数字校园三维可视化平台以物联网、GIS、BIM、倾斜摄影等新兴技术为基础，借助3D 虚拟仿真技术及三维可视化技术，对校园内的人、车、物进行数字化建模，搭建一个全方位、沉浸式的三维校园场景，再将学校各类智慧管理子系统集成融合到三维场域中，实现全场景动态互联，以数据和业务可视、事件监控和处理、运营分析和决策三大特性来实现集中、科学、高效管理运营的目的。
1. 数字校园三维可视化平台建设内容
1.1 校园全景可视化
数字校园三维可视化平台的校园全景可视化模块实现了数字校园的综合展示，包含校区楼宇的整体展示、详情展示、监控告警等。
根据学校外观以 3D 虚拟仿真形式完整呈现校园建筑物整体轮廓，在三维场景中直观展示学校、道路等分布情况以及相关数据信息。同时集成智能告警系统，将其与供水供电监控系统、消防监控系统等互联，一旦发现异常情况可通过 3D 可视化系统以更加直观的形式呈现告警信息及时告警。
1.2 数据中心可视化
数字校园三维可视化平台的数据中心可视化模块实现了对学校多个数据中心的跨系统集中管理，通过可视化管理手段提升了学校对数据中心全域调度能力和管理运维效率。其主要包含机房环境、资产配置、机房监控等。
学校数据中心设备数量庞大、种类繁多，各类线路纵横交错。数据中心可视化以 3D 虚拟仿真技术构建了一个网络空间的校园数据中心，创新采用动态三维交互的形式来实现对校园资产的可视化管理，同时内置多种模型对获取数据进行智能分析，挖掘数据信息。数字校园三维可视化平台通过可视化手段完成了数据中心资产要素的数字化建档，为学校数据中心提供精细化、高效化、可视化的管理。
1.3 智慧楼宇可视化
数字校园三维可视化平台的智慧楼宇可视化模块主要包含智慧教室、智慧食堂、智慧电梯、智慧照明等模块。
随着数字校园的迅速发展，多媒体教室的管理工作日益繁重，运维成本居高不下，管理效率却迟迟未得到提升。利用三维可视化技术可在三维空间中展示所有的建筑场景，并集成视频监控系统查看多媒体教室的实时情况，进行资产盘点，便于提高楼宇空间的利用率，改善在校师生的学习工作环境。
1.4 智慧安消可视化
数字校园三维可视化平台的智慧安消可视化模块主要包含智能监控、智能消防、电子巡更等模块。
在可视化平台中将供电线路、消防管线等设备进行可视化展示，并集成楼宇视频监控系统、消防监管系统，实时展示安全消防信息，便于管理者快速定位设备或管线位置进行应急响应。同时构建 3D 应用场景进行应急模拟演练，在场景内多视角展示消防灭火等全流程状态数据，动态展现灾情演变及应急救援全过程，实现了突发事件的事前、事中、事后的闭环管理。
1.5 智慧能耗可视化
智慧能耗是数字校园中不可或缺的一环，因此对电力、供水设备的监管是至关重要的。智慧能耗可视化主要包含智能供电和智能供水。
数字校园三维可视化平台集成供水、供电监控系统，采用 3D 虚拟仿真技术直观展示校园供水管线、供电线路及相关设备的空间分布，实时展示相关设备的工作状态。同时在平台中设置用水量和用电量的阈值，当用水电量超过阈值时及时提醒用户检查是否存在漏水、漏电、异常设备等情况。
2. 数字校园三维可视化平台的实现
数字校园三维可视化平台的实现过程包括基础数据的获取与处理、三维模型的建立、模型的纹理贴图与渲染、三维模型整合、三维场景创建,设置飞行路线制作视频录像等。
2.1 数据获取及处理
为了完成数字校园三维可视化平台的建设，需要收集的数据包括:1:500的校园地形图、建筑物的高度数据、校园地物地貌纹理数码相片及其属性信息数据。
2.1.1 校园1:500的地形图
数字校园三维可视化平台主要依据校园CAD图来构建三维数字校园,该CAD图是根据学校实际建筑进行测量、绘图,比例尺为1:500。CAD图内容包括:生活区、食堂、综合楼、体育馆、教学楼、学院地形图以及学院总平图。
2.1.2 建筑物的高度数据
建立建筑物三维模型所需的地形地物平面坐标来源于校园CAD图以及Google Earth上校园所处位置标注,而建筑物的高度数据主要根据建筑物层数估算。即统计校园内各建筑物的层数以及该建筑物楼每层楼的高度,将每栋楼层数×每层楼高计算得到该建筑物的大概高度数据。
2.1.3 校园地物地貌纹理数据
校园地物地貌纹理数据主要指图片数据。地物纹理数据来自像素较高的数码相机拍摄高清照片。拍照时,根据建筑物特点,重点拍摄建筑物的每一面墙、每一扇窗;在立面变化处重点拍摄呈现过度的纹理; 最后将所有纹理数据进行分类整合、编号, 利用Photoshop软件对纹理数据进行自由变换等处理。校园地物主要分为两类,建筑物(校园整体包括宿舍区、食堂、综合楼、体育馆、北教学楼、南教学楼等)和道路交通(道路及路面)。
2.1.4 属性信息数据
属性信息是对地物非空间特征的描述,包括文字属性、图片属性、声音属性、影像属性等。本研究在创建纹理数据和地形数据时,将三维场景中模型的属性使用键盘录入方式输入,如楼的名称、高度、功能等。
2.2 数字校园三维可视化
数字校园三维可视化平台的实现首先将校园CAD图导入3ds Max三维建模,对模型进行贴图附材质,安装Max插件,实现3ds Max三维模型生成数据集,按照校区坐标导入三维可视化软件平台,设置飞行路线,从而导出三维场景。
2.2.1 三维模型建立
将CAD文件导入3dsMax软件,然后通过描绘地形图的建筑轮廓底图,形成闭合图形,最后根据轮廓线形成的建筑物拉伸,得到建筑物的造型结构,在其基础上绘制门、窗等,要求精细制作,绘制出建筑物的三维模型。
2.2.2 模型的纹理贴图与渲染
绘制出建筑物的模型后,需要给三维模型的表面或内部赋予上纹理贴图,使其更加真实,材质贴图会影响到三维景观的视觉效果。利用3dsMax材质贴图对建模赋予纹理。
2.2.3 三维模型整合
将建立好的三维模型,依据校园总体分布进行整合;安装MAX插件,将整合好的三维模型生成数据集,导出为udb格式文件。
2.2.4 三维场景创建
将生成的数据集在三维可视化软件平台中打开,加载至新球面,在普通图层上添加.kml文件,即创建出数字校园三维场景。
2.2.5 飞行路线设置
调整三维场景位置,按照校区建筑物分布格局,设置一个出发点,沿着道路,依次添加飞行站点,设置一条供人参观食堂、综合教学楼、学生宿舍区、体育馆、教学的路线,调整飞行路线的飞行速度、高度并保存,从而实现校园全方位三维可视化。
数字校园三维可视化平台是一个集管理服务、监控预警、分析研判于一体的三维可视化综合管理平台，使学校师生可随时随地领略校园风光，管理人员可对学校资产设备进行全生命周期管理，不仅提高了管理效率，而且降低了管理成本。
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