第31卷第3期2008年5月 现 代 测 绘 Modern Surveying and Mapping Vol.31,No.3 May.2008 城市三维可视化快速建模与浏览系统的研究 李 明1,刘桂生1,李 楠2 (1镇江市勘察测绘研究院,江苏镇江212001;2广东南方数码科技有限公司,广州广东510665) 摘 要 随着信息时代的到来,虚拟现实做为信息技术发展重要驱动力越来越多地应用到城市建设领域中来。本文分析了虚拟现实技术如何在城市尺度上进行快速建模和浏览,并通过具体案例对该技术进行了详细的阐述。 关键词 虚拟现实 VR GIS 快速建模 中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1672-4097(2008)04-0013-03 1 引 言 虚拟现实(Virt ual Reality,以下简称VR),是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境,虚拟现实的技术的核心是模拟和仿真。由相对传统的GIS与VR有机结合的数字地球或者数字城市试图在全球范围内建立一个基于地理位置将各领域信息组织、融合其来的复杂虚拟现实系统,使人们沉浸在交互式浏览信息的场景之中:包括地形、建筑、森林、水体等。基于以上认识,本文深入探讨面向数字城市的虚拟现实技术,以及如何快速地将4D数据真实地在计算机上展示出来。 2 虚拟现实技术概述 数字地球涉及大规模计算、海量存储、卫星遥感、宽带网络、互操作、元数据(Meta data)等技术来支撑,虚拟现实(VR)、地理信息系统(GIS)和互联网(Internet)是数字地球的三大基础。V R系统中可以将4D数据(DEM、DOM、DL G、DR G)真实地在计算机中再现成为真实的场景,观看新规划的建筑,欣赏风景的变化,可以进行各种形式的漫游和查询,使用户沉浸在VR的环境中,更加直观地进行分析或者决策。 从美国Brimson实验室和Minnesota大学自然资源研究所结合科学计算可视化和地理信息系统设计了第一个浏览地形的虚拟现实系统,到21世纪Skyline和G oogle在推出了基于Internet的三维地图浏览系统,这些系统均完成了将DEM与DOM结合进行大范围的三维虚拟场景的展示。 但是,怎么决定多学科实现VR的整体均衡?和很多多学科处理过程一样,VR同样面临着处理均衡问题,特别是针对城市规划,关系城市的未来发展,规划分析、视觉效果、方案对比都无不要求到最好,在效率和视觉之间寻找最佳结合点,将决定VR在城市规划中应用的效果。城市三维可视化快速建模与浏览系统很好地解决了多源数据快速综合利用的问题, 3 快速浏览系统的关键技术 城市三维可视化快速建模与浏览系统是根据城市规划中的应用特点进行开发的。该辅助决策平台结合GIS、CAD、RS、建模等多学科数据基础,充分利用城市规划行业中的多种数据基础;考虑系统运行效率和展示效果的平衡,实现城市尺度上进行数据渲染,局部实现精细建模;利用多学科技术,进行规划参数的分析统计;结合不同方案的场景比较,直观表现各种方案之间的优劣;结合GIS技术,实现在虚拟现实的基础上叠加矢量GIS数据,并且实现了地上建模与地下三维管线与地质的三维一体化。 城市三维可视化快速建模与浏览系统涉及到多种关键技术,实现了跨平台的开发、数据格式以及交换等完全遵照了O GC的规范、三十多种4D数据的支持等,本文集中讨论多层场景引擎、视点相关动态多分辨率地形模型等,具体包括高分辨率D EM与DOM合成建模、建筑物建模和纹理贴面、三维植被、路网建模以及三维管线建模等。笔者和开发团队开发了可编辑的、能够接受多种数据和工作方式的、交互式的软件平台,从数据上兼容测绘、GIS、建模等工作方式,让操作人员能够根据自己习惯的数据,交互式的进行规划决策。 311 多层场景引擎 虚拟现实系统的核心是将多源数据(4D数据)的导入、格式转换、管理、绘制和交互。 3.3.1 数据集成 场景引擎通过数据连接器(Data Connector)访问不同来源、不同格式、不同维数的多元数据。 3.3.2 场景绘制 场景引擎负责存储和管理场景,将数据提交图
A R C S C E N E三维G I S虚拟 现实可视化制作教程 Prepared on 24 November 2020
ARCSCENE三维GIS虚拟现实可视化制作教程 在三维场景中浏览数据更加直观和真实，对于同样的数据，三维可视化将使数据能够提供一些平面图上无法直接获得的信息。可以很直观地对区域地形起伏的形态及沟、谷、鞍部等基本地形形态进行判读，比二维图形如等高线图更容易为大部分读图者所接受。 ArcScene 是ArcGIS 三维分析模块的一部分，通过在3D Analyst 菜单条中点击按钮打开。它具有管理3D GIS 数据、进行3D 分析、编辑3D 要素、创建3D 图层以及把二维数据生成3D 要素等功能。 一、要素立体显示 有时需要将要素数据在三维场景中以透视图显示出来进行观察和分析。要素数据与表面数据的不同之处在于，要素数据描述的是离散的对象如点对象、线对象、面对象（多边形）等。它们通常具有一定的几何形状和属性。常见的点要素有通信塔台、泉眼等在地图上通常表现为点状符号；线状要素更为常见，如道路、水系、管线等等；多边形要素如湖泊、行政区及大比例尺地形图上的居民地等。 在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程信息。因此，要素的三维显示主要有两种方式：1）具有三维几何的要素，在其属性中存储有高程值，可以直接使用其要素几何中或属性中的高程值，实现三维显示；2）对于缺少高程值的要素，可以通过叠加或突出两种方式在三维场景中显示。