李潘++李星悦++施叶林++田宇++董晓钰++王红

摘要：针对目前国内机场航站楼运行管理与航站楼结构图形图像无法直接对应的问题，提出了一种三维可视化的机场航站楼运行管理系统的设计思想。采用Unity3D虚拟现实技术与基于3DMax的数据库管理方法相结合，给出了机场航站楼结构与信息从数据层、表示层到实际应用层的设计与实现过程。在满足基本信息管理的基础上建立基于虚拟现实与三维可视化的民航机场航站楼运行管理与指挥的模拟系统，为提升民航机场运行指挥与业务运营管理水平提供技术方法支撑。

关键词：机场航站楼模型；运行管理；可视化；虚拟现实

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）06-0216-02

随着我国经济的迅速发展，民用飞机已经成为人们出行的重要交通之一，据统计2015年旅客运输量达2.1亿人次，同比增长12.5%，部分机场突破设计容量，拥挤状况日趋严重，航站楼的管理成为当务之急。在如此规模下，传统的机场运营管理模式已成为大型机场进一步发展的瓶颈因素，针对如何提高管理水平，更加方便地运营管理机场航站楼，提出了一种三维可视化的机场航站楼运行管理的设计思想，并设计开发了民航机场航站楼运行管理可视化模拟系统。[1～3]

三维模型的构建与应用是目前可视化技术的研究热点，基于虚拟现实技术的数据三维可视化的研究已引起人们的普遍重视。Unity3D是一种跨平台的易于实现模型与数据交互的虚拟现实技术，本文将该技术引入传统的飞机维修信息管理，通过3Dmax模拟真实的飞机结构状态，运用Unity3D实现飞机结构与维修信息的可视化管理。

1 系统设计

1.1 系统整体功能介绍

本系统采用Unity 3D虚拟现实技术将3ds Max模型制作和数据库管理方法相结合，从数据层到表示层再到实际应用层给出机场航站楼结构与管理信息的设计和实现过程。图1为该系统的结构示意图。

其中：

（1） 数据库：实现对机场航站楼结构信息、人流信息等基本信息的存储和管理。

（2） 3D模型：实现机场航站楼结构的3D建模。

（3） 应用软件：将机场航站楼结构3D模型与数据库相结合，实现对机场航站楼结构、人流信息的可视化管理。

本系统在满足基本信息管理的基础上实现机场航站楼的可视化管理，为提升机场航站楼管理水平提供良好的技术与方法支持。

2 系统实现

2.1机场航站楼建模

建模（Modeling）是指将二维空间中绘制的草图作为基本对象在三维空间中形成物体的过程。3DMAX是目前世界上应用最为广泛的效果图及动画制作软件之一，被广泛应用于影视制作、广告设计、建筑装潢设计、三维游戏制作等方面，并且该软件在后期可以对物体赋予相应的材质和贴图，能很大程度上表现物体的真实特征。[4][5]

2.1.1简单模型的建立

将航站楼CAD图纸导入3ds maxz作为辅助线，打开2.5维捕捉，在顶面图上顺着需要做效果图的餐厅、柜台、检票口等的内墙线描出一条闭合的线，把刚刚创建的封闭线拉伸为一个实体，输入所需要的高度，然后右键将其转换为可编辑多边形。简单模型的建立是对3ds max系统内部提供有标准几何体和扩展几何体进行建立，同时也是创建复杂模型的基础。是3ds max三位建模技术最基本最简单的一种建模方法。

2.1.2多边形建模

选择多边形按下数字键1或者点，选择修改面板的面选择按钮，定义每一面的材质，抠出每一面上的模型，对每一面进行更加细致的模型编辑。多边形建模可编辑多边形物体包括顶点、边、边界、多边形和元素5个次物体级别，可以在任何一个次物体级别对物体形态进行深层的加工。编辑多边形有各种控件，可以在不同的子对象层级将对象作为多边形网格进行操纵。

