三维Web（精选三篇）
三维Web 篇1
目前, ISO/TC211和OGC对于如何提供地理信息服务已经有了相应的实施规范, 如基于Web地图服务的互操作规范 (WMS) 、基于Web要素服务的互操作规范 (WFS) 以及基于Web层服务的互操作规范 (WCS) , 但是, 以上规范都是针对二维的地理信息服务, 并不能满足具有真实感的三维地理信息服务。所以, OGC正在积极地制订一个基于Web三维服务的互操作规范 (W3DS) 。
基于XML Web Services技术的GIS Web服务产品大多只提供二维地理信息服务, 例如微软的Map Point Web Services、ESRI的Arc Web Services等。要向广大公众提供更为生动、形象的地理信息服务, 必须研究XML Web Services与3DGIS的集成技术, 为用户定制三维GIS网络服务提供解决方案。
本文详细地阐述了Web Services的技术背景以及W3DS建议草案, 设计了基于Web Services的三维GIS框架, 并论述了基于Web Services技术的框架系统的特点。
2. Web Services技术背景
2.1 Web Services概述
Web Services基于XML文档进行服务描述, 服务请求和反馈结果, 并可以在Internet上通过HTTP协议进行传递。同时, Web Services的相关标准都是W3C的开放协议, 与平台和操作系统无关, 不同平台和操作系统上的Web Services的实现在很大程度上可以做到互操作, 这使异构平台上应用的集成变得易于实现, 不同平台的客户端可以无缝的获取应用服务。
2.2 Web Services相关协议
Web Services平台必须提供一套标准的类型系统, 用于沟通不同的平台、编程语言和组建模型中的不同类型系统。主要协议有以下几个:
XML-----可扩展性标记语言 (e Xtensible Markup Language) 是Web Services平台中表示数据的基本格式。除了易于建立和易于分析外, XML主要的优点在于它的平台无关性。
SOAP----简单对象访问协议 (Simple Object Access Protocol) , 是消息传递的协议。它是用于交换XML编码信息的轻量级协议, 可以运行在TCP, HTTP等传输协议之上。这些消息包括客户端请求的数据, 以及服务返回的响应。SOAP也是基于XML的。
WSDL----Web Services描述语言 (Web Services Description Language) , 是用户与服务器之间的一个协议。他定义描述Web服务接口规范的标准协议。它包含了可传送给服务的每一条信息以及将要返回的响应类型的有关信息。
UDDI---即统一描述, 发现和集成 (Universal Description, Discovery, and Integration) , 是一套基于Web的, 分布式的, 为Web服务提供信息注册中心的实现标准规范。
2.3 Web Services体系结构
如图1:Web Services体系结构中共有三种角色:
(1) Service provider (服务提供者) :发布自己的服务, 并且对使用自身服务的请求进行响应。
(2) Service broker (服务代理者) :注册已经发布的Service provider, 对其进行分类, 并提供搜索服务。
(3) Service requester (服务提供者) :利用Service broker查找所需的服务, 然后使用该服务。
在这些角色之间使用了三种操作:
(1) publish (发布) 操作:使服务提供者可以向服务代理者注册自己的功能及访问接口。
(2) find (发现) 操作:使服务请求者可以通过服务代理者查找特定种类的服务。
(3) bind (绑定) 操作:使服务请求者能够真正使用服务提供者提供的服务。
下图更好的诠释了各个角色和协议之间运作的几个主要步骤。
3. 基于Web Services的三维地理信息服务集成体系框架
3.1 三维地理信息服务
