论三维可视化技术在我国各个工作环境中的迫切需要摘要：以三维可视化的现状和研究意义为出发点，通过对其建设需求、系统建设和实际应用的研究，总结了三维可视化数字校园信息管理系统的实现方法，介绍了该系统的特点与优点，阐述了三维可视化技术的发展前景。

关键词：物联网；三维可视化；数字校园；gis中图分类号：tp391三维可视化（3d visualization）技术是20世纪80年代中期诞生的一门集计算机数据处理、图像显示的综合性前缘技术。

能够再现三维世界中的物体，并能够表示三维物体的复杂信息，使其具有实时交互能力的一种可视化技术，是对现实世界的真实再现。

可视化技术是把描述物理现象的数据转化为图形、图像，并运用颜色、透视、动画和观察视点的实时改变等视觉表现形式，使人们能够观察到不可见的对象，洞察事物的内部结构。

随着计算机图形学技术的发展，我们对二维世界的研究日益成熟，并开始向三维领域扩展。

由于人们对三维信息的需求与日俱增，三维可视化技术方兴未艾，已经广泛应用于社会生活的各个领域，比如数字城市、环境监测、风景区规划、地质和矿产活动、交通监控、房地产开发、水文地质活动、医疗救助以及数字校园建设等，随着经济及三维技术的快速发展三维可视化技术在我国各个工作环境中有着迫切的需求空间。

1 三维可视化技术概述三维可视化技术从计算机学科出发，已渗透到各个学科中。

在地理学、资源环境学、测绘学、海洋学、建筑学、生物医学等学科都能找到它的用武之地，而且为这些学科的科学研究提供了极大的帮助。

例如在建筑、交通、医学等领域，三维可视化技术可以提高决策者的预见性，能够对其质量和成果进行前期的评估，避免不必要的浪费和损失；在动画和虚拟世界的应用，已经让我们领略到了它带给我们强烈的视觉冲击和真实世界的完美再现，使我们可以游历远古的城堡，遨游浩瀚的太空；在仿真技术方面的应用，可为医学手术实施、机械制造加工、矿物开采加工、水利设施建设等提供一定的决策作用。

三维可视化技术的发展，已带动诸多学科的进步，可见，三维可视化的研究具有非常重要的意义。

现今，以计算机技术为基础的三维可视化技术，大多以软件的形式体现出来。

目前主要分为建模软件、平台软件和应用软件三类。

三维可视化的关键是空间立体三维建模，平台软件大多以模型为基础，实现漫游、观察、分析、决策、交互等基本操作；而应用软件主要是为了满足三维可视化技术在某一方面的应用而开发的应用程序，如数字校园信息管理、数字小区监控管理、三维城市景观仿真等。

2 三维可视化技术对建立数字校园、数字图书馆、数字化工厂、三维可视化商城等领域的意义重大三维可视化技术在各个领域的应用发展已经初见菱角。

以数字校园为例，教育事业的发展日新月异，我国的校园特别是高校大多具备各类多媒体教室、实验室、安防系统、应急管理系统等数字化设施。

传统的管理方式已难以适应大量数字设备的监管维护任务，这就迫切需要一种更新更有效的系统来应对这一情况，这一系统就是已在众多学科中崭露头角的三维可视化技术。

三维可视化数字校园信息管理系统主要是通过物联网、数据通信与传感网络、三维可视化与虚拟仿真、智能分析与多维联动、三维gis空间信息等最新技术的联合应用，依托于三维可视化综合管理平台，集成各种感知识别设备、现有业务系统和各类数据，完成了校园内多方位、跨平台管理。

极大的丰富了数字校园信息管理的内涵，提升了校园管理信息化水平，为校园全方位管理提供决策支撑。

3 三维可视化系统的开发与实现方式数字校园是数字城市的一个组成部分，利用建模软件、三维gis 平台、面向对象的编程语言可简单实现数字校园系统的查询分析、漫游浏览、实时渲染、网上发布等功能。

系统设计主要分为数据采集、数据处理、编程实现几个环节。

数据采集主要是利用遥感影像获取数字线化图、航片获取正射影像、数码相机获取地物纹理和用测量手段获取等高线，之后利用等高线数据通过三维软件建立校园模型。

同时，利用dem和dom在imagis中生成地形、地貌模型之后将其导入三维可视化平台，并借助应用程序和数据库实现空间数据的存取和查询。

3.1 三维可视化技术与gis的联系。

gis即地理信息系统（geographic information system或geo-information system，gis），又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。

它是一种特定的十分重要的空间信息系统。

它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，可以对空间信息进行分析和处理。

目前三维可视化技术与gis 的结合越来越紧密。

对三维现实世界的可视化是以gis为前提的，地面模型和大范围场景模型的建立离不开gis，两者只有充分结合，才能实现真正的三维可视化。

3.2 三维立体模型的开发与实现。

三维可视化数字校园信息管理系统运用三维模型、三维漫游、数据库管理等技术得以实现，首先建立虚拟三维校园场景模型，可将校园各个三维场景、电力设备工作状态、地下管网状态、实验室设备运行情况等信息和资料直观、形象地在三维漫游平台显示出来。

3.3 三维场景漫游、展示技术的设计与实现：（1）地图基本视窗操作：提供浏览图和鸟瞰图。

浏览图是用户操作的主窗口，包括地图放大、缩小、自由缩放、漫游、全幅显示、拖拽移动、点选和矩形区域选择、设计区域快速切换等；（2）导航定位：按照图层分类标准将管理对象信息以树形目录方式进行说明，方便用户了解管理层次结构、快速进入所关注的管理对象信息列表。