所谓叠加，即将要素所在区域的表面模型的值作为要素的高程值，如将所在区域栅格表面的值作为一幅遥感影像的高程值，可以对其做立体显示；突出则是指根据要素的某个属性或任意值突出要素，如要想在三维场景中显示建筑物要素，可以使用其高度或楼层数这样的属性来将其突出显示（图1）。 图1 建筑物二维图形按高度突出 另外，有时研究分析可能需要使用要素的非高程属性值作为三维Z值，在场景中显示要素。最常见的是在社会、经济领域的应用。如对某省行政范围内每个市县的经济总量值作为Z 值进行三维立体显示（图2），可直观地观察和分析全省总体的情况。 图2某地区各个城镇人口数突出显示 由前所述，添加到三维场景中的数据并不一定会自动以三维方式显示。具有三维几何的要素及TIN表面将自动以三维方式进行绘制时，会放置在一个平坦的三维平面上，若要以三维方式查看它们，需首先定义其Z 值。
三维可视化机房智能监控系统 随着计算机技术的迅速发展，数字交换技术的日新月异，计算机通信已经深入到社会生活并对社会经济的发展起着决定性的作用，而在这其中计算机机房数据中心作为载体更是整体生态链中的重中之重。尤其是近年来，云技术的突飞猛进，计算机机房数据中心所承受的压力越来越大：机房计算机系统的数量与日俱增，其环境设备也日益增多，机房环境设备（如供配电系统、UPS 电源、空调、消防系统、保安系统等），由于各类设备各自独立，如果没有统一的监控系统进行管理，主要是依靠值班人员的定时巡检来进行系统监控，由于值班人员知识面和安全管理的问题，值班人员不可能详细地检查每套系统，所以存在较大的安全生产隐患。 为满足工作需要，提高机房维护和管理的安全性，北京金视和科技股份有限公司建立一套“可视化、智能化、远程化”的监控系统，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。 三维可视化机房智能监控系统对机房实现远程集中监控管理，实时动态呈现设备告警信息及设备参数，快速定位出故障设备，使维护和管理从人工被动看守的方式向计算机集中控制和管理的模式转变。突破性的三维仿真技术是智能可视化数据中心建设的一个重要的组成部分，机房设备具有数量大、种类多、价值高、使用周期长、使用地点分散、缺少实时性管理、管理难度大等特点。全三维可视化监控平台，形象化的虚拟场景和真实数据相结合，增强机房设备、设施数据的直观可视性、提高其利用率。 系统特点 三维虚拟可视化平台 在现有资源管理系统数据库的基础上，以三维虚拟现实的形式展现数据中心的运行情况。实现可视化管理和服务器设备物理位置的精确定位。三维虚拟现实方式对机房楼层、设备区、设备安装部署情况及动力环境等附属设施的直观展示，实时展现监控和报警数据。可实现360度视角调整。 IT资产可视化管理 在三维环境中通过鼠标点击实现楼层、机房、机房子区域、机柜、设备的分级直接浏览。实现机房可用性动态统计，包括空间可用性、用电量分布、温湿度分布情况和机房承重分布情况统计。当上架设备物理位置发生变化时，设备位置根据数据库变化自动变更。用户也可通过维护工具自行调整。
建筑物三维GIS地图及可视化应用方案 1.建设内容 （1）完成建筑物室外、室内真三维模型建设； （2）采集建筑物内部360度单点全景影像数据； （3）采集建筑物空中360度全景影像数据； （4）全景影像数据视频监控平台集成联动； （5）室外手持巡逻设备的坐标定位和轨迹回放； 2.技术方案 2.1.建筑物三维模型数据建设 建筑物的几何形体的描述信息包括空间三维坐标信息和构建该建筑物的点、线、面信息，建筑物的三维坐标(包括高度信息)可以运用全数字摄影测量的方法来获取，而建筑物的点、线、面信息需根据建筑物的实际外形特点进行分类，如一般房屋、房中房、人字形顶、弧形屋顶、不规则屋顶等等。 利用虚拟三维建模技术，对业主指定的重点建筑物进行三维建模，数据为标准模型。 室外三维模型建设
图重点建筑物进行三维建模示意图 室内房间内部三维模型建设 图建筑物室内三维模型建设
2.2.室内360度单点全景影像数据采集与处理 建设内容：利用自主研发的便携式单兵全景采集设备，快速完成建筑物内部360度单点全景影像数据，加工处理后与二三维数据进行集成应用，采集数量：100个。室内360度单点全景采集装备如下图所示。 图单兵便携式全景采集设备 在重点目标内部可以采用单兵便携设备（如上图所示）采集室内360度单点全景影像，后期经过对影像进行处理和拼接后可输出现场全景影像（如图5），将全景影像加载到实景三维影像管理平台后，可实现对室内周边环境的360度浏览，缩放、标注等功能，结合全景平面分布图可以制作预案，当发生应急处突事件时，可对现场环境有第一手资料，从而做出快速响应。 图360度单点全景影像
基于ArcScene的三维可视化技术的实现 摘要：三维可视化是运用计算机图形学和图像处理技研究数字地形模型显示、简化、仿真的学科,它涉及到计算机科学与技术、信号与信息处理、通信与信息系统、控制科学与工程、摄影测量与遥感、空间信息科学与技术等诸多学科，广泛应用于计算机视景仿真、虚拟现实、图形图像生成、遥感信息处理和数字地球等领域。本文主要介绍基于ArcScene平台的三维可视化技术的内容，以及三维可视化的实现过程。 关键字：ArcScene，三维可视化 1引言 近年来随着计算机技术的迅速发展，一门新颖的技术在不断涌出。三维可视化技术作为当今世界的一门主流技术它能够利用大量数据，检查资料的连续性，辨认资料真伪，发现和提出有用异常，为分析、理解及重复数据提供了有用工具，对多学科的交流协作起到桥梁作用。与以往的二维技术相比，它能跟直观、可视、形象、多视角、多层次的模拟三维场景，可提供一些平面上无法直接获得或表示的信息。还可以直观的对区域地形起伏的形态及沟、谷、鞍部等基本地形形态进行判读，比二维图形（如等高线）更容易为大部分读者所接受。 2ArcScene简介 ArcScene是美国ESRI公司开发的ArcGIS软件桌面系统3D分析扩展模块中的一部分，是一个适合于展示三维透视场景的平台，可以
