基于ArcEngine和Unity3D的虚拟校园漫游系统的研究与实现 (1)

分类号：P208密级：公开UDC：单位代码：10424工程硕士学位论文基于ArcEngine和Unity3D的虚拟校园漫游系统的研究与实现岳汉秋申请学位级别：工程硕士领域名称：测绘工程指导教师姓名：牟乃夏职称：副教授指导教师姓名：刘文宝职称：教授指导教师姓名：王海银职称：高级工程师山东科技大学二〇一二年五月论文题目：基于ArcEngine和Unity3D的虚拟校园漫游系统的研究与实现作者姓名：岳汉秋入学时间：2010年9月领域名称：测绘工程研究方向：地理信息系统开发与应用指导教师：牟乃夏职称：副教授指导教师：刘文宝职称：教授指导教师：王海银职称：高级工程师论文提交日期：2012年4月18日论文答辩日期：2012年6月10日授予学位日期：RESEARCHANDREALIZATIONOFVIRTUALCAMPUSROAMINGSYSTEMBASEDONARCENGINEANDUNITY3DADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFENGINEERINGfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyYueHanQiuSupervisor:ProfessorMuNaixiaGeomaticsCollegeMay2012声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。工程硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学工程硕士学位论文摘要摘要三维GIS是GIS学科领域内研究的热点之一，它在描述地理现象时比二维GIS更具可表达性、可认知性，具有更形象的现实逼真效果，三维GIS可以表达空间对象间的平面、垂向关系，也能够进行三维分析。虚拟现实技术已遍及到教育、通信、医疗、工程设计、商业和娱乐等诸多领域，通过地理信息系统与虚拟现实技术的结合构建虚拟校园漫游系统，可以逼真生动的重现校园景观，为师生提供一个三维可视化的、有声有色的信息介绍与查询环境。同时它还可以促进远程教学的发展，为数字校园的建设提供一个很好的平台。本文在研究和总结国内外三维GIS发展和开发现状的基础上，确定以VisualStudio10.0和Unity3D为开发平台，以ArcGISEngine为开发工具，研究了虚拟校园漫游系统建设中的关键技术和理论：三维空间数据模型获取方法以及模型建设理论、数字高程模型理论与获取方法、网络分析模型理论和环境建模技术、真实感实时绘制技术、实时碰撞检测技术以及LOD技术。以山东科技大学为例，对虚拟校园漫游系统进行了需求分析，并根据系统的需求进行系统的总体框架设计、数据层设计、功能模块设计，最后根据系统的功能模块实现了系统的功能。基于ArcGISEngine和Unity3D建设的虚拟校园漫游系统实现了三维空间数据更新和编辑，基于网络分析模型进行了二维道路分析和三维楼道分析，并根据分析结果进行三维场景的导航漫游，通过虚拟现实技术实现了第三人称的虚拟场景漫游，丰富了与用户交互的形式，更好的服务于师生的教学与生活，并且系统操作简单、运行稳定。关键词：虚拟校园，ArcGISEngine，Unity3D，漫游系统，三维GIS山东科技大学工程硕士学位论文摘要ABSTRACT3DGISisoneoftheresearchfocusintheGISfields，Differentfrom2DGIS,Itismoreexpressive,cognitiveandwiththeimageofrealityandrealismtodescribethegeographicphenomenon.3DGIScanexpresstheplaneinthespacebetweenobjects,verticalrelations,Butalsocanbethree-dimensionalanalysis.Thevirtualrealitytechnologyhasalreadyspreadtoeducation,communication,medicalcare,engineeringdesign,commercialandentertainmentfields,Itcanberealistictoreproducethecampuslandscapetocombinegeographicinformationsystemsandvirtualrealitytechnologytobuildavirtualcampusroamingsystem.Thesystemprovideathree-dimensionalvisualization,soundandcolorinformationsheetsandqueryenvironmentforteachersandstudents,Italsocanpromotethedevelopmentofdistancelearning,andprovidinganexcellentplatformfortheDigitalCampus.BasedontheresearchandsummarizedthedevelopmentofGISathomeandabroad,ThispaperresearchedthekeytechnologyandtheoryintheprocessbuildingthevirtualcampusroamingsystembasedonVisualStudio10.0andUnity3Dasdevelopmentplatform,andbasedonArcGISEngineasdevelopmenttools.Thekeytechnologyandtheorycomprisethethree-dimensionalspatialdatamodelandmodel-building,thetheoryofdigitalelevationmodeltheoryandmethodsofaccesstothenetworkanalysismodel,aswellasenvironmentalmodeling,thetechnologyofrealisticreal-timerendering,real-timecollisiondetectionandLODtechniques.ThenbuildthevirtualcampusroamingsystemofShanDongscienceandtechnologyuniversity,Accordingtosystemrequirementsitdesignthesystemframework,datalayerandfunctionmodule,Finally,itachievethefunctionofthesystemThevirtualcampusroamingsystembasedonArcGISEngineandUnity3DtoachieveThree-dimensionalspatialdataupdateandedit，Two-dimensionalroadanalysisandthree-dimensionalcorridoranalysisbasedonnetworkanalystmodelandresultsoftheanalysisachieve3Dscenenavigationroaming,throughvirtualrealitytechnologytoachievethevirtualtourofthethirdperson,itprovidearichformforusertointeractwithcomputer,Andalsolivingabetterservicetoteachersandstudents.ThesystemisstableanditiseasyforusertooperateKeywords:VirtualCampus,ArcGISEngine,Unity3D,RoamingSystem,3DGIS山东科技大学工程硕士学位论文目录I目录1绪论................................................................................................................11.1引言...................................................................................................................................11.2选题背景和研究意义......................................................................................................11.3国内外发展现状..............................................................................................................21.4研究方法与技术路线......................................................................................................31.5本论文研究的内容..........................................................................................................42虚拟校园漫游系统建设的相关理论和关键技术..........................................62.1三维空间数据模型..........................................................................................................62.2数字高程模型................................................................................................................112.3网络分析模型................................................................................................................152.4虚拟现实技术...........................................................................................