邢迪

文章編號(hào)：2095-6835（2016）13-0012-04

摘 要：經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)逐步走向成熟，物業(yè)管理也由傳統(tǒng)的人工或計(jì)算機(jī)管理階段進(jìn)入了智能化管理階段?！盎诳臻g可視化技術(shù)的三維小區(qū)物業(yè)管理信息系統(tǒng)”是綜合運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)、多媒體和虛擬仿真等多種技術(shù)手段，對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施、功能機(jī)制進(jìn)行自動(dòng)采集、動(dòng)態(tài)管理和輔助決策的數(shù)字技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)。其核心內(nèi)容為數(shù)字小區(qū)三維景觀系統(tǒng)的構(gòu)建。基于空間信息集成平臺(tái)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了三維小區(qū)物業(yè)信息管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)以提供在線地圖空間導(dǎo)航為引導(dǎo)，以靈活、便捷的可視化空間查詢?yōu)槭侄?，最終實(shí)現(xiàn)了小區(qū)的智能管理。小區(qū)內(nèi)的安全監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、住戶服務(wù)系統(tǒng)、IC智能卡系統(tǒng)等融合為一體后，可實(shí)現(xiàn)空間可視化、智能化的管理功能。因此，結(jié)合系統(tǒng)開發(fā)，探討了基于空間可視化技術(shù)的小區(qū)三維建模和實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)，并為此類應(yīng)用系統(tǒng)的建立提出了具有可行性的方案。

關(guān)鍵詞：空間可視化技術(shù)；物業(yè)管理信息系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)；傳感技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.13.012

隨著信息化時(shí)代日益發(fā)展的業(yè)務(wù)和管理需求，物業(yè)項(xiàng)目的運(yùn)行日漸規(guī)范。為了適應(yīng)時(shí)代和現(xiàn)代管理的需求，應(yīng)充分利用現(xiàn)代化的信息處理技術(shù)和科學(xué)的管理手段，實(shí)現(xiàn)物業(yè)管理的系統(tǒng)化、規(guī)范化和集團(tuán)化管理。隨著物業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和管理項(xiàng)目的增多，管理地域分散，傳統(tǒng)的人工或計(jì)算機(jī)管理方法存在信息滯后、數(shù)據(jù)容量較小、安全性和可靠性差、信息共享困難等問(wèn)題。隨著IT技術(shù)的迅猛發(fā)展，客戶對(duì)信息化軟件的功能需求越來(lái)越多，關(guān)系和算法越來(lái)越復(fù)雜，用戶要求操作界面更加便捷、美觀。

智能化物業(yè)信息管理系統(tǒng)集成平臺(tái)的運(yùn)行目標(biāo)體現(xiàn)了數(shù)字化、空間可視化、智能化和設(shè)備管理自動(dòng)化技術(shù)水平的提升，可對(duì)其各子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)、控制和管理，實(shí)現(xiàn)了跨智能化各子系統(tǒng)功能的聯(lián)動(dòng)，提高了整個(gè)系統(tǒng)功能的智能化，向物業(yè)管理提供了開放性的系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了信息資源共享。智能化物業(yè)信息管理系統(tǒng)平臺(tái)的集成是指對(duì)小區(qū)內(nèi)的4個(gè)基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）及其內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)采用上述手段可創(chuàng)造一個(gè)投資合理，優(yōu)雅、舒適、便利、安全性高的環(huán)境空間。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是20世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的一種涉及眾多學(xué)科的高新實(shí)用技術(shù)。該技術(shù)融合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、仿真技術(shù)、微電子技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)造了虛擬環(huán)境，通過(guò)視、聽、觸覺(jué)等使用戶產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)，并通過(guò)交互式視景仿真實(shí)現(xiàn)了用戶與該環(huán)境的自然交互。近年來(lái)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字地球、數(shù)字中國(guó)、數(shù)字城市越來(lái)越受到人們的關(guān)注，這是信息社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。數(shù)字小區(qū)是數(shù)字城市的重要組成部分之一，虛擬小區(qū)三維仿真系統(tǒng)是數(shù)字小區(qū)的基礎(chǔ)和平臺(tái)。因此，開展虛擬小區(qū)三維仿真系統(tǒng)及其相關(guān)課題的研究適應(yīng)了信息社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義：①可為數(shù)字小區(qū)的建設(shè)提供真實(shí)的三維平臺(tái)，為開發(fā)相關(guān)功能模塊提供基礎(chǔ)；②在開發(fā)過(guò)程中所取得的相關(guān)技術(shù)成果還可以為其他模擬系統(tǒng)的研究提供技術(shù)支持。

