指揮顯示二三維聯動系統設計

劉丹++梅玉航++唐藝靈

摘 要為實現指揮顯示系統二、三維軟件間的聯動顯示和數據交互功能，在分析了SuperMap GIS軟件體系結構及技術優勢的基礎上，闡述了二三維聯動的實現思路，設計了適用于靶場的指揮顯示二三維聯動系統，并展示了二三維聯動系統應用的顯示效果。

【關鍵詞】二三維聯動 二三維一體化 SuperMap 組件技術

1 引言

指揮顯示系統在靶場中承擔試驗信息的實時顯示任務，為參試人員提供清晰、準確、直觀的試驗綜合態勢信息，為指揮決策提供依據。系統中的二、三維軟件分別以二維數字地圖和三維空間場景的形式將實時接收的試驗信息呈現給參試人員。以往，參試人員需使用相互獨立的二、三維軟件完成試驗前的二、三維方案制作，并在試驗過程中根據實時數據完成目標切換、角度調整、姿態變化等一系列操作。隨著試驗任務的日益增多、顯示手段的不斷豐富，試驗準備和試驗實施過程中的工作日漸繁重，對參試人員的試驗能力和工作效率提出了更高的要求。針對上述情況，利用SuperMap GIS軟件的“二三維一體化”技術，將二、三維軟件整合為一個系統相互關聯、相互配合，從兩個方面綜合反映試驗態勢信息，實現可視化層面和數據層面的聯動。

2 SuperMap GIS軟件體系結構及技術優勢

隨著GIS在各個領域的應用和不斷發展，人們對二三維可視化應用的要求逐漸提高，單純的二維和三維可視化系統已不能滿足很多領域的進一步需求。在這種情況下，“二三維一體化”概念應運而生，SuperMap GIS 6R系列地理信息系統軟件將這一思想融入到全系列產品中，通過其先進的理念和靈活的應用為人們帶來更加豐富的用戶體驗。

2.1 SuperMap GIS軟件體系結構

SuperMapGIS軟件體系包括桌面、組件、服務器和客戶端四個產品，具體指桌面應用軟件SuperMap Deskpro.Net、組件式開發平臺SuperMap Objects.Net/Java、服務式GIS開發平臺SuperMap iServer Java以及客戶端開發包SuperMap iClient for Realspace。用戶可根據自己的需求選擇不同的軟件產品進行設計和開發。

2.2 SuperMap GIS軟件技術優勢

（1）SuperMap GIS對組件技術的應用可有效提高整體開發效率，具有可復用、可替換、可組合、可移植的特點，對系統的維護和二次開發具有很大價值。

（2）SuperMap GIS中，二維和三維數據具有統一的數據模型和數據結構，實現了二維和三維空間數據存儲和管理的一體化，支持包括三維模型數據、DEM數據、矢量數據、影像數據在內的多種類型數據的應用。

（3）SuperMap GIS實現了二三維符號一體化，通過符號庫對符號資源進行組織和管理，支持二維和三維符號的靈活使用。

（4）SuperMap GIS具有先進的二三維緩存體系，并針對不同的數據類型提供專門的緩存技術，有效提高GIS數據顯示和瀏覽的速度，從而帶來更加流暢的用戶體驗。

（5）SuperMap GIS支持包括Oracle和SQL Server在內的多種類型的數據庫型數據源，并針對不同類型的數據庫提供了相應的數據空間引擎，便于用戶根據自己的需要選擇合適的數據庫。

3 SuperMap GIS三維模型應用流程

在二三維聯動系統中，三維模型數據在展現地理空間信息方面具有明顯優勢，是構成二三維聯動系統的重要部分。使用SuperMapGIS軟件展示三維效果需要使用建模軟件Autodesk 3ds Max。使用Autodesk 3ds Max建模后，利用SuperMap的Max插件將模型數據導出為SuperMap GIS支持的CAD矢量模型數據集、KML文件及SCV模型緩存文件，使用SuperMap Deskpro.Net瀏覽導出的模型數據，SuperMap工作空間中保存生成的三維場景。如用戶需要對模型數據進行網絡發布，可使用SuperMap iServer Java將所需的工作空間文件發布為三維服務，通過安裝了SuperMap iClient for Realspace的瀏覽器對三維場景及模型數據進行瀏覽。三維模型應用流程如圖1所示。

