城市GIS城市地理信息系统基础理论的虚拟现实

VR基本含义1应用领域研究成果虚拟现实中的问题234研讨方向(前景)5教学内容：第二章城市地理信息系统的根底实际〔第6讲〕教学目的：1、让学生初步了解和掌握虚拟现实的根本含义及运用领域；2、让学生了解和掌握虚拟现实的研讨成果及虚拟现实中的问题；3、让学生进一步了解虚拟现实的研讨前景教学时间：2课时教学重点：虚拟现实技术教学难点：虚拟现实中的问题教学方法：讲授法多媒体教学法案例教学法根本含义1.根本含义1.VR地理信息学：存在于计算机系统中的逻辑环境，经过输出设备模拟显示现实世界中的三维物体和它们的运动规律和方式。1.1科技名词定义〔virtualreality〕VR通讯科技学：利用计算机开展中的高科技手段构造的，使参与者获得与现实一样的觉得的一个虚拟的境界。资源信息学：一种模拟三维环境的技术，用户可以如在现实世界一样地体验和支配这个环境。虚拟现实技术是一种综合运用计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能等技术，制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知的高级的人机交互技术。1.2详细定义VR沉浸感(Immersion)：又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。1.3根本特征VR交互性(Interaction)指参与者对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反响的自然程度。想象性(Imagination)指用户沉浸在多维信息空间中，依托本人的感知和认知才干全方位获取知识，发扬客观能动性，寻求解答，构成新的概念。多感知性〔Multi-Sensory〕：指除了普通计算机技术所具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。1.4实现过程VR虚拟现实利用计算机技术生成逼真的、具备视、听、触、嗅、味等多种感知的虚拟环境。它借助于计算机生成一个三维空间，经过将用户置身于该环境中，借助轻便的多维输入输出设备(如跟踪器、头盔显示器、眼跟踪器、三维输入设备和传感器等)和高速图形计算机，并根据由此而产生的一种身临其境的觉得，去感知和研讨客观世界的变化规律。虚拟现实的技术本质在于提供一种高级的人机接口。虚拟现实技术改动了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。1.5技术优点VR虚拟现实的出现，使人们从纷繁复杂的数据中解放出来，这种方式是传统表现方式所无法比较的，它给人们提供了一个崭新的信息交流平台。1.6技术支持VR是一种运用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格方式的科学。是指经过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。是关于从自然信源获取信息，并对之进展处置和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术。是研讨、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的实际、方法、技术及运用系统的一门新的技术科学。复杂的逻辑控制；模拟实时的相互作用；模拟人脑一切的智能行为；模拟复杂的时空关系，主要涉及时间与空间的同步等问题；觉得的表达，包括人的听觉、视觉、触觉、味觉和嗅觉的计算机表达；实时数据采集、紧缩、分析、解紧缩；支持与虚拟环境交互的定位、支配、导航等。1.7软件要求VR构造一个虚拟环境，在硬件方面需求有以下几类设备的支持：1.8硬件要求跟踪系统：用以确定参与者的头、手和身躯的位置；触觉系统：提供参与者感知力与压力的反响；音频系统：提供立体声源和断定空间位置；高性能计算机处置系统：具有高处置速度、大存储量、强联网特性。图像生成和显示系统：产生视觉图像和立体显示；VR运用领域2.运用领域2.VR飞行模拟是虚拟现实技术运用的先驱。经过模拟器训练飞行员是一条有效的途径，同时，飞行模拟器可以作为一种实验床，对飞机的支配性、稳定性和机动性进展测试和评定，较容易分析飞机气动参数的修正对飞行质量的影响。2.1飞行模拟VR最为胜利的例子就是“哈勃望远镜的修复和维护〞。经过这个虚拟系统的训练，宇航员于1993年12月，胜利地完成了从航天飞机上取出备件改换哈勃太空望远镜上损坏的MRI这一复杂而又费时的义务。2.2空间技术VR虚拟现实可以用于教学、复杂手术过程的规划、在手术过程中提供操作和信息上的辅助、预测手术结果等。此外，远程医疗效力也是一个很有潜力的运用领域。也可以用于医学心思学，尤其是在与心思失调有关的恐惧和忧虑疾病方面。2.3医学方面VR虚拟战场既经过建立虚拟战场环境来训练军事人员，同时又可以经过虚拟战场来检查和评价武器系统的性能。2.4虚拟战场和科学计算可视化VR在科学计算可视化中数据——算法对应——图像，不同颜色代表不同警戒程度，色块之间可渐变也可突变。如家庭中的桌面游戏，公共场所的各种仿真等。目前基于虚拟现实技术的游戏主要有驾驶型游戏、作战型游戏和智力型游戏三类。在北京奥运会的开幕式中也用到了虚拟现实的技术。三维沙盘软件：包括各种活动的三维动画展现。2.5文娱游戏VR按运用目的分类：展现：包括直接展现和间接展现，其中间接展现如科学计算可视化。预测：如产品设计，工程管理。体验：主要在市场营销的销售环节。训练：目的是与现实世界接轨，或使受训者更容易顺应真实环境。2.6其他分类VR研讨成果3.研讨成果3.VR游戏成果1.医疗成果2.军事成果3.古迹成果4.VR主要成果中国海警某型主力艇虚拟仿真虚拟现实&视景仿真技术在军事上的运用虚拟现实技术中的问题4.虚拟现实技术中的问题4.VR硬件问题软件问题本身问题引发的问题VR问题由于硬件的诸多局限性，使得软件的开发费用非常惊人，而且软件所能实现的效果遭到时间和空间的很大影响，算法和许多相关实际也很不完善。另外，人们对大脑和人类行为的认识还需进一步提高。数据存储设备的速度、容量还非常缺乏，而显示设备的昂贵造价和它显示的明晰度等问题也没能很好地处理，为VR制造的大部分公用设备不但造价高、运用起来很不方便、效果有限，而且局限性很大，还不能到达人们的要求，更不能到达VR所定义的那种环境软硬件问题本身问题虚拟环境感知信息合成的真实性环境表示的准确性人与虚拟环境交互的自然性实时显示的问题智能技术图形生成的问题开展方向5.开展方向(前景)5.VR虚拟现实技术研讨内容很广，基于如今的研讨成果及国际上近年来关于虚拟研讨前沿的学术会议和专题讨论，VRML技术在目前及未来几年的主要研讨方向有以下几个。概述VR1.感知研讨领域2.人机交互界面3.高效的软件和算法4.廉价的虚拟现实硬件系统5.智能虚拟环境从目前虚拟现实技术在感知方面来说，视觉方面较为成熟，但对其图像的质量要进一步加强；在听觉方面应加强听觉模型的建立，提高虚拟立体声的效果，并积极开展非听觉研讨；在触觉方面，要开发各种用于人类触觉系统的根底和VR触觉设备的计算机控制的机械安装。感知研讨领域VR人机交互界面VR开展独立于运用系统的交互技术和方法的研讨，建立软件技术交换机构以支持代码共享、重用和软件投资，并鼓励开发通用性软件维护工具。积极开发满足虚拟现实技术建模要求的新一代工具软件计算法、虚拟现实建模言语的研讨、复杂场景的快速绘制及分布式虚拟现实技术的研制。高效的软件和算法VR基于虚拟现实技术的硬件系统价钱相对比较昂贵，是影响VRML技术运用的一个瓶颈。虚拟现实技术的主要研讨方向是在外部空间的适用跟踪技术、力反响技术、嗅觉技术及面向自然的交互硬件设备。廉价的虚拟现实硬件系统VR

智能虚拟环境是虚拟环境和人工智能与人工生命两种技术的