1 “數(shù)字小區(qū)”研究綜述

目前，社會(huì)發(fā)展己進(jìn)入了以數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)等為標(biāo)志的全方位信息化時(shí)代。城市小區(qū)作為人們生產(chǎn)、生活所必需的活動(dòng)空間，是地球表面人口、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施、信息最密集的區(qū)域。

1998-01，美國(guó)時(shí)任副總統(tǒng)戈?duì)栐诟鐐惐葋喆髮W(xué)演講時(shí)首次提出了“數(shù)字地球”的概念，其在全世界范圍內(nèi)產(chǎn)生了巨大的影響?！皵?shù)字城市”的概念來(lái)源于“數(shù)字地球”，“數(shù)字城市”是“數(shù)字地球”的重要組成部分之一，而“數(shù)字小區(qū)”又是“數(shù)字城市”的區(qū)域性功能單元。

“數(shù)字小區(qū)”，是指利用數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等營(yíng)造的虛擬小區(qū)，是物質(zhì)小區(qū)在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)空間的再現(xiàn)和反映。信息領(lǐng)域有關(guān)專家認(rèn)為，廣義的“數(shù)字城市”即城市的信息化；狹義的“數(shù)字城市”是指利用“數(shù)字地球”理論，基于“3S”（地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS、遙感系統(tǒng)RS）關(guān)鍵技術(shù)，建設(shè)服務(wù)于區(qū)域規(guī)劃、建設(shè)、管理，服務(wù)于政府、企業(yè)、公眾，服務(wù)于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。

隨著數(shù)字城市、虛擬城市、數(shù)字區(qū)域、數(shù)字行業(yè)、數(shù)字小區(qū)等的出現(xiàn)，城市信息化越來(lái)越受到人們的關(guān)注，盡快提高城市建設(shè)與管理的數(shù)字化、信息化水平，已經(jīng)成為全球性的發(fā)展熱點(diǎn)。

在美國(guó)，大約有50個(gè)城市正在建設(shè)“數(shù)字城市”。芬蘭計(jì)算機(jī)工程師林都立試圖通過(guò)信息技術(shù)展現(xiàn)生活和城市的未來(lái)，其在網(wǎng)絡(luò)上復(fù)制真實(shí)世界的赫爾辛基市成為了世界上第一個(gè)虛擬城市。此外，日本已經(jīng)建成了一批“智能化生活社區(qū)”和“數(shù)字小區(qū)”的示范工程。

目前，我國(guó)數(shù)字省區(qū)（城市）建設(shè)的發(fā)展勢(shì)頭迅猛，比如陜西、海南、山西、廣東、浙江、江蘇、河南、湖南、湖北、福建、吉林、四川、河北、黑龍江、新疆、北京、上海等省（區(qū)、市）和廣州、重慶、廈門、深圳、長(zhǎng)春等城市明確了“十五”期間數(shù)字區(qū)域建設(shè)的總體目標(biāo)和任務(wù)。其中，陜西、吉林等9個(gè)?。▍^(qū)、市）已將數(shù)字區(qū)域建設(shè)納入了當(dāng)?shù)氐摹笆濉庇?jì)劃，4個(gè)省已就數(shù)字省（區(qū)、市）地理空間基礎(chǔ)框架建設(shè)專門立項(xiàng)。

從建設(shè)“數(shù)字小區(qū)”的技術(shù)角度上講，數(shù)字小區(qū)系統(tǒng)可看作三維GIS系統(tǒng)的擴(kuò)充和發(fā)展。三維GIS是建設(shè)數(shù)字小區(qū)最關(guān)鍵的技術(shù)之一，也是數(shù)字城市的核心技術(shù)之一。對(duì)三維數(shù)字城市的研究主要依賴于三維GIS的研究，三維GIS是數(shù)字城市需要解決的問(wèn)題之一。

數(shù)字小區(qū)的建立作為“數(shù)字城市”建設(shè)的專題應(yīng)用之一，是“數(shù)字城市”建設(shè)在某個(gè)具體確定的地理區(qū)域內(nèi)的具體應(yīng)用。

