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虚拟现实地理信息系统VRGIS的研究

柯栋  
【摘要】:虚拟现实(Virtual Reality)技术是20世纪末发展起来的以计算机技术为核心,及多学科高新技术为一体的综合集成技术。虚拟现实综合利用了计算机的立体视觉、触觉反馈、虚拟立体声等技术,高度逼真地模拟人在自然环境中的视、听、动等行为的人工模拟环境,具有沉浸感、交互性和构想性以及多感知性和自主性等特征。 虚拟GIS是三维GIS、可视化技术和虚拟现实技术结合而形成的新一代GIS系统。虚拟GIS在提供较强的多维数据建模能力和多维空间数据管理能力的同时,更能支持复杂虚拟图形空间的生成和支持用户采用多种交互设备与图形空间进行交互。VRGIS的数据管理、三维空间分析和图形显示成为VRGIS发展的关键问题。 三维空间数据反映了地表物体及其环境固有的地理位置、形体特征、相互关系等空间信息。空间数据模型是描述GIS空间数据组织和进行空间数据库设计的理论基础。与二维GIS空间数据模型类比,三维模型又可划分成基于镶嵌的数据模型、基于矢量的数据模型、混合型数据模型和分析型数据模型四种类型。 数字地形模型是空间地形数据集合的统称,是具有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。DTM中属性为高程的要素称为数字高程模型。在3D模型的可视化方面,选择合适的层次细节模型LOD可以在不损失所需表现信息的前提下,使得几何模型绘制速度和像片纹理的映射速度达到最优。 本文在对地理信息系统的三维可视化技术,包括三维空间数据的获取、三维数据模型、数字地面模型和数字高程模型以及三维数据的层次细节模型的表示和三维数据可视化的表达等理论研究的基础上,应用OpenGL的光照处理、纹理映射等功能,结合高级开发语言Delphi建立虚拟现实地形场景,并实现虚拟场景的放大、缩小、旋转、漫游、查询等交互操作,构建虚拟现实地理信息系统。


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