CN103279978B - 基于虚拟现实技术的数字校园建立方法 - Google Patents
基于虚拟现实技术的数字校园建立方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，包括：a).建立三维校园图；b).建立规划布局图；c).建立功能分区布局图；d).采集单体建筑信息；e).建立建筑结构信息；f).建立道路信息；g).采集管线信息；h).建立建筑在规划布局中的分类；i).建立建筑在功能分区中的分类；j).对管线进行编号；k).将管线进行分类；l).建立鸟瞰路径。本发明的数字校园建立方法，实现了校园在三维校园图上的清晰、直观显示，可直观形象地了解校园；在紧急（譬如火灾）情况下，可通过网络获取建筑物信息，以便及时、有效地展开救援。建立了管线信息，避免盲目挖掘损坏管线的弊端；可在三维校园图中实现步行、车行和鸟瞰自动导游。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，更具体的说，尤其涉及一种通过网络可获取校园的分布布局、单体建筑和管网信息的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法。
背景技术
虚拟现实是近年来出现的高新技术，虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，让使用者如同身历其境一般，可以观察三维空间内的事物。采用虚拟现实技术可逼真地模拟建筑规划效果，可以通过修改建筑高度、建筑外立面的材质、颜色，加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计，省了大量的资金。虚拟现实技术能够使规划部门实时地看到规划效果，更好地掌握规划区域的建筑状态。
大学校园作为广泛分布的高等教育学府，其具有人口密集、面积大、建筑物多以及绿化率高的特点，如果能利用虚拟现实技术逼真地模拟出大学校园的真实场景，不进可供人们通过网络可身临其境地感受大学校园环境，而且还可方便地、随时地获取大学校园的交通路径、楼宇结构和管道设置信息，以供紧急状态之用。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种网络可获取校园的分布布局、单体建筑和管网信息的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法。
本发明的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，其特别之处在于，包括以下步骤：a).建立三维校园图，根据校园占地区域的形状、方位和面积，建立与校园实际区域相对应的计算机可识别的三维校园图；b).建立校园规划布局图，对于校园内的土地使用情况，按照建筑用地、绿化用地、公共用地、商业用地的划分形式，在三维校园图中以不同的颜色来建立相应的三维模型，以醒目地显示和区分校园规划布局状态；c).建立校园功能分区布局图，对于校园区域，按照教学区、办公区、生活区、运动区、休闲区、科研区的分区方式划分为不同区域，在三维校园图中将不同区域用不同颜色显示出来；d).采集并录入单体建筑信息，对于校园内的每个单体建筑，根据其位置、形状和体积，在三维校园图的对应位置建立其三维模型，并对单体建筑按照 ，，…，的形式进行编号；并记录每个单体建筑的属性，记录的属性包括使用用途、基本信息、建筑档案和建筑照片；e).建立单体建筑的建筑结构信息，对于每个单体建筑，建立与之对应的建筑结构信息；建筑结构信息包括建筑内部的消防通道系统、通风系统、给排水系统和气系统在整个单体建筑中的位置；f).建立道路信息，根据校园内每条道路的属性、宽度、长度和位置信息，在三维校园图中建立道路的三维模型，并记录每条道路的矢量信息；道路的属性是指其为机动车道、人行道还是盲道；矢量信息是指道路由起点至终点所经路径上所有点的坐标集合；g).采集校园管线信息，采集校园内的水、电和暖管网信息，根据管线的埋深、位置和长度，在三维校园图中建立管线模型；h).