虛擬現(xiàn)實課件PPT

1、 虛擬現(xiàn)實技術初探虛擬現(xiàn)實技術初探地理信息論壇系列講座（四）2022年2月25日主要內(nèi)容一 概述二 VR硬件及交互設備三 虛擬現(xiàn)實與網(wǎng)絡GIS四 虛擬現(xiàn)實主要開發(fā)技術五 虛擬環(huán)境建模及其工具六 開發(fā)實例：南京師范大學仙林校區(qū)虛擬校園七 發(fā)展展望與存在的問題附錄：參考文獻一 概述v 虛擬現(xiàn)實是高度發(fā)展的計算機技術在各種領域的應用過程中的結晶和反映，不僅包括圖形學、圖像處理、模式識別、網(wǎng)絡技術、并行處理技術、人工智能等高性能計算技術，而且涉及數(shù)學、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學、心理學和社會學等相關。1.1 什么是虛擬現(xiàn)實什么是虛擬現(xiàn)實 虛擬現(xiàn)實或稱虛擬環(huán)境,是由計算機生成的.具有臨場感覺的環(huán)

2、境,它是一種全新的人機交互系統(tǒng). 虛擬現(xiàn)實技術本質(zhì)上說是一種高度逼真地模擬人在現(xiàn)實生活中視覺.聽覺.動作等行為的交互技術. 傳統(tǒng)的信息處理環(huán)境一直是“人適應計算機”，而當今的目標或理念是要逐步使 “計算機適應人”，人們要求通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺，以及形體、手勢或口令，參與到信息處理的環(huán)境中去，從而取得身臨其境的體驗。這種信息處理系統(tǒng)已不再是建立在單維的數(shù)字化空間上，而是建立在一個多維的信息空間中。虛擬現(xiàn)實技術就是支撐這個多維信息空間的關鍵技術。1.2虛擬現(xiàn)實的特點虛擬現(xiàn)實的特點 浸沒感 (Immersion) 交互性 (Interaction) 想象性 (Imagination) 浸沒感浸

3、沒感 (Immersion) v計算機產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，這種虛擬的環(huán)境是通過計算機圖形構成的三維數(shù)字模型，編制到計算機中去產(chǎn)生逼真的“虛擬環(huán)境”,從而使得用戶在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺,這就是虛擬現(xiàn)實技術的浸沒感(Immersion)或臨場參與感 交互性交互性 (Interaction) 虛擬現(xiàn)實與通常CAD系統(tǒng)所產(chǎn)生的模型以及傳統(tǒng)的三維動畫是不一樣的，它不是一個靜態(tài)的世界，而是一個開放、互動的環(huán)境，虛擬現(xiàn)實環(huán)境可以通過控制與監(jiān)視裝置影響或被使用者影響，這是VR的第二個特征，即交互性（Interaction）。 想象性想象性 (Imagination) 虛擬現(xiàn)實不僅僅是一個演示

4、媒體，而且還是一個設計工具。它以視覺形式反映了設計者的思想，比如當在蓋一座現(xiàn)代化的大廈之前，你首先要做的事是對這座大廈的結構、外形做細致的構思，為了使之定量化，你還需設計許多圖紙，當然這些圖紙只能內(nèi)行人讀懂，虛擬現(xiàn)實可以把這種構思變成看得見的虛擬物體和環(huán)境，使以往只能借助傳統(tǒng)沙盤的設計模式提升到數(shù)字化的即看即所得的完美境界，大大提高了設計和規(guī)劃的質(zhì)量與效率。這是VR所具有的第三類特征，即想象性（Imagination）。 1.3 虛擬現(xiàn)實的分類虛擬現(xiàn)實的分類 桌面虛擬現(xiàn)實 沉浸的虛擬現(xiàn)實 增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實 分布式虛擬現(xiàn)實1.4 虛擬現(xiàn)實與三維動畫的區(qū)別虛擬現(xiàn)實與三維動畫的區(qū)別 虛擬現(xiàn)實虛擬

