基于ArcGIS的校园三维场景漫游关键技术与实现
基于ARCGIS的三维数字校园开题报告综述

安徽建筑大学环境与能源工程学院毕业设计〔论文〕开题报告课题名称:安徽建筑大学校园建筑物三维建模与实现专业:基于Sketchup 和ArcGIS 地理信息系统班级:10地信2班姓名:宋磊学号:指导教师:朱传华2021年3 月9日1、毕业设计〔论文〕选题依据,理论与实践意义、主要参考文献录选题意义本次设计旨在通过实地测量,结合有关数据与资料,建立安徽建筑大学的数字高程模型,并以数字高程模型为根底建立地形三维模型。
然后通过实地测量、摄影采样等方式获得数据,使用SKETCHUPAUTOCA等三维建模软件构建相关校园建筑物与设施的三维模型。
最后通过ARCGIS软件中的ARCSCENEARCMA等组件将地形模型与建筑模型进行整合,得到虚拟校园的全景三维模型,并对模型进行三维分析。
另外,还可以进一步对分析结果图层进行重分类,以特定的方式归纳和组织信息,或者以一定的透明度将实地摄影所得图像叠加到地形外表上,并添加相关地面点信息,最终获得分析结果的三维显示输出。
随着GIS技术的日益成熟完善、空间信息的开展以及人们对信息的需求不断增加,传统的纸质地图以及二维地图已经难以承载大量的空间及属性信息,’数字校园’作为'数字地球’的一个缩影,将校园地理信息及其它校园信息相结合,以三维可视化场景实现校园景观及信息的浏览查询,使现实中的校园环境在时间和空间上得到延伸,从而提高现代化大学的管理水平;运用GIS将二维地图与三维场景结合起来,综合二维与三维地图的特点与优势,以三维可视化场景实现校园景观及信息的浏览查询和动态交互管理,使对数字校园的漫游、查询等各项功能更加完善。
目前,二维电子地图与三维虚拟场景之间的相互响应思想已经在三维虚拟军事训练、交通智能导航系统中得到了应用,并且也在数字校园的建设中崭露头角,基于GIS的三维数字校园的建设使校园三维GIS 将地理信息技术与传统的管理信息系统相结合,有助于促进立体化信息的开展。
基于SketchUp和ArcGIS三维虚拟校园模型的设计与实现

文章编号:1674-9146(2016)02-0053-02虚拟现实技术最早应用于现代教育中的虚拟校园,它实现了校园教学环境和立体景观的数字化和虚拟化,对学校教学资源的管理,环境规划和学校发展都起着重要作用[1]。
虚拟现实技术最大的优势在于它的互动性和直观性。
与传统校园二维地图相比,三维数字校园打破了时空限制,可以直观地刻画真实校园场景。
在专业技术理论领域,虚拟现实技术可以帮助学生理解所学知识,并可以让学生进行一些现实中很难开展的实验。
由于虚拟现实技术可以真正地再造一个数字化校园,让校园“不做宣传即展示于全球”,即提供了一个突破地域限制,展现办学规模、设施、师资的全球信息服务窗口。
总之,虚拟三维校园展现了校园内别致的建筑、平坦的道路和优美的植物,对学校的对外宣传,教学资源管理、环境规划、招生就业、校容校貌的展现和学校未来的发展具有重要的现实意义。
笔者主要介绍了在构建三维虚拟校园时,结合SketchUp 和ArcGIS 建模的主要理论和建模方法,对大量的属性数据和时空数据进行了收集和处理,着重阐述了三维校园模型构建,表面纹理贴图,SketchUp 和Ar -cGIS 结合建模的具体流程。
1三维数字校园建模的一般过程空间数据的获取是建立三维建模的核心步骤。
借助SketchUp 和ArcGIS 的建模功能,结合实地测量的建筑平面和高程数据、几何数据、纹理数据可以实现三维模型的建立[2],模型表面贴上纹理图片,可以产生真实感的场景。
具体流程见图1。
2数据预处理2.1数据来源及数据格式转换数据的获取不仅包括矢量数据的获取,还包括纹理贴图数据和高程数据的获取。
矢量数据可以使用学校校园规划设计的CAD 平面数据作为建筑平面数据,删除无用或不需要的图层,然后利用Conversion Tools 将CAD 处理过的数据导入ArcGIS 10.0。
对于纹理贴图数据主要通过数码相机进行实地拍摄而获取,且要尽量避开遮挡物,然后用基于SketchUp 和ArcGIS 三维虚拟校园模型的设计与实现周鹏收稿日期:2015-08-18;修回日期:2015-12-20作者简介:周鹏(1990-),男,安徽池州人,在读硕士,主要从事三维GIS 拓扑构建研究,E-ma il :jiuhua _pengz@ 。
基于ArcGIS的三维虚拟技术在校园设计与应用方面的指南

个总体 的设计 ,这个设计 应该包 括 以下几个 部分 :
(1 )模 型 的设 计 。建立 三 维虚 拟校 园首 先 要对 整个 校 园 内的所有 建筑 物甚 至是校 园周 边的事 物进行 建模 ,网络建 模 的工具就 是上 文我们 提到 的将 Ar c GI S 同Go o g l e 公 司的景观
一
、
引 言
二 、A r c Gl S 和A r c GI S 技术下虚拟校 园模型
