王偉

（西安歐亞學院，陜西 西安 710065）

1 網(wǎng)絡虛擬校園GIS的科學構(gòu)想

目前，虛擬大學有兩種定義[1]。第一種定義是從因特網(wǎng)（萬維網(wǎng)）、虛擬現(xiàn)實技術(shù)和3S（GIS、GPS、RS）技術(shù)的角度出發(fā)，認為虛擬大學是對現(xiàn)實大學的一個三維虛擬再現(xiàn)。第二種定義是從信息、網(wǎng)絡和媒體技術(shù)的角度出發(fā)，認為虛擬大學是一個以計算機和網(wǎng)絡為平臺的、遠程教育為目的信息主體。這兩種定義分別帶來了不同的研究和實踐。

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱 GIS）是以采集、存儲、管理、描述、分析地球表面及空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)[2]。

西安歐亞學院坐落在歷史悠久的文化名城——陜西省西安市。這里氣候宜人，交通便利；校園綠樹成蔭，花草爛漫；建筑風格具有了歐式的典雅，堪稱“綠色歐洲校園”。許多項目正在實施或尚未實施，即使身臨其境也無法一覽全貌。在建設(shè)好的西安歐亞學院網(wǎng)絡虛擬校園GIS中，人們可以通過頭盔、三維鼠標、操縱桿等設(shè)備以漫步、駕駛小汽車等方式“進入”校區(qū)，一覽校區(qū)概貌，或賞其樓閣布局，并可對不滿意的地方提供修改意見。通過這種視覺、觸覺和感覺上的沉浸感，身臨其境的觀察、了解和體驗網(wǎng)絡虛擬校園GIS，實現(xiàn)對西安歐亞學院校本部和新校區(qū)的虛擬旅游。

初步構(gòu)想如下:

本文的網(wǎng)絡虛擬校園GIS是在第一種定義、研究和實踐的基礎(chǔ)上進行綜合設(shè)計的，并對這兩種定義的結(jié)合進行了初步的探討。西安歐亞學院網(wǎng)絡虛擬校園GIS是對現(xiàn)實大學三維景觀和教學環(huán)境的數(shù)字化和虛擬化，用于支持對現(xiàn)實大學的資源管理、環(huán)境規(guī)劃和學校發(fā)展。

2 對網(wǎng)絡虛擬校園GIS有關(guān)技術(shù)的釋義

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)技術(shù)是集計算機圖形學、人工智能、傳感器技術(shù)等為一體，在計算機中生成一種具有三維世界效果的模擬環(huán)境。同時還可以通過各種傳感器設(shè)備，使用戶“投入”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境進行直接交互操作，并產(chǎn)生與現(xiàn)實世界相同的反饋信息，使人們得到與現(xiàn)實世界同樣的感受[4]?；谶@樣的特點，它已廣泛應用于戰(zhàn)場模擬、虛擬農(nóng)業(yè)、城市虛擬設(shè)計、虛擬旅游、古環(huán)境與古文化的再現(xiàn)等方面?，F(xiàn)在，諸如科學可視化(Scientific Visualization)、合成環(huán)境 (Synthetic Environment)、賽博空間(Cyberspace)、人工現(xiàn)實(Artificial Reality)、仿真器技術(shù)(Simulator Technology)等，逐漸發(fā)展成為未來虛擬現(xiàn)實的一部分或一個側(cè)面[5]。

2.2 GIS與WebGIS

地理信息系統(tǒng)（GIS）是用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達的地理空間數(shù)據(jù)的計算機信息系統(tǒng)[6]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和人們對GIS需求的不斷增加，基于Internet技術(shù)的GIS-WebGIS應用而生。WebGIS實際上是在Web上實現(xiàn)GIS的功能，也就是將GIS綜合進Web以進行信息發(fā)布。從互聯(lián)網(wǎng)絡的任意一個用戶上使用瀏覽器就可以瀏覽WebGIS站上的空間數(shù)據(jù)、制作專題地圖，進行地理信息的空間分析和空間查詢，從而給Web的信息發(fā)布加上了GIS這一直觀工具，使人們通過Web瀏覽查詢信息更方便，也使GIS通過Web得到了普及[7]。

