基于GIS的网络三维系统的构建及应用

冯笑雪

摘要：文中在SuperMapiServer平台基础上，以河北工程大学煤矿综合信息化省工程实验室为例，利用3DS Max 三维建模、使用JavaScript和Ajax技术，设计开发出B/S模式三维实验室系统，为相关行业领域的三维信息化的推广使用提供借鉴。

关键词：SuperMap；三维建模；Ajax

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0055-02

1 背景

在互联网技术快速发展的驱动下，三维虚拟技术得到了广泛应用，它可以更形象、更逼真展现现实世界。三维虚拟化技术将煤矿综合信息化省工程实验室功能向广大师生更生动的展示起到了较好宣传作用。三维虚拟化技术与WebGIS结合，在网络上以虚拟实景展现三维立体实验室，对完善高校数字化、智能化建设有积极意义。

2 系统设计

2.1 系统目标与主要功能

针对河北工程大学煤矿综合信息化河北省工程实验室目前的实际状况，开发一个能在Internet上浏览的数字实验室系统，该系统不仅便于教师网上教学和科学管理实验室、学生网上实验学习，而且能真实的展示三维实验室场景，实现场景距离面积测量和自由漫游。根据系统目标，煤矿综合信息化实验室系统主要功能如下：

1）iServer服务：连接服务器，加载煤矿综合信息化实验室三维模型，可以三维场景浏览。

2）图层管理：调节图层上下顺序属性、可视属性、可编辑属性。

3）图层属性：加载图层，对当前图层重命名，设置可见度高度，可设置高度模式，在扩展属性中可以设置底部高程，拉伸高度，对顶面、侧面贴图，对纹理横纵向重复设置。

4）空间查询：空间查询采用气泡属性，可以改变所弹气泡样式（设置文字标题、字体和对齐方式，边框宽度和边框背景，以及气泡四个角的样式等）。

5）矿井模型：对煤矿综合信息化河北工程实验室现代化矿井模型展示与介绍。

6）模型演示：加载多种矿井模型讲解视频。

7）实验教学：连接校内网登录，查看实验教学课程。

8）实验室简介：从环网传输系统、人员定位系统、智能矿灯系统、移动通信系统、视频监控系统、安全检测系统六个方面介绍实验室。

2.2 系统体系结构

煤矿综合信息化河北省工程实验室系统平台的目标用户为实验室管理人员及全校师生。本系统采用B/S模式下三层模型架构[1]，这样分层符合“高内聚低耦合”的思想，可使整个系统运行效率更高、伸缩性更强。用户界面层主要显示数据，展现三维场景；业务逻辑层通过WEB服务器发布服务，利用GIS服务器提供WebGIS应用程序所需的GIS功能；数据层通过空间数据引擎SDX+将空间数据和非空间数据一体化储存到SQL Server关系数据库。系统总体机构如图1所示。

3 系统实现

3.1 三维建模

3.1.1 三维建模方法处理

在三维数据处理过程中，建立模型是较为耗时但也是非常重要的步骤。三维建模的方法主要有三种[2]：第一种，批量建模，对外观一致的建筑物，将其二维的面数据高程拉伸，并给其附上贴图；第二种，利用专业建模软件对其精确建模，展现出真实世界中的实体；第三种，在图层中的点、线、面通过SuperMapDeskpro的符号库三维符号渲染，显示三维效果。

在数据煤矿实验室的建模上利用前两种方法。对于实验室常见一致模型采用批量建模的方法，将该矢量二维面数据高程拉伸并贴上纹理图片，展现三维效果。利用3ds MAX软件对煤矿专业设备（如矿用本安型分站、矿用本安型无线基站）进行精细建模，并加入三维场景中。所有纹理图片是事先使用数码相机拍照并利用PhotoShop进行处理过的。

3.1.2 虚拟场景合成

本文使用3ds MAX软件，通过材质编辑器把全部模型附上相应的材质，并将其导入到同一个场景，通过SuperMap Max Plugin 7.1 for Max2010插件（通过谷歌地图查找的学校经纬度插入点信息经纬度坐标值）生成.scv格式模型缓存文件，在SuperMap桌面软件加载该缓存文件，并保存到工作空间，实现整个三维虚拟场景。

3.2 客户端

客户端通过使用普通Web浏览器（IE8、chrome等），用户即可使用系统的所提供的全部功能。SuperMapiServer提供客户端GIS程序开发工具包SuperMapiClient for Realspace[3]，SuperMapiClient for Realspace在插件上的基础上封装的JavaScript API与SuperMapiClient for Ajax统一系统架构，并采用JavaScript框架进行三维客户端脚本开发。

3.3 服务端

服务端通过GIS服务器与ASP.NET相结合方法实现的，通过SuperMap iServer集成的Tomcat服务器发布Web应用，Tomcat发布网址为http：//192.168.0.250：8090/hbgcdx/index.htm。

4 结束语

通过客户端开发包SuperMapiClient forRealspace开发实现GIS功能如三维实验室全景漫游、空间查询等功能，采用SuperMapiClient for Ajax技术实现网页异步更新，增强用户体验，利用SuperMap iServer Java 服务快速发布，开发出B/S模式三维实验室系统。SuperMap GIS技术日渐成熟，与WebGIS相结合已经成为GIS领域一个重要的发展方向，为相关行业领域的三维信息化的推广提供有效的借鉴。

参考文献：

[1] 朱爱红， 余冬梅， 张聚礼. 基于B/S软件体系结构的研究[J]. 计算机工程与设计， 2005， 26（5）： 1164-1165.

[2] 杨德全， 杨超元， 柯新利， 等. SuperMap Deskpro在数字校园建模方法中的应用[J]. 地理空间信息， 2011（4）： 131-135.

[3] 北京超图地理信息技术有限公司. SuperMap GIS二三维一体化开发实战[M]. 北京： 清华大学出版社， 2013.