在三维场景中漫游并与三维矢量与栅格数据进行交互，适用于数据量比较小的场景3D分析显示。ArcScene是基于OpenGl的，支持TIN数据的显示。显示场景时，ArcScene会将所有数据加载到场景中，矢量数据以矢量形式显示。它可以更加高效的管理三维GIS数据、进行三位分析、创建三位要素以及建立具有三维场景属性的图层。例如，可以把平面二维图形突出显示为三维结构。与常规的可视化系统如 3dsMAX、Maya等相比ArcScene克服了3DMAX、MAYA难以克服的困难，为诸多问题提供了很好的解决方法。 3三维可视化过程 3.1要素的三维显示 ArcScene提供了要素图层在三维场景中的三种显示方式： （1）通过属性设置基准高程 在要素属性对话框中，选择基本高程选项卡，设置以常量或表达式作为基准高程，填写或点击按钮生成提供Z值的字段或表达式即可，如图1。 （2）使用表面设置基本高程 在设置基准高程时选择由表面获取要素图层的高程，选中Obtain heights for layer from surface单选框，选择所需表面即 可。要素将会以表面所提供的高程在场景中显示。如图2 （3）要素的突出显示 在图层属性对话框的突出标签中，选中对图层中的要素进行突出复选框。并且在文本框中填写或点击按钮打开突出表达式
三维可视化智能物联网 管理平台设计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
三维可视化智能物联网管理平台 技术方案 二〇一二年八月
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一、概述 项目背景 物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把需要联网的物品与网络连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理的一种网络，它是在网络基础上的延伸和扩展应用。物联网是被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。有业内专家认为物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本，另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。 目前，美国、加拿大、欧盟、日本、韩国等都在投入巨资深入研究探索物联网，并启动了以物联网为基础的“智慧地球”、“U-Japan”、“U-Korea”、“物联网行动计划”等国家性区域战略规划。 我国把发展物联网已经提到国家的战略高度，它不但是信息技术发展到一定阶段的升级需要，同时也是实现国家产业结构调整，推动产业转型升级的一次重要契机。2010年9月，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》发布，新一代信息技术、节能环保、新能源等七个产业被列为中国的战略性新兴产业，将在今后加快推进，其中物联网技术作为新一代信息技术的重要组成部分，更是在近一年里受到政府、企业和科研机构的大力支持。 当前，世界各国的物联网基本都处于技术研究与试验阶段，物联网相关技术研究还处于起步发展阶段，在物联网基础研究和技术开发等方面还面临许多挑战。物联网涉及到的关键技术领域很多，包括RFID识别技术、泛在传感技术与纳米嵌入技术、IPV6地址技术以及等。从软件的角度来看，物联网软件技术研究方面也是处于起步阶段，尤其是基础软件的研究均处于探索阶段。 面对物联网所带来的大数据量、数据时效性高、安全与隐私性要求高等挑战，人们也在不断地探索亲的解决办法。在物联网系统中，由于传感器节点及采样数据的异构性，基础软件显得尤为重要。物联网基础软件不仅屏蔽了各类传感器硬件及数据的差异，实现了物联网节点及数据的统一处理，而且实现了海量物联网节点之间的协同工作，从而大大简化了物联网应用程序的开发。我们以动态位置感知类应用为例，相关的传感器可以包括GPS传感器、RFID传感器、手机定位传感器等，这些不同类型的传感器通过基础应用接入程序，可以被统一的后台物联网数据库系统管理。
三维可视化智能安防系统 重点： 数字三维技术、门禁系统、监控系统、陌生人智能分析报警四大系统全方位保护。防止暴力、盗窃和安全事故的综合性安防解决方案。 一、概述 三维可视化智能安防系统，是一套集三维景观漫游、三维场景仿真、视频监控、视频分析于一体的三维可视化安保系统。该系统以虚拟现实技术研发的三维数字模型数据为基础平台，提供给用户直观的三维交互界面，所有操作针对三维实体模型进行数据交互。包括：监控摄像机、报警设备、门禁等系统设备的基础数据、状态控制数据等。所有数据交互到三维实体模型系统中后，由三维实体模型系统进行状态展现，并反馈用户所进行的操作给各系统。
