赵云杰 唐竹韵 李吉 朱芷睿 李林燕

【摘 要】随着电子技术的快速发展，增强现实（AR）通过实时计算摄像头的位置和角度，并加上相应图像和视频等虚拟信息达到与现实世界进行融合的场景效果，是近年来计算机视觉与人机交互领域备受关注的热点。利用AR技术可将二维图纸与三维BIM模型无缝对接，将BIM模型中的大量建设信息得以更充分展示，通过体育工程一张AR展示图，可减少由于对图纸的误读和信息传递失真所造成的巨大损失，减少施工人员反复读图、识图所耗费的时间，使得工程施工管理可视化、便捷化。

【关键词】AR展示;体育工程一张图;体育工程智能化管理;体育工程数字化

一、引言

增强现实（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息（视觉信息、声音、味道、触觉等）通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。AR技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。

传统的建筑设计通常采用从二维图形到三维思维转化的方法，由于二维图纸或三维模型仅体现建筑物的部分信息，而设计者对设计对象缺乏全方位的思考，眼界较窄、缺乏整合思维能力，因而一些设计缺陷常被掩盖。增强现实技术（AR）引入建筑设计中，可以使建筑师的创作过程中通过增强现实技术中的真实对象位置姿态跟踪技术及虚实融合技术，将建筑设计三维模型在真实世界中注册，并与真实的建筑周边环境融合，有效避免建筑设计过程中对周边环境的建模，同时保证在设计结果中周边环境的真实性，有利于设计师对建筑设计方案做出更合理的评估。

由于AR可在施工现场加载虚拟的施工内容，使现场人员从平面化的数据提取这种需要较高专业素养的活动中解脱出来，就可以在现场施工管理中减少由于施工组织和图纸的误解和信息传递的失真所造成的巨大损失，减少施工员反复读图识图的时间，辅助施工员的管理、加强现场施工人员的培训甚至通过加载明显的标记信息强调重要节点的施工从而有利于现场安全管理。

二、系统构建

结合体育工程施工现场直观展示的业务应用需求，参照国家、省电子政务一系列规范，面向工程管理部门、运营企业和施工企业形成体育工程AR展示平台的总体框架思路布局如图1所示。

系统将通过视景仿真、数字动画生成，综合集成计算机图形学和虚拟现实技术，实现对体育施工现场、动态变化的实景展示，构建和共享体育工程资源库，形成体育工程“一张图”，并对资源数据进行统计分析，搭建体育工程AR展示平台。下面主要对系统的核心“体育工程一张图”以及数据获取和具体的应用进行分析。

（一）体育工程“一张图”

智能化停车管理综合平台的核心是停车资源数据。通过构建体育工程“一张图”和体育工程共享平台，利用大数据分析和统计理论，综合构建体育工程的分析专题，统一对外提供共享服务，体育工程AR影像数据获取步骤如图2所示。体育工程“一张图”包括AR影像图、工程数据、物联网数据、元数据、其他专题数据等多种数据，它们被统一保存在服务器端。由于体育工程资源数据中的专题数据中的工程信息和人员出入是动态互动获得，在数据库中通过设置历史库、临时库和现势库确保数据的及时更新维护。

（二）体育工程信息采集器

体育工程信息采集器主要完成体育工程现场物联网设备采集并将数据传输到数据服务器，其系统功能由三部分组成：体育工程信息采集单元、设备信息处理与控制单元和和数据GPRS无线传输单元。该采集器可实时完成对体育工程信息进行采集，经控制中心处理器处理数据后，再通过GPRS无线通信终端将车场车位信息进行数据上传，最后通过平台对体育工程状态信息进行发布。

（三）体育工程信息查看

将体育工程信息在平台中进行维护更新，存储在数据库中，通过数据共享服务方式，可将数据库中的体育工程信息集成至体育工程AR一张图中，工程管理人员通过直接在AR一张图上点击对应的工程模块，即可查看改模块的基础工程信息，如工程任务、工程施工单位、工程监理单位、工程要求等各类工程基础信息。

（四）体育工程进展查询

通过建立一整套科学完善的管理监督评价体系，对体育工程的进展实时核计，平台开发工程进展预测模型，通过将工程管理中获取的AR影像信息、工程管理人员掌握信息、工程监理人员反馈信息进行综合演算，将体育工程的实时预计进展集成显示在AR一张图中，方便管理人员实时动态跟踪，提升管理水平。

（五）体育工程监测信息集成

通过物联网技术获取体育工程每个重要监测数据，在体育工程AR展示平台中可以实现对每类物联网设备每日、每月和每年以及不同时段的数据集成展现，并可将物联网设备获取的每日、每月、每年以及不同时段的数据分析、趋势变化情况集成展现在AR一张图中。这些信息可以为体育工程管理部门、监理部门、施工部门及上级主管部门提供智能化管理数据支撑。

（六）体育工程数据分析

在体育工程AR展示平台中可以实现对每日、每月和每年以及不同时段的分析;同时通过分析用户搜索条件，分析搜索的地区、工程进展情况等，进行相应的数据统计分析，并以直观的图表进行展现，管理人员及相关人员查看体育工程数据情况一目了然。

三、系统实现

为了验证系统设计的合理性，以苏州经贸职业技术学院操场体育工程为例，进行了体育工程AR展示平台的实现。主要以Java、MySQL等工具实现了体育工程“一张图”、体育工程數据分析、AR展示系统等功能。

图3为体育工程AR“一张图”，通过一张图可以展示动态体育工程施工现场信息，可实时预测体育工程进展情况，也可以查询当前物联网监测数据，也将体育工程各类相关的数据依据不同条件、不同类别进行统计分析的图表一体化在AR“一张图”中进行集成。

图4为体育工程信息查询结果。在AR全景图像中点击对应的工程，可将工程的基本信息进行展现，包括工程的基本情况、任务概况、工程标段、质量要求、管理单位、管理人员、施工单位、施工人员、监理单位、监理人员、施工材料、生成厂家、性能指标等各类体育工程基础信息。

图5为工程进度查询结果，可在全景图像上以浮窗的形式直接将该工程的实时预计进度状况显示出来，包括工程预计进度、管理人员巡查数据、监理人员反馈数据、施工单位报送数据、相关附件资料等信息，管理人员通过查看施工现场AR影像一张图时，即可将其体育工程相关的各类数据集成反映。

四、总结

本文结合AR技术、VR技术、物联网技术、无线通信技术、移动互联网技术、GIS技术以及计算机技术，设计开发可满足实际需要的体育工程AR展示平台，通过采集体育工程AR数据、工程数据、物联网数据，设计并实现数据集成平台、体育工程数据的共享接口以及AR展示系统，满足为管理部门、施工企业和相关主管部门提供体育工程数据资源的实时展示、查询、统计和管理等功能，为体育工程管理提供了智能化支撑。

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