每門課程包含福建師范大學地理科學學院

1、虛擬地理環(huán)境實驗課程信息化資源（1）實驗圖書資源：內(nèi)容如下（2）實驗大綱：內(nèi)容如下（3）實驗指導手冊：內(nèi)容如下（4）實驗文件夾：在目錄中（5）實驗錄像視頻：在目錄中（6）實驗題庫： (1)開發(fā)出一個具有簡單交互和三維可視化的虛擬現(xiàn)實小系統(tǒng)。實驗圖書資源例如：（1）圖書名：虛擬現(xiàn)實應用系統(tǒng)設計與開發(fā)作者：高飛 著ISBN：9787302272854出版單位： 清華大學出版社出版時間：2012.3簡介：本書是一本關于虛擬現(xiàn)實的基本概念、設計方法和應用開發(fā)的專業(yè)教材。虛擬現(xiàn)實的應用領域非常廣泛，包括軍事、醫(yī)療、培訓、藝術、設計、娛樂等各個領域。如何將虛擬現(xiàn)實技術與具體的設計領域結(jié)合，應該遵循怎樣的設

2、計思路和方法是本書所要探討的核心問題。從某種程度來說，本書是當前國內(nèi)為數(shù)不多的探討如何將虛擬現(xiàn)實與設計結(jié)合的專門書籍。本書共分為8章，包括虛擬現(xiàn)實簡介、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設備、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)設計要素、虛擬現(xiàn)實開發(fā)工具綜述、Quest3D應用基礎、虛擬古跡復原開發(fā)實例、數(shù)字城市仿真開發(fā)實例、虛擬現(xiàn)實應用與展望。本書內(nèi)容豐富，條理清楚，圖文并茂，理論與應用并重，具有較強的針對性，適合作為數(shù)字媒體藝術及相關專業(yè)的課程教材和專業(yè)課講義。（2）圖書名：虛擬現(xiàn)實VRML程序設計作者：劉怡，張洪定，崔欣編著ISBN：9787310026517出版單位： 南開大學出版社出版時間：2007.1簡介：VRMI是一種

3、三維造型設計語言，由于本身自帶腳本語言，而且也有Java、Javascript的支持，使三維造型的控制交互比其他同類造型語言具有更強的優(yōu)勢。用此語言設計的造型和動畫文件小、交互性強、控制靈活，適合嵌入網(wǎng)頁在網(wǎng)上播放。此語言易學，有系列開發(fā)工具支持，有自身的特色。 編者力求為學習者考慮，在重新組織、消化所有知識體系的基礎上將我們的認識用容易理解的語言呈現(xiàn)給讀者。書中涉及的實例，包括所有涉及的函數(shù)都經(jīng)過調(diào)試、驗證。本書附帶光盤，提供書中所有實例程序、VRML編輯器瀏覽器的安裝程序及常用工具軟件等相關資料。本書還在附錄中介紹了虛擬現(xiàn)實可視化開發(fā)工具ISB和瀏覽器顯示漢字文本造型的方法。虛擬地理環(huán)境實

4、驗教學大綱 課程名稱：虛擬地理環(huán)境課程總學時：45課程總學分：2實驗學時：20適用專業(yè)及年級：地理信息系統(tǒng)，三年級開設實驗項目數(shù)：3本大綱執(zhí)筆人： 江輝仙 一、實驗目的與基本要求虛擬地理環(huán)境課程是一門實踐性較強的課程，是以虛擬現(xiàn)實理念/虛擬現(xiàn)實技術為核心，基于地理信息、遙感信息、以及賽博空間網(wǎng)絡信息與移動空間信息，研究現(xiàn)實地理環(huán)境和賽博空間的現(xiàn)象與規(guī)律。通過虛擬地理環(huán)境，可以促進實驗地理學、地理/遙感信息科學、信息地理學、以及虛擬地理學的研究與發(fā)展。本課程主要以VRML作為主要開發(fā)平臺進行虛擬地理環(huán)境實驗操作，讓學生學會基本虛擬環(huán)境開發(fā)和桌面式虛擬現(xiàn)實硬件系統(tǒng)的使用。虛擬地理環(huán)境的具體研究，是