2 . 1 Ar c GI S 简 介 。Ar c GI S 是E S RI 将GI S 同数 据库 、软 件
随着 我 国 高等 教 育 的普 遍 化 和 大众 化 ,各 高校 之 间 在 招 生生 源 问题产生 了激 烈 的竞 争 。随着 网络 的普及 ,越来 越 多 的家 长和 学生选 择通 过 网络来提 前熟 知所倾 向 的学 校 ,这 就 使得 高校 如何通 过 网络技 术 的宣 传和 推广 ,并根 据 自身的 特点 和定位 以及考 生 和家长 的心理 接受 性来 提高高 校在 学生 和 家长 心 目中的满 意 度 和认 可度 成 为 每个 高 校 推 广工 作 的 重 中之 重 。虚拟 校 园建 设是 依靠 网络技 术在 “ 可视 化 ”基础 上进 行 空间 、位 置 的分析 等 ,这种 通 过G I S 技术 来 加强 虚拟 校 园建设 的做法 在 近年来得 到越 来越 广泛 的重视 和发展
教学 的课程 目录和 网站 ,由局域 网工具 作校 园 网站 的链 接 , 可对各 个终 端提供 开放 性 的 、远距 离 的持续 教育 ,还可 为社 会 提供 新技 术 和高等 职业 培训 的机会 ,创造 更大 的经 济效益 与社 会效 益 。池 州学 院三 维虚拟 校 园的建设 对 于学校 各项 工 作 的开展具 有重 要 的意义 ,但是 针对 学校 尚无 三维虚 拟校 园 的 ,因此适 时建 设 三维虚 拟校 园是 十分必 须和 必要 的。本 文
基于ArcGIS的校园三维场景模拟方法介绍

等);比等高线图等二维图形更易于被读图者接 受。三维地图分为实景三维地图和虚拟三维地图两 类。其中,实景三维地图是基于实物拍摄、数据抽 象采集技术实现的,其利用卫星或激光技术直接扫 描建筑物的高度和宽度,最终形成三维地图数据文 件;虚拟三维地图是以现实地理信息为基础,基于 WebGIS、虚拟现实技术实现的,其通过人工拍摄 获取建筑物的外形,再通过 3D 模型无缝集成各个 独立的单视角,经虚拟美化处理后,最终形成三维 地图数据文件。
近年来,随着三维技术与虚拟现实的发展, GIS 技术发展迅速,相对二维平面图形显示而言。
一、数据资料准备 本文以西南科技大学城市学院为例。数据资 料准备包括学校影像图、地形图、学校 shp 文件、 学校 DEM 高程数据制作与获取。学校的影像图通 过软件进行截取,地形图通过数字测图的方式进行 野外实测得到,这里需要把已有的数据制作成能够 被 ArcGIS 应用的 shp 文件和提取相应的数字高程 模型。利用 ArcMap 对 shp 文件进行生成,然后利 用高程点、等高线矢量数据——生成 TIN——TIN 转为 DEM。需要注意的是生成 DEM 的时候需要
激活 ArcGIS 的 3D 分析模块。 二、制作过程 如果需要在三维场景中显示相应的要素,必
须要求要素具有对应的高程信息。一般来讲,有 两种方式进行要素的三维显示:第一种是本身有 XYZ 值的,直接利用 Z 值存储高程值,进行三维 显示;对于没有高程值的要素,可以用要素对应范 围内的表面模型的高程值进行替代叠加。比如某个 范围内栅格图像的值可以当作卫星遥感图像的高程 值,进行三维显示;另外可以根据要素的特性进行 突出显示需要的高程值。本文利用 DEM 作为表面 设置基表面高度。
基于ArcGIS Engine的校园地理信息系统研究与实现——以昆明理工大学呈贡校区为例

规 则三角网) 。 从 1 5 0 区 用地 现 状地 形 图 中提 取 出 :0 校 测 量点 , 用 测量 点数 据的高 程信 息 , 利 在 Ar G S 台 下 , 用测 量点 创建 了用 地现 c I平 使 状 地 形 表 面 模 型 ( N) TI TI 。 N用 不 规 则 三 角 网 表 达 地 形 表 面 , 角 形 的 网 点 存 储 z值 三 ( 程值 ) 高 。 ②生成等 高线 。 利 用 用 地 现 状 地 形 表 面模 型 即 可 生 成 等高 线 , 高 距 为 1 。 等 m ③ 在TI N上 叠 加 建 筑 物 高 度 。 在Ar GI 台下 , 已 创建 的TI c S平 对 N分 别 叠加 居 民地 和 校 园单 体 建 筑 的 建 筑 高 度 , 从而 得 到 了叠 加 居 民地 的 地 形 表 面 模 型 和 叠加 校 园 单 体 建 筑 的 地 形 表 面 模 型 , 照 按 不 同 的 高 程 段 用 不 同 的颜 色 显 示 , 示 了 展 校 园不 同 时 期 的 三 维 地 形景 观 , 图 l 图 5 结语 如 和 2 示。 所 本 文 以 昆 明理 工 大 学 贡 校 区 进 行 探 讨 () 3 三维 分 析 。 了以A c I n ie 件技 术 的地理 信息 系 rG S E gn组
参考文 献