定位功能支持用户将视窗直接切换到关注目标上；（3）三维显示：可在二维和三维显示模式上进行切换，进入三维模式以后，可以进入校园建筑物内部，将管理对象精确到每个楼层、房间、设施、设备甚至传感器；（4）图层管理：对空间数据、对象和模型进行分层管理；（5）数据处理：包括地图编辑、数据导入导出、地图配准、三维模型加载等等。

4 三维可视化数字校园信息管理系统的功用数字校园三维可视化系统应集成校园现有固定资产、校园oa、校园教务管理系统等业务的接口，建立起包括校园环境及建筑监管、设备监管、运营管理、决策辅助等功能在内的全方位、网络化、可视化信息管理系统，最终实现校园管理信息系统的数据交互与共享，为数字校园安全、精细化管理、绿色校园建设提供重要的辅助支撑。

4.1 三维建模。

按照实景完成建筑内外、资产、设备的模型采集与建模，模型表现需与实际一致，并满足三维数字管理平台的要求。

4.2 基本信息管理模块。

包括基本信息等管理，并实现与三维场景的关联。

具备用户管理、权限管理等。

4.3 多媒体教室与实验室使用监管。

系统采用rfid（射频识别）技术对多媒体教室、实验室进行实时状态管理，每个教室和实验室均安装联网型的rfid读卡器，教师通过rfid身份识别卡，经过与排课系统的接口，便可获得教室的使用权限。

通过网络可以查询任何一个教室和实验室的课程和教师安排。

4.4 三维校园资产与设施管理系统。

以三维方式实现资产管理，建立资产卡片，实现资产增加、减少、变动、维修等管理，具备资产变动表、资产减少一览表、资产明细账、资产增减变化表、分类总账等查询统计功能，能在三维中实现资产空间位置管理。

系统对资产从采购、入库、领用，建立卡片，处置、盘点和维修等阶段进行管理，分为需求申请管理，采购申请管理，入库管理，领用管理，卡片管理，变动管理，处置管理，维修管理等。

采用rfid技术对校园资产和设施进行在线式监管，对固定资产贴上电子标签，通过校园网络来进行识别、定位、跟踪和监控管理。

设备的跟踪和监视需要通过校园网络来进行，在房间入口或楼道出口处安装射频阅读器和校园网络连接，可以监视设备的移动。

当设备移出时，射频系统自动接到资产设备的信息，可以通过网络通知管理人员，同时可以在资产管理系统中做相应的记录。

4.5 校园地下管网管理。

系统能够基于主界面对地下管网的图形数据和属性数据进行统一管理，为用户提供模型管理、数据管理、信息查询、数据更新、结果输出、统计、分析和三维显示等功能。

系统可以实现各类专业管线信息的输入管理，能用电子数字产品全面真实地反映地下管网的现状，包括各类管线的空间位置、分布及其相互关系，将三维可视现实和虚拟现实进行集成，做到所见即所得，有利于管线信息的有序化管理。

可快速、准确地进行管线信息的检索和查询，进行各种统计分析和空间分析，为管理、规划、设计、施工等部门提供准确可靠的地下管线的分布、走向、埋深等状态信息及各类专业属性信息。

4.6 校园安全监督管理。

系统通过各种现场总线和以太网与安全防范系统、消防系统对接后，在主界面上集中浏览查看校园安全防范及消防设备的属性和实时状态，包括视频监控、门禁、周界报警、消防报警主机、消防传感器、阀门、风机等。

系统包括了设备管理、设备状态显示、立体场景监控、消防业务管理、报警管理等功能模块。

在三维中实现与安防系统的集成，可远程调用监控视频。

与消防管理系统的集成。

实现安全预案管理、易发事故提醒管理。

4.7 校园应急管理。

应急管理包括应急值守、应急指挥、预案管理、资源管理、预测预警、应急演练等功能，可实现对灾情的预警、监测、预防、减缓、处理等工作以及对伤亡人员的抢救、防疫和安置等。

5 总结三维可视化的发展，缩短了现实世界和计算机虚拟世界的差距，并且拓宽了人们的视野，不仅使人们更加清楚地认识这个世界，还为人们改造世界提供了很好的指导作用。

运用于数字校园的建设与管理中，做为更加便捷有效的管理系统，可完全取代传统的数字化校园。

三维可视化数字校园信息管理系统基于三维可视化综合管理平台，将物联网的海量数据信息通过三维立体化的方式进行展示和管理，同时可以对各种信息进行集成，还世界原本的真实，让信息以可视化的方式呈现并得以有效的管理控制。

因此基于物联网的三维可视化数字校园信息综合管理系统必将对传统数字校园建设形成革命性的冲击，成为今后数字化校园建设的主流技术。

参考文献：[1]乔彦友.基于gis和物联网技术的基础设施管理信息系统[j].地理信息界，2010，8（5）：17-21.[2]李丽丽.基于物联网与三维gis的可视化供热管理模型[d].大连海事大学，2012.[3]刘仁义，刘南.arcgis开发宝典——从入门到精通[m].北京：科学出版社，2006.[4]武成伟.基于gis的数字校园管理解决方案[j].中国管理信息化，2010，13（11）78-80.[5]申蔚，曾文琪.虚拟现实技术基于[m].北京：清华大学出版社，2009.作者简介：郁有建（1976.9-），男，硕士，讲师，研究方向：虚拟现实技术。

作者单位：天津城建大学，天津 300384。