5、結(jié)合科學計算可視化、信息可視化、遙感信息模型和虛擬現(xiàn)實技術，在城市、地質(zhì)、煤礦、水文、海洋、林業(yè)等領域，開展地學可視化與虛擬地理環(huán)境系統(tǒng)的設計、開發(fā)和應用。在案例和原型系統(tǒng)的基礎上，對虛擬地理環(huán)境、地理/遙感信息科學和地理科學的理論和方法開展原創(chuàng)性的探索研究?；疽髮W生獨立自主開發(fā)一個基于VRML虛擬地理環(huán)境系統(tǒng)。二、實驗項目內(nèi)容與學時分配序號實驗項目名稱實 驗 內(nèi) 容學時實驗要求實驗類型每組人數(shù)1桌面式虛擬系統(tǒng)硬件操作數(shù)據(jù)手套、6自由度三維空間跟蹤定位系統(tǒng)、立體眼鏡等虛擬設備的應用2必做驗證52Vrml開發(fā)平臺的使用1) VRMLPAD的使用2) COSMO瀏覽插件使用3) 基本造型節(jié)點練

6、習空間和文本造型節(jié)點練習4) 聲音造型節(jié)點練習5) 復雜造型節(jié)點練6) 動畫交互造型節(jié)點練習10必做驗證13系統(tǒng)設計設計一個具有交互性漫游系統(tǒng)8必做設計1三、實驗成績考核辦法實驗成績由兩部分組成：上機過程的練習設計占30%、系統(tǒng)設計占70%。四、實驗教材和參考書段新.虛擬現(xiàn)實基礎與VRML編程.高等教育出版社，2004.張金鏑.虛擬現(xiàn)實三維立體VRM.清華大學出版社，2004.五、主要使用的儀器設備硬件：計算機。軟件： VRMLPAD調(diào)試程序、COSMO調(diào)試程序。虛擬地理環(huán)境（虛擬現(xiàn)實）實驗指導手冊江輝仙編福建師范大學地理科學學院地球信息科學系目錄第一部分 實驗課程的一般要求3一、課前準備3二

7、上課須知3三、課后要求3第二部分 實 驗 項 目4實驗一 桌面式虛擬系統(tǒng)硬件操作41.實驗目的42.實驗學時43.實驗儀器與主要軟件44.實驗內(nèi)容與步驟55.實驗結(jié)果56.寫出實驗報告57.成績評定5實驗二 Vrml開發(fā)平臺的使用61.實驗目的62.實驗學時63.實驗儀器與主要軟件64.實驗內(nèi)容與步驟65. 實驗結(jié)果146.實驗報告147.成績評定14實驗三 系統(tǒng)設計151.實驗目的152.實驗學時153.實驗儀器與主要軟件154. 設計內(nèi)容與要求155.設計過程156.寫出實驗報告167.成績評定16第三部分 學生實驗報告17實驗一 桌面式虛擬系統(tǒng)硬件操作17實驗二 Vrml開發(fā)平臺的使用1

8、9實驗三 系統(tǒng)設計21附錄：課程實驗大綱25第一部分 實驗課程的一般要求一、課前準備(1)上課前應閱讀本指導手冊中相應的實驗課程部分，明確實驗課程的內(nèi)容和要求。(2)根據(jù)實驗內(nèi)容閱讀教材中的有關章節(jié)，弄清基本操作要求，使實驗能順利完成。(3)按本指導手冊中的要求，在課前淮備好VRML程序編寫。二上課須知(1)遵守課堂紀律，注意聆聽指導教師的講解。(2) 實驗過程中的具體操作應按指導手冊的規(guī)定進行，如遇問題要及時向指導教師提出。(3) 實驗過程中的儀器故障必須及時向指導教師報告，不可隨意自行處理。(4)不得隨意刪除計算機中操作系統(tǒng)或安裝軟件。(5)記錄實驗過程中出現(xiàn)異常現(xiàn)象和結(jié)果。(6) 桌面式

