模、数字校园、数据库 中国分类号 文献标识码 文章编号 1002-3208（ 2006） 01-0012-04 3D Digitized Modeling of the Digital Campus Based on Database Management (Baihe 、 chenfang、 wuguohua、 qianzhiqi、 wuhong、 chenweiwei ) (HuaiHai Institute of Technology 222001) Abstract For breaking through the traditional two-dimensional digital campus, we use the methods of dividing the entity and breaking layer upon layer to combine the true 3D campus model and database, consequently we achieve the digitation of the management of school information basing on the true 3D digital model , we do this to keep views， images and displays so that the customer can search information conveniently . Key words the digital campus、 true 3D Digitized Modeling、 Database . 1. 引言 : 随着三维地理信息系统的研究在城市领域的迅速发展，二维数字校园的先天缺陷越来越明显：基于抽象符号，不能给人以直观的感受 ；不方便外校人员的来访；校园信息未与校园建筑相联系，造成信息表达的不确定性，不方便人们的时地查询。而面向数据管理 三维系统突破了传统二维地理信息系统的局限性，提供了强大的真三维地理信息数据管理分析、可视化和科学计算功能，并且支持空间信息查询和属性数据库精细查询和管理。 本篇主要讨论如何利用三维建模的方式将校园进行直观的展示，使用户产生置身于真实校园的感受，并且能够随时随地查询校园数据管理方面的信息，实现“屏幕游园”（在屏幕上就可以游览校园）的目标。 2.面向管理的三维建模构想 真三维数字校园管理系统不同于传统的 2.5 维（透视三维），它可以真实地再现实地场景。其构建的三维环境中的任意空间点都具有真实的空间三维坐标，使 得空间数据可以立体的方式直观表达，实现地形地物、图形图像数据的三维叠置与可视化，真正实现空间信息的三维可视化的管理和分析。 由于目前国内的三维软件尚未成熟，所以实现三维校园模型基础上的数据查询需要超越现有软件基础上的二次开发，转而通过设计数字建模和数据库来克服这个问题。 当前的三维建模通常是将整个建筑作为一个独立的实体，并在整个实体上建立数据库，无法分立查询，可查询的数据十分有限。用图例可以理解为： 图 1 整个实体上建立数据库示意图 更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询： 客服热线：在系统中独立的建筑实体模型作为一个整体进行信息查询 , 所以建模的成果直接关系到系统信息查询的效果。实现更加详细地了解各建筑楼的信息的目标，需要在建模时考虑建筑物的模型特征。例如用户希望通过点击不同的楼层 ,该楼层在改变颜色的同时显示不同的信息（该楼层的性质（办公楼、教学楼、实验楼等）、楼层的房间、该楼层的仪器设备）可以在建模时通过对具体建筑楼数据管理进行技术分层（即细化实体的方法）实现楼层 的独立建库实现目标。同理，还可以在楼层的基础上建立针对不同的房间的单元模型。 用图形表示即为： 图 2 单元模型上建立数据库示意图 至于数据库的建立可以通过根据不同的要求对应建立不同要求的数据库，在应用时只需通过选择联接不同的数据库便能实现双向查询。 3 面向管理的三维建模实现 : 研究在中国四维远见测绘技术开发的 JX-3D 三维虚拟现实系统软件平台上进行， 其主要流程如下： 图 3 面向管理的三维建模 流程图 具体实施方案： 1、打开 CAD 文件，显示出淮海工学院 CAD 底图，在 CAD 中加载 MF-MIDout 程序。 2、打开 SupernatureGIS 软件，点击【编辑】菜单中的【导入纹理影像】，导入淮海工学院由 JX4 采集的地面影像，输入大地坐标，调整浏览参数。 3、导入 JX4 房屋模型数据（用 JX4 摄影测量工作站采集的矢量数据 淮海工学院 *.ASC），加载房屋模型数据，导入淮海工学院房屋模型 hhit*.house。 4、构 TIN：按所选的建筑，在 CAD 中新建矩形框，并赋以高程范围（ 0， 0， 0）（ 0， 0， 5）保存该图形文件为 12 版的 dxf 文件。读取 dxf 文件。从【文件】的【地形三角网】中写出文件。将原有的底图中已完成的选定建筑删除，在 CAD 中重新建立新的建筑图。描画矩形时采用逆时针方向选择接点。 5 、在 CAD中输入 cvrc进行编辑数据类型，并给选中弧段进行编码。