基于三维模型的校园虚拟漫游系统设计与开发

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虚拟漫游的概念已深入人心,其使用三维模型刻画现实世界,并提供高自由度交互。近年来,倾斜摄影模型的不断革新,使得快速构建虚拟世界成为可能;WebGL的快速迭代,将3D应用搬到了浏览器。它们的出现带动了虚拟漫游应用的发展。充满历史魅力的校园风景如画,吸引了优秀的同学前来深造,以及众多游客前来游览。虚拟校园平台带来了全新的游览方式,已成为数字化高校的未来发展趋势之一。但现有的虚拟校园平台以二维平面和全景图为主,无法为用户带来身临其境的感觉,缺乏交互感、自由感、沉浸感。针对以上问题,本文依托倾斜摄影模型和WebGL技术,设计并实现一套基于B/S结构的三维校园虚拟漫游系统。用户可直接通过浏览器观看不同校区的三维模型和校园、建筑、漫游路线等图文介绍,并能通过键盘、鼠标进行自由漫游,以及选择不同路线进行自动漫游。此外,校内导航让用户更直观的了解三维路线的空间位置;校外出行功能满足用户在不同校区间的出行需要;漫游工具和校园个性化模块帮助用户欣赏校园风光。对于数据的管理维护,系统提供了一个便捷化、高可视化的漫游系统管理平台。该管理平台基于RBAC进行权限控制,为管理人员提供校园信息、漫游路线、人员、日志等基本信息的管理,以及漫游路线的标注。网页化的呈现形式方便了系统的推广和用户使用,具有普及性、便捷性;系统将路径搜索和三维模型有机结合,提供全新的三维场景导航;校外出行模块将校车、公共交通路线进行数据融合,提供多元化出行方案。考虑到模型数据量大和浏览器的局限,该系统采用LOD(动态层次细节)技术渲染模型,降低非重要部分的模型精度,提高模型加载速度。由于最优路径算法无法直接给出两点间的所有方案,本系统在校内导航部分采用基于回溯的图路径搜索算法。系统整体采用前后端分离、微服务及单一数据源的理念,拆分出虚拟漫游服务、管理服务、模型调用服务。前端采用Vue、EarthSDK、ElementUI框架,基于MVVM模式进行组件化开发;后端采用Spring、Mybatis搭建主体,采用切面思想实现公共业务逻辑,使用预加载技术减少功能响应时间;关系型数据采用MySQL8.0进行持久化存储,结合Transaction保证数据一致性,并采用Ehcache缓存技术提高查询性能。最后,根据各服务的特点进行分布式部署。目前,项目已开发完成并部署使用。该系统提高了高校的信息化建设和校园宣传能力,为用户提供具有交互感、自由感、沉浸感的漫游体验。
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