2.1.3 NURBS（非均匀有理B样条）建模

对于航站楼而言，更多的是光滑的曲线，而不是规整的立方体，所以需要使用高级建模方式搭建模型。本系统对NURBS建模使用最多，NURBS建模可以用来生成任意形状的、光滑的曲线和曲面模型，并且很方便地进行调整；具有丰富的表达能力与灵活的响应能力，易于对物体的形状进行控制；计算处理简便易行，修改起来十分方便。不会随着坐标系的不同而发生形状和外表的变化。机场航站楼的3D结构模型如图2所示。

2.2基于Unity3D可视化方法

民航机场航站楼运行管理可视化模拟系统系统的实现包括对机场航站楼结构三维模型建模、结构与人流信息存储管理、机场航站楼结构与人流信息三维可视化管理，其实现流程如图3所示：

使用Unity 3d制作机场航站楼信息管理交互式可视化的场景，运用虚拟现实技术，实现空间漫游，360全方位展示机场航站楼结构与管理信息。当鼠标指向某组件时，用户通过单机鼠标的行为获取该组件的ID，并连接数据库查询ID信息，系统会显示该组件的简单信息。对机场航站楼结构可以任意的拖拽，还原等操作。以下是Unity 3d可视化方法中使3D模型信息与结构与管理信息相对应的研究与实现。[6～10]如图4所示

3 系统运行及成果

3.1系统测试

系统功能测试没有显示错误，功能较为完善。实现了对民航机场航站楼的日常管理。以值机柜台为例给出了如图5所示的实现效果。

图5展示了航站楼的结构信息与人流信息的可视化管理过程，当用户点击B区值机柜台时，系统会自动获取用户选择的3D航站楼模型结构的ID，并对用户的鼠标、键盘等事件进行相应的处理，实现了对航站楼结构的拖拽，平移等操作，弹出如图5所示的信息框，显示该区为B区值机柜台，主要办理国航和厦航的登机手续，当前有19人在排队。

3.2 系统有利于航站楼运行管理

航站楼运行管理系统动态的对航站楼进行管理，统计出航站楼各个位置的人数，当出现潜在危险时能及时报警，工作人员能及时采取有效措施，避免危险的发生。

3.3 系统有利于旅客出行

通过系统旅客能够全方位的了解航站楼的结构，并且可以查看当前航站楼的情况，合理的安排自己的出行时间。

4 结语

本系统针对民航机场航站楼客流量进行管理，利用Unity 3D技术实现了对机场航站楼运行的三维可视化管理，同时系统能够将航站楼当前的结构信息与该结构的人流量以3D模型的形式直观展示，对航站楼的管理和旅客出行都有很大的辅助作用。对于航站楼管理人员，本系统能及时发现人员拥挤，提醒管理人员及时疏散人群，避免发生拥挤事故。对于旅客，在家就能观察航站楼的人流情况，为旅客制定合理的出行计划提供参考。但是本系统在人流量统计上还需进一步研究自动化算法，将摄像头监控与本系统结合起来，实现系统自动识别人流。

参考文献：

[1] 杨太东，张积洪. 机场运行指挥[M].中国民航出版社，2008.

[2] 中华人民共和国国务院. 民用机场管理条例[M].中国民航出版社，2009.

[3] 诺曼·阿什弗德，马丁·斯坦顿，摩尔.机场运行[M].高金华，译.中国民航出版社，2006.

[4] 朱江.中文版3ds Max2014技术大全[M].北京：人民邮电出版社，2014.

[5] 时代印象. 3ds Max2014完全自学教程[M]. 北京：人民邮电出版社，2013.

[6] （美）米歇尔·梅纳德.Unity游戏开发实战[M].史晓明，李强，译.机械工业出版社，2012.

[7] 王海宾，杨引明，杨雅薇，等.上海世博会全球对地三维可视化系统设计与实现[J].计算机应用研究， 2011（5）.

[8] 金勇进，吴产乐，叶刚.基于Java3D和3DMAX的虚拟实验元件建模与可视化研究[J]，计算机应用研究，2010（7）

[9] 马斌，李仲学，李翠平，等.矿井通风三维仿真系统设计与实现[J].计算机工程与设计，2010（1）.

[10] 张璞，陶丽娜，杨建国，等.岩石楔形体三维分析系统的设计与实现[J].计算机工程与设计，2009（1）.