5、現(xiàn)實三維動畫 虛擬環(huán)境由基于真實數(shù)據(jù)建立的數(shù)字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設計的標準和要求，屬于科學仿真系統(tǒng)。操縱者親身體驗虛擬三維空間，身臨其境。 場景畫面由動畫制作人員根據(jù)材料或想象直接畫制而成，與真實的環(huán)境和數(shù)據(jù)有較大的差距，屬于演示類藝術作品。預先假定的觀察路徑，無法改變。 操縱者可以實時感受運動帶來的場景變化，步移景異，并可親自布置場景，具有雙向互動的功能。 只能如電影一樣單向演示，場景變化,畫面需要事先制作生成，耗時、費力、成本較高。 虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實三維動畫三維動畫 支持立體顯示和3D立體聲，三維空間真實。 不支持 沒有時間限制，可真實詳盡地展示，并可以在虛擬現(xiàn)實基礎上導出動畫

6、視頻文件，同樣可以用于多模體資料制作和宣傳，性價比高。 受動畫制作時間限制，無法詳盡展示，性價比低。 在實時三維環(huán)境中，支持方案調(diào)整、評估、管理、信息查詢等功能，適合較大型復雜工程項目的規(guī)劃、設計、投標、報批、管理等需要，同時又具有更真實和直觀的多媒體演示功能。 只適合簡 單的演示功能。 1.5 虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)實中的運用虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)實中的運用 許多游戲廠商,為了使游戲人物的動作更逼真,常常就會使用動作捕獲系統(tǒng). 虛擬現(xiàn)實技術在電影中的運用. 例子:黑客帝國 商品展示(如家居,家電等)二二 VR硬件及交互設備硬件及交互設備 一個典型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人體數(shù)據(jù)捕捉系統(tǒng)、三維顯

7、示設備、三維控制設備以及和計算機系統(tǒng)構成?？臻g數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人體數(shù)據(jù)捕捉系統(tǒng)為虛擬環(huán)境建立空間模型；三維顯示設備、三維控制設備同屬于三維交互設備，設計和制造出性能優(yōu)越的三維交互設備是虛擬現(xiàn)實技術的關鍵。空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)人體數(shù)據(jù)捕捉系統(tǒng)計算機系統(tǒng)超級圖形工作站三維控制設備三維顯示設備采集交互空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過衛(wèi)星遙感、航空遙感和全球定位系統(tǒng)等獲取及時空間數(shù)據(jù)，建立準確可靠的虛擬現(xiàn)實空間環(huán)境。遙感是一種利用物體反射和輻射電磁波的固有特性，通過貫徹電磁波、識別物體以及物體存在環(huán)境條件的技術。人體數(shù)據(jù)捕捉系統(tǒng) 人體數(shù)據(jù)捕捉設備，可以實事的記錄人體的各項數(shù)據(jù)和動作，包括人體動作、面

8、部表情、生理指數(shù)、氣味、語音等。三維交互設備 常見的三維顯示設備有頭盔式顯示器和立體眼鏡等。 頭盔式顯示器采用立體圖繪制技術來產(chǎn)生兩幅相隔一定間距的透視圖，并直接顯示到對應于用戶左、右眼的兩個顯示器上。新型的頭盔式顯示器都配以磁定位傳感器，可以測定用戶的視線方向，使場景能夠隨著用戶視線的改變而作出相應的變化。 三維交互設備 三維空間控制設備三維空間控制設備共同特征是至少能夠控制六個自由度(Degree of Freedom)，對應于描述三維對象的寬度、高度、深度、俯仰(pitch)角、轉動(yaw)角和偏轉(roll)角。常見的三維控制設備有數(shù)據(jù)手套、跟蹤球、三維探針、三維鼠標器及三維操作桿等

