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基于TerraExplorer Pro的校園三維瀏覽系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

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李 佼 ，吳健平，姚申君

（華東師范大學(xué) 地理信息科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海，200062）

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摘要：校園三維瀏覽系統(tǒng)基于三維可視化和地理信息系統(tǒng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)校園三維瀏覽，是校園三維地理信息系統(tǒng)的重要組成部分。TerraExplorer Pro是SkylineGlobe系列軟件中的一個(gè)軟件，在三維瀏覽、分析的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)方面功能強(qiáng)大。message是TerraExplorer Pro中對(duì)象的基本屬性之一，它提供為三維場(chǎng)景中所有對(duì)象添加信息的功能。利用TerraExplorer Pro在三維瀏覽等方面的優(yōu)勢(shì)，探究構(gòu)建校園三維瀏覽系統(tǒng)的方法。本文重點(diǎn)研究TerraExplorer Pro中對(duì)象的message屬性，并以上海華東師范大學(xué)校園為例，闡述基于TerraExplorer Pro，利用腳本語(yǔ)言定義message進(jìn)行校園三維瀏覽系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的方法。

關(guān)鍵詞：三維可視化；三維校園；校園瀏覽系統(tǒng)

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The Development of Scanning System of Three-Dimensional Campus Using TerraExplorer Pro

LI Jiao（李佼）?WU Jian-ping（吳健平）?YAO Shen-jun（姚申君）

(Key Lab. of Geographic Information Science, Ministry of Education,?East?China?Normal?University,?Shanghai, 200062)

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Abstract:?The scanning system of three-dimensional campus is an important part of three dimensional campus GIS based on integrated Technology of three dimensional visualization and geographic information system. TerraExplorer Pro which is a part of software series of SkylineGlobe, is powerful on application development of three-dimensional visualization and analysis. Message, one of general?attributes?of an object in TerraExplorer Pro development environment can add information to all the objects. The study of the common approach of designing the scanning system of three-dimensional campus relies on the advantages of the TerraExplorer Pro software. The article concentrates on discussing the usage of message. The common approach of designing the scanning system of three-dimensional campus by script languages based on TerraExplorer Pro software is put forward in this article after the application of the 3D campus of?East?China?Normal?University.

Key words:?three dimensional visualization; three-dimensional campus; campus scanning system

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1?引言

TerraExplorer Pro（以下簡(jiǎn)稱(chēng)TE Pro）是SkylineGlobe系列軟件中的一個(gè)軟件，用于創(chuàng)建、編輯、注記和發(fā)布具有實(shí)景效果的三維場(chǎng)景，并可以在上面添加二維或者三維的物體、路徑、場(chǎng)所以及地理信息文件，建立三維地理信息系統(tǒng)，供用戶(hù)瀏覽、分析空間數(shù)據(jù)。

目前，已有很多用戶(hù)利用TE Pro建立三維地理信息系統(tǒng)，如泰瑞數(shù)創(chuàng)科技（北京）有限公司開(kāi)發(fā)的基于三維地理信息系統(tǒng)的移動(dòng)城市_NGCC?；北京時(shí)空信步科技有限公司實(shí)現(xiàn)的浙江苕溪流域網(wǎng)絡(luò)三維地理信息系統(tǒng)等。TE Pro技術(shù)已在城市規(guī)劃、環(huán)保應(yīng)用、能源管理、地質(zhì)勘探、房產(chǎn)應(yīng)用等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用：王愛(ài)國(guó)等利用Skyline的相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了3D GIS在國(guó)土資源信息管理（2007）^[1]；黃麗虹，朱大明等對(duì)SkylineGlobe中的TerraExplorer Pro在數(shù)字城市用地規(guī)劃建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，從而實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字城市的模擬建設(shè)(2007)^[2]。