[]顾 留碗 , 平 建 , 海 荣 . 于 G S 术 1 郑 张 基 I技 的 滁 州 学 院 管 理 系统 [] 滁 州 学 院 学 J. 报 ,0 9 1 . 2 0 () 【]赵 俊 兰 , 仲 科 . 于 组 件 式 的 数 字 校 2 冯 基 园信 息 管 理 系 统 的 建 立 [】 测 绘 通 报 , J. 2 0 () 0 76 . [】朱庆 , 晓 明 , 叶 廷 , . 种 高 效 的 3 李 张 等 一
基于ArcGIS和SketchUp的数字校园三维可视化

2020年第19期信息与电脑China Computer & Communication信息化教育基于ArcGIS和SketchUp的数字校园三维可视化闫博枫 张思奇 白 皓(西北大学 城市与环境学院,陕西 西安 710127)摘 要:数字校园是将信息管理系统与GIS技术结合的计算机管理应用系统,是数字化的、虚拟的三维校园,有利于实现信息资源数字化、资源传输网络化、规范管理科学化、用户终端智能化。
通过ArcGIS和SketchUp互动,对模型进行任意的视图缩放、平移、视点变换、角度旋转及三维飞行漫游,能够使整个校园真实地再现于一个虚拟现实的系统内,最终建立一个具有良好可视化、交互性的三维数字校园,从而使用户通过互联网即可享受数字校园中的资源服务。
关键词:数字校园;三维可视化;ArcGIS;SketchUp中图分类号:TP391.41 文献标识码:A 文章编号:1003-9767(2020)19-237-033D Visualization of Digital Campus Based on Arcgis and SketchupYan Bofeng, Zhang Siqi, Bai Hao(School of City and Environment, Northwest University, Xi'an Shaanxi 710127, China) Abstract: Digital campus is a computer management application system combining information management system and GIS technology. It is a digital and virtual three-dimensional campus, which is conducive to the realization of information resources digitization, resource transmission networking, standardized management and intelligent user terminal. Through the interaction of ArcGIS and SketchUp, the model can be zoomed, translated, transformed, rotated and roamed in a virtual reality system. Finally, a 3D digital campus with good visualization and interactivity can be built, so that users can enjoy the resource services in the digital campus through the Internet Business.Key words: digital campus; 3D visualization; ArcGIS; SketchUp0 引言三维建模是利用三维数据将现实中的三维物体或场景在计算机中进行重建,最终实现在计算机上模拟出真实的三维物体或场景。
基于ArcScene和3dsMax构建三维校园漫游系统的研究

科 技 天 地63INTELLIGENCE基于ArcScene 和3ds Max 构建三维校园漫游系统的研究郑州大学水利与环境学院地理信息系09级 张曦文摘 要:针对目前校园三维展示系统真实感不强,空间分析功能弱的现状,提出一种基于GIS(Geographic Information System 的简称)构建三维校园漫游系统的方法。
本次设计立足于真三维,以ArcGIS 为平台构建河南理工大学三维漫游系统,先在3ds Max 中制作三维模型,再通过ArcScene 对小范围内精细场景刻画。
该系统可实现校园三维展示、查询及路径分析等功能,且不需要插件和平台即可运行。
关键词:GIS 数字校园 三维校园 ArcScene引言校园数字化建设能够对校园设施实现有效的管理和资源合理配置、利用,日趋成为高校建设中不可缺少的一部分。
目前高校基于GIS 的校园管理系统大多是基于二维的,是对现实世界中的地理现象进行二维平面投影,大量第三维信息无法充分利用。
虚拟现实技术与GIS 技术相结合的三维GIS 比二维GIS 更形象逼真,表达效果更好。
借助于ArcGIS 可以较快构建三维校园漫游系统,而ArcScene 是一个适合展示三维透视场景的平台。