“數(shù)字城市”支持下的“數(shù)字小區(qū)”的主要內(nèi)容包括：虛擬小區(qū)的規(guī)劃、社區(qū)空間信息管理（電子地圖、三維分布圖、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)分布圖、設(shè)施設(shè)備分布圖、地下管線分布圖、三維戶型結(jié)構(gòu)圖、地籍信息、房產(chǎn)權(quán)屬信息、規(guī)劃信息等）、社區(qū)物業(yè)管理、網(wǎng)上服務(wù)管理、社區(qū)電子商務(wù)、網(wǎng)上行業(yè)管理等。

建立“數(shù)字小區(qū)”與建設(shè)“數(shù)字城市”相同，需要多種關(guān)鍵技術(shù)的支持。比如，數(shù)字小區(qū)空間數(shù)據(jù)模型的建立、小區(qū)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理（數(shù)字小區(qū)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立）、數(shù)字小區(qū)虛擬場(chǎng)景的三維重建（數(shù)字小區(qū)三維可視化技術(shù)）等，而本文正是圍繞這些問(wèn)題展開探討的。

2 總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)層次設(shè)計(jì)

系統(tǒng)集成平臺(tái)分為設(shè)備管理、數(shù)據(jù)通訊協(xié)議、業(yè)務(wù)服務(wù)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層五個(gè)管理層次。其中，設(shè)備管理層可采集監(jiān)控、通信、家庭智能終端、IC智能卡等硬件設(shè)備的信息，并能管理動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和小區(qū)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；信息數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)通訊協(xié)議層產(chǎn)生通用的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，從而為小區(qū)的智能管理提供數(shù)據(jù)源；業(yè)務(wù)服務(wù)層可對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，形成用戶服務(wù)層的產(chǎn)品，并可實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，通過(guò)組件技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)使圖形與文檔有機(jī)結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)文本與圖像的互動(dòng)管理；數(shù)據(jù)服務(wù)層具有數(shù)字化和空間可視化的功能，包括數(shù)字化的小區(qū)空間數(shù)據(jù)、設(shè)備監(jiān)控的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；在應(yīng)用服務(wù)層，用戶可通過(guò)客戶端發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求，通過(guò)超文本傳輸協(xié)議進(jìn)入應(yīng)用服務(wù)器的用戶界面接口，并通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)用戶指令實(shí)現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，最終將用戶請(qǐng)求的執(zhí)行結(jié)果通過(guò)地圖超文本鏈接的方式發(fā)送至客戶端。

2.1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)字化小區(qū)采用數(shù)據(jù)采集編輯模塊建立小區(qū)管理空間數(shù)據(jù)層，主要包括點(diǎn)、線、面、地物標(biāo)識(shí)、設(shè)施標(biāo)識(shí)等空間數(shù)據(jù)。

2.1.1.1 小區(qū)結(jié)構(gòu)圖的數(shù)字化

小區(qū)結(jié)構(gòu)圖的數(shù)字化包括建筑樓宇、交通道路、園林綠化、水體、照明路燈、圍墻門禁、服務(wù)設(shè)施、監(jiān)控設(shè)施、動(dòng)力環(huán)保設(shè)施等的數(shù)字化。

2.1.1.2 樓宇結(jié)構(gòu)圖的數(shù)字化

樓宇結(jié)構(gòu)圖的數(shù)字化包括樓宇中的監(jiān)控設(shè)施、單元樓道、單元平面結(jié)構(gòu)、門窗、計(jì)量表、閥門、樓宇三維立體圖等的數(shù)字化。

2.1.1.3 監(jiān)控傳感信號(hào)的數(shù)字化

監(jiān)控傳感信號(hào)的數(shù)字化包括設(shè)施監(jiān)控傳感模擬信號(hào)的數(shù)字化處理等。

2.1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1.3 系統(tǒng)集成技術(shù)

系統(tǒng)集成技術(shù)分為以下3方面：①對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)、控制和管理。系統(tǒng)集成用相同的環(huán)境、軟件界面對(duì)分散、相互獨(dú)立的子系統(tǒng)進(jìn)行集中管理。以生動(dòng)的圖形方式和方便的人機(jī)界面展示各種信息。比如，可通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)視機(jī)電設(shè)備的

