虛擬現(xiàn)實技術(shù)在GIS中的應(yīng)用 課件

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在GIS中的應(yīng)用地圖制圖學(xué)與地理信息工程趙慧慧1虛擬現(xiàn)實技術(shù)在GIS中的應(yīng)用地圖制圖學(xué)與地理信息工虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介VR的組成VR的分類虛擬地理信息系統(tǒng)VR-GIS基于GIS的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要開發(fā)工具應(yīng)用3DGIS系統(tǒng)開發(fā)工具VRGIS的關(guān)鍵技術(shù)GIS-VS技術(shù)的融合及特點VRMLVRGIS的應(yīng)用VRGIS的發(fā)展趨勢內(nèi)容提綱2虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介內(nèi)容提綱2

虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介

虛擬現(xiàn)實(VirtualReality)技術(shù),又稱靈境技術(shù)。該技術(shù)的特點在于一種基于可計算信息的沉浸式交互環(huán)境。具體地說,計算機通過計算并構(gòu)成我們所熟悉的三維空間,產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境,使用者借助一定的設(shè)備,以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互,從而產(chǎn)生身臨其境的感受。

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虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介

3VR系統(tǒng)的組成用戶檢測反饋傳感器控制虛擬環(huán)境3D模型建模模板現(xiàn)實世界4VR系統(tǒng)的組成用戶檢測反饋傳控制虛擬環(huán)境3D模型建模模板現(xiàn)實VR技術(shù)的分類分類1沉浸式虛擬現(xiàn)實非沉浸式虛擬現(xiàn)實分類2被動式虛擬現(xiàn)實查詢式虛擬現(xiàn)實交互式虛擬現(xiàn)實5VR技術(shù)的分類分類1沉浸式虛擬現(xiàn)實5虛擬地理信息系統(tǒng)VR-GIS

VR-GIS技術(shù)是指虛擬現(xiàn)實技術(shù)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù),包括與網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(WebGIS、ComGIS)相結(jié)合的技術(shù)。VR-GIS技術(shù)是90年代才開始的一種專門以地學(xué)信息科學(xué)為對象的虛擬現(xiàn)實技術(shù)6虛擬地理信息系統(tǒng)VR-GIS6目前基于GIS的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要開發(fā)工具包括三大方面：傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)工具：包括ArcGIS、MapInfo、SuperMap等專門的3DGIS軟件,如美國Alberta大學(xué)開發(fā)的MR,國內(nèi)靈圖公司的VRMap等專業(yè)的3D游戲開發(fā)工具，如OpenGL、Direct等7目前基于GIS的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要開發(fā)工具包括三大方面：7應(yīng)用3DGIS系統(tǒng)開發(fā)工具簡介現(xiàn)在主流的GIS軟件都提供了比較強大的三維GIS功能，主要包括了：

點,線,面等轉(zhuǎn)換為TIN,DEM數(shù)據(jù)以及TIN,DEM轉(zhuǎn)換為點,線,面數(shù)據(jù)，填挖方計算，三維瀏覽,淹沒,飛行模擬等三維功能，并且支持使用多種編程語言進行二次開發(fā)等……下圖在是就在地理信息系統(tǒng)論壇上幾種主要的GIS軟件和三維開發(fā)工具進行一個調(diào)查的情況。8應(yīng)用3DGIS系統(tǒng)開發(fā)工具簡介現(xiàn)在主流的GIS軟件都提供了比VR-GIS的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)境建模技術(shù)即虛擬環(huán)境的建立，獲取實際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。立體聲合成和立體顯示技術(shù)在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中消除聲音的方向與用戶頭部運動的相關(guān)性，同時在復(fù)雜的場景中實時生成立體圖形。實時三維圖形生成技術(shù)三維圖形的生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟,其關(guān)鍵是如何實現(xiàn)“實時”生成。9VR-GIS的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)境建模技術(shù)9VR-GIS的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場合和對象,即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對象可以大幅度地提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度、提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。為了達到這一目的,必須研究虛擬現(xiàn)實的開發(fā)工具。系統(tǒng)集成技術(shù)由于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成技術(shù)為重中之重：包括信息同步技術(shù)、模型標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、識別和合成技術(shù)等等。10VR-GIS的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具10GIS-VS技術(shù)的融合及特點GIS和VR兩個技術(shù)的連接,主要是通過虛擬現(xiàn)實構(gòu)模語言(VRML)轉(zhuǎn)換文件格式,把GIS信息轉(zhuǎn)到VR中表示VR-GIS方法是基于一個耦合的系統(tǒng),由一個GIS模塊和VR模塊組成。VR-GIS的主要特征有:系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是傳統(tǒng)的GIS;VR的功能是增加GIS的制圖功能;基于PC系統(tǒng)的趨勢,它依賴于桌面GIS。11GIS-VS技術(shù)的融合及特點GIS和VR兩個技術(shù)的連接,主VRML（虛擬現(xiàn)實建模語言）#創(chuàng)建造型Shape{ appearanceAppearance{ materialMaterial{#空間物體造型外觀 diffuseColor0.30.20.0#一種材料的漫反射顏色 ambientIntensity0.4#多少環(huán)境光被該表面反射 specularColor0.70.70.6#物體鏡面反射光線的顏色 shininess0.20#造型外觀材料的亮度 } } geometryCylinder{#圓柱體 radius0.4 height3.5 topTRUE bottomTRUE sideTRUE } }12VRML（虛擬現(xiàn)實建模語言）#創(chuàng)建造型12VR-GIS的應(yīng)用城鎮(zhèn)規(guī)劃與建筑設(shè)計旅游管理、風(fēng)光介紹流域水資源管理軍事模擬訓(xùn)練教育與培訓(xùn)商業(yè)13VR-GIS的應(yīng)用城鎮(zhèn)規(guī)劃與建筑設(shè)計13VR-GIS的應(yīng)用虛擬城市與虛擬校園的建立14VR-GIS的應(yīng)用虛擬城市與虛擬校園的建立14VR-GIS的應(yīng)用VR在軍事模擬中的應(yīng)用15VR-GIS的應(yīng)用VR在軍事模擬中的應(yīng)用15VR-GIS的應(yīng)用VR在教育培訓(xùn)方面的應(yīng)用16VR-GIS的應(yīng)用VR在教育培訓(xùn)方面的應(yīng)用16VR-GIS的應(yīng)用商業(yè)上，虛擬現(xiàn)實常被用于推銷。