基于ArcGIS 平台构建三维校园漫游系统,不仅可以实现校园的可视化,还可用于校园管理和辅助决策。
一、概述1、三维校园的研究现状三维校园漫游系统提供了良好的视觉效果,能满足人们对可视化较高层次的要求。
目前,多所大学都已建立了三维校园漫游系统,用以展示校园风采及宣传校园文化,如武汉大学三维系统,哈尔滨工业大学三维虚拟校园等。
虽然3D GIS 是当前GIS 的研究热点,但理论尚未成熟。
目前的漫游系统多是基于3ds Max、VRML、Java3D 及sketchup 等方式,以可视化为重点,属性查询及管理分析功能弱,真实感不强,且运行需要平台软件为依托,系统配置要求较高,价格昂贵。
2、三维校园漫游系统的特点系统不仅要能对校园环境进行三维展示,还要有一定查询及分析功能。
基于ArcGIS Engine的3维校园地理信息系统设计与开发

Abtat T k gt e dm ni a d i l a p so N nigFrsyU iesya xm l i i pprw n o uem tos s c: ai re— ie s nl i t m u f aj oet nvri sea pe nt s ae , eit d c ehd r n h o ga c n r t h r
a d p o e s so d l g b o ge S ec U , sn e d t b s r a ie a d ma a et r e—d me so a p t aa a d U n r c s e f3 mo ei y G o l k th p u ig g o a a a e t o g n z n n g h e D n o i n in ls a i d t n — l a sn c n i e 3 o o e t n h c o ot N T p afr t e eo h e i g Ar E g n c mp n n sa d t e Mir s f E lt m o d v lp t r e—d me so a S c mp s P a t e h s p o e h t D . o i n in GI a u . r c i a r v d t a l c
O 引 言
目 , 前 国内许多高校都建立 了基于 GS 2 I 的 维校 园管理 系统 , 我们知道 2 GS 维 I数据呈现 的方式是将现实世界 的地 理信息投影到 2 维平面上并通过符 号化进行表示 , 此方式易 于实 现空间数据 的表达 , 借其宏观性 、 洁性 等特点而 并凭 简
Ke r s c mp sg o r p ia n o mai n s se ;p t la ay t t re—d me s n d l A c n ie 3 y wo d : a u e ga hc lif r t y tm s ai n ls ;h e o a i n i a mo e ; r E gn ol D
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(1.长春理工大学,长春 摘 130022;2.长春理工大学 光电信息学院,长春 130012) 要:本文探讨并解决了基于 ArcGIS 构建校园三维漫游场景时的关键技术和问题,其中包括碰撞检测算法、漫游算法、
空间测量算法,模型的优化,以及模型导入时的相关问题。在此基础上,实现了长春理工大学南区的三维漫游系统。 关键词:ArcGIS;虚拟校园漫游系统;碰撞检测 中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1672-9870 (2011) 04-0156-03
盒的碰撞检测算法进行碰撞检测。 AABB 包围盒满足如下条件:
R = {( x, y, z)|l x ≤ x ≤ u x, l y ≤ y ≤ u y, l z ≤ z ≤ u z} (1)
X、 Y、 Z 坐标轴上投影的最小和最大坐标值。该算
l x, u x, l y, u , l z, u z 分 别 是 该 AABB 包 围 盒 在
法的基础是空间直线与空间多边形的求交, 可以判 断在漫游过程中是否与地形或建筑物发生碰撞。 其检测步骤为: (1) 获取人的视点为 V。 (2) 获取沿运动方向距离为 d 的点 M。 (3) 获取周围要素的长方体坐标范围。 (4) 判断 VM 是否和周围要素是否相交, 如果 碰撞则采取规避措施。
1 关键技术和模型优化
随着社会的进步和发展, 单纯的依靠三维建模 软件对场景的再现和漫游已经不能满足要求, 人们 的视点开始转向 GIS 技术。 ArcGIS 作为 GIS 基础 软件的领军人物, 功能强大、 应用广泛, 专门用于海 量地理信息的处理, 它能够基于校园周边的地理信 息, 快 速 的 构 建 校 园 三 维 场 景[1-2]。 本 文 就 基 于 ArcGIS 创建三维校园时的关键算法、 技术以及出现 的相关问题进行探讨和研究。