9、虛擬系統(tǒng)硬件操作時要注意各個設備使用。三、課后要求(1)實驗完成后，要檢查計算機是否正常關機。(2)及時填寫完實驗報告并上交給指導教師方可離開實驗室。實驗報告包含實驗目的、實驗內(nèi)容、實驗儀器與軟件、實驗步驟和實驗結(jié)果以及結(jié)果分析等。第二部分 實 驗 項 目實驗一 桌面式虛擬系統(tǒng)硬件操作1.實驗目的（1） 熟悉桌面式虛擬系統(tǒng)硬件組成。（2） 學會使用數(shù)據(jù)手套。（3） 使用6自由度三維空間交互系統(tǒng)。（4） 使用3D專業(yè)立體圖形觀察系統(tǒng)。（5） 使用三維漫游交互操縱系統(tǒng)。2.實驗學時2學時3.實驗儀器與主要軟件u 桌面虛擬現(xiàn)實專業(yè)工作站臺SunGraph A250² 預裝虛擬現(xiàn)實及三維仿真

10、軟件平臺 WTK² 三維立體圖形子系統(tǒng)² 預裝3D VR建模軟件平臺² 含21”純平專業(yè)監(jiān)視器u 3D專業(yè)立體圖形觀察系統(tǒng)3dc eyeware：² 中央紅外信號控制發(fā)射器² 無線立體眼鏡（5副）² 有線立體眼鏡（1副）² VR信號專用轉(zhuǎn)接電纜² 隨機VR應用軟件及源代碼² VR Demo 及源程序u 6自由度三維空間交互系統(tǒng)：² 3D connection Spacepall 5000（左右手可互換）² 設備開發(fā)源程序（C+ resource）² 6DOF交互應用軟件VR

11、Model Editor 5.0u 三維漫游交互操縱系統(tǒng)：² 操縱桿u 數(shù)據(jù)手套：² 虛擬人手三維模型HandMAX54.實驗內(nèi)容與步驟（1）桌面式虛擬系統(tǒng)硬件組成：本系統(tǒng)是一套基于高端PC VR工作站平臺的三維桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括專業(yè)VR工作站（SunGraph VR workstation）、三維立體圖形子系統(tǒng)與含21”純平專業(yè)監(jiān)視器、空間位置跟蹤系統(tǒng)、操縱桿與數(shù)據(jù)手套。（2）各個硬件設備操作：具體看硬件使用說明書。5.實驗結(jié)果操作硬件系統(tǒng)。6.寫出實驗報告結(jié)合實驗過程寫出實驗報告。7.成績評定根據(jù)實驗結(jié)果與實驗報告評定成績。實驗二 Vrml開發(fā)平臺的使用1

12、.實驗目的（1） 熟悉VRML開發(fā)平臺。（2） 掌握COSMO瀏覽插件使用。（3） 掌握基本造型節(jié)點和文本造型節(jié)點應用。（4） 掌握聲音造型節(jié)點應用。（5） 掌握復雜造型節(jié)點應用。（6） 掌握動畫交互造型節(jié)點。2.實驗學時10學時3.實驗儀器與主要軟件硬件：計算機。軟件： VRMLPAD調(diào)試程序、COSMO調(diào)試程序。4.實驗內(nèi)容與步驟（1）VRML的編輯方法：VRML的文件格式是一般文本文件，所以基本上使用任何的純文本編輯器都可以編輯VRML文件。在設計一些最簡單的模型時，這種方法是最簡便可行的。但是當場景變得復雜后，就需要利用一些專用的模型設計軟件，即VRMLPAD編輯器。直接選擇VRMLP

