Geomatics Science and Technology 测绘科学技术, 2018, 6(4), 239-247
Published Online October 2018 in Hans. /journal/gst
/10.12677/gst.2018.64027
Overview of Electronic Sandbox Application
Lu Zhang1,2,3,4
1Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi
2Institute of Land Engineering and Technology, Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi
3Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, The Ministry of Land and Resources, Xi’an Shaanxi
4Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center, Xi’an Shaanxi
Received: Sep. 23rd, 2018; accepted: Oct. 10th, 2018; published: Oct. 17th, 2018
Abstract
The electronic sandbox appears with the progress of the times and people’s needs, which is a net-work simulation system that can display the characteristics of various products. Electronic sand-box mainly emphasizes the experience of the spirit level, which has a wide display content, exqui-site design techniques, advanced display methods and high technology content, made people to understand the contents of the electronic sandbox more fully and intuitively. This article takes the function, characteristics and classification of the electronic sandbox as the entry point, based on people preliminary understanding of the electronic sandbox, the platform operation of the elec-tronic sandbox is further introduced. Finally, the application of the electronic sandbox in various fields shows that the application prospect of the electronic sandbox is very promising and broad, but there are also shortcomings such as tight supply and demand, poor core technology, poor brand effect and so on, which inspires people to open wider markets for the application of elec-tronic sandboxes by i
mproving technology development.
Keywords
Electronic Sandbox, Three-Dimensional, Digital, Simulation
张露1,2,3,4
1陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西西安
2陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西西安
3国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西西安
4陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西西安