例如建筑工程投標(biāo)時，把設(shè)計的方案用虛擬現(xiàn)實技術(shù)表現(xiàn)出來，便可把業(yè)主帶入未來的建筑物里參觀，如門的高度、窗戶朝向、采光多少、屋內(nèi)裝飾等，都可以感同身受。它同樣可用于旅游景點以及功能眾多、 用途多樣的商品推銷。17VR-GIS的應(yīng)用商業(yè)上，虛擬現(xiàn)實常被用于推銷。17基于GIS的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展前景

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新型的虛擬交互媒體，目前已經(jīng)引起了人們的極大關(guān)注。它在未來的應(yīng)用領(lǐng)域(特別是仿真模擬和娛樂)中具有很大潛力，應(yīng)用前景極為廣闊。但目前尚處于開拓期，剛剛達到在某些領(lǐng)域具有一定程度的可用性，還存在著許多尚未解決的理論問題和尚未克服的技術(shù)障礙。18基于GIS的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展前景 虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新VR技術(shù)的不足提高在虛擬環(huán)境中的沉浸感。更高性能的傳感器。高性能的計算機。19VR技術(shù)的不足提高在虛擬環(huán)境中的沉浸感。19

謝謝！2020虛擬現(xiàn)實技術(shù)在GIS中的應(yīng)用地圖制圖學(xué)與地理信息工程趙慧慧21虛擬現(xiàn)實技術(shù)在GIS中的應(yīng)用地圖制圖學(xué)與地理信息工虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介VR的組成VR的分類虛擬地理信息系統(tǒng)VR-GIS基于GIS的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要開發(fā)工具應(yīng)用3DGIS系統(tǒng)開發(fā)工具VRGIS的關(guān)鍵技術(shù)GIS-VS技術(shù)的融合及特點VRMLVRGIS的應(yīng)用VRGIS的發(fā)展趨勢內(nèi)容提綱22虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介內(nèi)容提綱2

虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介

虛擬現(xiàn)實(VirtualReality)技術(shù),又稱靈境技術(shù)。該技術(shù)的特點在于一種基于可計算信息的沉浸式交互環(huán)境。具體地說,計算機通過計算并構(gòu)成我們所熟悉的三維空間,產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境,使用者借助一定的設(shè)備,以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互,從而產(chǎn)生身臨其境的感受。

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虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介

3VR系統(tǒng)的組成用戶檢測反饋傳感器控制虛擬環(huán)境3D模型建模模板現(xiàn)實世界24VR系統(tǒng)的組成用戶檢測反饋傳控制虛擬環(huán)境3D模型建模模板現(xiàn)實VR技術(shù)的分類分類1沉浸式虛擬現(xiàn)實非沉浸式虛擬現(xiàn)實分類2被動式虛擬現(xiàn)實查詢式虛擬現(xiàn)實交互式虛擬現(xiàn)實25VR技術(shù)的分類分類1沉浸式虛擬現(xiàn)實5虛擬地理信息系統(tǒng)VR-GIS