二、功能特点 三维场景交互式操作 系统可完成真实景观快速建模，亦可导入三维模型，形成由大量三维模型组成的三维场景。在场景中可以轻松地对模型进行移动、旋转、复制、缩放等操作。 三维摄像头的操作 主要包括查找、查看、编辑、布局分析等功能。针对摄像头查找功能，系统提供多个检索选项，包括：坐标点检索，按名称检索，摄像头型号检索和模型位置检索等。检索完成后，用户可以选择检索出的某摄像头进入监控画面（画中画）。 属性数据管理 系统可对三维模型进行查询、浏览、统计等操作，支持载入语音、文字、图片等多媒体信息；系统完善的层管理机制可实现对不同层的数据进行各种属性管理操作，支持ODBC数据库接口，可链接各种商用数据库。 门禁显示 门禁开关的动作，非法卡刷卡时报警提示刷卡情况和报警周边的情况，报警状态在三维场景中提醒显示，同时通过信息提示。
视频监控及管理 用户可实时浏览监控点，报警点，查询监控点、报警点的相关属性信息。当发生报警时能自动切换到事发地点，显示报警效果，弹出相关视频。结合在办公楼内部署的红外探测等报警设备，实现对人员通过被检测区域时的报警提示，并在三维场景中表示出来，提供管理员直观了解布防区域的情况。 视频分析 视频行为分析技术——对校园内的相关运动目标（人或物体）进行检测、分类及轨迹追踪，并根据制定的分析（触发）规则，由系统自动分析、判断运动目标的行为信息，并将信息输出到三维可视化系统中。 三、功能阐述： 传统以人来监视的监控系统中越来越多的视频通道变得非常困难，因此，视频分析迅速成为安防应用中的一个关键元素。使用以智能视频分析和传感器输入为中心的数字产品和以虚拟现实技术研发的三维数字模型为平台的系统，可实现系统功能与操作可视化要求的最佳协调。这对于具有不同安防需要的广泛而复杂的地点来说变得日益重要。 门禁控制产品包括： 门控器
1 三维可视化在城市规划的应用 三维可视化以其强大的功能和应用的广泛改变了城市规划和建筑设计表现形式从传统效果图、沙盘模型、三维动画的设计模式提升到数字技术发展的变革。更重要的是实现了对城市环境从过去到未来变化状态及趋势进行科学的仿真、模拟和预测。利用城市空间数据建立一个逼真的、立体的、可交互的虚拟城市环境，可实现城市规划的全方位、自动化设计理念；并且利用三维可视化技术构建的虚拟城市景观可以从众多的规划方案中选择具有最佳效益的一个。 1.1研究现状 目前，许多国外学者己经开发了三维GIS原型系统，使三维可视化技术在建筑、交通、城市规划等许多领域得到应用。德国Rostock大学、Stuttgart大学等研究机构联合研究了三维GIS在数字城市模型中的应用，他们对城市的空间对象进行了分类和表示，建立了数字城市模拟系统，对城市基础设施(包括房屋、道路、绿地等)可方便地进行查询、分析和显示。一些商用GIS系统中，也加入了三维GIS模块，如ArcINFO的ArcScene、IMAGINE的Virtual GIS模块，能在实时三维环境下，提供GIS分析和实时三维飞行方式的访问和漫游。还有许多其它一些模拟实验系统，其研究集中于三维可视化和虚拟现实功能方面，以及与计算机网络的结合上。目前，国际上成立了许多专门机构进行三维GIS的基础研究，大量有关三维GIS的学术论文开始涌现。20世纪90年代后，三维GIS研究得到了极大的发展。由于GIS 的容涉及很广，包括天文、地理、地质、城镇建设、环境评估等，同时GIS又是一门新兴的边缘学科，它涉及到图形学、管理学、计算机科学、测绘科学等众多的学科，各专业领域的专家都有人在根据自身学科的特点对真三维GIS进行研究。 在国，关于城市三维可视化软件较典型的有灵图软件技术的VRMap和适普软件的IMAGIS。VRMap是三维地理信息系统平台，可以在三维地理信息系统与虚拟现实领域提供从底层引擎到专业应用的全面解决方案，（如图 1－1为 VRMap 的界面）;IMAGIs三维可视地理信息系统，是一套以数字正射影像(DOM)。数字地面模型(DEM)、数字线划图(DLG)和数字栅格图(DRG)作为处理对象的GIS系统。该系统结合了三维可视化技术与虚拟现实技术，完全再现管理环境下的真实情况，把所有管理对象都置于一个真实的三维世界中，真正做到了管理意义上的“所见即所得”。（图1－ 2 为IMAGIS 电力系统解决方案）
规划北京划三维可京易伟航2 可视化 航科技012-1 化解决技有限公2 方案 公司
1. 2. 间地2.1式的同时2.2趣点系统 行业案烟台高新系统简为了提城地理数据支1. 场景浏z 场景漫支持鼠标的浏览。 z 场景复实现场景z 环绕飞实现场景z 路线飞设定一条时还可以针2. 查询定系统提供点面板进行z 坐标定通过输入统同时支持案例 新区三维可视简介 城市规划管理支撑，辅助科浏览功能漫游 标拖动浏览，复位 景返回到初始飞行 景围绕当前中飞行 条线路，使场针对路径进行定位功能供多种定位查行定位，通过定位 入坐标值，场持经纬度坐标视化辅助决理水平，提高科学决策，能 对场景进行始进入系统中心点进行场景自动沿行高度、速能 查询的方式过点击查看场景自动跳转标和投影坐决策支持系统高城市规划城市信息化行自由拖动统时的位置。行环绕浏览，沿这一路径进速度的设置，式：包括通过看对象的属性转到该坐标坐标。 统 划管理效率化建设具有动、转换角度 当鼠标点进行飞行，以改变浏过坐标、模性等。 标实际的位置，为城市规有重要的示范度、放大和点击时停止环无需手动拖浏览的状态。糊查询、属置，从而进行规划管理提供范意义。 和缩小等多种环绕。 拖动场景浏。 属性、图层行精确的定供空种方浏览。、兴定位。
使场 z 模糊查根据关键z 图层定在场景中 场景跳转到查询定位 键字进行查询定位 的数据都以 该数据所在询，面向系以图层的方在位置。 系统中包括的 方式在系统中的所有数据中进行管理据。 理，通过双击击图层中的数数据，
位置 z 兴趣点兴趣点面置缩略图片z 点击查 点击规划点定位 面板中保存的。通过双击查询 或地籍数据 的图片，既是击图片，场 据，屏幕弹是对场景中场景跳转到该 弹出属性信息中感兴趣点位该位置。 息。 位置的索引引，同时配以 以该
7 三维可视化技术 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。它是利用三维地震数据体显示、描述和解释地下地质现象和特征的一种图像显示工具。它可使地球物理学家和地质学家“钻入”到数据体中，更深刻地理解各种地质现象的发生、发展和相互之间的联系。 7.1 三维可视化技术概述 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。 可视化技术有两种基本类型：基于平面图的可视化(Surface Visualization)和基于数据体的可视化(Volume Visualization)，也称为层面可视化和体可视化。 层面可视化指的是地质层位、断层和地震剖面在三维空间的立体显示，其主要用于解释成果的检验和显示。 体可视化是通过对数据体(可以是常规地震振幅数据体，也可以是地震属性数据体，如波阻抗体或相干体)作透明度等调整，从而使数据体呈透明显示，其主要用于数据体的显示和全三维解释。 在体可视化解释中，常用技术有5种：体元自动追踪技术、锁定层位可视化技术、锁定时窗可视化技术、垂直剖面叠合可视化技术和多属性可视化技术。 (1) 体元自动追踪技术 追踪过程是从解释人员定义种子体元(Seed Voxel)开始的，体元追踪是沿着真正的三维路径追踪数据体，因此追踪结果是数据体而不是层位。图7—1给出利用体元自动追踪技术解释某油田含油砂体的过程，即从油层标定、种子点拾取、体元追踪到三维显示。 (2) 锁定层位可视化技术 利用已有的层位数据(或者层位数据做定量时移)作为约束条件，将目的层段的数据从整个数据体中提取出来，然后针对层段内部数据体调整颜色、透明度和光照参数，可以更有效地圈定地质体的分布范围，更准确地判断断层的延展方向
三维可视化智能物联网管理平台 技术方案 二〇一二年八月
目录 一、概述 (3) 1.1项目背景 (3) 1.2建设系统的意义 (4) 1.3设计依据和参考资料 (5) 二、系统特点 (5) 三、设计原则 (6) 3.1可靠性 (6) 3.2先进性与合理性 (6) 3.3开发性 (6) 3.4可扩展性 (6) 四、系统总体构架 (6) 4.1系统整体框图 (6) 4.2系统研究内容 (7) 五、系统组成 (8) 5.1软件组成 (8) 5.2 硬件组成 (9) 5.3 软件功能 (10) 5.4 开发环境 (14) 5.5 系统报价 (14)
一、概述 1.1项目背景 物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把需要联网的物品与网络连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理的一种网络，它是在网络基础上的延伸和扩展应用。物联网是被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。有业内专家认为物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本，另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。 目前，美国、加拿大、欧盟、日本、韩国等都在投入巨资深入研究探索物联网，并启动了以物联网为基础的“智慧地球”、“U-Japan”、“U-Korea”、“物联网行动计划”等国家性区域战略规划。 我国把发展物联网已经提到国家的战略高度，它不但是信息技术发展到一定阶段的升级需要，同时也是实现国家产业结构调整，推动产业转型升级的一次重要契机。2010年9月，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》发布，新一代信息技术、节能环保、新能源等七个产业被列为中国的战略性新兴产业，将在今后加快推进，其中物联网技术作为新一代信息技术的重要组成部分，更是在近一年里受到政府、企业和科研机构的大力支持。 当前，世界各国的物联网基本都处于技术研究与试验阶段，物联网相关技术研究还处于起步发展阶段，在物联网基础研究和技术开发等方面还面临许多挑战。物联网涉及到的关键技术领域很多，包括RFID识别技术、泛在传感技术与纳米嵌入技术、IPV6地址技术以及等。从软件的角度来看，物联网软件技术研究方面也是处于起步阶段，尤其是基础软件的研究均处于探索阶段。 面对物联网所带来的大数据量、数据时效性高、安全与隐私性要求高等挑战，人们也在不断地探索亲的解决办法。在物联网系统中，由于传感器节点及采样数据的异构性，基础软件显得尤为重要。物联网基础软件不仅屏蔽了各类传感器硬件及数据的差异，实现了物联网节点及数据的统一处理，而且实现了海量物联网节点之间的协同工作，从而大大简化了物联网应用程序的开发。我们以动态位置感知类应用为例，相关的传感器可以包括GPS传感器、RFID传感器、手机定
