基于三维GIS的虚拟现实数字城市实现方法研究[4]

点击数: 本文出自:前程论文网

这是一篇关于《基于三维GIS的虚拟现实数字城市实现方法研究[4]》的内容,需要代写代发请点击940959299咨询!

一、 探讨目标、内容和拟解决的关键问题

1、 探讨目标

本次论文拟通过以两大主流数字地球平台Google Earth和World Wind为例,对各自的功能和特色进行探讨及对比,并对这两大主流数字地球平台的应用进行扩展。提出基于OpenGIS WebService的地理信息共享模式。

2、 探讨内容

基于OpenGIS WebService的地理信息共享模式能够有效解决分布式、多源、异构的地理信息共享问题,有效避免重复建设和信息孤岛的形成,实现服务的互操作、集成、融合与共享,并将促进网络环境下分布式、异构、多源的空间信息资源,不同的GIS应用系统,各个异构分布式数据库之间的地理信息共享。提出将当今主流数字地球平台.Google Earth或World Wind,与PostGIS和GeoServer进行了集成来构成“三维数字城市"的解决方案,实现基于数字地球平台的地理信息服务,并验证其可行性。

3、 拟解决的关键问题

1) 空间分割

八叉树(Octree)是一种空间分割(Space Partitioning)的技术,用来将3D空间中的物体做出空间性的区隔与分割。有了八叉树的技术之后,就可以“选择性”的画出空间中某个区域的物体,减少送入OpenGL管道线做渲染的三角形信息量,进而大幅的提升复杂场景的执行效能。

2) 模型简化,分层显示(LOD)

划分不同的LOD级别,不仅是系统功能实现的需要,而且对系统效率的提升,有着较大的帮助。大规模高精度三维场景的实时浏览是三维系统的瓶颈之一,为达到动»帧的刷新率,常用的方法是对复杂模型建造多级LOD模型,由软件系统在运行时根据当前视点实时载入。因此,不同的LOD模型在数据量上应有明显的差异,以使LOD的切换能显著提高系统速度。

3) 碰撞检测

为了能在虚拟环境中模拟真实世界,必须采用多种方法对用户的移动行为以及虚拟世界中的移动物体加以限制。碰撞检测就是一种常用的方法,对地形表面的碰撞检测可避免用户飞入地下,对建筑物的碰撞检测可避免出现穿墙而过的不真实情况,对移动物体的碰撞检测可避免物体融合现象的发生,从而达到现实世界中的真实效果。鉴于碰撞检测的重要性,该文将详细介绍碰撞检测技术及其应用方法。

碰撞检测技术的基本原理:如果两个完全封闭的多面体发生相互碰撞时,其中一个多面体至少会有一个面与另一个多面体的至少一个面发生相交。若能在碰撞发生时,立刻检测到相交,然后将两个物体的位置稍做调整,则可消除碰撞现象。

二、 探讨方案和技术路线

当前三维虚拟现实的方法,按建模方法可分为基于图形的三维虚拟现实、基于图像的三维虚拟现实和图形与图像相结合的三维虚拟现实;按开发语言可分为基于OpenGL的三维虚拟现实、基于DirectX的三维虚拟现实和基于Internet的三维虚拟现实。

1、 建模方法

1) 基于图形的三维虚拟现实方法

基于图形的三维虚拟现实方法可分为以下几类:

² 影像与DEM相结合

利用DEM生成三维地形透视图,将航空或航天遥感影像作为纹理映射到地形表面,可构成一个面积比较大的三维地形景观。这是目前三维虚拟现实地形采用的常用方法。

² 基于2D GIS

在2D GIS的基础上,利用DEM作为地物的载体,用制图学的原理和方法模拟地表纹理,利用地物的坐标数据和属性数据中的高度信息和模拟纹理来构建建筑物等地物对象。在此基础上可进行一些简单的量测和查询功能,但因使用的是模拟纹理,真实感较差。

² 纯三维构建

纯三维构建可根据数据获取方式的差异,分类如下:

a)激光扫描方式建模。利用机载或地面激光扫描仪获取地物的三维数据,然后配合地物摄影影像或遥感影像进行三维建模。

b) 利用航空立体像对的方法:利用目标提取技术,实现航空影像房屋三维数据的半自动测量,进而在地面与建筑物表面二维半不规则三角网和原始数字影像的基础上,实现建筑物可见表面纹理恢复,重建三维景观。

c) 利用造型软件建模。如:3DMAX、AutoCAD、Multigen、Maya等。

2) 图像的三维虚拟现实

对于实时真实感图形生成来说,基于图像的绘制是一种功能强大的新方法。它在简略的几何描述的基础上,生成具有较高真实感的三维场景,同时提供令人信服的动画效果。考虑使用基于图像的绘制方法,除了因为实时渲染的要求,另一个原因是获取现实物体几何模型的困难。

基于图像的建模技术的演变主要在两个不同的探讨领域进行探索。

² 纹理贴图(Texture mapping)、环境贴图(Environment mapping)

在计算图形中,人们通过将图像粘贴于几何模型表面(纹理贴图)来增强近似几何绘制法的视觉真实效果,正是对这种真实效果的渴求,推动了基于图像绘制系统的拓展。随后,人们将图像用于近似球形光照效果中(环境贴图)。

