2023年11月1日

虚拟地理信息系统

作者 admin

虚拟现实技术是20世纪80年代末出现的一种新型计算机图形技术。 它利用计算机生成具有视觉、听觉、触觉等感官形式的逼真的三维虚拟世界。 从某种意义上说,虚拟现实技术是计算机模拟和视觉技术的延伸。

虚拟地理信息系统 虚拟现实 VR-GIS

虚拟现实VR-GIS技术是指虚拟现实技术与地理信息系统技术相结合的技术,包括与网络地理信息系统(WebGIS、ComGIS)相结合的技术。 虚拟现实VR-GIS技术是20世纪90年代兴起的专门针对地球科学信息科学的虚拟现实技术。

虚拟现实VR-GIS技术目前不需要数字头戴式虚拟设备、手套和衣服。 它采用虚拟现实建模语言(虚拟现实VRML)技术,并且可以在PC上执行,大大降低了成本,因此有潜力被广大用户所接受。 但实际上只能称之为模拟。 虽然它只具有三维、动态、声纳的特征,即具有视觉、听觉、运动觉的特征(假的),但没有触觉,更不用说嗅觉特征等,只能通过大脑的联想,而且还具有一定程度的沉浸感。 感觉,所以它并不是真正的虚拟,而是一种准虚拟或者不完全虚拟,或者是准虚拟的技术。

特征

特点

(1) 对现实地理区域的非常真实的再现;

(2)用户可以在选定的地理区域(地理范围)内外自由移动;

(3)3D(三维)数据库中的标准GIS功能(查询、选择和空间报告等);

(4) 可视化功能必须是用户界面的自然组成部分。 GIS与虚拟现实VR技术的连接主要涉及通过虚拟现实建模语言(VRML)转换文件格式,将GIS信息传输到虚拟现实VR中进行表示。 虚拟现实VR-GIS方法基于耦合系统,由GIS模块和虚拟现实VR模块组成。

目前,虚拟现实VR-GIS的主要特点是:(1)系统的数据库是传统的GIS。(2)虚拟现实VR的功能是增加了测绘功能; (3)基于PC系统的趋势,依赖于桌面GIS。

关键技术

虚拟地理信息系统虚拟现实VR-GIS的关键技术可包括以下几个方面:

(1)动态环境建模技术

虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容。 动态环境建模技术的目的是获得实际环境的三维数据,并利用获得的三维数据根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。 三维数据可以使用CAD技术获取(在常规环境下),而更多的环境需要使用非接触式视觉建模技术。 两者的有机结合可以有效提高数据采集的效率。

(2)实时三维图形生成技术

三维图形的生成技术已经比较成熟,关键是如何实现“实时”生成。 为了达到实时的目的,至少保证图形刷新率不低于15帧/秒,最好高于30帧/秒。 在不降低图形质量和复杂度的情况下,如何提高刷新频率将是这项技术的研究内容。

(3)立体显示与传感器技术

虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展。 现有的虚拟现实远远不能满足系统的需求。 例如,数据手套存在延迟大、分辨率低、范围小、使用不便等缺点; 虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也需要提高,因此需要开发新的三维显示技术。

(4)应用系统开发工具

虚拟现实应用的关键是找到合适的场合和对象,即如何发挥想象力和创造力。 选择合适的应用对象,可以大大提高生产效率,减轻劳动强度,提高产品开发质量。 为了实现这一目标,必须研究虚拟现实开发工具。 例如虚拟现实系统开发平台、分布式虚拟现实技术等。

(5)系统集成技术

由于虚拟现实包含大量的感知信息和模型,系统集成技术起着至关重要的作用。 集成技术包括信息同步技术、模型标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别与综合技术等。

(6)分布式虚拟地理信息系统(D虚拟现实VR-GIS)技术

分布式虚拟地理信息系统(D虚拟现实VR-GIS)是一种基于网络的虚拟环境。 在此环境中,位于不同物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络连接。 D 虚拟现实 VR-GIS 是一个支持多人通过网络实时交互的软件系统。 每个用户在虚拟现实环境中通过计算机与其他用户交互并共享信息。 关键技术包括模型结构(集中式结构和复制式结构)和多协议模型(连接管理协议、导航控制协议、几何协议、动画协议、仿真协议、交互协议和场景管理协议等)。

完成了!

虚拟地理信息系统

(1)虚拟化地球系统结构:包括模拟地球结构、地质结构、火山结构、地貌结构、景观结构等; 城市、交通和大型工程结构的模拟。 模拟地球系统的运动现象,包括虚拟地壳运动、地震发生机制和过程、火山喷发过程; 河流地貌过程、风化地貌过程、冲积平原、三角洲演化过程虚拟实验; 天气过程、龙卷风、雷暴、强对流天气、海气相互作用过程虚拟实验; 森林生态系统、牧场生态系统、湖泊生态系统、沼泽生态系统虚拟化; 农业生态系统、水产养殖生态系统、城市生态系统和区域生态系统的虚拟化; 洪水灾害与救灾、森林草原火灾与救灾、山体滑坡、滑坡、泥石流、雪灾、溃坝灾害、荒漠化过程、水土流失和水土虚拟化; 城市规划与改造、区域可持续发展虚拟化。

(2)综合开发与管理虚拟实验:包括区域可持续发展实验; 流域开发与综合治理试点。

(三)污染与修复虚拟实验:包括大气污染过程、水污染过程、扩散过程实验; 噪声污染实验等

(4)科学可视化:其目标是为不同的科学目的开发三维地理制图表示的可能性,重点关注目标本身的可视化方法。

(5)考古模拟:该领域的应用主要是重建目前不存在的三维古代陆地景观。

(6)军事仿真与智能化应用:军事仿真尤其是飞行仿真是虚拟现实VR落地的主要驱动力。 军事虚拟现实VR-GIS的目标之一就是力争在边疆演习中实现“虚拟排练”。

(7)教育培训:虚拟地理信息系统特别适合教育培训工作。 它具有一切形象教育的特点。 它能以生动、贴近现实的感觉表达地球科学知识和抽象概念,具有实用性。 学者们很容易接受和理解复杂的系统。 分布式虚拟现实系统应用于人体模型构建、计算机太空旅游、复合分子结构显示等领域。 由于数据更加真实,人们的想象力大大提高,激发了受教育者的学习兴趣。 学习效果非常显着。

由于近年来计算机设备技术的飞速发展,使得在普通微机环境下实现虚拟现实技术已成为可能。 虚拟GIS可以在普通平台上提供任何相关服务。

虚拟GIS是一种高度集成、有效的实时3D GIS,用于地形数据可视化。 该系统能够管理大量高程数据,通常管理复杂的地理数据集。

在数字城市系统中,虚拟地理信息系统具有观察三维细节的能力,可以跳转到不同的地点,测试开辟新观察的可能性。 新建筑或其他设施的规划者可以从他们的视角位置获得完整的立体视图,或者可以从附近的建筑物看到其所在位置的虚拟建筑物。 城市管理者可以看到每一层街道、建筑物和停车场的实际景观,并估计附近位置可容纳的建筑物数量、拥堵情况、光照情况等。 此外,他们还可以使用 GIS 数据库来显示分布式商业活动,例如学校或商店的位置、主要下水道以及无数其他信息。 紧急警报服务使负责人员能够立即获得他们将要处理的区域的三维图像,并且通过将适当的事件信息添加到 GIS 数据库,他们可以看到哪里的建筑物或道路交通拥堵。 其应用前景十分广阔。

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