城市基础设施三维可视化管理系统（简介） 随着全球信息化的变革，科技的不断进步，三维模拟技术的适用领域也越来越广泛。基础设施三维可视化管理系统（以下简称为可视化管理系统）是就对当前基础设施资源基础数据三维模拟的综合应用。通过可视化管理系统的建立，模拟整全城的市貌，动态生成管网三维，并通过对基础设施的管理、分析，为基础设施建设、维护、指挥决策等各方面的应用提供依据。 可视化管理系统是将基础设施平面数据的三维可视化展现，通过将平面数据以及三维数据动态的联动，增强了“所见即所得”的用户体验。可以通过属性查询来获取当前的三维信息，也可以通过三维图形获取对应的属性信息，达到真正的图文联动，“三维”和“属性”的互查；可以通过动态生产管网三维，展示当前管网的三维模拟效果，并在此基础上进行日常的测量、浏览、查询、分析等，加强了基础设施的数字化建设，为基础设施的建设、指挥决策提供了更加明了、更加形象的可视化依据。 可视化管理系统的建立是符合当前社会新潮、满足当前社会需要的新型产业软件，是三维模拟技术与数字化基础设施结合的产物，具有蓬勃的发展潜力。 一、系统目标 建立可视化管理系统时，应在基础平台选择、数据规范、应用系统的可维护性和可扩充性等方面给予全面的考虑和留有充分的余地，使之能随着前期目标的实现，有计划有步骤地开展数据搜集和建库工作，不断完善系统功能、扩大应用范围，使系统逐步演进成一个更高层次的可视化管理系统。 结合市当前规划管理的业务特征，遵循求实可行的方针，以实用性、先进性、开放性、可靠性为原则，在统一的软硬件平台上，建立起可视化管理系统，具体目标主要有：建立各种建筑物、纹理材质以及管网附属设施模型库，是动态生成三维场景必不可少的一部分；建立三维的基础地形数据库；实现动态生成管网三维并建立对应的管网数据库；建立可视化管理系统，实现对城市管网属性的查询、
智慧园区三维可视化物联网运营管理平台 以3DGIS+BIM模型为基础，构建统一地理坐标系和空间参考框架的智慧园区三维可视化平台，支持室内/室外、动态/静态、直接/间接、独立/关联等数据的集中展示，运用先进信息可视化手段，加工、提炼出数据背后的隐含价值，通过大屏能够实时反映示范区真实运行状态。包括三维综合显示各系统设备位置及状态数据，涵盖监控设备、门禁设备、能耗设备、楼宇设备、消防设备、人员定位、车辆、绿色生态等建筑设备、电气、弱电设备、各子系统的实时运行监控服务。 系统主要功能要求 一、多维研判 全景沙盘与数据价值的深度分析打通智慧园区各部门互联互通渠道，建立统一的数据存储总线，依托精细运营管理平台、集成服务平台和其他途径获取的业务数据，实现区域级产业运营的综合分析。其内容可包括空间运营分析、企业360°视图、产业综合运行分析等，为园区精准招商和优化运营提供决策支撑。以三维电子沙盘的形式，展示入驻企业，系统应能自动获取入驻企业的数据，并进行大数据分析，包括： 1）园区经济贡献度：对于各专业园区的经济贡献分析，动态显示产值、税收的同比分析、环比分析，实现对目标完成率、历史排名、历年变化趋势的分析、能耗、员工数量等指
标在不同专业园区的值及所占的比例进行分析。 2）产业结构分析：对于园区的产业结构分析主要是按照总收入统计不同技术领域的值及所占的比例来分析产业的结构。 3）经济指标分组统计：可以对整个园区按照按工商注册类型、按技术领域、按重点企业进行分类统计；也可以先按照专业园区再按照按工商注册类型、按技术领域、重点企业进行分类统计企业的经济指标 4）用户画像：对用户进行全方面分析，抽象出相对应的标签，拟合成的虚拟的画象，主要包含基本属性、社会属性、行为属性及心理属性。结合用户画像可针对不同用户类型进行个性化推荐、广告精准营销、辅助产品设计、细化运营等多方面营销手段； 5）企业大数据：运用街区各种设备例如智能摄像头、门禁对入驻企业的能源的消耗、规模等多方面信息进行分析，得到企业的活跃度、企业人员密集度、企业人员活动频率等信息，并可将分析数据提供给招商经理制作针对性的招商计划等。 6）街区全景沙盘：全景沙盘可直观看到街区全景园区可视化地图，并基于地图即时掌握空间经营、企业分布的概要运行情况。 7）招商引资分析：以直观图报表展示街区招商动态、项目进度统计、项目进度汇报、招商绩效、项目报表信息。 8）重点项目动态：显示重点项目进度报告、履约状态、建设进度，便于领导及时掌握进展状况，协调各方加快项目推进。 9）服务效能分析：管理人员可以便捷地掌控区域的各类服务资源以及这些服务资源的使用情况，在线受理的效能和进度，可作为服务绩效考评依据。 10）空间销控视图：以平面视图的方式，铺列显示物业项目位置及占用状态，以项目/楼宇/房间为要素，显示房屋基本信息（地址/可用面积/租赁状态/是否即将到期）。
淮南矿业集团顾桥矿 矿井安全生产三维可视化系统 技术协议 二零零六年七月
由顾桥矿信息管理中心牵头，矿地质测量部门、上海宝信软件股份公司及北京富力通能源软件技术有限公司参与，在顾桥矿就三维可视化与综合自动化系统集成进行了充分协商，形成如下技术协议：1.协议内容 1.地测信息系统作为三维可视化系统的有机组成部分和必需的数据 来源，三维可视化系统与地测信息系统软件通过数据库表互相共享数据库，并开放数据表格供自动化集成平台及信息系统平台使用，矿地质测量部门通过北京富力通能源软件技术有限公司的演示，认为北京富力通能源软件技术有限公司在三维可视化系统中提供的地测信息系统达不到专业化的地测信息系统的功能，建议北京富力通能源软件技术有限公司外购专业化的由北京龙软科技发展公司开发的地测信息管理系统，并负责有机的集成；北京龙软科技发展公司负责地测信息管理系统的功能实施、软件维护及系统升级，以满足顾桥矿地测部门日常地测信息管理的需求。2.上海宝信软件股份公司承包的综合自动化系统与三维可视化系统 的具体数据接口交换原则与系统调用原则：集成软件平台可以直接启动三维软件应用程序。三维显示、展示方案由三维软件负责完成，三维软件也可以独立运行；集成平台将采集的集成数据信息通过数据库的记录集（提供字段说明）共享给三维软件，三维软件负责在相应的子系统终端上显示对应的场景和数据。综合信息平台保证发送给三维软件的消息的正确性和及时性，三维软件系统保证显示和定位的准确性和时效性。三维软件需要获取的实
