基于实景三维的虚实互动的皮划艇运动监控系统设计与实现

doi:10.6046/zrzyyg.2024090

摘要
图/表
参考文献
相关文章
Metrics

全文: PDF(2748 KB)

HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)

摘要

皮划艇运动作为奥运会的重要比赛项目,其训练阶段目前尚未广泛应用高精度定位和地图的可视化技术。针对这一缺口,该文提出了一种国内首创的基于实景三维的皮划艇运动监控系统。该系统集成了高精度定位技术、虚拟现实技术及虚实轨迹融合技术,为运动员和教练提供了一个直观且精确的数据分析平台。该文首先概述了系统建设的背景和重要性,然后阐述了系统的架构、主要功能以及数据库设计,最后利用Cesium三维地球引擎、ArcGIS Server地图服务器、ArcGIS API for JavaScript和WebSocket等技术进行了软件系统实现,并对关键功能的实现方法进行了说明。系统核心功能涵盖了训练场的三维可视化、场馆查询与定位、虚实轨迹数据接入、实时定位监控、轨迹回放以及数据分析等,具备高精度定位、三维实景可视以及虚实融合等独特特点。此系统的应用有利于提升皮划艇训练的效率和质量,并为相关领域研究提供有价值的参考。

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	吴建华
	孔祥麟
	涂浩文
	龚志刚
	郭鹏程

关键词 ：皮划艇运动, 地理信息系统, 实景三维, 定位监控, 数据分析

Abstract：

Canoeing is an important Olympic event; however, high-precision positioning and map data visualization technologies have not been widely adopted during the training phase of canoeing. To bridge this gap, this study proposed a domestically pioneering canoeing sport monitoring system based on real-scene 3D. This system integrates high-precision positioning, virtual reality (VR), and virtual-real fusion technologies, providing athletes and coaches with a straightforward, precise data analysis platform. First, this study presents an overview of the background and significance of the construction of the system. Then, it describes the architecture, major functions, and database design of the system. Finally, it introduces the software system development using technologies including the Cesium platform for 3D geospatial applications, ArcGIS Server, ArcGIS API for JavaScript, and WebSocket. The methods for developing key functions are also described. The core functions encompass 3D visualization of the training field, venue query and positioning, virtual-real integration of trajectories, real-time positioning and monitoring, trajectory playback, and data analysis. Therefore, this system enjoys the advances of high-precision positioning, 3D real scene visualization, and virtual-real fusion. The applications of this system will enhance the efficiency and quality of canoeing training and provide a valuable reference for related research fields.

Key words： canoeing geographic information system (GIS) real-scene 3D positioning monitoring data analysis

收稿日期: 2024-03-08 出版日期: 2025-09-03

ZTFLH:	TP79
	P208

基金资助:国家体育总局奥运备战科技服务项目“精准提高国家女子划艇运动员专项能力的冠军模型研究——基于5G传输基础上的水上运动全数字化智能监控与信息反馈服务”(2024FWHT-003)

作者简介: 吴建华(1981-),男,博士,副教授,主要从事地理信息科学研究。Email: wjhgis@126.com。

引用本文:

吴建华, 孔祥麟, 涂浩文, 龚志刚, 郭鹏程. 基于实景三维的虚实互动的皮划艇运动监控系统设计与实现[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(4): 241-248.
WU Jianhua, KONG Xianglin, TU Haowen, GONG Zhigang, GUO Pengcheng. Design and implementation of a canoeing sport monitoring system with virtual-real interactions based on real-scene 3D. Remote Sensing for Natural Resources, 2025, 37(4): 241-248.

链接本文:

https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2024090 或 https://www.gtzyyg.com/CN/Y2025/V37/I4/241

