“飞送侠”——基于WebGIS的校园无人机外卖配送系统

参赛学校：河南理工大学

指导老师：王磊 薛华柱

队员姓名：邓锐翔 王锦杰 胡明熙 胡永政

作品展示

一、系统设计背景

近年来，国家大力推动 “低空经济” 发展，多地出台无人机物流试点政策。在此背景下，我们推出基于GIS 空间分析与三维可视化技术的校园无人机外卖配送系统。一方面，深度契合低空经济发展导向，构建高校GIS 技术产学研融合实践平台；另一方面，依托 GIS 空间算法，为师生提供精准高效的配送服务，提升地理空间信息赋能下的后勤服务效率。

二、数据来源与处理

1. 数据来源

基于无人机拍摄的倾斜摄影数据与校园矢量底图搭建系统基础地图框架，从倾斜摄影数据中获取高程数据用于无人机避障分析，结合校内实时天气数据接口，采集风速、降水等影响飞行安全的环境参数，形成多维度数据支撑体系。

2. 数据处理

（1）将多源数据导入 SuperMap iDesktop 进行整合，调整图层顺序，确保核心相关数据优先展示；

（2）将倾斜摄影数据转换为DSM模型，通过等值线提取、线要素转换等空间处理工具，生成高精度的河南理工大学矢量面底图。

（3）对矢量数据进行清洗修正，剔除倾斜摄影数据中过时的信息，补全新建建筑的空间坐标，通过拓扑检查修复数据逻辑错误，保障配送定位准确性；

（4）随后依托面拉伸建模技术，构建出校园内各建筑的三维几何模型，并基于以上数据完成建筑单体化拆分与赋值。

三、系统架构

系统基于B/S总体架构设计，前端以Vue2为核心框架，基于 SuperMap iServer 提供的三维切片、地形、影像等服务，通过 SuperMap iClient3D for Cesium实现的三维场景模块，可完成无人机路径规划可视化、场景属性查询、3D 空间分析及雨雪雾等场景特效展示；后端基于 Express.js 框架搭建，采用 MySQL 数据库，通过 mysql 模块实现数据库连接与操作。

图1 系统架构

四、系统功能设计

本系统以外卖平台管理人员为主要的用户群体，同时提供了用户端点餐的小程序。管理员可以通过web端系统实现配送全流程可视化管控、优化资源配置与运营决策。

1.可视化大屏

本系统包含外卖材料可视化和无人机外卖可视化，方便管理员掌握外卖材料的消耗与库存动态以及核心配送数据。

2. 无人机路径规划

实现高精度无人机路径规划，支持多个途径点，支持对限飞区内建筑的避让。

3.场景属性查询

实现点击建筑显示详情信息，支持搜索建筑所在地。

4.三维分析

显示配送缓冲区和餐厅窗口信息，支持模拟天气变化对配送缓冲区范围的影响

5.产品管理

对外卖产品的增删改查

6.订单管理

对外卖订单的查询与汇总

7.餐厅信息管理

对餐厅信息的管理与意见反馈处理

五、系统功能展示

1. 可视化展示

外卖材料可视化动态展示外卖材料的月度采购与消耗趋势，支持导出数据，方便记录与使用。

无人机外卖可视化展示餐厅与宿舍之间的点对点配送关系，也助力管理人员与用户快速掌握核心配送数据。

图2 外卖材料可视化

图3 无人机外卖可视化

2.三维场景模块

（1）根据提示框的信息拾取，选择外卖路径的起点、终点，可添加途径点，点击计算路径即可看到三维路径的效果——红色代表上升，蓝色代表下降，黄色代表水平飞行。算法会自动判断是否转弯或爬升，保证无人机损耗电量最小，扩大配送范围。

图4 三维路径规划

（2）打开显示限送区按钮即可显示限送区范围，无人机在路径规划时会避让限送区，不飞跃。

图5 规避限送区

（3）场景属性查询

点击建筑，即可获得建筑的图片和简要信息，图片会跟随场景移动，确保不会覆盖建筑物；根据提示输入建筑名称查询搜索，选择定位，即可快速定位到该建筑在场景中的位置。

图6 场景属性查询

（4）3D分析

打开 3D 分析按钮，点击柱状图，即可获取早、中、晚三个时段无人机能配送的窗口数，以及能够覆盖的宿舍数量。打开缓冲区按钮，即可直观展示不同餐厅对宿舍的覆盖范围，右侧弹窗会显示准确的数据信息。

图7 3D缓冲区分析

增加餐厅窗口数量，调整无人机电量、载重，模拟天气变化均会影响缓冲区覆盖范围

图8 受天气影响的缓冲区

3.信息管理

（1）产品管理实现对产品的增删改查操作

图9 产品管理

（2）订单管理

订单管理功能中，可按订单编号及预定时间查询订单；支持汇总同单位订单，以方便配送，也可导出订单信息；汇总后的订单同样支持查询与导出。

图10 订单管理

（3）餐厅资源管理

点击餐厅资源管理下的餐厅信息管理，即可查看现有餐厅的数据，包括餐厅承包公司的简介、周营业额数据、员工比例、员工用餐比例。在意见反馈表总可以看到小程序用户提出的反馈意见。

图11 餐厅意见反馈表

系统亮点

系统针对外卖配送中的路径规划、服务范围、天气影响等实际问题，通过三维可视化技术提供直观的解决方案；管理人员可基于三维分析优化配送网络，将地理信息技术融入外卖配送业务，提升运营效率和用户体验。

团队总结

我们团队本次 “飞送侠校园无人机外卖配送系统” 的开发，精准锚定校园外卖配送效率偏低、路径指引模糊的核心痛点，以“智慧校园 GIS + 无人机技术”的创新融合为核心方向，深耕校园服务场景。开发过程中，团队成员各司其职、默契协作，组员潜心钻研，专注开发与功能调试优化，通过周期性整合复盘，我们高效解决了数据适配、飞行路径可视化等关键问题，始终以实用性为导向，反复打磨最佳配送路径规划、无人机限送区避让等核心功能，力求让系统既满足师生快速取餐的现实需求，又契合校园管理规范。

此次开发之旅，不仅显著提升了我们团队在 GIS 技术实践、协同开发与问题解决方面的综合素养，更以技术创新为校园数字化服务注入了新活力。未来，我们将持续优化数据与飞行安全算法，让系统更贴合校园场景的实际使用需求，为智慧校园建设添砖加瓦。

指导老师点评

本项目紧扣低空经济发展趋势与校园后勤管理需求，基于三维WebGIS技术打造校园无人机外卖配送系统，选题兼具技术创新与实用价值，是测绘地理信息专业知识与无人机物流、智慧校园场景的优秀融合实践。团队专业功底扎实，从数据采集、处理、空间分析到系统构建，技术选型合理、流程规范，三维可视化、无人机路径规划等核心功能为校园外卖配送痛点问题提供了新的思路及解决方案。团队成员分工合作，攻克了三维场景网格构建、无人机路径规划等技术难点，展现出良好的创新开发能力与团队协作水平。希望团队继续优化飞行算法与交互体验，进一步拓展功能场景，为智慧校园建设做出更大贡献。

团队合影

从左到右：邓锐翔、王锦杰、薛华柱（指导老师）、王磊（指导老师）、胡明熙、胡永政