運(yùn)行狀態(tài)，住戶的用水、用電、用氣情況，保安狀況，消防系統(tǒng)的狀態(tài)，停車場(chǎng)系統(tǒng)的車位數(shù)量，其他子系統(tǒng)的應(yīng)用信息等。②實(shí)現(xiàn)了跨子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，提高了整個(gè)系統(tǒng)工程的功能水平。綜合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成后，原本各自獨(dú)立的子系統(tǒng)在系統(tǒng)集成平臺(tái)上成為了相同的系統(tǒng)，無(wú)論信息點(diǎn)與受控點(diǎn)是否在一個(gè)子系統(tǒng)

內(nèi)，都可以建立聯(lián)動(dòng)關(guān)系。這種跨系統(tǒng)的控制流程大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。③提供了開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。共享信息資源系統(tǒng)建立了開放的工作平臺(tái)，可采集、轉(zhuǎn)譯各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，建立對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的服務(wù)程序，接受網(wǎng)絡(luò)上所有授權(quán)用戶的服務(wù)請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式C/S、B/S體系結(jié)構(gòu)使集成信息系統(tǒng)充分發(fā)揮了其強(qiáng)大的功能。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

三維小區(qū)物業(yè)管理信息系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)如圖2所示，本系統(tǒng)分為9大業(yè)務(wù)模塊和60多個(gè)功能模塊。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

虛擬小區(qū)三維仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下3個(gè)：①三維場(chǎng)景建模。該技術(shù)是在計(jì)算機(jī)中按照實(shí)際尺寸建造環(huán)境中的主要建筑物，從而構(gòu)成一個(gè)虛擬環(huán)境，包括建筑物、樹木、路燈、規(guī)劃綠地和人工湖模型等。②實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該技術(shù)可完成對(duì)三維場(chǎng)景實(shí)時(shí)漫游控制的設(shè)計(jì)，主要由程序開發(fā)語(yǔ)言和視景開發(fā)庫(kù)完成，包括鍵盤或鼠標(biāo)控制的前進(jìn)、后退、左右旋轉(zhuǎn)的交互控制，漫游的速度，光照效果等交互漫游的實(shí)現(xiàn)。③三維模塊與管理系統(tǒng)的交互。系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)三維模型及其子模型與相關(guān)屬性信息的互動(dòng)查詢。因此，在實(shí)體模型中，需要定位到某一子模型，并顯示其相關(guān)信息和拋出接口信息，以供MIS系統(tǒng)信息管理使用。

3.1 三維場(chǎng)景建模中的關(guān)鍵技術(shù)

三維場(chǎng)景建模使用3ds max，該軟件被廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。其建模功能強(qiáng)大，在角色動(dòng)畫方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。此外，豐富的插件也是其一大亮點(diǎn)，有助于模型轉(zhuǎn)換為其他平臺(tái)識(shí)別的格式。與強(qiáng)大的功能相比，3ds max還是最容易上手的3D軟件，產(chǎn)品效果非常逼真。系統(tǒng)三維模型如圖3所示。

虛擬場(chǎng)景模型是整個(gè)實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)的基礎(chǔ)，模型的質(zhì)量直接影響著系統(tǒng)運(yùn)行的效果和場(chǎng)景的逼真度。對(duì)于小區(qū)這樣一個(gè)大規(guī)模的復(fù)雜場(chǎng)景而言，模型的建立和優(yōu)化工作是極其重要的。以下為建立模型時(shí)所使用的一些關(guān)鍵性技術(shù)。

3.1.1 通過(guò)物體組與相關(guān)組的嵌套創(chuàng)建結(jié)構(gòu)

一個(gè)物體可能由多個(gè)形體構(gòu)成，不需要將每個(gè)形體都放入其自身的組節(jié)點(diǎn)中，但一定規(guī)模的物體的各形體應(yīng)歸并在一起，即放置于共同的組節(jié)點(diǎn)之下。對(duì)于有層次結(jié)構(gòu)的文件，其執(zhí)行效率要比沒(méi)有層次結(jié)構(gòu)的文件高。比如，要想呈現(xiàn)出的形體不屬于某個(gè)頂層組節(jié)點(diǎn)，則可忽略這個(gè)頂層組節(jié)點(diǎn)下的所有形體。