9、。 數(shù)據(jù)手套的出現(xiàn)，為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。高性能計算機系統(tǒng) 高性能計算機系統(tǒng)處理技術主要包括數(shù)據(jù)轉換和數(shù)據(jù)預處理技術；實時、逼真圖形圖像生成與顯示技術；多種聲音的合成與聲音空間化技術；多維信息數(shù)據(jù)的融合、數(shù)據(jù)壓縮以及數(shù)據(jù)庫的生成；包括命令識別、語音識別，以及手勢和人的面部表情信息的檢測等在內(nèi)的模式識別；分布式與并行計算，以及高速、大規(guī)模的遠程網(wǎng)絡技術。 三三 虛擬現(xiàn)實與網(wǎng)絡、虛擬現(xiàn)實與網(wǎng)絡、GIS 現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實技術綜合了各學科的最新研究成果，包括計算機科學、通信網(wǎng)絡技術、地理信息系統(tǒng)、遙感科學等多領域的成果。本節(jié)主要內(nèi)容： 虛擬

10、GIS 網(wǎng)絡虛擬GIS 分布式GIS 地理協(xié)同3.1虛擬GIS 計算機科學中圖形技術和人機接口技術的發(fā)展，特別是虛擬現(xiàn)實技術應用的推廣，為GIS提供了一種新的分析地學數(shù)據(jù)和探索地學問題的技術平臺，推動著GIS技術同虛擬現(xiàn)實技術和可視化技術的融合，拓展了多維GIS、特別是三維GIS研究的內(nèi)涵，提供了全新的空間數(shù)據(jù)分析模式和新的GIS應用模式。當前國際上把這種結合虛擬現(xiàn)實技術和科學計算可視化技術而設計的多維GIS系統(tǒng)稱之為虛擬GIS系統(tǒng)“Virtual GIS （VGIS）”。32網(wǎng)絡虛擬GIS介紹 同網(wǎng)絡結合是當前虛擬GIS發(fā)展的方向。結合網(wǎng)絡技術的網(wǎng)絡虛擬GIS不但為人們通過網(wǎng)絡來分析空間數(shù)據(jù)

11、和解決空間問題提供了技術平臺，同時通過“沉浸式”的虛擬現(xiàn)實模式，為人們通過虛擬的地理空間交互提供了可能性，從而為研究虛擬地理環(huán)境提供了理想平臺。網(wǎng)絡虛擬GIS架構1. 一種虛擬GIS是以網(wǎng)絡GIS為基礎，將虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)同GIS的Client端連接起來，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中提供簡單的空間分析功能或是將GIS的分析結果轉化為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)格式，供虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)觀察；2. 另一種虛擬GIS是基于分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中擴展空間數(shù)據(jù)類型的支持能力，提供簡單的空間分析功能。WEB虛擬GIS的總體結構33 CORBA在網(wǎng)絡虛擬GIS系統(tǒng)結構中的作用 CORBA是當前主流的分布式對象計算平臺之

12、一，CORBA平臺以成為當前計算機工業(yè)界所廣泛接受，并且完全開放地分布式網(wǎng)絡平臺。分布式對象是CORBA設計的基礎.具有可伸縮性、安全性、負載均衡能力和容錯能力、實時性，為設計特別性能要求的分布式系統(tǒng)提供了理性平臺。 通過基于CORBA網(wǎng)絡平臺來設計網(wǎng)絡虛擬GIS，通過重用CORBA的網(wǎng)絡結構和基本網(wǎng)絡服務大大的簡化網(wǎng)絡虛擬GIS網(wǎng)絡結構設計的難度，基于CORBA可以使網(wǎng)絡虛擬GIS采用較靈活的網(wǎng)絡結構?；贑ORBA命名服務的網(wǎng)絡VGIS系統(tǒng)映象概念圖 網(wǎng)絡虛擬GIS客戶端應用服務器名稱管理應用服務器1應用服務器2應用服務器n分析服務器名稱管理空間分析服務1空間分析服務2空間分析服務n34

