湖南师大虚拟校园的初步实现

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1、湖南师大虚拟校园的初步实现*摘要:ArcGIS9.0是美国环境系统研究所开发的新一代GIS软件，是世界上应用广泛的GIS软件之一，是我国GIS领域常用的商业软件，其功能十分强大。通过收集资料、资料预处理、矢量数字化、建立三维模型、导入模型、建立三维可视化等一系列步骤，利用ArcGIS9.0软件,对湖南师范大学北校区虚拟校园进行了初步实现。通过虚拟校园，可将现实校园的各项资源数字化形成一个数字空间,实现学校的教学、科研、管理、服务等活动的全部过程,从而达到提高教学质量、科研水平、管理水平的目的。关

2、键字：虚拟校园；ArcGIS9.0；湖南师大校园数字校园是数字地球的微观表现形式在校园区域的具体体现[1]。虚拟校园是数字校园工程的重要组成部分[2]。在ArcGIS9.0中,ArcGIS3D分析扩展（3DAnalysisExtensions）模块主要在三个领域提出了新的功能：三维可视化（3DVisualization）、三维符号（3DSymbology）和三维地理处理（3DGeoprocessing）。3D分析扩展模块把一个专门化3D可视化应用程序ArcScene增加到desktop中,扩充了

3、ArcCatalog和ArcMap，能更有效地管理3DGIS数据，进行3D分析，编辑3D要素，建立具有3D视图属性的图层。用户可以从已经存在的二维GIS数据中建立3D要素，或通过在ArcMap中使用表面提供Z值来数字化新的3D栅格数据和图形。通过ArcScene用户能制作现实场景，在该场景中对3DGIS数据进行访问和操作[3]。本文通过收集资料、资料预处理、矢量数字化、建立三维模型、导入模型、制作现实场景等一系列步骤，以ArcGIS9.0中的ArcGIS3D分析扩展模块为依托，建立了湖南师范大学

4、北校区的虚拟校园，从而为数字校园的建设打下良好的根基。1建立虚拟校园的流程分析系统流程是指完成这项工程的实现过程。任何一个系统，都有其实现的步骤。通过分析，我们建立的虚拟校园流程见图1。标准地形图的扫描ArcMap编辑系统编辑、图形整形纹理数据获取和编辑校园规划图的扫描地物的矢量化及等高线的编辑3Dsmax中建筑物的三维建模三维地形和三维环境的的生成恢复和再现三维世界全幅显示及放大缩小功能模型导入属性数据的编辑漫游和移动功能查询、选择、定位功能数据整理数据集成功能实现6图1建立虚拟校园的流程图F

5、ig.1Flowchartofbuildingvirtualcampus2虚拟校园的实现过程2.1数据收集在数据收集过程中,根据虚拟校园系统建设过程中对于建筑、环境等场景的要求不同,选择不同分辨率和精确度的数据和图片。内容包括:①校区1：10000地形图；②贴图资料，由数码摄像机对各个学院、宿舍的外观及校区内标志性建筑进行拍照得到。2.2数据预处理（1）将纸质地形图经过扫描数字化，导入计算机后用photoshop进行裁切，转换为灰度图，作为矢量数字化操作的底图。（2）将摄得的影像数据导入计算机内

6、储存,用photoshop软件进行纠正处理后,以JPG格式存储（可减少模型数据量大小）,作为后续模型的材质贴图。材质贴图包括建筑物的门、窗、墙壁、地板等。2.3矢量数字化（1）导入地图。导入地形图作为底图，准备数字化。（2）影像配准。利用georeferencing（影像配准）工具条上的“addcontrolpoint”（增加控制点）工具采集底图上所有方里网交点和4个角点。然后，选择该工具条上下拉菜单中的“rectify”命令，生成一个经配准了的地图，以代替处理前的地图作为数字化的底图。（3）建

7、立要素图层。根据虚拟校园系统的需要，从底图中提取地理信息，并在ArcCatalog中建立点、线、面shapefile类型的图层文件。（4）矢量化。把ArcCatalog中建立的要素图层文件加入到Arcmap中，对各要素分别进行矢量化。（5）等高线的处理。用ArcToolbox工具对等高线进行抽稀、光滑等处理。（6）TIN的建立。对等高线选择不同的算法、参数进行简化、平滑处理后，选择最佳的方案高程值建立TIN。建立TIN的过程如下：打开“从要素生成TIN”对话框(toolsà3Danalysisà

8、create/modifyTINàcreateTINfromfeatures)，选择经处理的等高线图层，选择高程值作为高度源，建立TIN（图2）。6图2生成的TINFig.2ATIN(TriangulatedIrregularNetwork)ofHunanNormalUniversity（7）模型图层的建立。由于ArcScene中要素转点的操作是针对图层而不是针对单个对象的，必须针对不同的3D模型建立图层，把步骤(4)中建筑物层对应的要素复制到以建筑物命名的图层中，以便于把3D模型分别导入Arc