建立单体建筑在校园规划布局图中的分类，对于三维校园图中建立的单体建筑，如果其为建筑用地，则将其归入集合；如果为绿化用地，则将其归入集合；如果为公共用地，则将其归入集合；如果为商业用地，则将其归入集合；以便在单独显示某一规划布局时，将对应集合内的单体建筑显示出来；i).建立单体建筑在校园功能分区中的分类，对于三维校园图中建立的单体建筑，如果其位于教学区域，则将其归入集合；如果位于办公区域，则将其归入集合；如果位于生活区域，则将其归入集合；如果位于运动区域，则将其归入集合；如果位于休闲区域，则将其归入集合；如果位于科研区域，则将其归入集合；以便在单独显示校园某一功能分区布局图时，将对应集合内的单体建筑显示出来；j).对管线进行编号，对于步骤g)中采集的校园管线信息，根据其接入的单体建筑，采用与单体建筑编号相同的符号在管线的起止点进行编号；管线的起点是指其与主干线的交汇点，止点是指其与单体建筑上管线的交汇点；k).将管线进行分类，对于分别属于编号，，…，单体建筑上的管线，分别归入，，…，集合；以便对不同单体建筑上的管线，分别单独进行显示；l).建立鸟瞰路径，在三维校园图的上空建立多条鸟瞰路径，并记录每条鸟瞰路径的矢量信息；矢量信息是指道路由起点至终点所经路径上所有点的坐标集合。
步骤a)中建立的三维校园图为实际校园的等比例缩放图，步骤b)中，可显示建筑、绿化、公共、商业用地在校园中的分布，以显示总体布局。步骤c)可按照校园功能分区布局的形式，将校园各部分按照功能分区的形式显示出来；同样地，也可对某一功能区域单独显示。步骤d)为采集单体建筑的信息，以便了解单个建筑物的信息，步骤e)为建立建筑结构信息，以备应急消防之用；通过步骤g)对管线信息的建立，有利于管线的查找、维修和改造。步骤h)中，通过将单体建筑归入相应的规划布局，使得在显示规划布局时将相应的单体建筑显示出来；步骤i)中，通过将单体建筑归入相应的功能分区中，使得在显示功能分区时将相应的单体建筑显示出来。通过步骤j)对单体建筑上管线的编号以及步骤k)将不同编号的管线归入不同的集合，可实现单体建筑上管线的清晰、直观显示。
本发明的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，还包括步行、车行和鸟瞰自动导游步骤；
所述的步行导游包括以下步骤：1-1).起点、终点的选取，在三维校园图中选取步行的起始点和终止点；1-2).选取路径，选取出三维校园图中的所有人行道；根据人行道的矢量信息，计算出通过人行道可从点到达点的所有路径；1-3).选取最佳路径，通过比较步骤1-2)中选取的所有路径的长度，查找出最短的路径；以最短路径作为步行导游的最佳路径；1-4).步行导游，在三维校园图中，沿步骤1-3)选取的最佳路径以速度由点运动至点；
所述的车行导游包括以下步骤：2-1).起点、终点的选取，在三维校园图中选取步行的起始点和终止点；2-2).选取路径，选取出三维校园图中的所有机动车道；根据机动车道的矢量信息，计算出通过机动车道可从点到达点的所有路径；2-3).选取最佳路径，通过比较步骤2-2)中选取的所有路径的长度，查找出最短的路径；以最短路径作为车行导游的最佳路径；2-4).车行导游，在三维校园图中，沿步骤2-3)选取的最佳路径以速度由点运动至点。
所述的鸟瞰导游包括以下步骤：3-1).起点、终点的选取，在三维校园图中选取步行的起始点和终止点；3-2).选取路径，选取出三维校园图上方的所有鸟瞰路径；根据鸟瞰路径的矢量信息，计算出通过鸟瞰路径可从点到达点的所有路径；3-3).选取最佳路径，通过比较步骤3-2)中选取的所有路径的长度，查找出最短的路径；以最短路径作为鸟瞰导游的最佳路径；3-4).车行导游，在三维校园图中，沿步骤3-3)选取的最佳路径以速度由点运动至点；所述＜＜。
本发明的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，所述步骤d)中所述的单体建筑的使用用途是指建筑是用来教学、办公、生活、运动、休闲还是科研的。