13、虛擬地理環(huán)境與地理協(xié)同 虛擬地理環(huán)境，是以化身為基礎的多用戶分布式三維智能虛擬環(huán)境，是地球空間環(huán)境特定地理現(xiàn)象與規(guī)律的數(shù)字與多通道感知表達、計算與模擬，可用于地球多維信息的綜合管理與多媒體集成發(fā)布、人機交互/交融式創(chuàng)新式地球科學研究、分布式協(xié)同規(guī)劃、設計與決策等。用戶化身 在虛擬地理環(huán)境中，兩個用戶的化身可以在同一個虛擬地理位置進行面對面的交流。而化身作為真實用戶的一種表達，它的信息源可以包含視覺、聽覺甚至味覺等多種信息源，使得用戶擁有一種沉浸感，可以身臨其境的感受到本身是虛擬地理環(huán)境中的一部分。視覺聽覺等信息源可以傳達協(xié)同工作者對事情的真實態(tài)度和情緒，是虛擬地理環(huán)境中協(xié)同工作者之間交流的重要

14、組成部分，并且在分析地理數(shù)據(jù)和決策規(guī)劃中也都起著非常重要的作用。交流模式 對于虛擬地理環(huán)境不但要有真實的地理背景，而且要為協(xié)同工作者們提供一個可靠的信息交流的平臺。為此，我們更加需要研究如何改進人與人之間的交流模式，增強在虛擬地理環(huán)境中化身之間的各種交流。 目前，按照交流的時效性分類 -o 非即時交流：電子郵件和公告板o 即時交流：交互性、實時性好，主要包括傳統(tǒng)二維場景、三維場景、流媒體技術和結合模式等。四四 虛擬現(xiàn)實主要開發(fā)技術虛擬現(xiàn)實主要開發(fā)技術 VRML XML X3D Java3DVRMLXML地理實體地理實體JAVA3D在虛擬現(xiàn)實技術中，VRML/GeoVRML、XML、X3D、GM

15、L以及Java3D技術各有所長，互為補充，利用VRML的圖形建模功能，XML的國際化、結構化、模塊化的特性以及Java強大的網(wǎng)絡編程語言，共同組成一個強大的虛擬現(xiàn)實開發(fā)環(huán)境。4.1 VRML 1994年，在瑞士日內(nèi)瓦舉行的第一屆國際互聯(lián)網(wǎng)大會上，提出為創(chuàng)建三維網(wǎng)絡的界面便于網(wǎng)絡傳輸?shù)腣RML。 1995年，VRML1.0版本正式推出。 1996年，在對1.0版本進行重大改進的基礎上推出了2.0版本，其中添加了場景交互、多媒體支持，碰撞檢測等功能。 1997年，經(jīng)過標準組織的評估后，VRML2.0成為國際標準，并改稱VRML97。VRML簡例 sphere.wrl#VRML V2.0 utf8S

16、hape #定義節(jié)點，含有兩個屬性appearance Appearance #外觀屬性 material Material #material(材質(zhì))，emissiveColor 1 0 0 #材質(zhì)反光性 geometry Sphere #幾何屬性 radius 14.3 XML XML的英文全名是Extensible Markup Language，中文譯名為可延伸式標記語言。它是一個由W3C(World Wide Web Consortium)所推廣的結構化信息交換標準，并且已經(jīng)廣泛地被使用。VRML采取XML作為編碼的主要原因是因為XML具備國際化的特性、結構化的格式和模塊化的對象等優(yōu)