3.1.2 優(yōu)化模型中三角形的數(shù)量

應(yīng)在場(chǎng)景中盡可能地少使用三角形。如果一個(gè)場(chǎng)景中有較多的多邊形，則計(jì)算機(jī)將難以對(duì)其處理，也無(wú)法維持最低的人們能接受的幀率。在設(shè)計(jì)和規(guī)劃場(chǎng)景時(shí)，應(yīng)充分考慮到上述問(wèn)題，盡量創(chuàng)建視覺(jué)上比較真實(shí)，但多邊形數(shù)量較少的模型。比如，在設(shè)計(jì)一個(gè)圓時(shí)，如果不在近處觀看，則可用六邊形替代，距離較遠(yuǎn)的情況下甚至可用正方形來(lái)替代。

3.1.3 樹木的建立

樹木主要通過(guò)廣告板的方式建立，即每棵樹都是豎立的矩形面上粘貼的圖片，除了樹葉和樹干，其他均被設(shè)置為透明屬性。廣告板在實(shí)時(shí)漫游時(shí)可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，始終朝向觀察視點(diǎn)的方向。

3.1.4 細(xì)節(jié)度（LOD）的運(yùn)用

細(xì)節(jié)度就是對(duì)同一個(gè)物體建立多個(gè)不同細(xì)節(jié)程度的模型，細(xì)節(jié)度越高，模型顯示越詳細(xì)，所需要的多邊形數(shù)量也越多。在實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)，模型的細(xì)節(jié)度由視點(diǎn)及觀察者與該物體的距離決定。當(dāng)觀察者與模型較遠(yuǎn)時(shí)，可調(diào)用細(xì)節(jié)度最低的模型，從而加快系統(tǒng)的處理和渲染速度。

3.1.5 網(wǎng)格的運(yùn)用

單個(gè)多邊形具有自身的一套屬性和頂點(diǎn)，可將多個(gè)屬性相同的多邊形整合成網(wǎng)格，比如道路、山丘等不同類的地形。網(wǎng)格可使多邊形共享共同的屬性和頂點(diǎn)，在此情況下，系統(tǒng)在運(yùn)行中處理網(wǎng)格的效率將提高，從而大大提升系統(tǒng)的運(yùn)行性能和顯示效果。

3.1.6 紋理貼圖

在建筑等的實(shí)體建模過(guò)程中，造型與貼圖是密不可分的。對(duì)于實(shí)體的細(xì)節(jié)，建模時(shí)可以用貼圖實(shí)現(xiàn)近似的效果，從而減少實(shí)體面數(shù)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。因此，貼圖對(duì)仿真系統(tǒng)的視覺(jué)效果、運(yùn)行速度都有著至關(guān)重要的影響。貼圖的主要要求有以下3個(gè)：①格式為RGB，以像素為單位，長(zhǎng)和寬都應(yīng)該是2的n次冪，否則，會(huì)貼圖會(huì)扭曲或無(wú)法正常顯示；②在編輯貼圖時(shí)，最好將同一實(shí)體所有面的貼圖集中至同一個(gè)文件中，利用相同的編輯操作點(diǎn)操作不同的貼圖，從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。③對(duì)于對(duì)顯示效果要求較高的應(yīng)用，可在其他軟件中建立比較復(fù)雜的模型，加入光照等特效后再渲染效果圖，并將其作為仿真模型的貼圖，從而獲得較好的視覺(jué)效果。

此外，在取得預(yù)想效果的前提下，使用簡(jiǎn)單的分量紋理時(shí)應(yīng)盡可能使用小面積的紋理。紋理的幾何尺寸越小，文件的數(shù)量也越少。對(duì)于內(nèi)容比較簡(jiǎn)單的紋理，采用128×128與16×16的區(qū)別并不明顯，但文件大小卻相差了幾十倍。比如，128×128的文件為48.5 KB，同樣的內(nèi)容保存為64×64則只有12.5 KB。使用單分量（灰度圖）的紋理通常要比使用三分量（紅、綠、藍(lán)）更為有效，這是因?yàn)閱畏至考y理的每一個(gè)字節(jié)可用一個(gè)十六進(jìn)制的值表示，而一個(gè)三分量紋理的像素分為紅、綠、藍(lán)三種成分，需要3個(gè)十六進(jìn)制的值表示。將簡(jiǎn)單分量紋理與物體的基本材質(zhì)、顏色綜合起來(lái)，可產(chǎn)生一種非常真實(shí)的表面。