校園三維瀏覽系統(tǒng)是以航空影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于三維可視化和地理信息系統(tǒng)等技術(shù)建立三維校園景觀(guān)模型，與校園地理信息和其他校園信息結(jié)合，從而真實(shí)地反映校園自然景觀(guān)和人文建筑風(fēng)格，充分展示美麗的校園風(fēng)貌的信息系統(tǒng)，是校園三維地理信息系統(tǒng)的重要組成部分。本文重點(diǎn)討論TE Pro中對(duì)象的message屬性，介紹使用腳本語(yǔ)言設(shè)計(jì)定義的message開(kāi)發(fā)校園三維瀏覽系統(tǒng)的方法，并以華東師范大學(xué)為例，闡述構(gòu)建校園三維瀏覽系統(tǒng)的一般方法。

2 TE Pro中對(duì)象的message創(chuàng)建

message是TE Pro中對(duì)象的基本屬性之一，它能為三維場(chǎng)景中所有對(duì)象添加信息，是利用腳本語(yǔ)言定制系統(tǒng)的途徑之一。

message可以是一串文本字符、一個(gè)html網(wǎng)頁(yè)、腳本語(yǔ)句編寫(xiě)的程序或者其他類(lèi)型（如：圖片、文檔等）的文件，這些不同類(lèi)型的文件都可通過(guò)message賦予某一對(duì)象，當(dāng)點(diǎn)擊此對(duì)象時(shí)在TE Pro窗口中的左上、左下或主容器（upper left, lower left, main containers）中的選項(xiàng)卡、消息欄(message bar)、默認(rèn)瀏覽器(floating browser)和彈出窗口(floating popup)中顯示或執(zhí)行。message適用的范圍很廣，它可以添加到任何物件（objects）、視點(diǎn)（locations）、路徑（routes）等對(duì)象的屬性里，也可以直接在信息樹(shù)中添加（Information Window message element），還可以作為啟動(dòng)（Startup）?message在工程啟動(dòng)的時(shí)候顯示。

一般而言，創(chuàng)建對(duì)象的message都是通過(guò)對(duì)象的屬性窗口（properties sheet）（圖1）進(jìn)而打開(kāi)創(chuàng)建message對(duì)話(huà)框（create message）(圖2)。不同對(duì)象的message都有對(duì)應(yīng)的message屬性值，無(wú)message時(shí)，其message屬性值為-1，即要清除已有的message可使用message編輯對(duì)話(huà)框中的重置按鈕（Reset），也可將message的屬性值設(shè)為-1。

message的類(lèi)型有文本型（Text）、網(wǎng)頁(yè)或圖片型（HTML/Image）、文件型（File）、腳本型（Script）、鏈接型（Links）及屬性型（Attributes）。在創(chuàng)建message對(duì)話(huà)框中，可根據(jù)需要設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)：類(lèi)型（type）、路徑(path)、message顯示的位置(client)、彈出窗口的屬性參數(shù)(popup option)等。由于message類(lèi)型的不同，創(chuàng)建message對(duì)話(huà)框中的參數(shù)也隨之變化。

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??????1)?文本型（Text）message

文本型message是用戶(hù)在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中輸入的文本信息，多用于總括性的介紹，其顯示位置可以為消息欄、浮動(dòng)的彈出窗口或窗口的選項(xiàng)卡中，創(chuàng)建此類(lèi)型的message只需在文本輸入框（圖2）中輸入相應(yīng)的內(nèi)容。

2)?網(wǎng)頁(yè)或圖片型（HTML/Image）message

網(wǎng)頁(yè)型message是已有的html網(wǎng)頁(yè)或圖片中的信息，可以通過(guò)定義鏈接地址和路徑來(lái)創(chuàng)建，在TE Pro的任何容器中以及以浮動(dòng)窗口的的形式顯示(圖3)。

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當(dāng)message的顯示形式為浮動(dòng)窗口（floating popup）時(shí)，可對(duì)此窗口進(jìn)行添加標(biāo)題（caption），控制此message顯示后持續(xù)的時(shí)間（timeout）、顯示位置（position）和尺寸（size）等設(shè)置。

3)?文件型（File）message

文件型message是已有的文件中的信息，可以是包括圖片在內(nèi)的任意類(lèi)型的文件，創(chuàng)建方法與網(wǎng)頁(yè)型message類(lèi)似，也是定義文件的路徑或鏈接地址。需要指出的是，所引用的文件信息都通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器打開(kāi)，當(dāng)引用瀏覽器支持的文件類(lèi)型時(shí)，message可以顯示在TE Pro中的任何容器中；但出于信息安全的考慮，當(dāng)瀏覽器不支持所引用的文件格式或存在信息安全的限制時(shí)，瀏覽器將提示出錯(cuò)或警告。

