智慧校园中三维建模及可视化的应用前景

邓芷琪 陈 琼 黄飞龙 王剑波 王美智 袁国玉

（西安石油大学土木工程与建筑学院，四川 成都 610500）

关键字：智慧校园；三维建模；可视化；无人机

1 三维建模可视化的应用现状

伴随社会的进步和科技的发展，三维建模技术发展趋势愈演愈烈，它在各个领域行业中展现出各式各样的作用，特别是已经在生活的各个领域中发挥其本身的价值，这个领域包括智慧校园的建设，因为智慧校园建设离不开三维建模技术，三维建模及可视化技术就如同是智慧校园建设的根基。三维可视化可以说是一种工具，也可以说是一种手段，因为它既能对成果进行解释和表达，又能对数据体模型进行描绘和理解，但主要用于地质和地球物理学所涉及的领域。如今社会信息变化速度很快，但是传统地图更新速度太慢，并且传统地图不具备三维立体感，画面内容单调枯燥，其实用性较低。而智慧校园就革除了传统地图的弊端，智慧校园是以虚拟现实技术为基础构建的全三维数字校园，它通过软件对现实世界中所有实物的数据进行分析并建立相对应的物理概念模型，利用VR技术建立的虚拟环境，体验者在此虚拟环境中有身临其境之感。虽然当下国内各高校的智慧校园建设中的三维可视化技术仍处在一个学习、摸索的阶段，但是智慧校园利用应用服务系统将校园生活和教学进行融合，它能提供各种业务服务给校内师生，提供展示和体验平台给校外人员，拥有较好的应用前景和商业价值。

2 三维建模可视化的技术现状

关于建筑的三维建模，传统的方式是人工采集数据和纹理，根据建筑物的实际情况，逐个构建建筑物的模型，这个方法不仅过程复杂，而且要反复劳动，生产成本高，且因为人工很难采集到建筑顶部的信息，所以模型顶部会存在贴图丢失，在顶部会缺乏真实感，不适合大规模生产。近年来，人们开始用一栋激光扫描系统采集点云数据，这套系统精度高，且功能丰富，三维建模也方便快捷，在行业内很受欢迎；但是，这一套系统价格昂贵，且笨重，只能在车辆能进入的地方进行数据采集，所以有些地方数据采集不是很方便，而且要求技术人员技术过硬，不适合一般的公司和团队。随着摄影测量技术的不断发展，基于无人机的倾斜摄影测量技术出现在了我们的视野里，用这种技术进行三维建模不仅精度高、效率高，且成本相对低了很多，对于一般团队来说是不错的选择。

所以，在建设智慧校园的过程中，使用无人机摄影测量技术就是个比较合适的方法。且近年来出现了一些可以通过照片就可以自动生成三维模型的软件平台。例如美国软件公司Bentley，他们研发的一款实景三维建模软件ContextCapture，通过无人机获取的影像和POS数据，甚至是手机拍摄的照片，都可以批量导入并生成实景三维模型，这些模型只要将其导出在3Ds Max等建模软件上进行加工，就可以得到效果非常好的三维模型。再将这些模型导入到三维GIS平台，实现对模型的利用，从而建立一个虚拟的智慧校园。

3 三维建模可视化的应用前景

人们在不断探索中提出了智慧校园三维建模及可视化这一概念，这一概念的提出改变高校同学生、老师之间的交互模式，对学校的教学管理、规划建提供了便利，更加方便了高校的日常事务处理，具有十分广阔的应用前景。

3.1 实行实时校园安全监管

安全是高校校园一切工作事务的基础前提，在大数据的基础上，可以利用智慧校园三维建模及可视化方案，结合物联网实时报警系统为全体师生保驾护航，并实时维护高校教务信息系统、学籍信息系统安全，切实保护学生和老师的信息安全。可以在智慧校园可视化的基础上对高校校园主要交通路段路口实行全方位监控，再结合高校学籍信息系统、物联网报警机制等，实行对校园进出人员实时排查，规避某些不必要的人身、财产安全风险，切实维护师生安全。在机制允许情况下，可实现对每位师生的日常作息、生活习惯、课堂出勤等进行统计分析，以此预判可能发生危险行为，如：学生晚归翻墙入寝、寝室违规使用电器、聚众酗酒赌博等，有助于管理员提前预知以规避各类意外风险。

3.2 共享学习平台

传统的课堂授课方式存在一定的时间、空间限制，这就使得一些学生想学习而无法学习，而通过可视化智慧校园所构建的共享学习平台客户端，届时便可满足学生学习需求。共享学习平台具有实时存储、自测统计、分析评价等功能，可让学生充分了解该堂课的主要知识、解决该次课程的重点、 疑点、 难点。如：①当学生该次课程中遇到难点不懂时，既可以选择回放，也可以在线提出疑问，而在疑问解答区，各专业、各高校的同学、老师都可以解答疑问。②学习课程轻松、简单、快速，学生可以拍照、录音、手写等方式轻松做笔记，记录方式多种多样。记录笔记时，平台自动将笔记和对应知识点进行关联存储，方便以后复习使用。

3.3 创建交互中心

以前的商业客户、学生家长等参观校园需要到校园真切感受，有的人因为路途远而放弃了考察学校、挖掘商机和感受高校生活学习生活氛围、看望孩子的机会。智慧校园三维建模及可视化也就是将高校校园场景进行三维构建，打造出与高校校园完全一致的“网页版校园”，以此满足各界商户、学生家长与高校的互动，更好地完成招竞标、建立社会奖助学金、掌握孩子学习情况、了解高校周围环境等事宜。同时各大高校现在的招生宣传模式过于单一，多以宣传手册、网页照片浏览、文字宣传等方式进行，考生填报志愿时对高校了解不透彻，盲目填报，最后给自己留下遗憾 。智慧校园三维建模可视化后，极大地满足考生填报志愿时对高校一切未知事物的探知欲，只需官网搜索高校校园便能如临其境的漫游高校校园，让其充分了解高校，不留遗憾，顺利走出人生一大转折点。

4 结语

本文通过对三维建模可视化的应用现状和技术现状进行分析，从而进一步挖掘三维建模可视化在智慧校园中的应用潜力。实时监管校园，保证校园师生安全；创建学校平台，突破学习空间限制； 搭建校园交互中心， 掌握最新校园信息。目前，我国不少学校的可视化智慧校园建设工作已初见成效，三维建模可视化的进一步应用，将推动智慧校园建设进入发展新时期。