数字校园解决方案

数字校园

解决方案Skyline产品中心2013年7月11-目录1 行业背景 -1-2 平台介绍 -1-2.1 系统总体架构 -1-2.1.1 基础设施层 -3-2.1.2 数据层 -3-2.1.3 平台支撑层 -3-2.1.4 应用层 -4-2.1.5 门户层 -4-2.2 功能介绍 -4-2.2.1 三维浏览 -4-2.2.2 信息展示 -7-2.2.3 查询搜索 -7-2.2.4 路径飞行 -9-2.2.5 动态标注 -10-2.2.6 分析功能 -11-2.2.7 GPS导航 -14-2.2.8 视频监控 -15-2.2.9 多媒体管理 -16-2.2.10 快照功能 -17-行业背景数字时代的浪潮冲击着当今世界的每个角落，从数字地球、数字城市到数字校园，三维数字校园目前已成为高校信息化建设的热点，成为展示高校形象和自身信息化技术能力的一个直观的表现方式。三维数字校园是一种集数字化、信息化、可视化等多种技术为一体的校园计算机管理应用系统。与传统二维数字校园相比,三维数字校园能更真实地反映客观世界。三维数字校园系统功能强大,不仅能通过互连网更直观地展示校园风貌,还能通过动态交互产生身临其境的感觉,对提高校园管理水平等具有重要的现实意义。近年来,众多高校已经开始致力于通过不同的方式、利用各种语言或软件构建数字校园。“数字校园”是指信息化的校园,或者说是校园的虚拟对照体。“数字校园”包括信息的获取、处理和应用,采取不同方式的遥感与非遥感手段获得海量的校园数据,并用计算机将它们和与之相关的其他数据以及应用模型结合起来,在网络系统中重现真实的校园。数字校园的内容包括校园设施的数字化、校园网络化、校园智能化和可视化等主要方面。校园现代化、智能化,需要构建“数字校园”,它可以对过去进行反演,对现实进行决策,对未来进行预测。同时它还对整个校园规划、校园管理方面发挥重大作用。平台介绍系统总体架构在系统设计过程中，采用了多层体系架构模式，采用组件技术实现基础模块的可复用性，实现平台的灵活性、开放性和可扩展性。系统设计采用COM和SOA架构思想，以通用性、稳定性为主导，进行分层设计和开发，横向以功能类别为导向，纵向以服务内容为导向，逐级设计，逐步细化各组件的颗粒度。设计中主要考虑以下几点：（1）在设计时按应用需求和功能合理划分软件的层次结构，上层的实现基于下层的功能和数据，并且使同层间功能藕合度达到最小。（2）在同一层次结构中，按功能相关性和完整性的原则，把逻辑功能和信息交换紧密的部分以及在同一任务下的处理过程放在同一功能组件包中。（3）功能组件与系统主控部分有很强的接口能力，使组件具有可拆卸性，以便于实现对单个组件的更新和不断优化。（4）可扩展性强，各功能模块以组件式开发，以供将来应用系统的调用，并方便今后的扩展开发。（5）尽量达到应用层与功能层分离，应用层只负责用户界面和功能调用逻辑的实现，以大大简化系统上各应用的实现，并真正实现功能的共享。图2-1系统框架设计整个系统架构从逻辑上分为基础设施层、数据层、系统支撑层和应用层来组织。系统软件设计采用分层架构技术，以通用性、稳定性定层次，同一层次以功能划分包，以上层服务为导向，逐级设计，逐步细化系统组件的颗粒度。基础设施层基础设施层提供系统的网络设施、服务器设施、存储设施、安全设施、输入/输出设施等，也包括保障这些硬件设施正常运行的基础软件环境（如：操作系统等），基础设施层构成系统的软硬件设施基础，保证数据的安全存储、高效管理和快速传输，也为整个软件系统提供了安全、高效和稳定的运行环境。数据层数据层是系统的核心。数据层在统一的数据标准与技术规范的规定下，由基础地理信息数据、专题数据、三维模型数据等组成。同时，数据层还包括空间数据间的逻辑维护组件。该层实现的数据访问接口具有通用性的特点，可根据不同的权限配置访问不同数据，以方便在上层领导实现数据访问与共享的需要。平台支撑层平台支撑层包括底层平台支撑层和GIS公共开发平台。其中底层平台支撑层是整个系统所依赖的GIS平台、三维平台和涉及到的其他相关技术平台。