收稿日期：2018年9月23日；录用日期：2018年10月10日；发布日期：2018年10月17日
张露
摘 要
梭织机电子沙盘随着时代的进步和人们的需求而出现，是一种网络模拟系统，能形象展示各类产品的特，主要偏重于精神层面的体验，具有展示内容广，设计手法精湛，展示手段先进，科技含量高等特点，使人们能更全面、直观的了解到电子沙盘所展示的内容。本文从电子沙盘功能、特点、分类为切入口，使人们在对电子沙盘有初步了解的基础上，再进一步介绍电子沙盘的平台运营，最后通过电子沙盘在各领域的应用实例来说明电子沙盘应用前景非常广阔，但也存在供求关系紧张、核心技术不过硬和品牌效应较差等缺点，启发人们通过加强技术研发，为电子沙盘的应用打开更广泛的市场。 关键词
电子沙盘，三维，数字，模拟
Copyright © 2018 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
1. 引言
随着社会的发展和科技的日新月异，人们的思想理念也处在进步之中，鉴别的能力和欣赏的水平也随之提高，沙盘的应用越来越广泛，其多样化的功能、智能化的水平、艺术化的展现形式和人性化的设计理念成为沙盘今后的发展方向。信息电子专家结合多媒体软件开发应用，触摸控一体，智能电路操作控制和模型规划设计四项技术共同研发成功了新一代的智能模型，随之，电子沙盘应运而生，它是借助计算机强大的网络支持系统可以模拟目标运营的一种软件，附有全面且简洁的功能，生动而明快的展示效果，简洁而方便的使用形式[1]，并以较为成熟的自动操作技术和创新的设计理念，将单一化静止的模型与现代科技触屏技术能动的结合应用起来。使用者通过声音控制开关，用手指触摸屏幕或点击面板，观看特制的计算机多媒体展现系统，观看者得到声情并茂的享受。电子沙盘进行的是全方位模拟，展示内容，如图片、视频、动画和解说，与灯光音响的状态会通过自动控制系统同步到位，赋予展示的目标内容更加生动的内涵，能更好地表达出设计者的想法并展示出他们的理念，从某种意义上来讲一个好的电子沙盘可以称得上是一件艺术作品。
2. 电子沙盘系统介绍
2.1. 系统功能
电子沙盘主要由多路灯光控制卡，多媒体软件和物理沙盘构成。电子沙盘可以实现将建筑体演示与实体建筑沙盘有机结合进行展示，并通过触摸屏、电脑红外和遥控等先进快捷的手段去操控沙盘，从而实现触摸屏与传统模型展示结合产生的声光电一体化展示。
触摸屏人机交互简单，且可以有丰富多彩的多媒体展示，传统的沙盘模型虽然直观形象但结合集成电路技术可以让如楼房模型、道路模型、路灯模型、实验模型等依次闪烁，将触摸屏和沙盘模型结合起来，可以更为立体生动的展示设计者所想表达的方案，将图像、动画、解说、音乐等多种元素很好的融合在一起。
电子沙盘以多媒体解说为主线，使设计方案、表现效果图、三维模拟动画与实体模型相互对应，解说到某一建筑，显示屏上出现本建筑的各种资料，同时在实体模型上用灯光来表达这个建筑，这将会给观众产生更为深刻的印象。
张露
总之，电子沙盘有立体式、互动性、多元化的展现形式，让电子沙盘成为项目展示的宠儿，电子沙盘
将区位展示传统的二维展示方式和三维静态模型方式升级为三维动态数字虚拟模式，无论是从视觉的观赏性，还是呈现的立体逼真层面，都带给人一种全新化的互动式体验感觉。这种全新化的创新服务应用极大的验证了科技改变生活的创新理念，科技的不断创新应用服务改变了传统的信息传播方式，让多媒体的传播形态日益精彩化和人性化。电子沙盘的服务应用必然推广着相关行业的转型与创新，互动多媒体这种将科技虚拟展览展示形式与人们传统的信息传播载体完美融合，在未来必定在诸多领域都会得到升级与应用。
2.2. 系统特点
电子沙盘可以融合更多的设计与新鲜元素，可以满足更多客户的个性化需求，并且更新速度快，通过集成遥感、地理信息系统和三维仿真技术建立的电子沙盘，具有传统模拟沙盘和平面地图不可比拟的优势。概括而言，具有以下十大特点：
1) 展示内容广。电子沙盘以简单明了的手法可以充分体现展示内容的特点。
2) 设计手法精湛。整个展示过程不落俗套，既有在传统展板上的创新，又有基于充分体现现代高新科技成就上的互动；既有场面宏大的国内第一的大模型，又有制作精巧、竖向布局的数十个小模型。
3) 展示手段先进。大量运用高科技展示手法，集声、光、电、互动项目、三维动画、影视等现代视觉效果之大成，结合趣味性、互动性与知识性，寓展于乐，实现了与观众的“互动革命”。
4) 科技含量高。电子沙盘设有中央控制系统，包括总体控制，厅内照明、灯饰、计算机、电视机、操作台以及空调等强弱电系统按照预先编制的运行程序自动运行，从开启电源到并闭电源，都不需要人为控制，自动运行。
5) 地物表示详细。采用卫星遥感影像或航片作为地表贴面，反映和实地一样的地表形态、河流、植被、道路和居民地等信息一目了然。
6) 浏览方便。在三维电子沙盘中进行任意缩放和漫游，如可以模拟飞行，对目标进行全方位的观察分析。
7) 模拟性强。可以在沙盘上面任意位置模拟各种动态变化过程等，并进行路线的选择和规划。
