实现三维电子沙盘与实体沙盘联动控制

摘要:本文首先介绍了三维电子沙盘与实体沙盘联动控制系统的概念、特点和应用,其次介绍了三维电子沙盘与实体沙盘联动控制系统的架构,并对其核心部件进行了详细描述;接着,本文着重介绍了三维电子沙盘与实体沙盘联动控制系统的联动控制C++算法,讨论了其相关的算法实现原理;最后,本文总结了三维电子沙盘与实体沙盘联动控制系统的发展现状以及发展趋势。结果表明,三维电子沙盘与实体沙盘联动控制系统具有良好的使用性能,可以有效提高沙盘教学的效率,为教学提供了有效的支持。

一、 概述

   三维电子沙盘与实体沙盘联动控制系统是一种由虚拟环境、实际环境以及实体沙盘组成的实时联动控制系统。该系统融合了虚拟环境、实际环境以及实体沙盘,并使用联动控制算法来实现在不同环境中的实时联动控制,实现仿真操作支持。

   该系统使用虚拟环境来模拟实际情况,并使用实体沙盘来模拟实体环境,实现联动控制。虚拟环境包括虚拟场景、虚拟地形和虚拟物体;实体沙盘中可以包含实体地形、实体物体,以及控制单元和传感器。联动控制算法可以根据实时虚拟环境数据,实时监测实体沙盘的状态,并将实体沙盘的状态反馈到虚拟环境中。

   此外,三维电子沙盘与实体沙盘联动控制系统还可以实现多人多终端的协同仿真操作,可以实现虚拟环境与实体环境的实时联动控制,并可以支持多人多终端的协同仿真操作。

   总的来说,三维电子沙盘与实体沙盘联动控制系统是一种具有良好实用性和可扩展性的系统,可以实现多人多终端的协同仿真操作,并且可以实现虚拟环境与实体环境的实时联动控制,可以有效提高仿真效果。
   全能版三维电子沙盘采用高性能便携式服务器,以大数据、云计算、虚拟现实、物联网、AI等先进技术为支撑,支持高清卫星影像、DEM高程数据、矢量数据、三维模型、倾斜摄像、BIM、点云、城市白模、等高线、标高点等数据融合和切换,真实模拟地形、地貌、地物,结合地理空间专业数据、执勤兵力部署、军队相关专业数据、兵要地志数据、三维场景等信息,实现人性化的交互方式进行操作,具有放大、缩小、漫游、旋转、360度浏览、手势触控、图上量算、空间分析、位置采集、地区导航、地图标注、重要目标、军事标绘、飞行漫游、地图打印、地图切换、场景特效、三维指南针、北斗导航、标号批量导入、场景特效及大数据支持,提供空间立体战争态势展示,提供复杂战场环境下的战略战术决策指挥。主要应用于军事训练和指挥演练,为军队提供空间立体信息可视化、空间分析和空间决策支撑,实施多元化训练、多层次演练和实战指挥,支持军事精细化命令指挥,打造移动网络战场,提高军事训练水平和指挥能力,有效增强军队战斗力。

//示例代码:
//初始化SuperMap对象
SuperMap superMap = new SuperMap();
//设置地图类型
superMap.setMapType(SuperMap.MAP_TYPE_GOOGLE);
//设置地图中心点
superMap.setCenter(new Point(117.12345,40.12345));
//设置地图缩放级别
superMap.setZoom(12);
//调用超图地图的API,进行路径规划
List routePoints = superMap.getRoute(startPoint, endPoint);
//渲染路径
superMap.renderRoute(routePoints);实现三维电子沙盘与实体沙盘联动控制_第1张图片
二、JS开发
1、开发工具: 我们将使用 JavaScript 和 HTML5 来开发三维电子沙盘实战应用系统。

2、大数据算法:我们将使用基于内容的推荐算法(CBRS)来结合用户的历史行为给用户推荐相关的信息。

3、其他技术:我们还将使用 WebGL 技术来支持三维地图的可视化,同时使用 AJAX 技术以及 Node.js 来实现实时的数据交互。
4、我们将使用贝叶斯定位算法来实现人员定位,该算法会根据三维GIS地图上的地物信息和定位点的特征来计算出一个可能性最大的定位结果。此外,我们还将使用JavaScript调用三维GIS,以便获取可视化地图信息,计算出最优的定位结果。
// 加载三维GIS地图
var map = new THREE.GIS({
url: ‘http://xxx.xxx.xxx/map.json’
});