根据OGC (Open Geospatial Consortium) 提议的W3DS (网络三维模型服务) 的定义, 三维地理信息服务主要是表达和传递给定地理区域的三维地理数据和地理元素。相对于OGC的Web地图服务 (WMS) 和Web地形服务 (WTS) , W3DS则提供了一个动态的三维场景, 用户可以交互式的浏览这些在客户端渲染的三维场景。在一个场景中, 三维GIS服务整合了不同类型 (不同层) 的三维数据。
但是, 三维场景只是重现了该区域的地理环境, 并没有体现出地理信息。如果要体现出地理信息, 还需要整合其他GIS服务, 如WFS (基于Web的要素服务) 等。而所有W3DS的实现应支持VRML97作为默认格式, 或者Geo VRML和X3D, 以弥补VRML97的缺点。
在框架方面上, 基于Web的应用程序大多是支持B/S或者C/S结构, W3DS也不例外。但是, W3DS的框架结构又不同于传统的胖客户端和瘦客户端的结构。中客户端也是需要3D可视化插件, 但是如果使用国际标准 (VRML、X3D以及SVG) 来表达数据, 则有标准的插件可以使用。其优点是3D插件能够提供实时渲染和导航能力, 以及简单的交互。
3.2 X3D标准
随着网络三维技术的发展, 新一代的网上交互式三维图形规范----X3D应运而生。X3D是Web3D联盟在VRML的基础上提出的, 它采用构件化的设计思想, 具有很强的可扩展性。但是这方面的研究还处于刚刚起步的阶段, 相关技术还有待进一步完善。X3D技术基于XML技术实现, 是VRML和XML的集成, 顺应当今网络应用模式的发展方向。X3D是针对VRML97规范的不足, 为解决交互式三维图形技术在网络上的大规模应用问题而提出的新一代三维图形规范。
X3D技术最突出的不同点是采用了构件化思想和支持多种编码格式。采用构件化的结构, 是将X3D的功能分割到相互独立的一些组件中去, 每次应用只需定义所用的组件。X3D中还通过引入概貌、组件、层机制来实现构件化结构。采用这种构件化结构, 在应用中通过在文件头部定义概貌和所用的扩展组件以及层就能确定所需的服务集, 不必将X3D的所有功能组件调入, 减轻了浏览器的负担。X3D有一个统一的API, 即场景创作接口SAI (Scene Authoring Interface) 。SAI界面将统一VRML不同的外部创作接口EAI和内部脚本API, 实现程序和场景的交互。通过统一的API可以建立更强健、可靠的执行方式。
X3D支持多种编码格式, 有Classic VRML97和XML以及压缩的二进制编码, 每一种编码都支持完整的X3D特性集。X3D中最引人注目的应该是它对XML编码的支持, 它的命名就是为了突出与XML的集成。Web3D联盟将XML纳入了X3D的可选语法, 这使得X3D能利用现有的XML资源并且能够与其他支持XML语言的应用实现数据交换。
在Web3D联盟成员的努力下, X3D经历了多年的发展, 标准不断地增加新的元素, 2003年底X3D标准的最终草案终于完成并提交ISO审议。草案分为3部分, 第1部分即X3D体系结构和基本组件规格已于2004年8月9日通过ISO审议, 正式成为ISO国际标准。
3.3 基于Web Services的三维地理信息服务体系框架
Web浏览器本身并不支持三维模型的显示, 必须安装X3D插件来解决这个问题。本文根据W3DS中等"胖瘦"的客户/服务器模型, 设计了基于X3D的三维地理信息Web服务框架, 如图4所示:
客户端:支持X3D的浏览器以及其它支持X3D的客户端应用, 主要完成三维空间数据的渲染以及动态交互功能。本文使用Bitmanagement公司的BS contact Geo插件, 该插件支持Geo Spatial组件。
服务层:依照Web Services技术结构中角色的分配, 服务层主要是建立UDDI注册中心, 对现有的二维GIS服务以及三维GIS服务进行发布和管理。服务请求者可以在UDDI注册中心查找到诸如定位服务, 路径服务等二维GIS服务, 也可以查找到诸如场景服务, 地形服务等三维GIS服务。通过Web服务描述语言 (Web Service description language, WSDL) 文档, 动态绑定GIS服务, 使得它们在网络间实现数据和函数的传输和交互。而GIS Web Services和三维GIS服务是服务提供者的角色, 主要是提供功能服务实现。
数据层:除GIS Web Services固有的数据库以外, 还需要设置三维地形数据库、基本纹理数据库、简单物体三维数据库。数据库一般采用XML/X3D文件存储。