17、勢。藉由已經(jīng)被明確制定落實的XML規(guī)范，X3D以XML為語法是容易被實現(xiàn)的，而不需要龐大的反向工程(reverse engineering)。XML與GIS XML可以在GIS應用中發(fā)揮什么樣的作用？利用XML我們可以定義查詢，其實這和傳統(tǒng)的GIS查詢沒有什么不同，比如可以說“ 根據(jù)用戶指定的區(qū)域進行水淹分析，并且返回結果”，響應消息就可能是基于XML格式的“分析結果在以下圖形中”。與傳統(tǒng)方式不同 之處在于，XML將查詢的地理數(shù)據(jù)和請求統(tǒng)一包含在了一個單獨的XML文檔中，響應信息也在 XML文檔中。 XML支持自定義標記，提供了強有力的擴展機制，這必然會出現(xiàn)許多GIS行業(yè)獨有的標記。XML與G

18、IS OpenGIS Consortium(OGC) 適時推出了GIS的XML標記集GML(Geography Markup Language)，為XML在GIS中的應用提供了良好的規(guī)范化道路，得到了行業(yè)內(nèi)眾多公司的支持。 利用XML，我們能夠實現(xiàn)許多GIS任務-v瀏覽和生成影像，如SVG, VML and X3D格式；v可以進行數(shù)據(jù)轉換，如XSLT, 可以進行Schema配置，如DTD, XML Schema等；v可以進行數(shù)據(jù)查詢，如Xpointer和XQL等，還可以運行在不同的平臺上，如PDA等。4.3 X3D X3D全名是Extensible3D(X3D早期的名稱叫做VRML-NG，VR

19、ML Next Generation)。它是下一代具擴充性的3D圖形規(guī)范，并且延伸了VRML97的功能。X3D名稱的由來是整合了XML(Extensible Markup Language)和VRML(Virtual Reality Modeling Language)。 X3D 是 VRML的繼承。VRML(Virtual Reality Modeling Language - 虛擬現(xiàn)實建模語言)是原來的網(wǎng)絡3D圖形的ISO標準(ISO/IEC 14772)。X3D的目標 1.包含VRML97的功能。(仍然可以使用X3D的技術瀏覽VRML的內(nèi)容)2.與XML整合。(可以使用XML來展現(xiàn)VRM

20、L97的功能)3.組件化。(封裝經(jīng)量級的核心(core)技術，使其能夠輕易地加入 新的功能)4.擴充性。(使用組件去增加新的節(jié)點，并且符合核心技術的執(zhí)行碼) 5.使用 Java 保證的平臺通用性 4.4 JAVA3D 由于VRML、GML、X3D等空間建模語言載程序設計方面的欠缺，因此迫切需要一種高級編程語言來代替原有的腳本編寫的功能。Java的網(wǎng)絡性和操作平臺無關性以及其對三維圖形的強有力支持，使得他在未來的三維開發(fā)市場中占據(jù)重要的位置。 Java3D則提出了一種新的基于視平臺的視模型和輸入設備模型的技術實現(xiàn)方案.它不僅提供了建造和操作三維幾何物體的高層構造函數(shù),而且利用這些構造函數(shù)還可以建

21、造復雜程度各異的虛擬場景,這些虛擬場景大到宇宙天體,小到微觀粒子.五五 虛擬環(huán)境建模及其工具虛擬環(huán)境建模及其工具 虛擬環(huán)境建模的基本原理是通過三維建模軟件在三維空間建立與現(xiàn)實物體一樣的三維模型，然后獲取現(xiàn)實物體的屬性和紋理數(shù)據(jù)對模型進行渲染，做成仿真模型后再通過數(shù)據(jù)轉換，最后導入三維實時驅動軟件進行三維動態(tài)仿真演示。 環(huán)境建模技術 環(huán)境建模流程 AUTOCAD 和3DSMAX 結合進行三維動態(tài)仿真 Multigen Creator 和Vega 進行三維仿真 51 環(huán)境建模技術 Euclidean-geometry方法（歐基里德幾何方法） Fractal-geometry方法（不規(guī)則碎片形幾何方