VR-GIS技術(shù)是指虛擬現(xiàn)實技術(shù)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù),包括與網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(WebGIS、ComGIS)相結(jié)合的技術(shù)。VR-GIS技術(shù)是90年代才開始的一種專門以地學(xué)信息科學(xué)為對象的虛擬現(xiàn)實技術(shù)26虛擬地理信息系統(tǒng)VR-GIS6目前基于GIS的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要開發(fā)工具包括三大方面：傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)工具：包括ArcGIS、MapInfo、SuperMap等專門的3DGIS軟件,如美國Alberta大學(xué)開發(fā)的MR,國內(nèi)靈圖公司的VRMap等專業(yè)的3D游戲開發(fā)工具，如OpenGL、Direct等27目前基于GIS的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要開發(fā)工具包括三大方面：7應(yīng)用3DGIS系統(tǒng)開發(fā)工具簡介現(xiàn)在主流的GIS軟件都提供了比較強大的三維GIS功能，主要包括了：

點,線,面等轉(zhuǎn)換為TIN,DEM數(shù)據(jù)以及TIN,DEM轉(zhuǎn)換為點,線,面數(shù)據(jù)，填挖方計算，三維瀏覽,淹沒,飛行模擬等三維功能，并且支持使用多種編程語言進行二次開發(fā)等……下圖在是就在地理信息系統(tǒng)論壇上幾種主要的GIS軟件和三維開發(fā)工具進行一個調(diào)查的情況。28應(yīng)用3DGIS系統(tǒng)開發(fā)工具簡介現(xiàn)在主流的GIS軟件都提供了比VR-GIS的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)境建模技術(shù)即虛擬環(huán)境的建立，獲取實際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。立體聲合成和立體顯示技術(shù)在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中消除聲音的方向與用戶頭部運動的相關(guān)性，同時在復(fù)雜的場景中實時生成立體圖形。實時三維圖形生成技術(shù)三維圖形的生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟,其關(guān)鍵是如何實現(xiàn)“實時”生成。29VR-GIS的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)境建模技術(shù)9VR-GIS的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的關(guān)鍵是尋找合適的場合和對象,即如何發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)用對象可以大幅度地提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度、提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。為了達到這一目的,必須研究虛擬現(xiàn)實的開發(fā)工具。系統(tǒng)集成技術(shù)由于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成技術(shù)為重中之重：包括信息同步技術(shù)、模型標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、識別和合成技術(shù)等等。30VR-GIS的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具10GIS-VS技術(shù)的融合及特點GIS和VR兩個技術(shù)的連接,主要是通過虛擬現(xiàn)實構(gòu)模語言(VRML)轉(zhuǎn)換文件格式,把GIS信息轉(zhuǎn)到VR中表示VR-GIS方法是基于一個耦合的系統(tǒng),由一個GIS模塊和VR模塊組成。VR-GIS的主要特征有:系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是傳統(tǒng)的GIS;VR的功能是增加GIS的制圖功能;基于PC系統(tǒng)的趨勢,它依賴于桌面GIS。31GIS-VS技術(shù)的融合及特點GIS和VR兩個技術(shù)的連接,主VRML（虛擬現(xiàn)實建模語言）#創(chuàng)建造型Shape{ appearanceAppearance{ materialMaterial{#空間物體造型外觀 diffuseColor0.30.20.0#一種材料的漫反射顏色 ambientIntensity0.4#多少環(huán)境光被該表面反射 specularColor0.70.70.6#物體鏡面反射光線的顏色 shininess0.20#造型外觀材料的亮度 } } geometryCylinder{#圓柱體 radius0.4 height3.5 topTRUE bottomTRUE sideTRUE } }32VRML（虛擬現(xiàn)實建模語言）#創(chuàng)建造型12VR-GIS的應(yīng)用城鎮(zhèn)規(guī)劃與建筑設(shè)計旅游管理、風(fēng)光介紹流域水資源管理軍事模擬訓(xùn)練教育與培訓(xùn)商業(yè)33VR-GIS的應(yīng)用城鎮(zhèn)規(guī)劃與建筑設(shè)計13VR-GIS的應(yīng)用虛擬城市與虛擬校園的建立34VR-GIS的應(yīng)用虛擬城市與虛擬校園的建立14VR-GIS的應(yīng)用VR在軍事模擬中的應(yīng)用35VR-GIS的應(yīng)用VR在軍事模擬中的應(yīng)用15VR-GIS的應(yīng)用VR在教育培訓(xùn)方面的應(yīng)用36VR-GIS的應(yīng)用VR在教育培訓(xùn)方面的應(yīng)用16VR-GIS的應(yīng)用商業(yè)上，虛擬現(xiàn)實常被用于推銷。

例如建筑工程投標(biāo)時，把設(shè)計的方案用虛擬現(xiàn)實技術(shù)表現(xiàn)出來，便可把業(yè)主帶入未來的建筑物里參觀，如門的高度、窗戶朝向、采光多少、屋內(nèi)裝飾等，都可以感同身受。它同樣可用于旅游景點以及功能眾多、 用途多樣的商品推銷。37VR-GIS的應(yīng)用商業(yè)上，虛擬現(xiàn)實常被用于推銷。17基于GIS的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展前景

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