首先, 用户在XML Web服务器发现服务, 并请求服务。XML Web服务器则发回WSDL文档, 描述服务接口。通过WSDL描述, 用户可以动态绑定GIS Web服务以及三维GIS服务。用户不需关心功能服务是如何实现, 只需要动态调用接口, 即可得到响应结果。功能接口的实现则完全对用户不透明。
3.4 系统特点
1.解决了VRML的局限性。
X3D采用组件体系结构并支持XML编码, 可以很好地解决VRML本身存在的问题。X3D的内容以使用标签集的XML来表达, 这些标签集提供了3D功能。X3D实现了与VRML的后向兼容, 现有的VRML格式可以转换为X3D格式。X3D所提供的灵活的扩展能力使得构建强大的网络3维GIS系统成为可能。
2.改善了传统的三维GIS体系框架。
由于Web Services技术本身就是基于开放标准的, 这可以高效地集成GIS服务。对于实际的开发来说, 基于服务APIs的程序开发, 可以节约时间和成本。适合中小企业或部门进行开发。而且根据不同的需要和目的, 对不同的现有系统和现有服务进行有效的集成, 不必加载所有的功能服务和数据服务。从技术上讲, 可以高效解决三维地理信息的集中式共享与服务问题, 从而大大降低实施3DGIS应用的成本, 缩短建设周期。
结束语
本文借助Web Services技术, 研究了三维地理信息服务集成体系框架。这种框架可以很好的实现现有3DWeb GIS的功能, 并可以灵活地扩展其他功能, 也可以同企业部门专业功能进行有效地集成, 有利于各企业部门间共享资源。XML Web Service技术和三维GIS技术的结合, 不仅扩展了Web Services技术在三维空间的应用, 也改善了传统的三维GIS体系框架, 并且易于集成现有系统, 为有效地解决三维GIS的集中式共享与服务问题提供一种可行方法。随着W3DS规范的不断完善和发布, 基于Web的三维GIS服务将会得到快速的发展与普及。
摘要：随着空间信息技术和网络技术的发展, 地理信息系统 (GIS) 也在不断地从二维世界走向三维世界, 从GIS应用走向GIS服务。在此基础上, 本文采用Web Services技术, 通过集成二维地理信息服务和三维地理信息服务, 研究了三维GIS的体系框架。这种框架可以很好的解决传统3DWebGIS的耦合度高, 可移植性差, 集成性能不高等缺点, 也可以弥补2DWebGIS对地物表达不够形象等不足。
关键词：Web服务,3DGIS,X3D
参考文献
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三维Web 篇2
Web GL是khronos协会于2011年发布的一种新的Web三维绘图标准,是Open GLES2.0的Web版,属于HTML5标准的一部分,具有跨浏览器、快平台、可访问GPU加速等特点。利用Web GL做渲染的流程如图1所示。
2 装箱系统模块划分与实现
2.1 系统架构功能
根据实际装箱需求设计的多容器、多物品货物装箱系统的模块设计图,各个模块的功能定义如图2:
1)车箱管理:车箱既是货物要装入的立方体容器,由于在实际装箱场景中装箱容器是预先规定好的,因此系统要具备用于管理装箱使用的容器类型的功能,需要自定义装箱容器的信息包括:箱子的长、宽、高、型号信息。
2)货物管理:货物既是需要进行装填的立方体单元,在实际装箱场景中货物有不同规格大小的类,因此系统要具备用于对装箱测试的货物信息进行管理的功能,管理的信息包括货物的长、宽、高。除此之外由于不同类型货物的方向约束也有约束因此要加上方向约束信息。
3)订单管理:用于企业对不同客户订单进行装箱测试,可以将不同货物组成一张订单,便于管理。
4)参数管理:用于设置装箱算法中的各种参数便于生成不同装箱效果。
5)装箱与显示:用于对订单进行装箱测试,生成三维装箱图及平面装箱图,利用Web GL能够动态显示装箱顺序以及回放装箱过程。除此之外,系统还提供了装箱单Excel导出,方便装箱人员确定每个箱子中所装的货物。
6)用户管理:用于管理使用系统的工作人员。
2.2 装箱功能设计流程