4)?屬性型（Attributes）message

屬性型message包含圖、文、表多種信息，?其message創(chuàng)建窗口為用戶(hù)提供了標(biāo)題(title)、圖片(image)、詳細(xì)描述(description)、屬性表(attributes)等組成的屬性模板（圖4），用戶(hù)只需在相應(yīng)的位置添加信息即可。屬性表中包括標(biāo)題、描述、工具提示（tooltip）等內(nèi)容。

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在此需要注意圖片的訪(fǎng)問(wèn)形式，可以是有效的鏈接地址或路徑，如果是通過(guò)路徑的方式訪(fǎng)問(wèn)本地圖片，則最終對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行打包輸出時(shí)此處的圖片將不能被復(fù)制到數(shù)據(jù)包中，即如果系統(tǒng)有遠(yuǎn)程使用或網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的需求時(shí)圖片將無(wú)法顯示。

5)?鏈接型（Links）message

鏈接型message的創(chuàng)建對(duì)話(huà)框格式與屬性型的類(lèi)似，它提供標(biāo)題(title)、圖片(image)、詳細(xì)描述(description)、鏈接列表(links)等信息模板，用戶(hù)可自定義鏈接標(biāo)題和關(guān)于此鏈接的提示。

6)?利用腳本語(yǔ)言定義的message

利用腳本語(yǔ)言定義的message可以向TE Pro界面中添加自定義格式、內(nèi)容的信息，開(kāi)發(fā)自己的三維可視化應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)、系統(tǒng)與三維世界的交互操作。

TE Pro API提供一系列COM接口，可控制三維場(chǎng)景中所有的對(duì)象及其動(dòng)作。可用于客戶(hù)化定制TE Pro應(yīng)用系統(tǒng)，提供擴(kuò)展功能用于訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)，例如數(shù)據(jù)庫(kù)、GIS文件和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。所有COM提供的接口既可以通過(guò)腳本語(yǔ)言（如javascript），也可以通過(guò)C++或Visual Basic訪(fǎng)問(wèn)。

利用腳本語(yǔ)言定義的message可以使用JavaScript或者VBScript腳本語(yǔ)言^[3]進(jìn)行編程，或者兩者相互調(diào)用來(lái)完善分析功能，創(chuàng)建方法有兩種，一是在創(chuàng)建腳本型（Script）message時(shí)，直接在代碼欄中輸入Script代碼；二是使用網(wǎng)頁(yè)或圖片型（HTML/Image）message顯示基于腳本語(yǔ)言制作的html網(wǎng)頁(yè)。

3?華東師范大學(xué)校園三維瀏覽系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

華東師范大學(xué)校園三維瀏覽系統(tǒng)作為學(xué)校的一個(gè)展示平臺(tái)，旨在直觀(guān)展示校園風(fēng)貌，幫助瀏覽者從各方面了解學(xué)校的整體情況，并對(duì)校園游覽進(jìn)行直觀(guān)導(dǎo)航^[4]。

3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以華東師范大學(xué)為例，在TE Pro環(huán)境下實(shí)現(xiàn)三維校園的建設(shè)，包括校園地形、主要建筑、綠化景觀(guān)及設(shè)施等；并著重圍繞message來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能（圖5）：
??????1)?校園信息瀏覽

該模塊通過(guò)為校園主要建筑添加message，結(jié)合三維窗口的顯示，實(shí)現(xiàn)校園信息的可視化瀏覽。

2)?校園景點(diǎn)展示

該模塊通過(guò)設(shè)置校園景點(diǎn)標(biāo)示，并為這些標(biāo)示添加message，實(shí)現(xiàn)了校園景點(diǎn)的展示，用戶(hù)可以直接在三維窗口中點(diǎn)擊感興趣的景點(diǎn)標(biāo)示進(jìn)行瀏覽。

3)?校園游覽路線(xiàn)