本发明的有益效果是：本发明的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，具有以下有益效果：（1）通过将校园按照规划和功能分区来划分，有效地实现了校园在三维校园图上的清晰、直观显示，可使人们直观形象地快速了解校园。（2）通过建立单体建筑信息，在紧急情况下，譬如火灾发生时，可及时获取建筑物的消防通道、通风系统、给排水信息，以便及时、有效地展开救援。（3）通过建立校园的管线信息，并对管线进行标记和分类，可确定每根管线的准确位置，使得管线的查找、维修和改造更加方便，避免了以往盲目挖掘可能损坏管线的弊端。（4）通过在三维校园图中建立道路信息，并记录每条道路的矢量，可在三维校园图中实现步行、车行和鸟瞰自动导游。
具体实施方式
本发明的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，包括以下步骤：
a).建立三维校园图，根据校园占地区域的形状、方位和面积，建立与校园实际区域相对应的计算机可识别的三维校园图；
b).建立校园规划布局图，对于校园内的土地使用情况，按照建筑用地、绿化用地、公共用地、商业用地的划分形式，在三维校园图中以不同的颜色来建立相应的三维模型，以醒目地显示和区分校园规划布局状态；
比如建筑用红色，绿地用绿色，道路用蓝色，公共用地用灰色，商业用地用黄色。
c).建立校园功能分区布局图，对于校园区域，按照教学区、办公区、生活区、运动区、休闲区、科研区的分区方式划分为不同区域，在三维校园图中将不同区域用不同颜色显示出来；
区可以用不同的颜色直观的表现出来，例如：教学区用红色，办公区用黄色，生活区用蓝色，科研去用灰色，运动休闲区用绿色。
d).采集并录入单体建筑信息，对于校园内的每个单体建筑，根据其位置、形状和体积，在三维校园图的对应位置建立其三维模型，并对单体建筑按照，，…，的形式进行编号；并记录每个单体建筑的属性，记录的属性包括使用用途、基本信息、建筑档案和建筑照片；
所述的单体建筑的使用用途是指建筑是用来教学、办公、生活、运动、休闲还是科研的，基本信息包括单体建筑的建造年代、建筑面积；建筑档案是建筑物在建造过程中规范的档案信息。
e).建立单体建筑的建筑结构信息，对于每个单体建筑，建立与之对应的建筑结构信息；建筑结构信息包括建筑内部的消防通道系统、通风系统、给排水系统和气系统在整个单体建筑中的位置；
在火灾发生时，消防部门可以从网络上及时获取建筑物的消防通道信息，以及时有效地营救、疏散被困人员。获取给排水系统的布局，有利于管道的检查和维修；气系统是指暖气和燃气系统。
f).建立道路信息，根据校园内每条道路的属性、宽度、长度和位置信息，在三维校园图中建立道路的三维模型，并记录每条道路的矢量信息；道路的属性是指其为机动车道、人行道还是盲道；矢量信息是指道路由起点至终点所经路径上所有点的坐标集合；
g).采集校园管线信息，采集校园内的水、电和暖管网信息，根据管线的埋深、位置和长度，在三维校园图中建立管线模型；
采集和建立校园内的管网信息，有利于获取地下线缆和管道的具体铺设位置，便于实现管网的检查、维修和改造，避免了以往盲目挖掘所带来的管网损坏。
h).建立单体建筑在校园规划布局图中的分类，对于三维校园图中建立的单体建筑，如果其为建筑用地，则将其归入集合；如果为绿化用地，则将其归入集合；如果为公共用地，则将其归入集合；如果为商业用地，则将其归入集合；以便在单独显示某一规划布局时，将对应集合内的单体建筑显示出来；
将单体建筑进行规划布局的分类，可以在校园规划布局图中将单体建筑显示出来；将其归入不同的集合，可以显示、、和中一个或几个集合内的单体建筑。
i).建立单体建筑在校园功能分区中的分类，对于三维校园图中建立的单体建筑，如果其位于教学区域，则将其归入集合；如果位于办公区域，则将其归入集合；如果位于生活区域，则将其归入集合；如果位于运动区域，则将其归入集合；如果位于休闲区域，则将其归入集合；如果位于科研区域，则将其归入集合；以便在单独显示校园某一功能分区布局图时，将对应集合内的单体建筑显示出来；