包括地理信息系统平台、数据库平台、各类开发环境和管理工具等，平台支撑层所采用的基础软件产品构成了地理信息系统运行的底层技术支撑环境。GIS公共开发平台是基于ArcGISEngine/ArcGISServer和Skyline开发，是实现整个应用的基础和框架。除提供方便的开发模式外，还提供基本的业务分析和空间数据处理和应用功能模块和组件，可以大大提高应用系统的开发效率。它综合了多种关键技术部件，包括基础GIS功能、专题图生成技术、空间数据管理、元数据管理、日志管理、权限认证等。应用层的应用系统是在合理的软件框架下根据应用需要对GIS公共开发平台中各类组件进行选取、编排和组合构建而成。平台中的组件秉承组件内紧耦合、组件间松耦合的基本原则，使得组件之间的相互依赖尽可能降到最低限度，从而保证整合系统具有良好的灵活性、伸缩性和可扩展性。应用层数字校园三维GIS地理信息系统既是学校日常领导办公的监管平台，也是校园风貌数据展示中心。其主要有三维浏览、信息展示、查询搜索、动态标注、路径飞行、GPS导航、视频监控、数据发布等相关展示与分析功能。门户层建立在GIS公共开发平台的“一体化”应用开发与集成框架基础之上，与具体应用需求相结合，开发并集成各类应用功能，通过“一站式”登录门户为用户提供人性化的应用界面。功能介绍三维浏览系统可以实现三维地图的平移、缩放、俯仰、旋转等基本操作。系统能提供灵活的、交互式的浏览漫游功能.系统可以通过鼠标、键盘、操纵杆、控制面板或者任意组合方式来控制飞行的速度、高度视角，使得用户可以灵活、便捷的在三维场景中浏览，操作简单，易于使用。随着鼠标的移动显示到达的地域名称、状态栏坐标切换显示。图2-2控制面板示例通过鼠标滚轮滚动方式或者左下方的工具条来自由缩放三维影像地球，可以从不同的高度来浏览窗口，并且可以直接定位到房屋、街道、城市、国家、全球的高度。图2-3全球高度图2-4城市高度系统可以通过鼠标、键盘、操纵杆、控制面板或者任意组合方式来控制飞行的速度、高度视角，使得用户可以灵活、便捷的在三维场景中浏览漫游，操作简单，易于使用。随着鼠标的移动显示到达的地域名称、状态栏坐标切换显示。地图缩放通过鼠标滚轮滚动方式或者左下方的工具条来自由缩放三维影像地球，可以从不同的高度来浏览窗口，并且可以直接定位到房屋、街道、城市、国家、全球的高度。平移通过鼠标的点按动作，根据鼠标移动的方向，实现对三维地球任意方向的平移；拖动通过鼠标的点按动作，根据鼠标移动的方向，实现对三维地球任意方向的拖拽；旋转通过点击旋转按钮，让用户以屏幕中心点为中心，做三百六十度环绕飞行，可从不同的角度查看目标，以便更加全面的查看对象属性；指北当三维地球处于任何倾斜状态时，指北功能能够实现对影像在3D窗口中的上方为地形的北方；居中通过鼠标双击三维地球上的某一兴趣点，向该兴趣点移近，并使该兴趣点自动在三维窗口居中显示；信息展示基本信息展示对于系统中三维地形上任意一点，系统提供了基本信息查询工具，可以查询到该点的经纬度坐标、高程、地物类型等信息。如果查询的是矢量信息，还可以显示矢量数据自身的属性字段。如下图所示，查询的是绿地的基本信息。图2-5数据属性查询示意图属性信息展示对于三维场景中的特定区域、指定对象（文字标注、建筑物等），系统能够使用超链接技术，给其赋予属性信息。该信息可以是网页、应用程序或者多媒体数据集。通过点击触发事件，进行属性信息查询。查询搜索地物搜索系统支持多种方式进行地物搜索。地名数据查询定位。可以根据行政区划的名称对地名数据查询、定位。图2-6兴趣点定位示意图重要校园景点或地标地物的查询与定位。根据关键字对校园景点或地标地物进行查询、定位。图2-7热点巡视示意图信息查询通过点选工具，可以拾取三维地形中任意一点的经纬度坐标和高程信息。可以在状态栏上显示鼠标当前位置的坐标。实现空间信息与属性信息互查，支持模糊查询。地名查询输入查询的地物名称，系统通过模糊查询，在查询结果框中显示所有的查询结果，双击某地名，三维窗口居中显示该地区。