4 二三維聯動的實現思路

二三維聯動主要解決兩個方面的主要問題：場景同步和數據同步。

4.1 場景同步

通過二維和三維坐標的映射，實現二維平面地理位置與三維空間地理位置的一一對應。為保持二維和三維位置一致，首先要將不同坐標系下的坐標數據統一在同一空間坐標系下，通過坐標轉換完成二維和三維坐標之間的換算。為了減少坐標轉換工作量，提高系統性能，采用WGS-84坐標系作為二三維聯動系統的坐標系。在此基礎上，采用消息觸發機制，當二維或三維中某個場景位置發生變化時，另一視圖場景隨之發生相應的變化。

4.2 數據同步

在SuperMap中，將每個空間數據集的全部對象都儲存在數據庫中，每個對象都有一個唯一的標識SmID。SmID號的唯一性實現了空間數據與屬性數據的關聯。通過比較和獲取二維和三維圖層的SmID號即可實現二維和三維的數據同步。

5 指揮顯示二三維聯動系統設計

指揮顯示二三維聯動系統選用SuperMap Objects.Net 6R為開發平臺，充分發揮組件技術的優勢，在Visual Studio 2010環境下，使用C++語言進行開發。采用Autodesk 3ds Max和SuperMap Deskpro.Net 6R實現三維模型的制作和應用，使用Oracle數據庫儲存空間數據，利用SDX+空間數據引擎對數據進行管理和操作。

指揮顯示二三維聯動系統包括二維模塊和三維模塊，二者通過二三維聯動技術手段實現了二三維的無縫鏈接。其中二維模塊包括以下功能：目標配置（目標編號、目標名稱、目標類型、位圖文件、航跡設置）、圖元管理（點、線、平面圖形、文字、圖標等）、站點管理（站點名稱、站點坐標）、設備布局（各站點對應設備）、數據管理（數據接收、數據顯示、數據存儲、數據回放）、地圖控制（移動、放大、縮小、比例尺設置、地名查詢、地圖量算、閃爍點顯示）。三維模塊在二維模塊的基礎上增加了更加豐富的顯示功能，可以根據需求從不同角度展示目標的運動姿態、運動速度和運動軌跡，通過指令控制的方式實現。針對三維模型的使用增加了實體管理功能，包括裝備模型、建筑物以及地貌等?；谌SGIS在特效方面的優點，增加了氣象參數設置功能，可根據當時的天氣情況對陽光、云、雨、雪、霧、風等氣象參數進行設置，通過三維場景的天氣變化給人身臨其境的感受。二三維聯動即實現二維和三維場景和數據的同步。具體功能包括：查詢同步（當查詢某一坐標或地物時，二維和三維窗口同步顯示查詢結果）、模型同步（當在二維或三維窗口添加或刪除二維位圖或三維模型時，另一窗口同步添加或刪除對應的模型或位圖）、信息同步（二維和三維同步接收來自網絡的信息，包括目標的運動姿態、運動速度等參數，并以二、三維目標運動軌跡、數據及曲線的方式呈現）、顯示同步（當二維或三維中某一場景發生變化時，另一方會做出同步改變，保持二維和三維同步顯示同一場景）、操作同步（當選中二維或三維中某一目標進行跟蹤或定位等操作時，另一方同步對同一目標進行同樣的操作）。指揮顯示二三維聯動系統功能結構如圖2所示。

目前，指揮顯示二三維聯動系統已經在試驗中得到應用，實現了二維數字地圖和三維空間場景的配合和統一。指揮顯示二三維聯動系統地形顯示效果如圖3所示。

6 結束語

指揮顯示二三維聯動系統的應用，豐富了試驗指揮顯示手段，減少了參試人員的試驗準備和應急處置時間，提高了參試人員的工作效率，為進一步提高綜合試驗能力做出積極的嘗試和探索。隨著GIS和二三維一體化技術的不斷發展，二三維聯動系統將隨之完善，更好地滿足未來試驗提出的更高要求。

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作者單位

92941部隊96分隊 遼寧省葫蘆島市 125001