8) 将地面设施立体化。将楼房等基础设施等，以三维方式展现，呈3D动态感。
9) 属性查询。可以直接在三维电子沙盘上查询各种信息。
10) 集成GPS系统。实现直接在三维电子沙盘上跟踪和调度。
2.3. 电子沙盘分类
2.3.1. 物理电子沙盘
1) 规划沙盘
充分利用展厅的现有条件，确定合理的模型制作比例及范围，在总体模型制作过程中，充分利用声光电等高科技动态演示系统，体现城市总体规划的发展战略。重点突出展现城市发展的先进性前瞻性和城市风景的韵味，突破其他城市一味的在城市规模上的夸张表现(见图1)。
2) 升降沙盘
升降系统有杠杆型的升降、螺杆型升降、剪叉式升降，根据具体项目要求即负荷大小、平台尺寸、垂直行程、系统体积等设计升降方式，动力源由采用电机升降式液压式升降(见图2)。
2.3.2. 光电物理电子沙盘
光电物理电子沙盘又称数字投影沙盘，是通过声、光、电、图像、三维动画以及计算机程控技术与实体模型相融合，可以充分体现区位特点，达到一种惟妙惟肖、变化多姿的动态视觉效果。多参观者来说是一种全新的体验，并能产生强烈的共鸣(见图3)。
张露
车型识别系统
Figure 1. Planning sand table
图1. 规划沙盘
Figure 2. Lifting sand table
图2. 升降沙盘
Figure 3. Digital projection sandbox
图3. 数字投影沙盘
1苯基1丙酮2.3.3. 三维电子沙盘
1) 三维立体沙盘
三维电子沙盘，又程三维数字地图，三维地理信息系统。是遥感、地理信息系统、三维仿真等高新技术的结合。三维电子沙盘的效果除了与数字地面模型的精度有关外，还与地面的材料有关(见图4)。
2) 虚拟数字沙盘
利用虚拟现实技术、地理信息技术、数据压缩技术、网络技术等各种高科技手段，模拟出一个全三维、逼真的城市环境，建立城市规划、建设和运营管理的三维空间信息系统，提高城市规划管理水平，保障建设项目与城市环境的协调发展(见图5)。
3. 电子沙盘平台的选取
3.1. 平台程序选取
选择何种软件作为电子沙盘的显示平台是重要的一个环节，平台的选取对电子沙盘的显示效果与功能都有直接的影响，现有的GIS 软件与三维软件，如中地的MapGIS ，灵图的VRMap ，ESRI 公司的ArcGIS ，
张露
Figure 4. Three-dimensional sandbox
图4. 三维立体沙盘
Figure 5. Virtual digital sandbox
图5. 虚拟数字沙盘
扩音喇叭
甚至于遥感处理软件Erdas 都有虚拟现实的功能，通过总结前人制作电子沙盘的经验，以及纵观主流的三维显示软件，可以发现ArcGIS 和SkyLine 是主流并且显示效果比较好的两种平台[2]。
ArcGIS 作为一个完整的GIS 软件集合，它包含了ArcGIS Desktop 、ArcGIS Engine 、ArcGIS Server 等一系列部署GIS 的框架，其中ArcGIS Engine 提供了COM 、NET 和C++的应用程序编程接口(API)，非常适于建立从基本的制图到高级的GIS 应用程序，并且它强大的组件库可以通过创建球体可视化引用程序来展现空间和三维分析；三维显示模块ArcScene 具有较快的数据处理能力和良好便捷的对象接口，为开发拥有遥感数据，高程数据，矢量数据和属性信息的三维电子沙盘可视化系统，并实现三维模型的建立和可视化提供了一条快速的技术路线。ArcGlobe 是ArcGIS 桌面应用——3D Analyst 扩展的一部分(ArcScene)、其提供了海量地理数据的交互式可视化，允许全球数据、本地数据和街道级数据间的无缝过渡，使用标准的ArcGIS 数据源和图层。
布鞋套
黄光制程Skyline 软件是利用航空影像、卫星数据、数字高程模型和其它的2D 或3D 信息源，包括GIS 数据集层等创建的一个交互式环境。它能够允许用户快速的融合数据、更新数据库，并且有效地支持大型数据库和实时信息流通讯技术，此系统还能够快速和实时地展现给用户3D 地理空间影像，Skyline 是独立于硬件之外、多平台、多功能一套软件系统。SkyLine 平台是专门的三维显示平台，所以从显示效果和数据处理能力上都是其它GIS 软件无法相比的[3]。
比较下ArcGIS 和SkyLine 这两种平台在三维显示上中的特点如表1所示。
3.2. 平台模型效果
对于同一个模型来说，它的显示效果同平台的显示功能是分不开的，一个好的平台能够将模型的原始效果显示出来，不存在颜、纹理上的偏差，否则就不能真实的反应模型的效果，在视觉上就会产生不够真实的感觉。通过图6同一个建筑模型分别在ArcScene 和SkyLine 中的显示效果来分析，ArcScene 中模型的颜偏深，而SkyLine 中模型的颜更接近于现实；ArcScene 中模型的纹理很细致清晰，在这
