蔡迎+李小虎+武彥明+薛國

摘要：本文從VR技術(shù)與地理信息數(shù)據(jù)展現(xiàn)相結(jié)合入手，主要研究利用虛擬現(xiàn)實手段，模擬產(chǎn)生三度空間，使受眾在視覺、聽覺、觸覺等感官上有一個身臨其境的感覺，并與地理信息數(shù)據(jù)相結(jié)合，融合數(shù)字地球、GIS模型建立、二維地圖產(chǎn)品等傳統(tǒng)展現(xiàn)方法，生成一種新的地理信息數(shù)據(jù)展現(xiàn)模式，對于構(gòu)建三維地理信息數(shù)據(jù)體系具有一定意義。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù)；地理信息數(shù)據(jù)展現(xiàn)；三維地理信息數(shù)據(jù)體系

VR技術(shù)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，隨著它在軍事、地理、測繪和其他領(lǐng)域應(yīng)用的不斷拓展，將它同地理信息數(shù)據(jù)產(chǎn)品融合的時代已經(jīng)到來，本文從VR技術(shù)概述、VR技術(shù)的基本特征、VR系統(tǒng)的組成、VR技術(shù)在地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)中的應(yīng)用構(gòu)想等方面進行闡述，旨在通過研究，提出嶄新的數(shù)據(jù)展現(xiàn)方法，為地理信息數(shù)據(jù)建設(shè)提供基礎(chǔ)保障。

1 VR技術(shù)概述

VR技術(shù)就是虛擬現(xiàn)實，是以計算機為硬件基礎(chǔ)，在計算機圖形、數(shù)據(jù)仿真、全息投影、網(wǎng)絡(luò)并行、傳感器顯示等技術(shù)的最新成果上，利用電腦生成模擬系統(tǒng)，使用戶通過該系統(tǒng)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進行可視化操作和高級人機交互，包括各種科學(xué)研究、修改建筑方案、預(yù)測工程進度和施工質(zhì)量、模擬軍事演習(xí)等，是一種新型的具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ臄?shù)據(jù)可視化操作技術(shù)。

2 VR技術(shù)的基本特征

2.1多感知性

所謂多感知性是指在現(xiàn)階段普通電腦視覺感知的基礎(chǔ)上，又增加了耳、鼻、手、腳、舌等其它感官的真實存在，虛擬現(xiàn)實的發(fā)展方向是逐步具備人類所有的感知功能。

2. 2浸沒感

理想的虛擬現(xiàn)實環(huán)境使用戶有一種身臨其境的感覺，他們在使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)完成工作的過程中，完全浸沒在真實場景中，無法分辨景物的真假。從視覺、味覺、聽覺甚至于觸覺上都和真實世界是一致的，如同在現(xiàn)實世界中一樣，有助于用戶全身心地投入到各項工作中去。

2. 3交互性

目前人和電腦的交互還停留在形式簡單、內(nèi)容單一、手段落后的階段，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以實現(xiàn)用戶實時、準確地與模擬環(huán)境中的物體進行各種交互操作，并得到其近似真實自然的反饋。例如，虛空抓取的東西可以隨人體一起移動，環(huán)境中的物體能感覺到它們的質(zhì)量和重量等。

2. 4構(gòu)想性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)所提供的模擬空間，不僅可以非常逼真地表現(xiàn)現(xiàn)實環(huán)境，還可以根據(jù)用戶特殊需要構(gòu)建現(xiàn)實中根本不存在的多維空間，并能通過各種方式引導(dǎo)思維認知范圍的拓展，激發(fā)想象力，提高人們研究未來的可能性。

3 VR系統(tǒng)的組成

VR系統(tǒng)是一款以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以先進的計算機系統(tǒng)為支撐的高科技成果，基本組成部分包括虛擬現(xiàn)實生成系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、專業(yè)軟件和開發(fā)接口。虛擬現(xiàn)實生成系統(tǒng)主要包括影像采集、音頻編輯、高端定位等；感知系統(tǒng)主要包括傳感器、數(shù)據(jù)接收器、跟蹤器、顯示器等；專業(yè)軟件主要包括三維仿真軟件以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

