基于三维模型的校园地图系统设计与实现

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近年来,无人机的实用价值不断提升,应用场景也呈现多元化发展,催生了无数基于无人机的新兴高新技术产业。依托无人机倾斜摄影技术,冲破传统GIS中的2D地图所带来的限制,数字孪生技术(Digital Twin)应用而生。其依托已发展成熟的web平台,充分集成地物的物理模型、传感器的更新、设备运行历史等数据,完成了现实世界到虚拟世界的映射,展现现实世界事物发展的完整生命周期,创造了一个具有实时性、数字版的“孪生世界”。现有大学电子地图系统、虚拟校园平台多为2D平面地图,且缺少配套实景地图管理平台,无法有效实现地图信息迭代、校园信息更新维护等功能。百度、高德地图等所提供的地图时效性、与建筑实景联系不够密切,无法实现基于校区地图进行建筑信息展示、学校及学院介绍。借助无人机倾斜摄影照片生成建筑及物体的三维模型,提供不同于2D平面地图的真实交互体验。本文以山东大学为例,通过无人机倾斜摄影搭建校园三维模型,提出了一套基于三维模型地图的高校信息展示平台的闭环式解决方案,设计并实现了高校三维地图展示平台与高校数据管理平台。系统均基于B/S架构,采用前后端分离的方式进行开发。使用VueCli完成前端项目的搭建与开发,由ElementUI提供基础UI库支持,采用WebPack+Babel完成项目解析与打包,使用Npm进行包管理。后端服务采用SSM架构(Spring、Spring MVC、Mybatis)模式,数据库基于MySq1和静态文件服务器。同时,本系统封装了网络请求模块,提升前后端数据交互的性能与安全性。使用Cesium完成了 3Dtiles格式的倾斜摄影模型在web端的加载与渲染,同时巧妙设计数据请求与加载方式,提升了倾斜摄影模型在浏览器中的加载速度,提升系统性能。本系统为高校三维模型地图提供了一套完整的数据展示与管理平台,包括面向普通用户的高校三维地图展示平台,集成了校区建筑、公共服务、行政单位、停车场、校园历史模型等信息的展示,为用户提供了不同于2D及2.5D校园电子地图的交互体验,使得信息浏览体验更加立体。用户可通过鼠标拖拽、缩放的形式完成对校园实景全貌的浏览,可通过点击校区三维模型中的任意建筑模型,完成对校区内建筑信息的查看。还包括面向高校管理人员的数据管理平台,用于对展示平台中呈现的各类数据进行增、删、改、查等操作,从而对展示平台中所呈现的各类数据进行高效管理。此外,作为直接面向用户的展示性平台,三维地图展示子系统中还设计了一套埋点方案,用于收集用户的交互、浏览行为数据,并在数据管理平台中完成了各类不同维度的可视化分析。
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