时监控数据，可以采用通过发送TCP/IP请求（数据包大小上限定为1024个数据）给集成平台获取数据（备选方案：三维软件需要显示实时参数时，采用分布式访问方式，直接从OPCServer中获取实时数据），数据显示和表达方式的组织工作由三维软件完成。 3.数据录入：三维可视化系统作为地测信息系统软件和集成化平台 的数据使用者，应充分有效使用地测信息系统软件和集成化平台提供的数据，测量数据库与地测数据库建立的原始数据的录入由地测信息系统软件负责，有效避免用户单一数据多次录入，具体为： ●三维可视化系统负责以下数据录入: 1)主副井、风井、巷道、硐室的数字摄像资料。 2)井巷工程造价信息。 3)各种生产与安全设备的类型、功率、工艺参数等资料。 4)安全监测系统、自动控制系统的监测点的位置、类型、报 警上下限、单位、状态、实时数据等（通过软件接口获取） ●地测信息管理系统负责以下数据录入: 1)煤层边界数据、断层数据、陷落柱、熔岩侵入、古河床冲 刷等煤层缺失数据。 2)回采工作面的资料。 3)主副井、风井、巷道、硐室的断面类型、参数等资料。 4)地质勘探的钻孔、测井资料、柱状图、各主副井、风井、 巷道、硐室的测量资料。
三维可视化应急预案系统 三维可视化应急预案系统是针对传统文本式预案的不足而研发的一款可视化的应急预案系统。传统文本式预案，注重的是各部门职责范围的描述，以及应急资源的信息，缺少一种有效的手段可以描述事故发生时，各部门如何履行各自的职责。三维可视化预案系统就是针对这种问题，对预案的执行过程进行可视化制作，既可以对预案相关人员进行培训，也可以更好的检验预案的可行性。 传统文本预案的缺陷 ?预案中信息量小、无法包含明确的应急处置环境信息。 ?预案中缺乏事件、时间、角色间关系的明确逻辑定义。 ?应急处置过程某些细节环节可行性无法验证。 ?预案内容不容易传递和推广。 ?由于环境条件限制、很难开展有效的模拟演练。 三维可视化应急预案的优势 ?预案中包含了明确的二、三维应急处置空间环境及场景信息。 ?清晰的组织结构、岗位责任逻辑关系及时间事件演变关系。 ?直观的处置细节可视化描述。 ?可以推演、容易传播、方便理解，可以直接用于模拟演练。 系统功能 文本预案智能提取
系统可以从原有标准化文本式预案中自动提取应急资源、装备工具、组织机构等信息，作为预案的辅助查询内容。 预案流程编制 通过以事件为驱动的各种环节配置，以流程图的方式把预案进行细部分解，制定有针对性的预案应急响应逻辑结构。 预案细节可视化编辑 提供可视化预案细节编辑工具，以时间轴为基础，添加各种元素，形成可视化的预案展现。推演评估 制作完成的预案，可以随时进行可行性推演与播放，并支持对每个环节的执行情况进行评估和总结。 三维可视化应急预案系统是大连伟岸纵横为安监、消防、公安、危化企业应急部门提供的可靠有效的三维可视化预案系统。
山西省基础研究计划 项目申报书 项目类别: □自然科学基金□青年科技研究基金项目名称: 三维数字化综采仿真平台 项目申报单位：（盖章） 项目组织单位：（盖章） 申请人： 填报日期： 山西省科学技术厅制
基本信息 项目基本信息项目名称 研究属性 A基础研究 B使用基础研究 指南领域 所属国家或省级重点学科名称 所属国家或省级重点实验室名称 报审学科 学科1 代码1 学科2 代码2 起止年限年月- 年月申请经费 申请者信息姓名性别民族出生年月年月学历学位身份证号码 毕业校名专业 毕业年份学术职务行政职务 通讯地址曾在何国留学或进修 技术职称现主要研究领域 联系电话手机E-mail 申请者所在博士点或硕士点名称 申报单位信息名称单位属性 通讯地址邮编法人代表电话法人代码 联系人电话传真E-mail 开户银行帐号 合作单位1．2．
摘要项目研究内容和意义简介（限400字内） 是针对现代化煤矿开采建立起来的数字化仿真平台，适用于综采的生产作业仿真。为煤矿管理人员提供了可靠的决策支持。实现了矿区布局展示、矿区内部地质构造展示、模拟矿井开采、开采过程实时仿真、机械设备作业实时仿真、安全预警、危险源分析等功能。 在山西整合煤矿大规模开工建设的推动下，煤炭行业固定资产投资增速将从2010年低点20%回升至2011年25%以上，拉动煤机设备行业超预期增长。 机械化率提升空间很大。2015年我国煤炭行业机械化率的目标为75%，相比2010年将提升20%，且不排除机械化率超预期的可能。十二五期间，煤炭机械化开采量CAGR达到12.8%，远超原煤产量CAGR的5.8%，对煤机设备需求形成重要支撑。 而在整个综合采煤过程中每个设备无法实时和准确的表达采煤现实场景，在以往的设计过程中，绝大部分煤机设备都采用二维平面设计，这样容易使产品结构等信息表达有误，不能及时反映采煤面实际采煤状态，同时，由于没有相关联的产品三维装配模型可供分析，给干涉分析及空间设计带来困难。而后续所有的分析，动态仿真等方面都是以三维实体模型为基础，另外还实现了动态交互的设计的设计功能，实现煤机设备的三维可视化和虚拟现实进而提高对采煤设备和实际工况分析，具有很大的实用性于必要性。 关键词（用分号分开，最多4个）山西整合煤矿虚拟现实三维可视化