将单体建筑按校园功能分区进行分类，有利于将单体建筑在校园功能分区中显示出来，也可以进行单独显示。例如，在三维校园图中只显示教学区域的情况下，也只对教学区域内的单体建筑进行显示，即对集合内的单体建筑进行显示；也可对～中某几个集合内的单体建筑进行显示。
j).对管线进行编号，对于步骤g)中采集的校园管线信息，根据其接入的单体建筑，采用与单体建筑编号相同的符号在管线的起止点进行编号；管线的起点是指其与主干线的交汇点，止点是指其与单体建筑上管线的交汇点；
对属于单体建筑管线的地下部分进行编号，便于从三维校园图上识别管线的隶属关系，便于查询；
k).将管线进行分类，对于分别属于编号，，…，单体建筑上的管线，分别归入，，…，集合；以便对不同单体建筑上的管线，分别单独进行显示；
l).建立鸟瞰路径，在三维校园图的上空建立多条鸟瞰路径，并记录每条鸟瞰路径的矢量信息；矢量信息是指道路由起点至终点所经路径上所有点的坐标集合。
还包括步行、车行和鸟瞰自动导游步骤；
所述的步行导游包括以下步骤：
1-1).起点、终点的选取，在三维校园图中选取步行的起始点和终止点；
1-2).选取路径，选取出三维校园图中的所有人行道；根据人行道的矢量信息，计算出通过人行道可从点到达点的所有路径；
1-3).选取最佳路径，通过比较步骤1-2)中选取的所有路径的长度，查找出最短的路径；以最短路径作为步行导游的最佳路径；
1-4).步行导游，在三维校园图中，沿步骤1-3)选取的最佳路径以速度由点运动至点；
所述的车行导游包括以下步骤：
2-1).起点、终点的选取，在三维校园图中选取步行的起始点和终止点；
2-2).选取路径，选取出三维校园图中的所有机动车道；根据机动车道的矢量信息，计算出通过机动车道可从点到达点的所有路径；
2-3).选取最佳路径，通过比较步骤2-2)中选取的所有路径的长度，查找出最短的路径；以最短路径作为车行导游的最佳路径；
2-4).车行导游，在三维校园图中，沿步骤2-3)选取的最佳路径以速度由点运动至点。
所述的鸟瞰导游包括以下步骤：
3-1).起点、终点的选取，在三维校园图中选取步行的起始点和终止点；
3-2).选取路径，选取出三维校园图上方的所有鸟瞰路径；根据鸟瞰路径的矢量信息，计算出通过鸟瞰路径可从点到达点的所有路径；
3-3).选取最佳路径，通过比较步骤3-2)中选取的所有路径的长度，查找出最短的路径；以最短路径作为鸟瞰导游的最佳路径；
3-4).车行导游，在三维校园图中，沿步骤3-3)选取的最佳路径以速度由点运动至点；
所述＜＜。
本发明的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，有效地实现了校园在三维校园图上的清晰、直观显示，可使人们直观形象地快速了解校园。在紧急情况下，譬如火灾发生时，可及时获取建筑物的消防通道、通风系统、给排水信息，以便及时、有效地展开救援。可确定每根管线的准确位置，使得管线的查找、维修和改造更加方便，避免了以往盲目挖掘所带来的损坏管线的弊端。可在三维校园图中实现步行、车行和鸟瞰自动导游。
Claims (3)
1.一种基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
a).建立三维校园图，根据校园占地区域的形状、方位和面积，建立与校园实际区域相对应的计算机可识别的三维校园图；
b).建立校园规划布局图，对于校园内的土地使用情况，按照建筑用地、绿化用地、公共用地、商业用地的划分形式，在三维校园图中以不同的颜色来建立相应的三维模型，以醒目地显示和区分校园规划布局状态；
c).建立校园功能分区布局图，对于校园区域，按照教学区、办公区、生活区、运动区、休闲区、科研区的分区方式划分为不同区域，在三维校园图中将不同区域用不同颜色显示出来；
d).采集并录入单体建筑信息，对于校园内的每个单体建筑，根据其位置、形状和体积，在三维校园图的对应位置建立其三维模型，并对单体建筑按照 ，，…，的形式进行编号；并记录每个单体建筑的属性，记录的属性包括使用用途、基本信息、建筑档案和建筑照片；
