建设“三维数字校园信息系统“的必要性

数字时代的浪潮冲击着当今世界的每个角落，从数字地球、数字城市到数 字校园，三维数字校园目前已成为高校信息化建设的热点，成为展示高校形象 和自身信息化技术能力的一个直观的表现方式。三维数字校园是一种集数字 化、信息化、可视化等多种技术为一体的校园计算机管理应用系统。与传统二 维数字校园相比 ,三维数字校园能更真实地反映客观世界。三维数字校园系统功 能强大 ,不仅能通过互连网更直观地展示校园风貌 ,还能通过动态交互产生身临其 境的感觉 ,对提高校园管理水平等具有重要的现实意义。近年来 ,众多高校已经开 始致力于通过不同的方式、利用各种语言或软件构建数字校园。

一、三维数字校园管息系统概述

1、概念三维数字校园管息系统是基于真实数据（测绘、勘探）和真实 场景（三维建模），且融合了多项虚拟现实技术和多媒体技术而建立的数字校 园管理系统。

我公司开发的三维数字校园信息系统涵盖了地面建筑物信息，地下给水、 排水、电力、电信、天然气等各种管线信息，该系统由建筑信息系统、地下给 水信息系统、地下排水信息系统、电力信息系统、通讯线缆信息系统以及天然 气信息系统等六大子系统组成。

2、特点三维数字校园管息系统与斜视三维电子地图、一般平面效果 图、CAD电子地图、三维动画乃至沙盘具有本质上的区别。具体特点和优势如 下：⑴、数据来源真实准确，是现实校园的真实再现系统中的地物地貌不是简 单的示意或模仿，而是建立在准确地测绘（地面部分）和勘探（地下部分）的 基础之上，地面所有场景的结构、外形、尺寸、比例、色泽与现实中的校园完 全一致，地下所有不可见设施则经过精密无损探测设备勘探而来。

⑵、将地下不可见的设施或构筑物生动呈现在管理者的面前系统充分利用 地下设施精密无损探测的技术，探明地下各种管线（给水、排水、电力、电 信、天然气等），并将它们和地面构筑物一起生动地呈现在管理者的面前。因 为有了可视的地下设施或构筑物，管理者可以对水、电、气等实施节能监控。 ⑶、真正的三维立体显示和漫游斜视三维电子地图、一般平面效果图以及三维 动画实质上都是平面图，而三维数字校园融合了多项虚拟现实技术和多媒体技 术，它用计算机生成逼真的三维视觉、听觉等感受，管理

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者可以对关切的场景 进行任意角度、任意方位、任意距离地考察、了解和体验，可近可远，可左可 右，或俯瞰或仰视，或整体或局部，这些身临其境的感觉是平面图或者三维动 画所不具备的。

⑷、具有可交互的数据信息三维立体显示和漫游本身是一种视觉数据交互 更加重要的是，三维数字校园可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获 取场景或物体的属性数据资料，可查阅的数据资料赋予三维数字校园中各种构 筑物或设施完整的属性（外在形象和内在属性），它给予管理者的不仅仅是视 觉感官上的，而且清楚准确地告诉你，看到是什么、有什么特性、具备怎样的 功能、空间几何等等你所需要的而单从视觉上不能提供的背景信息。

⑸ 、易修改、易整合使用者可以根据建设方案提出不同修改意见，让不同 的建设方案 “真实”呈现在决策领导的面前，在三维场景中任意漫游，人机交 互，这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周 全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了建设项目评估的可靠性。高校 局部建设完成后，也可以根据要求定期或不定期对系统进行适时更新。还可以 根据校园各部门管理的具体需要，有针对性地建设整合不同功效的信息系统

⑹、使用简便由于三维虚拟数字校园是基于现实的仿真，有别于其他符号 意义的地理信息系统，因此使用者无需具备必要的专业技能就可以手到擒拿， 会用鼠标即会使用，支持笔记本电脑、台式机、触摸屏，还可以通过网络浏览 查阅。

二、建设 “三维数字校园信息管理系统 ”必要性 1、有利于地下管线设施科学管理

长期以来，高校在地下给水、排水、电力、电信、天然气等地下管线设施 的管理方面是一个盲点和难点。

之所以如此，一方面是因为这些地下管线设施隐蔽性强，不易引起管理者 的重视，另一方面是因为过去没有地下管线设施无损探测技术，更没有人尝试

将已经探明的地下管线设施进行三维建模成像，使它们像地面构筑物一样看得 见、摸

得着，再加上近年来校园建设的高速进行，大量设施进入道路下面，使得 有限的地下空间资源在没有规划的情况下肆意占有，各种管线的埋设相互挤占 甚至破坏，这种无

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序的地下设施建设可能给高校带来巨大经济损失和安全隐 患。与此同时由于没有完整、详实、准确、简单易用的管网资料作指导，使高 校节能减排工作步履艰难。

⑴为供水科学管理奠定基础：近年来高度重视节能减排工作，节水节 电工作成为企事业单位的重要议题，经过大量地调查发现，其实不为人们所重 视的地下供水管线一直存在巨大漏水损失，根据我公司在高校长期从事供水管 道漏损控制的经验统计，绝大多数校园供水管网的漏水损失率超过 20%。

