基于Web GIS技术的虚拟校园系统设计与实现(2)

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虚拟校园是在“数字地球理”论构基础上实现的。在数字校园的实现中，虚拟校园是其中最重要的组成部分。虚拟校园的构建可以为校园管理、规划和对外宣传提供方便。用户也可以通过计算机对校内的道路，建筑等观赏实现真正意义上的漫游，并可以通过网络发布，极大地提升校园管理的现代化水平，为数字校园建设搭建一个很好的平台。

1.1 研究背景

1.1.1 Web GIS概况

网络地理信息系统（Web GIS）是基于Internet网络环境的一种分布式计算机信息系统，它可以通过网络进行地理信息的动态发布、共享、交互分析和查询。Web GIS的基本思想是在互联网上提供相关地理信息，让用户能够通过网络浏览器方便地浏览和获取GIS中的数据和服务，并能加以分析与应用。

一个完整的Web GIS是由多数据库、多主机和多个客户端，以分布式方式连接在Internet上组成的。主要包括以下几个部分： Web GIS浏览器，Web GIS服务器，Web GIS编辑器，Web GIS信息代理。

Web GIS具体的应用构造模式主要分为两种：客户端/服务器结构体系（Client/Server模式，简称C/S模式）和浏览器/服务器结构体系（Browser/Server模式，简称B/S模式）。前者应用系统由客户机和服务器组成，应用任务通常被分解为多个子任务，由客户机和服务器分别承担，合理、有效地利用了客户机和服务器的资源，减少了网络通信的负担，改善了系统运行的总体性能；后者应用系统由数据库、Web GIS应用服务器和客户浏览器组成，它把数据库和地理信息系统的应用逻辑分开，数据库的改变对应用的影响减少。

1.1.2 三维GIS概况

三维地理信息系统是现有地理信息系统组成部分之一，是传统GIS在维度上的扩展。从90年以来，三维地理信息系统逐渐成为GIS的研究热点，并广泛应用于地质灾害分析、古地貌重建、数字城市景观仿真与规划等领域。

相比于传统的二维GIS，三维GIS对客观世界的表达给人们的感受更为真实[1]，通过三维建模与景观构造技术，用户可以真实地表达地理环境与空间现象，描述并表达空间对象之间的垂向关系[2]。此外，三维GIS具有强大空间分析能力。其对象管理能力也突破了传统GIS的局限性。与传统二维GIS的理论研究相比，构建三维GIS系统更加复杂。

虚拟校园系统是三维GIS技术在校园数字化进程中的具体应用[3]。虚拟校园及与其研究内容相近的数字城市是三维地理信息系统发展方向之一，部分研究还处于探索阶段，很多实际问题有待解决。

1.2 虚拟校园系统的现状和发展趋势

随着三维GIS与Web GIS的发展，虚拟现实技术的日趋成熟，其应用也逐渐延伸到大学校园，成为校园数字化建设的一种新趋势。国内外不少高校都加快了对于三维虚拟校园的研究与建设。

关于虚拟校园系统的研究，美国政府从二十世纪九十年代开始制定国家信息基础设施的行动纲领，此纲领极大推动了Internet在美国大学校园的应用与发展[4]。目前，美国的虚拟校园建设己经很发达。它已涉及到学校管理、图书馆网络、科研、教学活动、学生日常生活等各个方面。例如：圣何塞州立大学利用“Second Life”平台建立了“圣何塞州立大学虚拟校园系统”，埃默里大学利用虚拟现实技术建立了校园博物馆的三维系统，通过该系统，只要参观者佩戴相应的技术装备，就可以让参观者身临其境地游览博物馆的每处[4]。

目前，国内的许多高校也分别建立起了自己的三维数字校园系统，例如：浙江大学的“浙江大学三维虚拟校园”系统，哈尔滨工业大学的“哈尔滨工业大学虚拟校园 ”系统等，都实现了校园的三维场景漫游飞行，并能通过人机交互，实现校园基础信息的查询等功能，部分校园三维系统还实现了空间的分析功能，这都为其它高校建立起自身的数字校园系统提供了借鉴与参考。