4 VR技術(shù)在地理信息數(shù)據(jù)展現(xiàn)中的應(yīng)用構(gòu)想

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展依賴隨著計算機技術(shù)、測量與傳感技術(shù)、計算機圖形學(xué)、模擬仿真學(xué)的飛速發(fā)展，運用到地理信息數(shù)據(jù)展現(xiàn)領(lǐng)域的優(yōu)勢已經(jīng)逐步表現(xiàn)出來。

4.1VR技術(shù)在測繪制圖中的應(yīng)用

利用VR技術(shù)強大的模擬仿真場景構(gòu)建技術(shù)，制作各種虛擬現(xiàn)實專題地圖，真實地再現(xiàn)人文景觀，使用戶能夠感覺真正地進入“地圖”，利用多感知編輯器中視覺為主的感知器來進行場景仿真，用虛擬現(xiàn)實感知系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)分析應(yīng)用工具，模擬真實工作中的一些內(nèi)容，如經(jīng)緯度計算、距離量算、面積計算等。將傳統(tǒng)的制圖過程與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，是測繪學(xué)科中一個新的設(shè)想。虛擬現(xiàn)實地圖以模擬真實的地物、地貌替代象形的地圖標號，這使得“地圖”改善傳統(tǒng)地形圖中數(shù)據(jù)符號化、平面化和靜態(tài)化的狀態(tài)，進入多維交互、時空變換、實時動態(tài)的狀態(tài)。這將帶動測繪制圖工藝從傳統(tǒng)的地圖符號選取、編輯、轉(zhuǎn)換向三維地形生成、多重感知支持、地物真實構(gòu)建、分析挖掘便利的方向發(fā)展

4.2 VR技術(shù)在三維GIS模型中的應(yīng)用

隨著三維技術(shù)的迅猛發(fā)展，用戶對GIS三維功能的要求越來越多，而傳統(tǒng)的DEM（數(shù)字高程模型）只是靜態(tài)的假三維，不能滿足用戶的需求，利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的三維場景模型加載GIS數(shù)據(jù)庫和地面影像數(shù)據(jù)庫生成三維地理信息模型，再使用多感知編輯器進行模擬仿真，讓用戶感到進入到真實的地形當中。地理信息數(shù)據(jù)庫主要包括等高線、水系、道路、居民地等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；地面影像數(shù)據(jù)庫主要包括已做定向和數(shù)字化的航空照片與衛(wèi)星照片。

4.3 VR技術(shù)在其它GIS產(chǎn)品中的應(yīng)用

市場上通用的二維GIS產(chǎn)品不管是紙質(zhì)的還是加載到各種地理信息軟件中的地形圖，都不能滿足用戶對信息的需求。隨著數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，不同階層的用戶都渴望借助一個三維可視化程度高、人機交互功能強的地理信息產(chǎn)品來幫助他們提高研究分析的效率和精準度，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)是解決當前問題的有效方法之一。隨著計算機終端硬件和計算機圖形技術(shù)的發(fā)展，地理信息產(chǎn)品正向多種維度、方便交互、實時動態(tài)和高度真實的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)地理信息產(chǎn)品相比，這類產(chǎn)品可以大大節(jié)省該領(lǐng)域研究經(jīng)費、時間，并提高成果的可信度。

結(jié)束語：目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在地理信息數(shù)據(jù)展現(xiàn)領(lǐng)域受各種條件制約，還處于初級發(fā)展階段，但就發(fā)展前景來看，將給三維地理信息數(shù)據(jù)體系建設(shè)帶來巨大的影響，從而推動虛擬現(xiàn)實技術(shù)同地理信息數(shù)據(jù)展現(xiàn)手段的無縫結(jié)合。

參考文獻

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