输入 outvr转出三维数据，在 Supernature软件中即可显示建筑的立体模型，此时只是该建筑的第一层，还需在一楼的基础上建立第二层，第三层等。 更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询： 客服热线：由于选中的建筑构造外形 为简单的矩形规则楼，在输入房屋编码是选择 10 号的建筑模式。建造第一层时的高程值是根据整个楼的实际高程取三等分平均值。与之前的模型的不同之处在于新模型将一栋楼分成三层，其 ID 号发生了变化，与之相关的数据库也随即改变。 将整个建筑分层建立模型：获得建筑的实际高程，按照所需的楼层数将高程值取平均值，在建立第一层时，按照一般房屋建模方法，房屋编码 10，从底层开始，在 CAD 中按逆时针方向选择矩形的顶点，再按顺时针方向返回一周，构建房顶，因为所选择的建筑物是较规则的长方体，所以建房顶只需在房底的最后一个顶点处返回即可。在建第一层时的高程按预先计算出的平均值输入，即可在三维界面上显示出第一个楼层的立体模型。接着建立第二层，在原来的 CAD 图中的矩形框上继续重复第一层的相关操作，但在赋高程时需要将地理坐标改变，即改变楼盘底部四个顶点的坐标 Z 值，改成原来第一层的两倍，由此建立的模型是架空于第一层上的，体积保持不变，只是 Z 值变了。建第三层也是按照前面的操作，改变坐标 Z 值。这样建好三层以后 ，整个楼的外形大概确定了，此时需要合并房屋，因为这三层楼层是独立的建筑目标，需要合成一个整体，具体操作是：通过右键拉选框选中这三个楼层，然后点击主菜单【编辑】命令执行“合并建筑目标”从而实现合并房屋局部的目的。 三维模型建好之后便是实现与数据库的连接因为实现在三维模型上的各种信息的查询 才是建设数字校园的 根本目的。 数据库强大检索功能与三维模型相结合便形成了真正意义上的数字校园。 由于我们此次的实验目标是可以通过点击楼层就可以显示相应的楼层信息， 所以要 给每个楼层分配不同的 ID 号以关联一定的属性数据，使得三维景观 赋予更多的内容， 因此根据需要我们分别建立了仪器设备信息数据库（包括电脑、全站仪、经纬仪、水准仪、标尺、三角架等一系列设备的型号、个数等信息）；教师信息数据库（包括老师的姓名、年龄、职称、所教班级、联系方式等）的采集；班级事物数据库（包括班级人数、班长及其联系方式、课表和典型班级的学生信息等）；教室信息数据库（包括不同性质的教室（普通教室、实验室和办公室等）的信息以及教室何时由何班上课，老师、负责人等），在教室（无须再次注明教室号）上建立班级（包括人数、班长及其联系方式、课程表（包括上课时间及地点）等）数 据表实验室上建立仪器信息数据表， 办公室上建立教师信息数据表，实现分类汇总，避免相同信息的重复，最大限度地实现各种信息的查询。应用时只需按照用户的查询需要在选中的三维目标上选择联接相应的数据库，便可实现双向查询。 成果图如下 : 图 5 面向管理的三维模 型 查询 图 4. 结束语 : 通过试验，已经可以实现按照选择路径在三维校园内游览，使对校园布局不太熟悉的人能够在此 三维校园模型的基础上对学校进行虚拟浏览，并且能够在浏览的同时了解各建筑与教学联系的基本联系。同时实现建筑模型与数据库的结合，在这个模型的基础上，实现只要选中建筑物便能双向查询该建筑物的基本情况，同时实现在选中的教室上右击鼠标便可以双向查询该教室是何种性质的教室（如实验室、普通上课教室、办公室等）；普通的教室上课安排、教师及其联系方式、上课班级（包括班长及其联系方式）；实验室的仪器设备信息等一系列资料。即使用户的方向感极差，也能准确地找到自己的目的地，即使用户对 更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询： 客服热线：学校的各项软硬件设施极其不熟悉，也能透过这个平台 形象地熟悉各种信息，达到真正的“一键知全”的效果。三维数字校园想必将会成为数字校园发展的趋势，成为各高校特别是多校区和校区面积较大、建筑较多、布局较为复杂的高校建立数字校园的首选。 本篇重点讨论了在细化的实体上的信息查询，在具体分化的实体内部进行三维浏览尚未完善，希望在今后的研究中再解决这个问题。 参考文献 : 1 范莉莎、刘刚 多校区大学数字化校园建设 西安电子科技大学高等教育研究所 西安 710071 现代教育技术 Modern Educational Technology No.1 2006. 2 王行仁 .建模与仿真的回顾与展望 J.系统仿真学报， 1999-10， 11（ 5） . 3 刘卫华，王行仁 综合自然环境数据模型设计与数据库实现 J。系统仿真学报， 2204， 16（ 9）： 1978-1981。 4李德仁 数字地球与“ 3S”技术 J，中国测绘， 2003，（ 2）： 28-31。 5李德仁演讲报告 基于集成数据库的三维可视化城市景观 6Simon W Houlding. 3D Geoscience Modeling: Computer Techniques for Geological CharacterizationM.Berlin:Spring-Verlag,1994. 7黄达武。北京大学数字化校园的现状和思考，高等学校数字化校园建设工作研讨会，中国珠海， 2002，5 8姜庆 数字化校园建设现状及发展策略 湖北大学 湖北武汉 430062 9胡艮胜，张国峰