三维可视化技术都有哪些运用 伴随着数据在当前互联网技术迅速发展壮大下变的层面更广，总数更大、构造愈来愈繁杂，大家如果想要更加清楚，迅速的认识和了解一份数据，传统化的二维平面图数据图表现已不能够满足需求，三维可视化技术越融合多媒体技术、互联网技术及其三维镜像技术完成了数据处理的虚拟化，根据对物体展开多方位的监管，搭建根据现实的3D虚拟现实技术实际效果，让数据呈现更加直观和易于了解，现已短时间变成信息内容智能化管理的关键构成部分，被广泛运用到各制造行业中。 一、什么叫数据可视化 简便的来讲数据可视化便是依据数据的特点、特性等属性，根据图像处理等适合的方法，将数据形象化的有概念性的展现出，作用大伙儿更强的、更清楚的了解数据，把握数据中的有效信息内容。 1.数据可视化的发展壮大与运用 数据可视化并不是什么新型技术，其发展历程发源能够上溯二十世纪50年代电子计算机图形学的初期。那时候，大家就可以利用软件建立出了第一批图形图表。伴随着互联网技术、电子计算机技术和优秀人才层面的短时间发展壮大，各种各样的数据可视化呈现在大家
的眼下。伴随着近几年来大数据备受关注，互联网端数据剖析产品盛行。企业历经前些年IT 系统基本建设后累积了很多数据，包含业务流程数据、客户数据、以及他第三方数据。这种数据对公司很有使用价值，探寻和剖析的意向明显，其才被更广泛运用到每个制造行业中。 （1）数据可视化运用可分成三类： ①宏观环境形势可视化：宏观环境形势可视化就是指在特殊环境中对随时间流逝而持续转变的总体目标实体展开觉察，能够直观、灵活、真实地展现宏观环境形势，能够迅速把握某一行业的总体形势、特点。 ②机器设备模拟仿真运作可视化：根据图像、三维动漫及其电子计算机程序控制技术与三维建模相结合，完成对机器设备的可视化表述，使管理者对其所管理的机器设备有品牌形象实际的定义，对机器设备所在的部位、外观设计及全部主要参数一目了然，会大大减少管理者的劳动效率，提升管理高效率和管理水准。 ③数据分析可视化：是现阶段谈及较多的运用，广泛运用于商务智能、政府部门管理决策、公众服务、网络营销这些行业。凭借可视化的数据数据图表，能够很清楚合理的传递与沟通交流信息内容。 2.数据可视化的发展趋向
三维可视化机房数据中心智能监控管理系统随着计算机技术的迅速发展，数字交换技术的日新月异，计算机通信已经深入到社会生活并对社会经济的发展起着决定性的作用，而在这其中计算机机房数据中心作为载体更是整体生态链中的重中之重。尤其是近年来，云技术的突飞猛进，计算机机房数据中心所承受的压力越来越大:机房计算机系统的数量与日俱增，其环境设备也日益增多，机房环境设备(如供配电系统、UPS电源、空调、消防系统、保安系统等)，由于各类设备各自独立，如果没有统一的监控系统进行管理，主要是依靠值班人员的定时巡检来进行系统监控，由于值班人员知识面和安全管理的问题，值班人员不可能详细地检查每套系统，所以存在较大的安全生产隐患。 因此，为满足工作需要，提高机房维护和管理的安全性，北京金视和科技股份有限公司建立一套“可视化、智能化、远程化”的监控系统，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。系统简介 三维可视化机房数据中心智能监控管理系统(3DDCIMMS)对机房实现远程集中监控管理，实时动态呈现设备告警信息及设备参数，快速定位出故障设备，使维护和管理从人工被动看守的方式向计算机集中控制和管理的模式转变。突破性的三维仿真技术是智能可视化数据中心建设的一个重要的组成部分，机房设备具有数量大、种类多、价值高、使用周期长、使用地点分散、缺少实时性管理、管理难度大等特点。全三维可视化监控平台，形象化的虚拟场景和真实数据相结合，增强机房设备、设施数据的直观可视性、提高其利用率。 系统特点 三维虚拟可视化平台 在现有资源管理系统数据库的基础上，以三维虚拟现实的形式展现数据中心的运行情况。实现可视化管理和服务器设备物理位置的精确定位。三维虚拟现实方式
三维机房可视化运维管理系统 系统简介 随着社会信息化程度的不断提高，机房计算机系统的数量与俱增，其环境设备也日益增多，机房环境设备（如供配电系统、UPS电源、空调、消防系统、保安系统等）必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。因此，对机房动力设备及环境实施管理就显得尤为重要。为满足工作需要，提高机房维护和管理的安全性，北京金视和科技股份有限公司建立一套“可视化、智能化、远程化”的三维机房可视化运维管理系统，为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。 三维机房可视化运维管理系统对机房实现远程集中监控管理，实时动态呈现设备告警信息及设备参数，快速定位出故障设备，使维护和管理从人工被动看守的方式向计算机集中控制和管理的模式转变。突破性的三维仿真技术是智能可视化数据中心建设的一个重要的组成部分，机房设备具有数量大、种类多、价值高、使用周期长、使用地点分散、缺少实时性管理、管理难度大等特点。全三维可视化监控平台，形象化的虚拟场景和真实数据相结合，增强机房设备、设施数据的直观可视性、提高其利用率。 系统特点 三维虚拟可视化平台 在现有资源管理系统数据库的基础上，以三维虚拟现实的形式展现数据中心的运行情况。实现可视化管理和服务器设备物理位置的精确定位。三维虚拟现实方式对机房楼层、设备区、设备安装部署情况及动力环境等附属设施的直观展示，实时展现监控和报警数据。可实现360度视角调整。 IT资产可视化管理 在三维环境中通过鼠标点击实现楼层、机房、机房子区域、机柜、设备的分级直接浏览。实现机房可用性动态统计，包括空间可用性、用电量分布、温湿度分布情况和机房承重分布情况统计。当上架设备物理位置发生变化时，设备位置根据数据库变化自动变更。用户也可通过维护工具自行调整。 机房环境监控可视化管理 在三维环境中以虚拟现实的方式来展示传统环境监控系统，给管理员一个更加贴近现实场景的操作环境，进一步提升了操作体验。极大的提高的机房监控管理的人性化、真实化。