基于VR-GIS的三维视景仿真系统构建与实现

摘要

虚拟现实地理信息系统(VR-GIS)是地理信息系统和虚拟现实结合而形成的新一代地理信息系统技术,已经成为当前GIS理论和应用研究中的热点问题之一。虚拟地理信息系统是数字城市建设的重要组成部分,也是地理信息系统发展的一个重要方向。因此基于VR-GIS的三维视景仿真系统的构建与实现是十分有意义的。
　　 本文探讨了虚拟现实地理信息系统及其相关技术的特点、分类、组成及发展状况等,分析了虚拟现实技术与地理信息系统技术结合的必然性；研究了虚拟地理信息系统的关键技术；对整个系统的设计和开发过程包括开发环境、总体框架和技术路线等进行了探讨；针对虚拟现实地理信息系统技术,在三维空间数据的获取、三维数据模型、数字高程模型、三维数据的层次细节模型的表示和三维数据可视化的表达等理论研究的基础上,借助专业的虚拟现实建模软件MultiGenCreatotr建造出景区的三维环境；提出了基于MultiGen Creator的复杂虚拟场景建模的建模流程、实施方案,给出场景建模实现方法。最后建立了基于VR-GIS的三维视景仿真系统,实现了三维模型编辑、场景浏览、场景渲染、模型方案替换、空间查询、空间分析(包括通视分析、阴影分析等)及声音控制、影像捕捉等功能。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第1章 绪论

1.1 开发背景

1.2 国内外现状

1.3 本系统实现目的与意义

1.4 本文主要工作

第2章 需求分析

2.1 虚拟现实与地理信息系统

2.1.1 地理信息系统

2.1.2 虚拟现实系统

2.1.3 虚拟现实地理信息系统

2.2 系统需求分析

2.2.1 必要性分析

2.2.2 可行性分析

2.2.3 市场需求分析

第3章 系统关键技术设计与实现

3.1 动态装载技术

3.2 图层绘制加速技术

3.3 多细节层次模型的渐进绘制技术

3.3.1 LOD的生成方法

3.3.2 LOD简化过程中的操作准则

3.4 自然现象的模拟技术

3.5 大规模数据的组织技术

3.6 大规模地形的绘制技术

第4章 系统总体架构及概要设计

4.1 系统开发环境要求

4.2 系统的总体框架

4.3 系统设计技术路线

4.4 系统主要功能实现思路

4.4.1 模型加载

4.4.2 空间查询

4.4.3 模型方案替换

4.4.4 通视分析

4.4.5 阴影分析

第5章 系统详细设计及实现

5.1 数据准备

5.1.1 建模数据准备

5.1.1 属性数据准备

5.2 虚拟场景模型的建立

5.2.1 基础环境场景的构建

5.2.2 地貌构建

5.2.3 实体建筑物的建立

5.2.4 环境景观的构建

5.3 虚拟场景中的模型优化

5.3.1 结构调整

5.3.2 面片合并及删除多余面片

5.3.3 应用实例化技术

5.3.4 合理使用Billboard技术

5.3.5 合理使用纹理

5.3.6 使用外部引用

5.4 虚拟场景中的碰撞检测

5.4.1 碰撞检测技术概述

5.4.2 基于Vega Prime的碰撞检测技术

5.5 系统的典型功能应用

5.5.1 系统登陆界面

5.5.2 三维模型编辑

5.5.3 模型方案替换

5.5.4 三维场景浏览

5.5.5 三维场景渲染

5.5.6 空间查询功能

5.5.7 空间量算分析

5.5.8 音效影像捕捉

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表