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《西北农林科技大学》 2001年
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小流域景观虚拟现实技术研究与应用

李世华  
【摘要】: 虚拟现实技术是一门人与信息科学相结合的高新技术,它由计算机生成的人机交互的三维空间环境构成,利用虚拟现实技术,可以使参与者足不出户就感受到身外的世界。本项研究以“数字地球”为指导思想,结合地形可视化和虚拟现实等高新技术研究和开发了黄土高原小流域虚拟现实景观系统,主要研究成果如下: (1)采用4D技术完成了黄土高原固原试区、安塞试区、长武试区三个不同地貌与生态类型区外业GPS像控测量与内业全数字测图(作业区约50平方公里),采集了各试区的5×5m、10×10m数字高程模型(DEM)格网数据(约300万个点);制作了1:5000、1:10000数字正射影像图(DOM)和透视图等,为小流域虚拟现实景观的开发提供了高精度数据基础。 (2)提出和试验研究了小流域虚拟现实景观系统的概念和技术,包括三维地形模型的构建、纹理映射和实时动态立体显示技术。成功地实现了虚拟现实景观的一系列分析和研究,包括虚拟现实景观任意大小区域三维图象的生成、三维地形景观Walk/Fly Through动画制作、模型切换、距离查询、DTM分析等多种应用:讨论了不同地形条件下虚拟现实技术实现方案。 (3)探索开发出实用化的小流域虚拟现实景观建立方案,即以小流域航摄影像和地形图为基础,利用GPS精确测量地面控制点,在全数字摄影测量工作站上制作小流域高精度DEM数据和DOM,在Visual C++语言环境下调用三维图形标准OpenGL编写程序(三维景观重建系统)生成虚拟现实景观图,即以DEM为基础构造三维地形模型,然后用正射影像进行纹理映射获得十分逼真的小流域虚拟现实景观图。 (4)试验研究表明,小流域虚拟观实景观真实感强、地表信息丰富、精度高、动态性强、可视化程度高,通过该虚拟现实景观可以清楚地获得植被、梯田、沟谷、道路等地貌和土地利用现状信息。通过三维地形景观飞行模拟和步行穿越模拟、三维地形表面分析、三维坡度分级图的制作等,可以为小流域土地利用现状、植被分布、水土保持动态监测、水土保持规划与治理决策、构建信息系统和土壤侵蚀预测等提供动态数字化可视产品和技术支撑体系。
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