3.1.7 實(shí)例的運(yùn)用

在復(fù)雜場(chǎng)景中，因會(huì)使用到大量相同的幾何體（比如路燈）而導(dǎo)致幾何體的數(shù)量迅速增加，進(jìn)而大大增加了存儲(chǔ)量，而運(yùn)用實(shí)例可解決這個(gè)問(wèn)題。實(shí)例就像一個(gè)模型的影子，而實(shí)際物體只有一個(gè)（相同的幾何體共享同一個(gè)模型數(shù)據(jù)），除了空間位置的不同之外，其他的屬性均相同。在使用過(guò)程中，只需要通過(guò)運(yùn)用實(shí)例的方法來(lái)引用該模型即可，即通過(guò)坐標(biāo)矩陣的變化放置同一個(gè)模型在不同的位置。在此情況下，只需要占用1個(gè)幾何體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間。

對(duì)于經(jīng)上述技術(shù)建立起的三維模型，經(jīng)過(guò)測(cè)試，在配置有Intel Core II 6600 CPU、2G內(nèi)存、Radeon X1300 512M顯存）圖形顯示卡的普通計(jì)算機(jī)上可達(dá)到每秒25幀的實(shí)際運(yùn)行速率，可完全滿足普通計(jì)算機(jī)機(jī)上實(shí)時(shí)場(chǎng)景漫游的需求。

3.2 實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

場(chǎng)景模型建成后，可通過(guò)Converse3D引擎進(jìn)行實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用開發(fā)。基于多種技術(shù)，Converse3D引擎可支持較大的場(chǎng)景，具有獨(dú)特的大場(chǎng)景管理模塊，可以實(shí)現(xiàn)模型的按需下載和動(dòng)態(tài)加載，且用戶操作無(wú)停頓感。此外，該引擎還具有動(dòng)態(tài)場(chǎng)景管理功能，可清空視野之外物體的內(nèi)存顯存資源。經(jīng)過(guò)測(cè)試，運(yùn)用該引擎后，具有1.0×107 個(gè)三角面和1 GB貼圖文件數(shù)據(jù)量的場(chǎng)景在中等配置的計(jì)算機(jī)中的運(yùn)行非常流暢。

對(duì)于Converse3D引擎而言，除了能對(duì)超大場(chǎng)景進(jìn)行視見(jiàn)體裁切外，還可以動(dòng)態(tài)加載進(jìn)入視野的物體、卸載離開視野的物體的內(nèi)存顯存資源，保持內(nèi)存、顯存占用量處于較低的水平，從而降低超大場(chǎng)景的展示對(duì)電腦配置的要求。Converse3D引擎采用強(qiáng)大的壓縮算法來(lái)減少模型和貼圖的數(shù)據(jù)量，壓縮比例比市面上流行的壓縮工具更大。經(jīng)過(guò)測(cè)試，具有1.0×107 個(gè)三角面和1 GB貼圖文件數(shù)據(jù)量的場(chǎng)景經(jīng)過(guò)壓縮后其文件僅為100 MB。這一特點(diǎn)在數(shù)據(jù)文件的網(wǎng)絡(luò)傳輸中起到了關(guān)鍵作用。Converse3D引擎提供的SDK可廣泛應(yīng)用于各類開發(fā)環(huán)境，可支持市面上流行的各類開發(fā)語(yǔ)言，比如VC++、Delphi、VB、JavaScript、Java、JSP、PHP等。此外，Converse3D引擎生成的LOD地形可根據(jù)三角面與相機(jī)的距離自動(dòng)確定三角面的顯示級(jí)別（密度），與相機(jī)距離較近的三角面的密度較大，距離較遠(yuǎn)的密度較小，從而節(jié)省了資源，且不影響渲染效果。LOD地形可廣泛應(yīng)用于對(duì)大規(guī)模地形地貌的模擬。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了多種漫游方式，主要包括行走、鳥瞰、固定路徑等，各種方式的屬性定義和相互切換通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。下列代碼片斷為鳥瞰的觀察方式，主要通過(guò)鍵盤的上、下、左、右鍵實(shí)時(shí)控制觀察視覺(jué)和方向，從而實(shí)現(xiàn)在一定的高度上環(huán)繞觀看整個(gè)小區(qū)的目標(biāo)。

為了增強(qiáng)虛擬場(chǎng)景漫游的真實(shí)感和逼真度，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中使用了被動(dòng)式立體顯示技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)小區(qū)三維場(chǎng)景的立體顯示效果。