22、法） Physically Based Modeling （基于物體的建模方法） Image Based Rendering （基于圖像的建模方法） 混合建模技術：Physically Based Rendering和Image Based Rendering，是未來虛擬環(huán)境建模的發(fā)展方向。52 環(huán)境建模流程現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)和紋理采集三維建模仿真渲染數(shù)據(jù)輸出實時驅動景觀仿真5.3 AUTOCAD 和3DSMAX 結合進行三維景觀動態(tài)仿真 AutoCAD 和3DSMAX 軟件是目前工程界應用最廣泛的兩種軟件。 AutoCAD 軟件在構造、編輯二維圖形方面功能強,使用方便,并且開放性好,有Auto L

23、ISP 編程語言的支持等許多優(yōu)點。 3DSMAX 軟件在三維造型、動畫和渲染等方面有很大的優(yōu)越性。VR數(shù)據(jù)格式轉換 在用3DS MAX為VR系統(tǒng)創(chuàng)作好模型后，結合VR系統(tǒng)的要求，看是否需要采用諸如LOD（Level of Detail）模型，如果需要可利用MAX 自帶的LOD插件直接生成對象的LOD模型，最后根據(jù)VR系統(tǒng)的編輯環(huán)境將模型輸出為編輯環(huán)境所能接收的文件類型，如VRML97或DXF 等格式的文件。在AUTOCAD 中進行精確的二維建模，生成*.dwg 文件。在3DS MAX 中制作成效果圖和動畫輸出。處理和制作各種紋理貼圖，并在3DS MAX 中作立體渲染。導入3DS MAX 中建立

24、三維立體模型。5.4 Multigen Creator 和Vega 進行三維景觀動態(tài)仿真 Multigen Creator 系列軟件， 由美國Multigen-Paradigm公司開發(fā)，它擁有針對實時應用優(yōu)化的Open Flight 數(shù)據(jù)格式，強大的多邊形建模、矢量建模、大面積地形精確生成功能，以及多種專業(yè)選項及插件，能高效、最優(yōu)化地生成實時三維（RT3D）數(shù)據(jù)庫，并與后續(xù)的實時仿真軟件緊密結合，在視景仿真、模擬訓練、城市仿真、交互式游戲及工程應用、科學可視化等實時仿真領域有著世界領先的地位。 AUTOCAD 和3DS MAX 結合進行三維建模，生成*.3ds文件。維建模，生成*.dwg 文件

25、。導入Multigen Paradigm CREATOR 中對三維立體模型進行紋理貼圖和渲染，并輸出為OPENFLIGHT 文件（*.flt）。把OpenFlitht 文件導入Multigen Paradigm VEGA 中對三維立體模型進行實時動態(tài)驅動，實現(xiàn)漫游和動畫輸出功能。更專業(yè)的建模工具和專業(yè)模塊 Terrain Bundle（大面積精確三維地形功能集成，需Creator Pro 模塊）； Road Tools（標準道路生成工具，與Base Creator、Creator Pro 均能結合）。Paradigm-Vega 構建高級實時仿真的高效工具 VEGA 是開發(fā)實時視覺和聽覺仿真、虛

26、擬現(xiàn)實和通用視頻應用的業(yè)界領先的軟件環(huán)境。 VEGA 包括圖形環(huán)境Lynx，一套可以提供最充分的軟件控制和最大程度靈活性的完整的應用編程接口，一系列相關的庫和AudioWorks2 實時多通道音響系統(tǒng)。 VEGA及其可選模塊能運行在視窗NT 操作系統(tǒng)和SGI IRIX 操作系統(tǒng)，并支持大量種類的數(shù)據(jù)庫加載器 Open Flight 格式及APIs Open Flight 是Multigen 開發(fā)的，在視覺仿真領域最為流行的標準文件格式。 Open Flight 采用幾何層次結構和節(jié)點屬性來描述三維物體，允許用戶直接對層次結構及節(jié)點進行操作，保證從大型數(shù)據(jù)庫到物體單個頂點的精確控制。 邏輯層次結