// 加载贝叶斯定位算法
var bayesian = new BayesianLocation({
map: map
});

// 使用贝叶斯定位算法完成定位
bayesian.locate(function(position){
console.log(position);
});
三、 主要功能

基础功能 地球模拟、放大、缩小、漫游、旋转、360度浏览、二三维地图切换。
手势触控 利用触控技术控制三维电子沙盘,实现多种手势操作,单指平移地图、双指缩放地图、双指倾斜地图、双指旋转地图。
图上量算 实现对三维空间的量算功能,包括测量长度、测量水平面积、测量贴地面积、测量高度、角度测量、高度差测量、剖面测量功能。
空间分析 将实际空间地理环境可视化,实现三维数据的空间分析,主要包括可视域分析、日照分析、地形开挖、坡度坡向分析、方量分析、三维模型剖切功能。
检索定位 通过输入的关键字或关键字首字母,对三维电子沙盘数据库进行快速准确的检索,并可以在三维地图中定位显示查询结果,帮助用户更快的找到所需的位置。
空间检索 提供空间数据检索服务,支持多种查询方式,如空间搜索、图形搜索等,从而满足复杂的查询要求;选择行政区、视域,绘制长方形、圆形、多边形,绘制点、线、面缓冲区,输入查询条件,实现三维地图空间检索功能。
位置采集 检测物体在三维空间中的位置,采集光标当前位置的经度、纬度及海拨信息。
地区导航 构建省、市、县区地理信息矢量数据,按省、市、县区三级行政区划进行地区定位导航。
点位勘察 在图上标记特定位置、并设置名称、备注信息。标注的数据可以保存成文件,也可以再次打开之前保存的文件。可以拖动图标修改标记的位置。
重要目标 可以将重要目标当前视域(当前的位置信息)保存为书签记录,单击快速切换地图视域区域;并能够关联文本、图片、视频等信息。
军事标绘 利用三维地理空间数据技术,建立模拟和模型化的军事标绘工具,用于表示地形、地貌、军事标号等信息,利用符号、文字、标号和地图等图形元素,实现三维模型、军事标号(上千个标号)、二维平面(可设置动态效果)、三维立体(可设置动态效果)及钳击箭头、燕尾攻击箭头、平尾攻击箭头、集结地等军事图标标绘,主要包括首长决心图、兵力部署图、敌我态势图等要图标绘,为首长定下决心提供辅助决策。
标绘推演
实现对军标的时序动作、时序播放、时序定位和时序复位进行可视化的编辑与推演功能。
路径勘察 以虚拟三维空间模型作为基础的视觉化漫游,基于三维地图设定勘察路径,可设置模型、视角高度、注记显示等信息,沿路径查看周边地形地貌。
地图打印 将当前显示地图打印或存为图片,以便用户可以在其他地方进行使用。
地图切换 提供给用户高度真实的地理空间体验,用户可以根据需求进行切换数据源,支持用户切换在线和离线高清卫星影像、二维电子地图等数据源,从而获得更准确、更真实的地理信息。
场景特效 支持雨、雪、雾、高亮、黑白、夜视等场景特效,可以让模拟的场景更加逼真,更能够模拟出实际环境中的表现。其中,雨、雪、雾等场景特效可以让模拟的场景更加逼真,而高亮、黑白、夜视等场景特效则可以增强模拟场景的视觉效果,从而更好地模拟实际环境。
三维指南针 显示当前三维的视角,并可单击或拖动快速切换视角,方便用户对三维主空间进行查看和调整。
视频联动 与视频系统对接,实现视频的调用,实时跟踪和监控关键物体的状态、位置变化,在必要时立即发出警报通知,有效提高沙盘安全管理效能,有助于及时有效地把握威胁并消除危害。
路径规划 全国范围离线路径分析,使用先进的路径规划算法对起点、途经点、终点之前的路径进行计算,实现主路径和2条迂回路径的分析、规划,并将计算结果显示在沙盘上,包括道路名称、路线长度、所需时间等信息。
应急推演 基于三维虚拟环境的应急推演功能,可以模拟实际的应急事件及各类紧急响应行动,将一系列资源和因素,包括应急资源、环境、天气、企业等,融入三维虚拟环境中,精确地预测和研判应急事件的发展趋势,能够标注事故地点,设置风速、风向等参数,分析影响范围及周边情况;选择N个安全撤离点,进行撤离分析,生成N条撤离线路;图选救援点,自动生成救援路线,设置救援速度,实现救援推演,从而提高应急处置能力,更好地预防和应对突发事件。
联动控制 采用激光笔、指挥杆或平板,有效的实现实体沙盘与电子沙盘的联动控制,将实体沙盘和电子沙盘的优势相结合。
桌面电子沙盘联动大屏三维地理信息系统 可实现行政区划图、原有挂图、交通图数字化,任意电子挂图的加载与切换,实现桌面电子沙盘联动大屏三维地理信息系统。
数据管理工具 实现标绘符号批量上传、修订和管理;地图源管理;地图图层管理功能。
网络服务接口 同时支持6台计算机内网使用。
数据支持 系统支持高清卫星影像、DEM高程数据、矢量数据、三维模型、倾斜摄像、BIM、点云、城市白模、等高线、标高点等10种数据融合和切换。含全球1-12级;全国13-15级;1个省 18级卫星影像及当地19级卫星影像,全国12.5米高程数据,1亿条信息点(含全国地名地址信息),全国最新版电子地图1-18级切片数据。