热点查询对已有兴趣点（如校园著名景点）进行超链接编辑，点击超链接即将视图窗口定位到兴趣点，减少文字输入与点选操作。查询结果定位用户通过空间查询和属性查询功能查询到一个地物后，点击查询结果列表中的名称后，居中显示该物体，并显示其属性信息。坐标定位输入地理坐标进行三维场景的定位。提供经纬度坐标和用户自定义坐标两种坐标类型的输入模式。坐标实时转化，实现双坐标显示。影像查询功能给决策者提供简便的获取指定地点的影像。通过双击三维场景或者画矩形框获得该区域下所有影像目录，选择该目录下的不同影像进行叠加、并列展示。路径飞行路径飞行包括系统设定路径和用户自定义路径的飞行，ⅠⅡⅢⅣ动态标注系统支持用户自定义数据用来标记感兴趣的地标、路径或面区域，绘制立体多边形、球体、圆柱、立方体、圆锥、棱柱、棱锥、广告牌等基础三维图元，以及实时添加矢量数据等。图2-8标注示意图分析功能系统能实现大多数的分析功能。如我们常见的距离量算、面积量算、体积量算、通视分析、日照分析等功能。空间距离地形或模型上两点间直线距离。图2-9水平测量示意图水平距离地形或模型上两点间水平面投影距离。垂直距离地形或模型上两点间高程差（相对高度）。地表距离地形上两点间地面实际距离。平面面积多边形的水平投影面积。地表面积地形上多边形的地面实际面积。挖填方以给定点的高程为基准高程，计算给定区域内土方的挖方和填方量。图2-10土方量计算两点通视能对三维场景中两点之间的可见性进行通视效果演示，并以不同颜色的线来表示通视性。绿色为可见，红色为不可见。通视分析也就是选定特定地点作为视点位置，分析视线所能到达的范围，这一功能可以用于分析某一个或某几个建筑物是否会遮挡其他建筑物。图2-11通视分析最佳路径最短路线分析：根据道路的连通性，分析两点之间直线距离最短的路线日照分析能够根据当前系统时间，反应真实时间中城市的明暗变化，并能够表现出建筑物不同面的明暗变化，对城市空间中建筑不同时间段、不同节气的日照情况进行实时模拟。图2-12日照分析示意图ⅡGPS导航支持GPS跟踪导航，读取两种方式的GPS数据：文件流和通过COM接口实时读取GPS数据，终端设备设定好访问接口即可连接。可以设置GPS点位的显示标志（如：标签、汽车、飞机或轮船），显示的播放速度，以及视角的跟随高度。室外跟踪可以将GPS定位到校园内外（如校车或校内物资）上进行可视化监控管理，同时对行驶（移动）路径也可以进行合理分配与监控管理，以防出现问题。图2-13室外GPS跟踪定位示意图室内跟踪系统接入室内无线定位系统，实现在Skyline三维地图上无缝的、精确的定位，在室内也可以无限制跟踪导航。视频监控主要包括查找、查看、编辑、布局分析等功能。针对摄像头查找功能，系统提供多个检索选项，包括：坐标点检索，按名称检索，摄像头型号检索和模型位置检索等。检索完成后，用户可以选择检索出的某摄像头进入监控画面（画中画）。本系统可以与视频监控系统相互连接。实现以下功能：摄像头位置的查询定位可以对摄像头进行区域查询，模糊查询，周边查询。并且定位到某个摄像头，查看摄像头周边地理信息。图2-14视频监控图示摄像头实时视频信息播放用户可以通过在三维场景上点击摄像头直接调用视频监控接口，实时播放相应摄像头的视频信息。自动标示视频监控设备位置根据用户指定地理位置，自动标示出一定范围内的所有视频监控设备位置，以便用户根据需要选择最佳位置的视频图像。报警分析用户可实时浏览监控点，报警点，查询监控点、报警点的相关属性信息。当发生报警时能自动切换到事发地点，显示报警效果，弹出相关视频。结合在办公楼内部署的红外探测等报警设备，实现对人员通过被检测区域时的报警提示，并在三维场景中表示出来，提供管理员直观了解布防区域的情况。图2-15报警示意图视频行为分析对校园内的相关运动目标（人或物体）进行检测、分类及轨迹追踪，并根据制定的分析（触发）规则，由系统自动分析、判断运动目标的行为信息，并将信息输出到三维可视化系统中。多媒体管理能够将地下建（构）筑物、地下管线等各类实体的图片、视频等多媒体资料保存到数据库中，并能够查询。