1.1 碰撞检测算法 在虚拟校园中漫游时, 须实时、 准确地判断和 虚拟物体是否发生了碰撞, 这样用户才能感觉到虚 拟对象是真实存在的。本文采用基于 AABB 包围
收稿日期:2011-08-16
作者简介:郭海鹏 (1979-) ,男,硕士,助理工程师,主要从事计算机应用技术的研究。
第四期
郭海鹏,等:基于 ArcGIS 的校园三维场景漫游关键技术研究与实现
第 34 卷第 4 期 2011 年 12 月
长春理工大学学报 (自然科学版)
Journal of Changchun University of Science and Technology (Natural Science Edition)
Vol.34 No.4 Dec.2011
基于 ArcGIS 的校园三维场景 漫游关键技术研究与实现
Research and Realization of Key Technology of ThreeDimensional Scene of Campus Roaming System Based on ArcGIS
GUO Haipeng1,LI Weiwei2
(1.Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022; 2.College of Optoelectronic Information,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130012) Abstract: The paper explores and builds solutions to key technologies and issues of the campus 3D roaming scene based on ArcGIS, including collision detection algorithm, roaming algorithm, space measurement algorithm, the model optimization, as well as issues related to import models. on that basis, the paper completes a three-dimensional roaming system of the South of Changchun University of Science and Technology. Key words:ArcGIS;virtual campus roaming system;collision detection
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(5) 不碰撞的话, 则可进行到下一个位置 M。 1.2 漫游控制算法 本系统中的漫游控制采取移动视点的控制方 式, 具体分为以下三种: 1. 键盘控制方式: 用户通过键盘改变摄像机的 x、 y、 z 坐标, 达到旋转、 上移、 下移、 左移、 右移等效 果。同时, 通过变更移动因子的大小, 还可以达到 加速、 减速的效果。 2. 自动漫游方式: 采取沿路径飞行的方式进行 自动漫游。步骤为: 选择场景中路径要素, 然后设 置飞行时的参数 (高度、 视角、 速度) 来控制飞行过 程中的视觉效果。 3. 飞行漫游方式: 调用 ArcGIS 中的 “飞行” 工 具, 可启动对场景的飞行漫游, 然后可以用不同的 速度沿任意方向移动。 1.3 空间测量算法 ArcScene 没有提供三维空间测量的接口, 无法 直接获得三维空间中的距离。这里结合 GDI+中的 line 方法, 获取二维屏幕坐标, 然后通过坐标转换, 调 用 SceneGraph 中 locate 方法获得该平面坐标点对应 的三维地理坐标, 最后通过计算得到线段的长度信 息, 并在屏幕中显示出来。屏幕坐标与空间地图坐 标基于横向和纵向的系数相似比来进行如下转换: W/W ′ = ( x - x 0)/x ′ (2) H/H ′ = ( y - y 0)/(H ′ - y ′) 窗口的高度和宽度用 H、W 表示。屏幕范围 W ′ 来表示。 x 0、y 0 为地图 的高度和宽度用 H ′ 、 起点坐标。 x、y 为地图坐标。 x ′ 、y ′ 为屏幕坐 标。 1.4 模型优化 1.多边形消减策略: 多边形的面数和段数不但会 增加模型的大小, 而且会增加渲染的工作量, 降低实 时性和响应的及时性[3]。所以, 在满足效果的基础 上, 应尽可能的减少模型的段数和面数, 同时, 去掉 在漫游时永远不可见的面, 比如建筑物的底面。 2.背面消隐技术: 本系统是室外漫游系统, 建筑 物内部在任何时候都是不可见的, 在 3DS MAX 中 应指定背面消隐选项, 跳过建筑物内部渲染。这将 减少大约一半的渲染量。 基于物体的近似夹角来判断动态遮挡物: ) ⋅V - A(N