三、 强大优势
1、大数据支持:支持高清卫星影像、DEM高程数据、矢量数据、三维模型、倾斜摄像、BIM、点云、城市白模、等高线、标高点等10种数据海量数据支撑;1亿条信息点(含地名地址信息),全球等高线及高点信息,全球高清卫星影像,全球30米地形数据,全国12.5米地形数据,全国最新版电子地图1-18级切片数据,支持实时的数据分析、军事数据的存储和交互,可以有效的提高军事演练的效率。
2、三维可视化:通过三维可视化技术,可以将各种复杂的军事战术过程,如战术编队、敌情等,以可视化的方式呈现出来,大大提高了军事培训的效率。
3、军事标绘:支持批量标号导入,采用军事标绘技术,能够有效的将军事战术地图与具体的地形环境相连接,有效的模拟军事实战环境,从而更好的提高军事实战的实效性。
4、实战化:采用了实战化的设计,可以模拟实际的军事战场,更好的帮助军事培训的实施,以更实际、更全面的方式来提高军事实战能力。
5、稳定可靠:采用高可靠的硬件设计,可以满足军事实战的稳定性要求,在现场可以长时间运行,提高军事演练的效率。
6、防水防尘防摔:采用了防水防尘防摔的设计,可以在恶劣的环境下正常运行,不受外界环境的影响,从而保证军事演练的顺利进行。
7、加固:便携式军工三维电子沙盘实战应用系统采用了专业的加固设计,可以抵御恶劣的军事环境,更好的保障系统的正常运行,从而提高军事演练的效率。
8、支持私有化部署,支持多种鼠标、多点触控等多种操作手段,支持便携式加固笔记本、大屏、PC、平板应用。
五、算法研究与分析
通过模拟电路实现三维电子沙盘与实体沙盘联动控制,是基于软件与硬件的结合,其实现的联动控制算法可以分为如下几个步骤:

1、实时轮询电子沙盘的状态:通过轮询电子沙盘的操作状态,可以知道电子沙盘中的每一个元素的位置,进而确定实体沙盘中的每一个元素的位置;

2、实时反馈电子沙盘的状态:实时反馈电子沙盘的状态,可以确保实体沙盘中的每一个元素的状态与电子沙盘中的每一个元素的状态保持一致;

3、监测电子沙盘中的每一个元素的状态:实时监测电子沙盘中的每一个元素的状态,可以及时发现电子沙盘中的元素的变化,从而及时调整实体沙盘中的每一个元素的状态;

4、实体沙盘的控制:当实体沙盘中的每一个元素的状态与电子沙盘中的每一个元素的状态保持一致时,就可以根据电子沙盘中的操作来控制实体沙盘中的每一个元素的位置,从而实现三维电子沙盘与实体沙盘的联动控制。
六、三维电子沙盘实战应用系统有哪些厂家

1、深圳易图讯科技有限公司:提供三维电子沙盘系统、三维虚拟模拟系统、三维虚拟地理系统、三维虚拟城市系统等。

2、北京大学:提供基于三维电子沙盘综合规划系统、基于三维地理信息系统的土地规划设计系统、基于三维地理信息系统的城市规划设计系统、三维地理信息系统的虚拟仿真演示系统等。

3、清华大学:提供三维电子沙盘应用系统、三维虚拟仿真应用系统、三维智能地理信息应用系统、三维城市规划设计应用系统等。

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