該模塊的設(shè)計(jì)主要結(jié)合腳本語(yǔ)言定義的message來(lái)實(shí)現(xiàn)校園基本游覽和用戶(hù)自定義游覽路線(xiàn)的查詢(xún)。

3.2校園三維場(chǎng)景的構(gòu)建

三維場(chǎng)景包含三維地形平臺(tái)、空間對(duì)象以及相關(guān)專(zhuān)題信息等，本文基于SkylineGlobe系列軟件構(gòu)建校園三維場(chǎng)景。SkylineGlobe軟件包括TerraBuilder、TerraExplorer Pro以及TerraGate主要軟件，其中TerraBuilder用于建立三維地形數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，TerraExplorer Pro用于添加或者導(dǎo)入專(zhuān)題信息，構(gòu)建三維場(chǎng)景。

TerraBuilder?是用于融合大量的影像、高程和矢量數(shù)據(jù)，以此來(lái)創(chuàng)建精確三維地形模型，能迅速創(chuàng)建、編輯和維護(hù)三維地形數(shù)據(jù)庫(kù)的3D?平臺(tái)構(gòu)造器。在TerraBuilder下建立三維地形數(shù)據(jù)庫(kù)的步驟如下：

1）獲取影像或者航片數(shù)據(jù)和DEM?數(shù)據(jù)；

2）將影像或者航片數(shù)據(jù)和DEM?數(shù)據(jù)甚至矢量數(shù)據(jù)添加到TerraBuilder?中,并且利用其提供的數(shù)據(jù)處理工具對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪、調(diào)色等處理；

3）將影像或者航片數(shù)據(jù)和DEM?數(shù)據(jù)進(jìn)行融合；

4）最后生成地形數(shù)據(jù)庫(kù)( *. mpt )。

在TE Pro中融入三維地形數(shù)據(jù)（*.mpt）、三維景觀(guān)數(shù)據(jù)^[5]以及二維GIS數(shù)據(jù)，創(chuàng)建*.fly文件，打包后形成場(chǎng)景圖。至此，基于TE Pro的三維場(chǎng)景就搭建完成了，接下來(lái)可以利用TE Pro提供的工具進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，在實(shí)現(xiàn)基本功能(如顯示控制、空間量算)的基礎(chǔ)上可以加入高級(jí)分析功能，以適應(yīng)各個(gè)不同行業(yè)的需求。

本文借助TerraBuilder將上海市遙感影像數(shù)據(jù)與DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪和融合，創(chuàng)建華東師范大學(xué)三維地形數(shù)據(jù)庫(kù)（*.mpt），然后在TE Pro中導(dǎo)入此地形數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上添加已有校園典型建筑模型及其他專(zhuān)題數(shù)據(jù)等，從而完成華東師范大學(xué)三維場(chǎng)景的創(chuàng)建。

3.3 message創(chuàng)建

為了進(jìn)一步闡述應(yīng)用message構(gòu)建校園三維瀏覽系統(tǒng)的方法，以華東師范大學(xué)為例，按照message的類(lèi)型進(jìn)行介紹：

1)?文本型（Text）message

學(xué)校簡(jiǎn)介、游覽過(guò)程中所經(jīng)景點(diǎn)、院系建筑等的文字介紹可通過(guò)定義文本型（Text）message實(shí)現(xiàn)。以為游覽過(guò)程中添加具有解說(shuō)作用的文本型（Text）message為例：游覽路線(xiàn)的設(shè)計(jì)是通過(guò)設(shè)置多個(gè)關(guān)鍵視點(diǎn)（waypoints）來(lái)創(chuàng)建游覽路徑（Route）完成，關(guān)鍵視點(diǎn)（waypoints）的屬性中具有message選項(xiàng)，將相應(yīng)的文字介紹輸入創(chuàng)建message的對(duì)話(huà)框中的文本（Text）欄。由于游覽路徑的設(shè)計(jì)中對(duì)每個(gè)視點(diǎn)顯示的時(shí)間不同，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置message的popup Option中的timeout參數(shù)來(lái)控制message的顯示時(shí)間（圖5）。

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2)?網(wǎng)頁(yè)或圖片型（HTML/Image）?message

本系統(tǒng)針對(duì)HTML/Image message的應(yīng)用之一是將學(xué)校logo、歡迎問(wèn)候語(yǔ)和制作單位等內(nèi)容制作成圖片，將其定義為啟動(dòng)（Startup）message于系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)在message bar中顯示（圖6）。

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3)?文件型（File）message????????????