3.3 三維模塊與管理系統(tǒng)的交互

在實(shí)體模型中，需要顯示某一子模型的信息，如圖4所示，在點(diǎn)擊某一房間后，可根據(jù)房間的坐標(biāo)值判斷其所屬的樓棟和層數(shù)，并拋出接口信息，以供MIS信息管理使用。

交互過(guò)程通過(guò)定位和保存房間位置兩個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)。

3.3.1 定位房間位置（相機(jī)移動(dòng)到指定位置）

當(dāng)用戶點(diǎn)擊房間列表查看房間信息（BaseInfo）時(shí)，三維模塊將（3DSence）自動(dòng)定位房間位置，如圖5所示。

圖5 房間位置定位流程

房間位置的定位分為以下4步：①系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)（DB）；②數(shù)據(jù)庫(kù)返回相機(jī)信息（CameraParams），內(nèi)含相機(jī)三維坐標(biāo)（posX、posY、posZ）和三維方向（dirX、dirY、dirZ）；③系統(tǒng)將該相機(jī)信息（CameraParms）裝箱在VIEW_DOOR_POS消息中發(fā)送至三維模塊（3DSence）；④三維模塊（3DSence）拆箱并定位相機(jī)。

在上述步驟中，應(yīng)注意以下3點(diǎn)問(wèn)題：①相機(jī)信息（CameraPars）應(yīng)預(yù)先保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；②如果數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有相機(jī)信息（CameraPars），則反饋的相機(jī)信息（CameraParms）應(yīng)為“null”，并由三維模塊（3DSence）進(jìn)行異常處理；③在數(shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)對(duì)每個(gè)房間預(yù)留6個(gè)字段，并分別存儲(chǔ)相機(jī)的三維坐標(biāo)（posX、posY、posZ）和三維方向（dirX、dirY、dirZ）。

3.3.2 保存房間位置（保存相機(jī)當(dāng)前位置）

當(dāng)用戶點(diǎn)擊“保存相機(jī)位置”按鈕時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將相機(jī)位置保存至數(shù)據(jù)庫(kù)中，如圖6所示。

保存相機(jī)位置的流程分為以下4步：①系統(tǒng)將房間編號(hào)（ID）裝箱在LOCATE_DOOR_POS消息中發(fā)送至三維模塊（3DSence）；②三維模塊（3DSence）拆箱，得到房間編號(hào)（ID）；③三維模塊（3DSence）獲得相機(jī)信息（CameraParams），內(nèi)含相機(jī)三維坐標(biāo)（posX、posY、posZ）和三維方向（dirX、dirY、dirZ）；④三維模塊（3DSence）利用房間編號(hào)（ID）得到數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄，并將相機(jī)信息（CameraParams）存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)中。

在上述流程中，應(yīng)注意以下4個(gè)問(wèn)題：①房間編號(hào)（ID）應(yīng)預(yù)先獲得，以便發(fā)送LOCATE_DOOR_POS消息；②如果房間編號(hào)（ID）為“null”，則由三維模塊（3DSence）進(jìn)行異常處理；③在數(shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)對(duì)每個(gè)房間預(yù)留6個(gè)字段，并分別存儲(chǔ)相機(jī)的三維坐標(biāo)（posX、posY、posZ）和三維方向（dirX、dirY、dirZ）；④在三維模塊（3DSence）界面中保存房間位置，也可以在房間信息（BaseInfo）界面中保存房間位置，不同的按鈕位置會(huì)影響消息流的形成。

上述設(shè)計(jì)思路的目標(biāo)為盡量減少數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫次數(shù)。在管理系統(tǒng)中，如果需要對(duì)停車場(chǎng)、鍋爐房等進(jìn)行管理，則可參考房間信息處理方法設(shè)計(jì)，即對(duì)每個(gè)管理對(duì)象預(yù)留6個(gè)字段，存儲(chǔ)相機(jī)三維坐標(biāo)（posX、posY、posZ）和三維方向（dirX、dirY、dirZ），并提供定位相機(jī)位置接口和保存相機(jī)位置接口。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了基于空間可視化技術(shù)的三維小區(qū)物業(yè)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)，并在普通的小區(qū)物業(yè)管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入了小區(qū)的三維仿真建模，從而使整個(gè)系統(tǒng)更加豐富，用戶的使用更加便捷、直觀。

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〔編輯：張思楠〕