e).建立单体建筑的建筑结构信息，对于每个单体建筑，建立与之对应的建筑结构信息；建筑结构信息包括建筑内部的消防通道系统、通风系统、给排水系统和气系统在整个单体建筑中的位置；
f).建立道路信息，根据校园内每条道路的属性、宽度、长度和位置信息，在三维校园图中建立道路的三维模型，并记录每条道路的矢量信息；道路的属性是指其为机动车道、人行道还是盲道；矢量信息是指道路由起点至终点所经路径上所有点的坐标集合；
g).采集校园管线信息，采集校园内的水、电和暖管网信息，根据管线的埋深、位置和长度，在三维校园图中建立管线模型；
h).建立单体建筑在校园规划布局图中的分类，对于三维校园图中建立的单体建筑，如果其为建筑用地，则将其归入集合；如果为绿化用地，则将其归入集合；如果为公共用地，则将其归入集合；如果为商业用地，则将其归入集合；以便在单独显示某一规划布局时，将对应集合内的单体建筑显示出来；
i).建立单体建筑在校园功能分区中的分类，对于三维校园图中建立的单体建筑，如果其位于教学区域，则将其归入集合；如果位于办公区域，则将其归入集合；如果位于生活区域，则将其归入集合；如果位于运动区域，则将其归入集合；如果位于休闲区域，则将其归入集合；如果位于科研区域，则将其归入集合；以便在单独显示校园某一功能分区布局图时，将对应集合内的单体建筑显示出来；
j).对管线进行编号，对于步骤g)中采集的校园管线信息，根据其接入的单体建筑，采用与单体建筑编号相同的符号在管线的起止点进行编号；管线的起点是指其与主干线的交汇点，止点是指其与单体建筑上管线的交汇点；
k).将管线进行分类，对于分别属于编号，，…，单体建筑上的管线，分别归入，，…，集合；以便对不同单体建筑上的管线，分别单独进行显示；
l).建立鸟瞰路径，在三维校园图的上空建立多条鸟瞰路径，并记录每条鸟瞰路径的矢量信息；矢量信息是指道路由起点至终点所经路径上所有点的坐标集合。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，其特征在于，还包括步行导游、车行导游和鸟瞰自动导游步骤；
所述的步行导游包括以下步骤：
1-1).起点、终点的选取，在三维校园图中选取步行的起始点和终止点；
1-2).选取路径，选取出三维校园图中的所有人行道；根据人行道的矢量信息，计算出通过人行道可从点到达点的所有路径；
1-3).选取最佳路径，通过比较步骤1-2)中选取的所有路径的长度，查找出最短的路径；以最短路径作为步行导游的最佳路径；
1-4).步行导游，在三维校园图中，沿步骤1-3)选取的最佳路径以速度由点运动至点；
所述的车行导游包括以下步骤：
2-1).起点、终点的选取，在三维校园图中选取步行的起始点和终止点；
2-2).选取路径，选取出三维校园图中的所有机动车道；根据机动车道的矢量信息，计算出通过机动车道可从点到达点的所有路径；
2-3).选取最佳路径，通过比较步骤2-2)中选取的所有路径的长度，查找出最短的路径；以最短路径作为车行导游的最佳路径；
2-4).车行导游，在三维校园图中，沿步骤2-3)选取的最佳路径以速度由点运动至点；
所述的鸟瞰自动导游包括以下步骤：
3-1).起点、终点的选取，在三维校园图中选取步行的起始点和终止点；
3-2).选取路径，选取出三维校园图上方的所有鸟瞰路径；根据鸟瞰路径的矢量信息，计算出通过鸟瞰路径可从点到达点的所有路径；
3-3).选取最佳路径，通过比较步骤3-2)中选取的所有路径的长度，查找出最短的路径；以最短路径作为鸟瞰导游的最佳路径；
3-4).车行导游，在三维校园图中，沿步骤3-3)选取的最佳路径以速度由点运动至点；
所述＜＜。
3.根据权利要求1或2所述的基于虚拟现实技术的数字校园建立方法，其特征在于：所述步骤d)中所述的单体建筑的使用用途是指建筑是用来教学、办公、生活、运动、休闲还是科研的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20150902 Termination date: 20160425 |