巨大的漏水损失表明地下供水管线缺少科学管理，科学管理则要求高校对 待地下管网设施，要像对待地面构筑物一样进行有计划有组织地规划和改造， 而这些前提是建立在管理者有一套完备的地下管线设施资料。

“三维地下给水信息系统 ”则把地下给水管线生动地呈现在管理者的面前。 有了这个系统作支撑，管理者可以轻而易举地获知校园土地下面的 “伤 疤”，对症下药，合理改造，逐步理顺，而后在具备条件时有计划有步骤实施校 园供水监控综合信息平台，进而从根本上改变地下管线设施的无序管理的混乱 局面。

⑵ 为废水回收再利用奠定基础：目前校园绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲 洗、厕所冲洗等大量用水仍以自来水为主，而高校生活废水尤其是大量雨水却 白白流失，部分高校已经意识到废水回收的重要性。要回收生活废水以及雨水 则必须摸清高校排水管网详细走向和各排水管道具体用途（污水管道、雨水管 道以及雨污混流管道），然后进行合理改造，使雨污完全分离，使厕所污水和 洗漱污水分离，对不同废水进行有针对性的导流、回收、净化处理，而后再利 用，就可以实现节能和减排的双重经济效益。

有了 “三维排水信息系统 ”，管理者就可以轻松获知排水管网详细走向和各 排水管道具体用途，就可以帮助高校制定废水回收再利用的具体实施方案。

⑶ 为电能科学管理奠定基础：校园面积大，规模大，管理工作量大，电能 消耗很大 ,主要原因是学校本身体量大，教学科研工作逐年递增；同时，生活水 平的提高也导致能耗大量增加。

但用电一般管理存在以下问题：一是浪费比较严重，如无人灯，待机功耗 等 问题。二是电能利用率低，多年的大锅饭导致节能意识薄弱。大型公 共建筑 （如图书馆、教学楼、体育馆等 ）可能存在设备配置不合理、能源消耗巨 大，以及使

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用和管理不合理等问题。三是学校用电关系复杂，费用结算复杂。 学校机构众多，生活、办公、科研、场馆、商业等各种用能性质不同，分散性 强，很难实时汇总，房屋调配又会导致费用交叉，依靠人工根本无法真正进行 合理的结算。

凡此种种，说明校园电网与用电终端需要进行科学管理，而有了 “三维电力 信息系统 ”，管理者可以清晰地考察校园电网与用电终端的关系，考察校园电网 的来龙去脉，根据电缆的走向，为用电终端设置合理计量监控设备，避免浪费 用电，提高用电效率，理顺用电关系。

2、辅助校园建设规划

在校园建设过程中，很容易出现实际跟预期效果偏差很大的情况。如果利 用虚拟技术对须控制的要素描绘项目建成前后的效果，进而发现设计中的不完 善的部分，反复修改，再根据修改后的参数虚拟现实，直到在虚拟现实中达到 预期效果，这样就可减少甚至杜绝实际建成效果与设计意图偏差很大的情况。

“三维建筑信息系统 ”展现校园规划方案的沉浸感和互动性不但能够给管理 者带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口 在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规 划、设计、投标、报批、管理，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进 行辅助设计与方案评审，规避设计风险虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真 实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求建立的 逼真的三维场景，对规划项目进行真实的 “再现 ”。用户在三维场景中任意漫 游，人机交互，这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事 先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量， 加快设计速度。运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建 筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，只要修改系统中的参 数即可。

“三维建筑信息系统 ”大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计 和修正的效率，也节省了大量的资金。这是传统手段如平面图、效果图、沙盘 乃至动画等所不能达到的效果。 3、实现对国有资产进行可视化数据管理

现行资产管理模式的一个缺陷在于数字化程度高，可视化程度低，这种数 据表现出来是抽象的，过多依赖于文字表述，可接受性差，例如，土地及房屋 如果只是由数字来述，则可读性很差，如果表现为地形图的形式，则相对容易 接受。

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如果有了这个系统，再借助校园局域网，那么校园国有资产的管理将打破 时间和空间的局限，坐在办公室就可以实现对资产的日常监督检查工作。

4、展示校园风采、提升校园形象

如何把校园风光、重点实验室、图书馆等教学设施生动地展现出来？三维 数字校园就能很好地解决了这个问题，把需要展示的场景和物体轻松地生成虚 拟现实场景，身临其境地漫游于其中，其先进的交互性和真实性，给校园的宣 传、展示提供了全新的表现形式。

5、提供丰富的校园生活信息平台，方便师生校园生活和学习

校园内教学楼、宿舍楼、食堂及实验楼等公共设施众多，在三维数字校园 中，交互式的查询和漫游，使新生在入学前就可以全面的了解校园的布局，了 解校园的所有信息，为尽快的适应学习生活提供方便。

三维数字校园是数字校园发展的一个重要方向，是一项基础的数据建设， 是数字校园的载体。在三维校园空间数据的基础上，可以进一步扩展建设基于 网络的校园设施自控仿真系统（如水、电，包括路灯和照明、气、通讯、网络 线路等仿真控制）、基于三维数字校园的规划辅助决策系统、基于三维数字校

园的应急预案桌面演练系统等等，从而全面实现的校园数字化和信息化，为实 现校园现代化管理、建设和谐校园提供更大的助力

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