新技术在虚拟地理环境中的应用.ppt

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1、新技术在虚拟地理环境中的应用蔡地201248600108079中国测绘科学研究院空间数据可视化方式的变迁精细化数字化立体化虚拟化计算机与人类认识的隔阂自从计算机发明以来,计算机一直是传统信息处理环境的主体,它只具有在数字化的单维信息空间中处理问题的能力。而事实上,人类是依靠自己的感知和认知能力全方位的获取知识,是在多维化的信息空间中认识问题。这样就产生了人类认识问题的认识空间与计算机处理问题的信息空间不一致的矛盾,人类被排斥在计算机为主体的信息处理环境之外,而、且较难以直接理解信息处理工具的处理结果,更

2、难以把人类的感知能力和认知经验与计算机信息处理环境直接联系起来。虚拟现实技术虚拟现实(VirtualReality,简称VR;又译作灵境)是近年来的研究热点。它是一项综合集成技术,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域。它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅等感觉,使人作为参与者通过适当装置,自然地对虚拟世界进行体验和交互,最终使得参与者产生身临其境感觉,并且能直接参与该环境中事物的变化与相互作用。传统方式与虚拟现实技术的对比从外部去观察仿真建模的结果通过键盘、鼠标与计算机环境中的单维数字

3、化信息发生作用沉浸(Immersion)到仿真建模的环境中通过多种传感器与多维化信息的、适合人的环境发生交互作用传统方式虚拟现实虚拟现实技术的特点动态交互性-通过多种传感器与多维化信息的、适合人的环境发生交互作用信息丰富-空间数据、影象、声音等多媒体信息和遥感数据时空维-既再现它的历史,又虚拟它的未来沉浸性-人能够沉浸到仿真建模的环境中虚拟现实系统的构成硬件构成：图形工作站显示设备传感装置软件构成：交互控制软件场景驱动软件建模与渲染软件数据处理软件显示设备空间数据三维建模软件三维渲染软件三维模型图形工作

4、站用户动作传感装置交互控制软件场景驱动软件控制参数地理信息系统虚拟地理环境虚拟现实技术和GIS技术高度结合实现二者一体化,可形成虚拟地理环境系统。虚拟地理环境源于虚拟现实技术,高于虚拟现实技术.它最早是从地学的网络可视化研究提出的,是一个关于地理系统的虚拟实验室,强调人的感知性和沉浸感,让更多的地学工作者利用网络技术同时在虚拟的实验室进行交流和讨论.虚拟地理环境集成了多源信息采集、地理信息系统、地理模型管理、虚拟现实、网络、智能体等技术。虚拟地理环境的特征以化身为基础多用户分布式虚拟环境虚拟地理环境与传

5、统地理信息系统技术的区别：在虚拟地理环境中,从地理数据到多维表现以及多通道感知,贯穿了以人为中心和面向问题解决的空间认知关于数据、信息、知识、模型的全过程,多维与动态的分析方法自然就成为全面深入研究空间问题的基本途径.虚拟地理环境如何对人的认知的影响1、虚拟地理环境拓展了人的空间认知手段和范围由计算机生成的虚拟地理环境是一个能给人提视觉、听觉、触觉、嗅觉以及味觉等多种感官刺激的世界,即在虚拟地理环境中,不能只有一种感官刺激构成。这样的环境给身在其中的用户带来一种沉浸感。沉浸感带给用户对空间环境的“场依存

6、性”,这种依存性能够让用户觉得自己是计算机所创造的虚拟环境中的一部分,使人由旁观者变为参与者,全身心的投入到虚拟世界中。2、虚拟地理环境改变了人的空间思维方式由符号构成的地理空间知觉过程对地理事物本质的映像将知觉的图形再现出来回忆联想心象地图形成对地理空间整体的、动态的、连续的认识记忆与联系再现地图二维地图：包含制图人员的抽象逻辑思维，直观性差，图面要素多，相互关系复杂。虚拟地理环境：形象思维与逻辑思维的结合，感性与理性并重，无论使用者是否具有地图使用经验,在虚拟地理环境中总是容易得到更多的潜在的空间信

7、息。在虚拟地理环境中,使用者对外部环境的认知是一种主动的、导航的方式。他获得的主要是过程性知识,这与二维地图有很大的不同。如何加强人在虚拟环境中的感受与认知视觉上：高精度三维建模，最大化模拟现实世界的场景。真实渲染引擎，模拟现实世界的物理现象及光影效果。建立化身与用户的协同控制（动作一致，行为一致，最大化模拟用户行为）头戴显示装置，使用户沉浸在虚拟环境中听觉上：环绕立体声，使用户可根据声音判断发声物体（虚拟物体）的位置知觉上：模拟现实世界的触感（技术还不完善）嗅觉上：模拟现实世界中的各种气味（鸟语花香）

8、加强视觉感受三维建模：Autodesk3DSMAXAutodeskMAYA渲染引擎：虚幻4渲染引擎（UnrealEngine4）OpenSceneGraph（OSG）关于虚幻引擎的一些介绍虚幻引擎的特性：引擎可以支持制作人员创建一个数百万多边形组成的超精细模型，并对模型进行细致的渲染，从而得到一张高品质的法线贴图，这张法线贴图中记录了高精度模型的所有光照信息和通道信息。在游戏最终运行的时候，游戏会自动将这张带有全部渲染信息的法线贴图应用到一