27、構及細節(jié)層次、截取組、繪制優(yōu)先級、分離面等功能，使得圖像產(chǎn)生器知道何時及如何繪制三維場景，極大地提高了實時系統(tǒng)的性能。 Open Flight APIs(C 語言開發(fā)環(huán)境)，可以擴展原有的功能及算法，開發(fā)用戶自定義的數(shù)據(jù)庫實體 Multigen Creator/Vega仿真應用實例 虛擬深圳中心區(qū)虛擬洛杉磯六六 開發(fā)實例：南京師范大學仙林開發(fā)實例：南京師范大學仙林校區(qū)虛擬校園校區(qū)虛擬校園 虛擬新校區(qū)，就是在計算機環(huán)境中，虛擬再現(xiàn)新校區(qū)的景觀，通過頭盔、三維鼠標等設備，人們可以進入到虛擬的新校區(qū)進行漫游，領略校園的美景，通過這個途徑讓更多的人對新校區(qū)有清晰的認識，對于該地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃及交通、旅游

28、等方面有更明確的目標。軟硬件環(huán)境 硬件設備硬件設備：SGI Octane圖形工作站兩臺，Intergraph NT工作站，IBM P550微機一臺，頭盔，操縱桿，三維鼠標，立體眼鏡，Intergraph高精度掃描儀，刻錄機，磁帶機（4mm），外置50G硬盤； 軟件支持軟件支持：數(shù)字攝影測量軟件- VirtuoZo 3.1；GIS軟件-Arcinfo7.1，Arcview3.1，IMAGIS；VR軟件-MultiGen，Vega；圖象處理軟件- Photoshop 5.0；三維建模軟件-AutoCad，3D Max。實施步驟 1：數(shù)據(jù)準備階段 （1）原始資料：包括南京師范大學仙林校區(qū)大比例尺航攝

29、相片（影像比例尺1:2500）；相機檢校參數(shù)文件；地面控制點文件。 （2）元數(shù)據(jù)庫建設：包括航攝比例尺分母；航高；航攝儀焦距；航攝單位；航攝日期；航片數(shù)；航片編號；高斯-克呂格投影帶號；分帶方式；中央子午線和標準緯線等。步驟2：數(shù)據(jù)預處理階段 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集：將航攝相片經(jīng)掃描數(shù)字化，轉入數(shù)字攝影測量軟件中。利用VirtuoZo3.1建立南京師范大學仙林校區(qū)的數(shù)字高程模型DEM，獲得正射影像圖并測得這一地區(qū)的建筑模型數(shù)據(jù)以及道路、湖泊等屬性數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)轉換數(shù)據(jù)轉換：將數(shù)據(jù)采集階段獲得的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)轉換，分別按地形數(shù)據(jù)、文化數(shù)據(jù)和建筑數(shù)據(jù)等方式轉入虛擬現(xiàn)實建模軟件MultiGen中。在完成了上述轉換過程后，用戶成功實現(xiàn)了異構系統(tǒng)間的轉換，將測量數(shù)據(jù)通過GIS轉換為創(chuàng)建數(shù)字虛擬城市所需的數(shù)據(jù)格式，如數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)DED、數(shù)字文化數(shù)據(jù)DFD、建筑模型數(shù)據(jù)FLT、紋理數(shù)據(jù)TIFF或JPG格式。步驟3 數(shù)據(jù)建模階段 （1）地形數(shù)據(jù)處理地形數(shù)據(jù)處理：將數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)DED通過選擇合適的算法建立起三維地表模型，按照與地表模型相對應的經(jīng)緯度坐標，貼上正射影像圖作為地表紋理，形成仙林校區(qū)的真實的三維地貌景觀。 （2）屬性數(shù)據(jù)處理屬性數(shù)據(jù)處理：數(shù)字文化數(shù)據(jù)DFD，如道路、湖泊等，可按照不同的地物屬性分層輸入MultiGen，選擇或重新建立對應的特征碼（FeatureID