装箱功能设计流程根据实际生产需求来设计,首先需要定义好装箱的容器车箱的规格大小,同时添加好需要装箱的货物的规格大小以及装箱约束条件。然后添加订单,同时将货物添加进订单之中。完成以上步骤之后,进入装箱条件选择环节。先选择好装箱的容器类型和个数,然后选择好同一种装箱方式的订单,如果装箱方式不一致则不能进行装箱。最后选择装箱优化目标,包括:重量平衡、装填率最优。全部条件选好后进行装箱优化,此时使用混合遗传算法进行优化。最后,在浏览器中输出3D装箱效果图。图3为整个装箱功能流程图。
2.3 装箱矢量数据3D渲染算法
具体算法显示步骤如下:Step1:svghtml
Step1:初始化四个svg的html标签,分别作为原视图、90°视图、180°视图、270°视图的显示区域。后台ajax返回的容器和货物信息传给一个设置绘图dom的格式的js方法:set3Ddom(table,table Leng th,table Height,table Wid th)
Step2:set3Ddom根据传入容器的长、宽、高以及容器ID获取到该装箱测试下该容器内的货物信息。循环货物列表将信息拼接成:
{id,color,ispllet,code,leng th,wid th,height,weight,x1,y1,z1,x2,y2,z2,goods Num}
格式,然后将全部的货物信息放入一个数组:container Datas,将其转为json格式数据然后传入set Svg Dom方法进行在svg内的dom操作。
Step3:在set Svg Dom方法中,对container Datas中的json数据进行遍历,将货物空间对角线的两组坐标(x1,y1,z1),(x2,y2,z2)以及货物的其他信息通过createcudes方法逐个显示。
Step4:在createcudes方法中将对空间对角线的两组坐标转为自适应屏幕的3D坐标:
containerleng为容器的长,containerwid为容器的宽。将生成的调整过的三维直角坐标系坐标(tx1,ty1,tz1),(tx2,ty2,tz2)传入tr ans To D3Dpoint方法转为相对于眼睛的立体直角坐标系的空间坐标。
Step5:在tr ans To D3Dpoint方法中构造一个目视向量vector=Point3D(1,1,0.8),定义一个眼睛所在的空间坐标eyespoint=Point3D(3000,3000,2400),利用解析几何公式:
可以计算出对于眼睛的立体直角坐标系的空间坐标:(cx1,cy1,cz1),(cx2,cy2,cz2)将其传入tr ans To2Dpoint方法从而把相对于眼睛的立体直角坐标系的坐标转为平面直角坐标系坐标(在显示器中其实就是平面坐标系)。
Step6:在tr ans To2Dpoint方法中利用公式:
从而把相对于眼睛的立体直角坐标系的坐标转为平面直角坐标系坐标。其中svg Wid th为html中svg的宽度,svg Height为html中svg的高度。
Step7:最后调用js的内置方法:
document.create Element NS("http://www.w3.org/2000/svg","pa th")生成货物立方体,利用svg的set At tr ibute("d",point)方法将坐标点设置进去。使用set At tr ibute("fill",color);填充货物颜色。
3 系统仿真
为了验证装箱系统的可行性,采用了一个佛山市某卫浴厂家的实际装箱订单进行实验。分别对:全散装、全托盘装载、托盘+尾部散装、托盘+顶部散装这四种位置约束进行了10次共40次仿真实验。这里选取全散装位置约束装箱结果进行展示,图4~图7展示了该次装箱优化后生成的Web三维装箱显示效果:
4 结论
本文针对物流配送的装箱问题,分析了装箱系统各功能板块以及现阶段web三维显示技术,设计一款新型的基于混合遗传算法和Web GL 3D物理引擎装箱系统。该系统用混合遗传算法算出装箱方案后,得到矢量装箱数据。通过Web GL引擎的几何构图和角度变换生成三维装箱示意图。通过测试表明,该系统既能通过计算机高效计算出一套完整的装箱方案,又能通过Web进行三维效果显示,从而更加直观让装箱操作人员看到装箱过程的每个步骤,从而提高了装箱系统的可用性。
参考文献
[1]桂思怡.基于Direct X的立体装箱系统3D可视化技术研究[D].大连海事大学,2014.
[2]王丽君.基于Web模式的3D装箱系统可视化关键技术及应用研究[D].大连海事大学,2015.
三维Web 篇3
关键词：网络三维交互技术,概念,应用
0引言
当代科技中的网络三维交互技术(Web3D)就是以建立3D虚拟空间为基础,完成人机之间的互动漫游,并与网络数据库进行对接完成网络数据的查找和管束,然后在通过浏览器或者客户端以三维场景的形式进行阅读和交流的一种新技术。三维交互技术是对目前互联网技术的更新换代,是今后互联网技术发展的核心内容,有着极其广泛的应用领域,主要应用于数字化城市建设、企业产品的销售、教育与旅游的普及和军事模拟等方面。
1三维交互技术简介
三维交互技术可以看成是由互联网技术和3D技术相结合的产品,该技术的本质就是将计算机的3D图形技术向着互联网方面进行发展扩充,具有网络性、三维性和互动性三种特点。相比传统的本机3D技术主要优势表现以下几点:具有实时渲染性;无限制的交互性;对文件的优化和压缩以保证进行快速传输。通过网络三维交互技术可以实现用户通过互联网就可以观看到三维形式的物体表现,可以进行身临其境的感受和操作。当前的网络三维交互技术主要应用于教育、电子商务、游戏和企业的虚拟展示等领域。在1994年,就成立了虚拟现实建模语言联盟,这一联盟先后提出关于VRML1.0、VRML2.0以及VRML97规范,VRML97规范是通用的国际规范,支持全景背景、纹理映射、视频与音频的检测,但是这一技术由于存在一些技术缺陷,在市场中的推广受到了影响,鉴于此,很多公司企业和用户都已经研发了属于自己的网络三维交互技术和设备,主要的软件有:VRML技术、JAVA技术、XML技术、动画脚本语言和媒体技术五类。
2三维交互技术的表现技术
表现技术就是指用不同VR表现形式和算法将数字化空间内的虚拟物体模型呈现在计算机设备上,并通过沉积形式展现给用户。完成VR视觉感知的主要方式就是对具有真实感的图形和图像进行实时描绘,是组建虚拟环境的关键技术。真实感和实时性在三维交互技术中是以对立的冲突矛盾存在出现的,同时也是VR系统中对沉浸感和交互性的有力保证。其中的实时描绘技术也是以提升真实感和实时性为中心进行运算的。
根据队形处理的不同,可以将图形图像描绘划分为图形描绘、图像形成和图形图像结合技术。在当前的图形描绘技术中,主要是对实时性光感运算、纹路的映照和自然实景的描绘等进行研究。在进行多边形场景的呈现时,为了提高描绘速度,通常采用网络化简和共存描绘的方式。在进行图像生成和录入时以实时图像的真实性场景技术进行描绘,不采用几何三维技术组建的方式,进行新视点图像的直接形成,主要是对全光函数、光景运算和同心全景拼图等领域为研究内容。在进行图像和图形融合描绘技术时,主要是对图像图形结合时几何与光照一致性方面的研究。在进行图形描绘技术时所采用的方法对数具备较多的已知信息,方便对图形进行特殊处理,但是这种方式生成的图像效果与现实场景存在一定的偏差。而对于图像生产采用直接视频和照片进行图像的直接形成,这种方式形成的图像具有极高的逼真性,但是存在操作繁琐的缺点。所以在VR描绘技术中通常将图形图像相结合的方式。
3三维交互技术的应用
3.1企业和电子商务
在现代企业和电子商务中,利用三维技术能够对物体的每一个细节进行全方位的展现,相比传统的二维平面技术具有巨大的优势。通常企业会利用三维技术将其产品做成立体模式,然后利用互动性在网上进行宣传和营销。为客观全面地展示产品的功能和使用操作,企业充分利用三维交互技术,进行公司的推广。而在电子商务中,将所要销售的产品以三维的形式发布在互联网上,然后客户通过互联网交互性对产品进行观察和操作,以此提高对产品的认知度,这样就提高了商品的可购买性,为销售者增加利润收入。
3.2教育业
在当今的教育事业中,教学方式不单单只限于传统的课本教学和老师授课方式。随着计算机的普及应用,计算机辅助教学系统逐渐被引入当今的教学中,填补了传统教学方式中的不足,例如在进行分子结构讲解或者机械运动和力等方面的教学时,三维技术能够为学生创造虚拟空间,将所学的内容进行立体化和形象化,让学生更容易理解。利用三维交互技术,可以让学生进行亲身体验,通过动手,增强对知识内容的理解和体会。
3.3游戏娱乐业
游戏娱乐业是一个长盛不衰的产业,在当今的互联网中,动态的HTML、各种flash动画和各种音频代替了传统的单一静止的互联网世界。相比静态的页面来说,动态页面更加能够吸引浏览者。三维交互技术的应用,势必将动态互联网推向一个全新的高度。在娱乐方面,可以设定三维虚拟角色来吸引浏览者,游戏公司可以制作3D游戏,或者是将游戏引入到三维中,开发在线三维游戏。
参考文献
[1]张轩颖.三维网站中动态形状的参数化设计及其视觉体验[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2012.
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