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摘 要

针对师生与外来者对三维电子地图需求增长及在复杂校园环境内寻路难的问题，基于三维WebGIS，结合拓扑路网和Dijkstra算法，建立了三维虚拟校园展示平台；从适用性及三维渲染等方面对比常见三维WebGIS平台，选择了Cesium作为开发平台；从开放性及兼容性等方面对比现有网页开发平台，选择了Eclipse作为系统开发平台。

以南京工业江浦校区为研究对象，搜集校园主要建筑物信息并进行三维建模，基于Cesium与Eclipse，设计和实现了南京工业大学江浦校区三维展示平台；实地采集校园路网信息确定拓扑路网节点与弧段权重，通过设计节点及弧段数据结构，建立了顾及多要素的拓扑路网，结合Dijkstra算法，完成最优路径分析功能。通过使用三维校园展示系统，运用地图浏览、地图搜索查询及路径分析功能，从而帮助人们高效利用时间。

关键词：三维WebGIS Cesium 拓扑路网 Dijkstra算法

Research on Cesium-based 3D Virtual Campus Display Platform

Abstract

For the problem of campus users' demand for three-dimensional electronic maps growing in the complex campus environment, a three-dimensional vitual campus display platform based on topological road network and D algorithm was established.; from the perspective of applicability and three-dimensional rendering, etc. The three-dimensional WebGIS platform selected Cesium as a development platform, and compared existing web development platforms from openness and compatibility, and chose Eclipse as a system development platform.

Taking Nanjing Industrial Jiangpu Campus as the research object, collecting the main campus building information and carrying out three-dimensional modeling, based on Cesium and Eclipse, designed and implemented the Nanjing University of Technology Jiangpu campus three-dimensional display platform; field collection of campus road network information to determine the topology road network The weights of nodes and arcs, through the design of nodes and arc data structures, establish a topological road network that takes into account multiple elements, and combine the Dijkstra algorithm to complete the optimal path analysis function. Through the use of a three-dimensional campus display system, map browsing, map search queries and path analysis functions are used to help people efficiently use time.

Key Words: 3D WebGIS; Cesium; Dijkstra algorithm; Topological road network

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1项目研究背景与意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3主要研究路线 3

第二章 Cesium地理数据可视化平台 4

2.1三维Web平台概述 4

2.1.1常见三维Web平台简介 4

2..1.2各平台对比 4

2.2Cesium平台概述 5

2.3模型可视化 6

2.3.1模型位置确定 6

2.3.2模型转角确定 8

2.4本章小结 11

第三章 多要素的拓扑路网构建 12

3.1数据结构设计 12

3.1.1节点数据结构 12

3.1.2弧段数据结构 14

3.2数据采集与处理 15

3.3路网实现 17

3.3.1构建方法 17

3.3.2仿真实验 18

3.4本章小结 19

第四章 三维虚拟校园系统设计与实现 20

4.1系统设计 20

4.1.1平台选择 20

4.1.2功能设计 21

4.1.3数据库设计 21

4.2功能介绍 23

4.2.1地图浏览及查询与搜索功能 23

4.2.2最优路径功能 23

4.3本章小结 24

第五章 总结与展望 25

5.1总结 25

5.2展望 25

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

1.1项目研究背景与意义

近年来，Web服务随着互联网技术的迅速发展，服务已进入千家万户。基于GIS的Web地图服务为人们提供极大便利，然而，现有WebGIS存在很多局限，多数WebGIS以处理二维数据模型为主，此模式在进行地理数据分析时存在较多问题，难以满足人们在对地物全方位认知及空间位置把握等需求。为突破传统二维地图连贯性差、传统三维可视化程度低等局限，利用三维WebGIS对校园的三维空间进行统一描述，充分准确地集成表达建筑、道路及人口等信息，形成与现世一致的三维空间框架，改变现有WebGIS地图服务现状。因此，为人们提供精度高，且方便快捷的三维WebGIS服务越来越具有现实意义。

道路网络是校园功能运行的基础道路，是校园交通活动存在和发挥作用的主要载体。南京工业大学江浦校区占地广、地况复杂、道路四通八达，如何在众多道路中选择到达目的地的最佳路线是师生及参观者需考虑的首要问题。解决寻路问题最常用的方法是运用最短路径算法，其建路网拓扑模型之上。对校园路线进行最短路径的分析，必须将现实中的道路网化为理论中的拓扑路网，在此类路网图上，现实中的道路被抽象为一条条弧段，赋予每条弧段权值来表达如路径长度或拥挤状况等特征^[1]。可见，构建拓扑是研究最短路径一个极有效的方法。

校园作为一个提升修养，认识并促进自我进步的场所，在人们生活中有着举足轻重作用。然而因校园环境复杂且校园二维地图直观性差，新生入学及外来人员入校参观时极易遇到寻路难等问题。随着学校发展，校园建筑物逐渐增多，传统网络地图无法做到及时更新，对使用网络地图到校的参观人员造成极大困扰。因此，建立一个多功能三维虚拟校园展示平台，向学生及外来人员提供实时且高精度的三维地图浏览及路径查询服务具有重要意义。

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