² 全景建模法

全景建模法是用一系列参考图像描述场景的方法。这些参考图像被变形和组合,以便构成在任意观察点的场景表示法。变形函数由图像流场信息来定义,该信息既可通过输入提供,也可参考图像派生而得。

3) 基于图形与基于图像相结合的三维虚拟现实

综合基于图形与基于图像两种三维虚拟现实技术,充分利用两者的优势,在不损耗系统绘制性能的基础上,构造既具有高度真实感的三维景观,又可方便地构建三维实体对象之间的拓扑关系,与GIS数据库系统相关联,以构成成熟的3D GIS系统,是目前拓展的趋势。

2、 开发语言

1) 基于OpenGL与DirectX的三维虚拟现实

Windows平台下,OpenGL和DirectX是两个开发三维图形应用程序的标准,其中DirectX虽能提供实时三维图形生成功能,但主要应用在游戏等低端图形应用程序方面;而OpenGL则提供了二维和三维建模、变换、光线处理、色彩处理、纹理映射、运动模糊、动画和实时交互等功能,是绘制真实感三维图形、建立三维交互场景、实现虚拟现实的高性能图形开发工具软件包。与DirectX相比,用OpenGL来绘制三维场景具有图形质量高、程序可移植性好等优点。

2) 基于Internet的三维虚拟现实

Internet和WWW技术的出现和兴起,开创了一个以计算机网络为基础的信息时代。随着基于Web技术的应用不断推广以及3D技术的日益成熟,人们逐渐意识到虚拟现实产生的三维页面可在Web网上展示其迷人的风采,于是Web3D应运而生。目前Web3D分布式计算的几种成熟技术主要是:Mircrosoft的DCOM技术(Distributed Component Object Model,分布构件对象模型)、OMG(Object Management Group,对象管理集团)的CORBA(Common Object Request Broker Architecture,公共对象请求代理体系结构)技术和SUN的JAVA技术等三种。

三、 创新点或特色

本文的创新点在于:

(1)将OpenGIS WebService与数字地球进行结合,提出基于数字地球平台的地理信息服务的模型和集成;

(2)一种基于OpenGIS WebService的地理信息共享模式;

(3)NASAWbrldwindJavaSDK数字地球平台客户端和Aiax Web客户端的架构与设计;

(4)基于OpenGIS、Web服务和数字地球平台集成的旅游实例应用。

四、 探讨进展

时间内容

2011-3-1~2011-3-20搜集资料,网络搜索,前期准备,理清论文编写的大体思路。

2011-3-21~2011-4-10确定论文框架,对具体技术实现袭击进行试验和论证。

2011-4-12~2011-4--30完成论文初稿,与指导老师讨论,并进行修改。

2011-5-1~2011-5-15完成论文编制

2011-6论文答辩

 

五、 主要参考文献

1、 孙敏,陈军.3维城市模型的数据获取方法评述[J] .测绘通报,2000年,第11期 。

2、 《数字城市》杂志2010年第8期 文/武汉市城市规划信息中心 赵中元 高山 林苏靖

3、 李景富《worldwind 技术手册》 中国地质大学(武汉)地球空间信息探讨所

4、 李宗华、王 琳、彭明军、赵中元“数字汉江”建设及其在城市规划中的应用 武汉大学学报(工学版) 第36 卷第3 期

5、 李宗华. 数字武汉总体框架与拓展策略探讨 数字城市的理论与实践(上) .北京世界图书出版服务公司,2001.321-327.

6、 芮小平,杨崇俊,张彦敏.城市虚拟现实探讨初探. 地理学与国土探讨,2000,18(3):27-29

杨克俭,刘舒燕,陈定方.虚拟现实与城市规划. 系统仿真学报,2000,12(3):207-210.


[正文图表略.]
【前程论文网(www.qianchengone.com),专业之手,论文必达,助你解除论文烦恼!再无论文之忧!】
  • 【责任编辑:前程论文网】
  • (Top) 返回页面顶端

前程论文网友情提示:

    1.本站刊登此文只为传递信息,不表示赞同或者反对作者观点。如果此内容给您造成了负面影响或损失,本站不承担责任。如果本篇内容涉及到您版权的问题,请及时与我们取得联系,我们在收到您的反馈信息后会尽快核实并妥善处理。
  • 2.为了更好的服务各高校及有代写论文需求的大学生、硕士生、博士生,本站特别开设专家答疑服务,由权威人士为您解答代写各类论文的相关问题,并提供最专业的写作方案和建议。
  • 3.有关代写代发业务(流程),请咨询在线客服(代写QQ、发表QQ)。

服务指南

分类大全 代写范围 汇款方式
联系我们 信誉介绍 最新完成稿件

联系方式

论文代写QQ点击这里给我发消息940959299
论文发表QQ点击这里给我发消息940959299
售后服务QQ点击这里给我发消息577611937
>>>>>>>>>>怕骗必看<<<<<<<<<<
   本站标准化作业,分售前售后,
是为了让您得到更细致、精准、专
业化的服务,同时推出论文定期进
度查询工作,承载信任助您成功 !
加盟合作QQ 点击这里给我发消息577611937
联系邮箱:577611937@qq.com