2.3 虛擬GIS與虛擬現(xiàn)實GIS

GIS技術(shù)同虛擬現(xiàn)實技術(shù)和科學計算可視化的結(jié)合，拓展了多維GIS、特別是三維GIS研究的內(nèi)涵，提供了全新的空間數(shù)據(jù)分析模式和新的GIS應用模式。當前國際上把這種結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)和科學計算可視化而設(shè)計的多維GIS稱為虛擬GIS（Virtual GIS，簡稱VGIS）。人們可以充分利用虛擬GIS提供的“逼真”圖形顯示和高級的交互分析手段，充分發(fā)揮人在圖形空間思維能力上的優(yōu)勢，探索數(shù)據(jù)分析，解決地學問題。同時，虛擬GIS拓展了在時間維上的表達能力，結(jié)合地學分析模型，虛擬GIS為過去和未來的某一地理場景提供了更為便利的手段，從而為發(fā)展高級的空間決策支持環(huán)境提供了可能。

虛擬現(xiàn)實 GIS（Virtual Reality GIS）是與虛擬GIS緊密相關(guān)的一個概念。虛擬GIS強調(diào)虛擬現(xiàn)實、科學計算可視化與GIS三者的結(jié)合，既強調(diào)高級人機接口在地學分析中的作用，又強調(diào)可視化思維和可視化分析在地學分析中的作用；而虛擬現(xiàn)實GIS主要強調(diào)虛擬現(xiàn)實與GIS的結(jié)合，強調(diào)高級人機接口在地學分析中的作用，所以虛擬現(xiàn)實GIS可以被理解為虛擬GIS的高級形式，是一種虛擬GIS[8]。

2.4 網(wǎng)絡虛擬GIS

與網(wǎng)絡相結(jié)合是當前虛擬GIS發(fā)展的方向。目前網(wǎng)絡虛擬GIS主要采用兩種架構(gòu)方式:一種是以網(wǎng)絡GIS為基礎(chǔ)，將虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)同GIS的Client端連接起來，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中提供簡單的空間分析功能或是將GIS的分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)格式，供虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)觀察；另一種是基于分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中擴展空間數(shù)據(jù)類型的支持能力，提供簡單的空間分析功能。

虛擬GIS在結(jié)構(gòu)上一般都采用GIS+VR的方式。通過VR來創(chuàng)建虛擬信息空間和管理用戶與虛擬信息空間的交互，而GIS則是用來管理空間數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡虛擬GIS基本上延用了這種結(jié)構(gòu)，在GIS信息表達上是以三維GIS為基礎(chǔ)進行擴展，特別是以面三維為主體的三維地理實體表達方面；在VR信息表達上大多是以虛擬現(xiàn)實建模語言(Virtual Reality Modeling Language，簡稱 VRML)為基礎(chǔ)。

[1]SCHANK R C.The Virtual University[J].Cyberpsychology&Be-havior，2000，3(1):9-16

[2]張劍平等.地理信息系統(tǒng)與MapInfo應用[M].北京:科學出版社;1999，1-8

[3]承繼成等.數(shù)字地球?qū)д揫M].北京:科學出版社;2000，224-229

[4]劉勇奎等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)和科學計算可視化[J].中國圖像圖形學報，2000，5(9):794-798

[5]崔偉宏.數(shù)字地球[C].北京:中國環(huán)境科學出版社;1999，137-145

[6]李長坡.數(shù)字城市關(guān)鍵技術(shù)探討[J].許昌師專學報，2001，21(2):34-37

[7]湯國安，趙牡丹.地理信息系統(tǒng)[M].北京:科學出版社;2000，164-170

[8]謝傳節(jié)等.基于XML和CORBA的網(wǎng)絡虛擬校園GIS設(shè)計[J].測繪學報，2002，31(1):66-70