Fig.1 系统架构图

Fig.2 系统功能结构图

Tab.1 皮划艇实时数据表数据结构

Tab.2 测功仪注册表数据结构

Fig.3 系统主界面功能展示

Fig.4 基于三维场景的皮划艇定位监控界面

Fig.5 建筑物的定位与查询界面

Fig.6 单只皮划艇跟踪监控界面

Fig.7 虚实皮划艇轨迹回放界面

[1]	田中, 陈贵岐. 皮划艇项目的训练监控[J]. 沈阳体育学院学报, 2011, 30(5):87-90.
	Tian Z, Chen G Q. Training monitoring in kayak/canoe event[J]. Journal of Shenyang Sport University, 2011, 30(5):87-90.
[2]	胡璞, 易名农, 刘嘉. 基于多传感器数据融合技术的水上训练监控系统的研制与应用[J]. 武汉体育学院学报, 2015, 49(3):96-100.
	Hu P, Yi M N, Liu J. Development and application of supervision and evaluation system based on data integration of multi-sensors for water training of rowing[J]. Journal of Wuhan Institute of Phy-sical Education, 2015, 49(3):96-100.
[3]	杜芸芸, 杨海英. 激流回旋视频监测系统研制[J]. 武汉体育学院学报, 2013, 47(10):77-80.
	Du Y Y, Yang H Y. Development of video monitoring system of whitewater slalom based on cloud computing[J]. Journal of Wuhan Institute of Physical Education, 2013, 47(10):77-80.
[4]	李媛, 史东林, 纪霄峰, 等. 皮划艇训练状态多参数遥测装置的研制[J]. 当代体育科技, 2014, 4(5):18-19.
	Li Y, Shi D L, Ji X F, et al. Development of real-time information kayaking training status of multi-parameter telemetry[J]. Contemporary Sports Technology, 2014, 4(5):18-19.
[5]	孙晋海, 王家宏, 马运超, 等. 基于多传感器的皮划艇训练信息融合分析系统的研发与应用[J]. 北京体育大学学报, 2015, 38(5):115-121.
	Sun J H, Wang J H, Ma Y C, et al. Training information fusion analysis system of multi-sensor canoeing[J]. Journal of Beijing Sport University, 2015, 38(5):115-121.
[6]	郝正东. 基于可穿戴计算的皮划艇技术动作识别与评价[D]. 大连: 大连理工大学, 2021.
	Hao Z D. Identification and evaluation of kayak technical movements based on wearable computing[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2021.
[7]	徐红. 以新型基础测绘为支撑,走向更广阔的三维世界——访自然资源部国土测绘司司长武文忠[J]. 中国测绘, 2022(5):8-11.
	Xu H. Embracing a broader three-dimensional world with new roundation surveying and mapping support:Interview with Wu Wenzhong,director of the Department of Land Surveying and Mapping of the Ministry of Natural Resources[J]. China Surveying and Mapping, 2022(5):8-11.
[8]	李佳俊, 徐辉, 赵大伟. 实景模型在传统村落数字博物馆中的应用[J]. 国土资源遥感, 2019, 31(1):264-270.doi:10.6046/gtzyyg.2019.01.34.
	Li J J, Xu H, Zhao D W. The application of real scene model to digital museum of traditional villages[J]. Remote Sensing for Land and Resources, 2019, 31(1):264-270.doi:10.6046/gtzyyg.2019.01.34.
[9]	陈洁, 蔡君, 李京, 等. 倾斜航空摄影技术及在地质调查中的应用研究——以三峡库区巫峡地区为例[J]. 国土资源遥感, 2021, 33(1):167-173.doi:10.6046/gtzyyg.2020133.
	Chen J, Cai J, Li J, et al. Oblique aerial photography technology and its application to geological survey:A case study of Wuxia section in the Three Gorges Reservoir[J]. Remote Sensing for Land and Resources, 2021, 33(1):167-173.doi:10.6046/gtzyyg.2020133.
[10]	朱庆, 张利国, 丁雨淋, 等. 从实景三维建模到数字孪生建模[J]. 测绘学报, 2022, 51(6):1040-1049.
	Zhu Q, Zhang L G, Ding Y L, et al. From real 3D modeling to digi-tal twin modeling[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2022, 51(6):1040-1049.
[11]	张广波. 面向倾斜实景模型的三维可视化平台建设技术研究[J]. 测绘通报, 2021(s1):277-281.
	Zhang G B. Research on the construction technology of 3D visuali-zation platform oriented to inclined reality model[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2021(s1):277-281.
[12]	周勇帅. 基于Cesium框架实现倾斜摄影单体化的方法研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2020.
	Zhou Y S. Research on the method of oblique photography monomer based on Cesium framework[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2020.

[1]	万里红, 曹振宇, 田志林, 施艳丽. 一种基于地面激光雷达点云的树木三维建模方法[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(1): 62-67.
[2]	钟乐, 曾燕, 邱新法, 施国萍. 浙江省杨梅种植适宜性区划[J]. 自然资源遥感, 2023, 35(2): 236-244.
[3]	李益敏, 杨一铭, 赵志芳, 吴博闻. 基于GIS的西双版纳边境地区防疫视频监控点部署方法[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(4): 194-202.
[4]	赵龙贤, 代晶晶, 赵元艺, 姜琪, 刘婷玥, 傅明海. 基于RS和GIS技术的西藏多龙矿集区矿山选址研究[J]. 国土资源遥感, 2021, 33(2): 182-191.
[5]	段艺芳, 任志远, 周晓, 孙艺杰. 延安市土地生态风险时空格局演变研究[J]. 国土资源遥感, 2020, 32(1): 120-129.
[6]	陈炫炽, 陈蓉, 吴愈锋, 王跃跃. 基于RS和GIS的都匀茶树种植地质背景调查[J]. 国土资源遥感, 2020, 32(1): 224-231.
[7]	李亚平, 卢小平, 张航, 路泽忠, 王舜瑶. 基于GIS和RUSLE的淮河流域土壤侵蚀研究——以信阳市商城县为例[J]. 国土资源遥感, 2019, 31(4): 243-249.
[8]	董茜, 李江风, 方世明, 方昆升. 基于GIS的地质公园保护区划分——以湖北神农架世界地质公园为例[J]. 国土资源遥感, 2016, 28(3): 154-159.
[9]	邵秋芳, 彭培好, 黄洁, 刘智, 孙小飞, 邵怀勇. 长江上游安宁河流域生态环境脆弱性遥感监测[J]. 国土资源遥感, 2016, 28(2): 175-181.
[10]	邢宇. 青藏高原32年湿地对气候变化的空间响应[J]. 国土资源遥感, 2015, 27(3): 99-107.
[11]	陈琪, 赵志芳, 何彬仙, 王頔, 习靖. 基于RS和GIS技术的矿山环境恢复与治理规划——以云南省元阳某金矿矿集区为例[J]. 国土资源遥感, 2015, 27(3): 167-171.
[12]	陈军, 杜培军, 谭琨. 一种改进的全极化SAR图像MCSM-Wishart非监督分类方法[J]. 国土资源遥感, 2015, 27(2): 15-21.
[13]	李晓燕, 姜广辉, 胡磊, 李瑜. 基于GIS与虚拟现实的土地利用总体规划仿真展示平台设计[J]. 国土资源遥感, 2014, 26(4): 195-200.
[14]	胡莹瑾, 崔海明. 基于RS和GIS的农作物估产方法研究进展[J]. 国土资源遥感, 2014, 26(4): 1-7.
[15]	张龙, 汪新庆. 基于数据字典的空间数据库通用建库技术[J]. 国土资源遥感, 2014, 26(1): 173-178.

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed