实物沙盘与三维电子地图互动控制系统的实现

廖顺华 周创熙
（广西地图院 广西南宁 530023）

【摘　要】　本文以南宁市城市三维模型防汛信息系统为例，探讨实物沙盘与三维电子地图的互动控制系统的实现方法。
【关键字】　沙盘 电子地图 互动 控制系统 实现

　　1 引言
　　南宁市城市三维模型防汛信息系统是在防汛指挥、防洪调度决策基础上建立的。系统结合三维地理信息电子综合控制，在更有效地作用于现场指挥决策的同时，还具备了计算机数据调配、预测、控制、查询、统计、调度等功能。系统由实物模型沙盘、三维电子地图和互动控制系统三大部分组成，互动控制系统起到桥梁作用，使实物模型沙盘与三维电子地图实现互动，达到人工操作与计算机控制操作相结合，具有多功能化、信息自动化和便捷化的特点。
　　2 控制原理
　　在制作实物模型沙盘时，按建筑物和防汛设施的分类设定若干路灯光，每一路灯光都设有灯光控制按钮，控制灯光的开关和闪烁。为了实现灯光和三维电子地图的互动，需要开发实物模型沙盘与三维电子地图互动计算机控制系统，由系统对灯光控制按钮的状态进行采集，然后控制三维电子地图的显示，并由三维电子地图反过来控制这些灯光开关的状态，实现实物模型沙盘与三维电子地图互动操作。系统的控制流程如图1所示。

图1 系统控制流程图

　　3 互动控制系统组成及功能实现
　　3.1 系统组成
　　互动计算机控制系统由计算机、控制箱、开关信号采集设备、灯光信号控制设备、信号采集和控制软件组成。
　　开关信号采集设备负责采集所有各路灯光控制按钮的开关状态并传送到信号采集和控制软件，一旦某路灯光打开，开关信号采集设备采集到后并识别此路灯光的标识，由信号采集和控制软件将此标识写入标识数据库，传送给三维电子地图平台。
　　灯光信号控制设备负责控制各路灯光控制按钮的开关状态和灯光的闪烁，设备接收由信号采集和控制软件传送过来的控制信号并按控制信号的标识控制对应灯光的开关和闪烁。
　　信号采集和控制软件负责接收开关信号采集设备传送过来的数据并将数据转换为电子地图对应地物的标识，将此标识传送给电子地图软件系统，后者根据此标识将对应地物的位置移到电子地图的中间位置并以明显的方式进行显示。信号采集和控制软件还负责接收电子地图软件系统的操作对象的标识并将标识转换为对应灯光的控制信号，将控制信号传送给灯光信号控制设备。
　　3.2 系统功能及实现
　　结合实物模型，在控制三维电子地图同时，相应的实物模型也会作出响应，三维地理信息系统给出具体的控制对象，由计算机沙盘控制系统控制实物模型上的对应实物的灯光并控制灯光闪烁。
　　在控制相应的堤防及附属设施同时，数字地图也具备明显突出显示效果，并分栏同时列出相应的具体相关数据数值（如泵站位置数据、设施的具体参数、桩号、高程等）。在控制相应的堤防及附属设施时，计算机沙盘控制系统采集到具体控制的实物模型对象，由三维地理信息系统控制三维电子地图上的对应目标并给出明显突出的显示效果，同时从后台数据库中读出相应地物的有关数据并列表显示具体相关数据数值。
　　（1）物理实现
　　控制箱需要安装2块接线端子板，每块提供2组20芯接线，一块为输入接线端子，另一块为输出接线端子。从计算机引出的输入输出偏平信号线插入到控制箱的接线端子板的插座上，从模型接线端子引过来的信号线直接接到控制箱接线端子板的接线端子。
　　（2）系统接线方式
　　将输入信号的负极（灯的负极）并接在一起，和每个输入信号的正极（从灯控开关之后引接）分别引到计算机端的接线端子，如图2所示，共计有32个正极线和1根总负极线，总负极线需要用粗线。

图2 灯光控制系统接线图

　　4 互动控制实例
　　南宁市城市三维模型防汛信息系统灯光控制的防汛设施对象分3种：单独控制、按水位分级、分类控制，共113路，控制方式采用长亮和闪烁两种。
　　（1）单独进行灯光控制的防汛设施，共计82个，包括：
　　防汛堤9条，排涝泵站24个，防汛闸16个，交通闸30个，十年、二十和五十年一遇洪水的淹没界线3条。
　　（2）分级进行灯光控制的防汛设施，共10级，包括：
　　防汛闸、交通闸、穿堤涵管等3种，共分≤70 、≤71、≤72、≤73、≤74、≤75、≤76、≤77、≤78、78以上等10级。
　　（3）分类进行灯光控制的防汛设施，共计13类：
　　设施类别8类，防汛堤类型5种，灯光控制的防汛设施对象如下图3所示。

图3 南宁市城市三维模型防汛信息系统灯光控制面板

　　5 结束语
　　随着电子控制系统与实物沙盘结合表现工艺技术的不断成熟，在赋予传统沙盘更大生命力的同时使得虚拟的信息产品有了更真实的表现方式。尽管本文仅探讨了灯光的互动控制技术，但是对声音和其他场景特效的互动控制也同样有借鉴意义。

【参考文献】
[1] 彭妙颜.现代灯光设备与系统工程.北京，人民邮电出版社，2006年2月