校園景點(diǎn)模塊中為校訓(xùn)碑設(shè)置的message為WAV格式的音頻文件，當(dāng)用戶(hù)經(jīng)過(guò)時(shí)將自動(dòng)播放華東師大校歌。

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4)?屬性型（Attributes）message

校園信息瀏覽模塊中圖書(shū)館的信息通過(guò)定義屬性型（Attributes）message來(lái)實(shí)現(xiàn)查詢(xún)。其中屬性表中的內(nèi)容有圖書(shū)館的樓層分布及其功能等（圖7）。???????????????

5)?鏈接型（Links）message

校園信息瀏覽模塊中主要建筑物中院系或職能部門(mén)設(shè)置情況可用鏈接型（Links）message反映。如系統(tǒng)中華東師大標(biāo)志性建筑——理科大樓，其message定義為：①?message的標(biāo)題為“理科大樓”；②?圖片和詳細(xì)描述均可利用華東師范大學(xué)主頁(yè)中的資源；③鏈接列表中包括大樓中的各院系、機(jī)構(gòu)如生命科學(xué)學(xué)院、化學(xué)系的主頁(yè)鏈接，實(shí)現(xiàn)便捷的訪(fǎng)問(wèn)（圖8）。

6)?利用腳本語(yǔ)言定義的message

校園游覽路線(xiàn)模塊中游覽導(dǎo)航的功能是通過(guò)利用腳本語(yǔ)言定義的message來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中HTML網(wǎng)頁(yè)使用VBScript語(yǔ)言^[6]在Dreamweaver^[7]中制作，通過(guò)創(chuàng)建網(wǎng)頁(yè)型message將其直接植入TE Pro中作為系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。

游覽導(dǎo)航模塊其中一部分是供瀏覽者選擇游覽路線(xiàn)，這個(gè)路線(xiàn)一部分是預(yù)設(shè)的，一部分是用戶(hù)自己定義的，例如從校門(mén)至校園對(duì)外服務(wù)較頻繁的建筑等常用的的行走路線(xiàn)的查詢(xún)和展示，此功能的實(shí)現(xiàn)需要在HTML網(wǎng)頁(yè)中添加下拉列表和按鈕，列表用于放置預(yù)先設(shè)計(jì)行走路線(xiàn)，按鈕實(shí)現(xiàn)顯示行走路徑、途經(jīng)地標(biāo)以及路線(xiàn)展示的功能（圖9）。

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3.4系統(tǒng)輸出打包處理

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，需進(jìn)行打包處理，輸出所有用戶(hù)能通過(guò)Skyline公司提供的通用瀏覽器TerraExplorer Viewer進(jìn)行瀏覽的三維校園瀏覽系統(tǒng)。

４?結(jié)語(yǔ)

在全球數(shù)字化的趨勢(shì)下,三維數(shù)字信息豐富、真實(shí)、具體的表現(xiàn)力以及可視化的優(yōu)勢(shì)逐漸成為應(yīng)用的主流，隨著三維可視化技術(shù)的發(fā)展和完善，三維地理信息系統(tǒng)將是地理信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。本文結(jié)合實(shí)踐，經(jīng)過(guò)對(duì)message應(yīng)用的不斷思索和嘗試，以華東師范大學(xué)為例介紹基于TE Pro的校園三維瀏覽系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的方法，系統(tǒng)具有一定的對(duì)外展示作用和實(shí)用價(jià)值，同時(shí)突出message在瀏覽系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的廣泛性和重要性，為建立校園三維地理信息系統(tǒng)起到了鋪墊作用。由于基于message的瀏覽系統(tǒng)開(kāi)發(fā)尚處在實(shí)驗(yàn)階段，系統(tǒng)功能以及校園三維場(chǎng)景模型的建立還存在很多不足，今后將進(jìn)一步完善。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于TerraExplorer Pro的校园三维浏览系统开发（转载）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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