13、AD圖標就可打開該軟件。（2） 瀏覽器插件的使用：要瀏覽VRML，計算機要安裝Microsoft公司的Internet Explore瀏覽器或 Netscape公司的Navigator瀏覽器，還要安裝一個可以讓瀏覽器具備瀏覽VRML功能的外掛（Plug-in）程序，即VRML瀏覽器（IE，NetScape等Web瀏覽器都有自帶的VRML瀏覽器，但這些瀏覽器的功能有限，對VRML的支持很不充分；）。它是解釋VRML文件并構(gòu)造三維模型的軟件，VRML瀏覽器通常是以插件的形式附著在Web瀏覽器中，一些公司開發(fā)的VRML瀏覽器則通常功能強大，如SGI（Silicon Graphics Inc.）公司的

14、Cosmo Player，SONY的Community Place Brower等等。（3）vrml節(jié)點：具體見下表。組節(jié)點 幾何節(jié)點 屬性節(jié)點Shape Box AppearanceAnchor Cone ColorBillboard Cylinder CoordinateCollsion ElevationGrid FontStyleGroup Extrusion ImageTextureTransform IndexedFaceSet MaterialInline IndexedLineSet MovieTextureLOD PointSet NormalSwitch Sphere Pi

15、xelTexture Text TextureCoordinate TextureTransform聲音 觸發(fā)事件 動畫數(shù)據(jù)AudioClip CylinderSensor ColorInterpolatorSound PlaneSensor CoordinateInterpolator ProximitySensor NormalInterpolator SphereSensor OrientationInterpolator TimeSensor PositionInterpolator TouchSensor ScalarInterpolator VisibilitySensor Scr

16、ipt（4）實例調(diào)試：在調(diào)試過程中通過改變不同參數(shù)來觀察結(jié)果。實例1：構(gòu)建虛擬對象的幾何模型#VRML V2.0 utf8#Draw the columnShape appearance DEF Yellow Appearance material Material diffuseColor 1.0 1.0 0.0geometry Cylinder radius 0.5height 4.0#Draw the baseTransform translation0 -3 0children Shapeappearance USE Yellowgeometry Box size 2.0 2.0 2.

17、0 實例2：構(gòu)建虛擬對象的幾何模型節(jié)點#VRML V2.0 utf8Shape appearance Appearance material Material geometry ElevationGrid xDimension 2zDimension 20xSpacing 1.0zSpacing 2.0solid FALSEcreaseAngle0.7height 0.0,0.5,1.0,1.0,0.5,0.0,-0.5,-1.0,-1.0,-0.5,0.0,0.5,1.0,1.0,0.5,0.0,-0.5,-1.0,-1.0,-0.5,0.0,0.5,1.0,1.0,0.5,0.0,-0.5

18、,-1.0,-1.0,-0.5,0.0,0.5,1.0,1.0,0.5,0.0,-0.5,-1.0,-1.0,-0.5,實例3：構(gòu)建虛擬對象的幾何模型節(jié)點#VRML V2.0 utf8Shape appearance Appearance material Material emissiveColor 1.0 1.0 1.0geometry IndexedLineSetcoord Coordinate point 0.0 1.0 0.0,#Index 01.0 0.0 1.0,#Index 11.0 0.0 -1.0,#Index 2 -1.0 0.0 -1.0,#Index 3 -1.0 0

19、.0 1.0#Index 4 coordIndex #side 0,1,-1, 0,2,-1, 0,3,-1, 0,4,-1, #bottom 1,2,3,4,1,-1 實例4：虛擬對象的外觀節(jié)點#VRML V2.0 utf8Shape appearance Appearance material Material texturePixelTexture image 4 4 3 0xFF0000 0x00FF00 0x0000FF 0xFFFF00 0xFF00FF 0x00FFFF 0x00FF00 0xFF00000xFF0000 0x00FF00 0xFFFF00 0xFF00FF0x0

20、000FF 0xFFFF00 0x00FFFF 0x00FF00geometry Box size 1 1 1實例5：組合虛擬對象的群節(jié)點#VRML V2.0 utf8DEFArchway Group children Transform translation-2 3 0children DEF column Shape appearance DEF White Appearance material Material geometry Cylinder height 6radius 0.5,Transform translation2 3 0children USE column,Tran

21、sform translation0 6.3 0children DEF Span Shapeappearance USE Whitegeometry Box size 5 0.6 1,Transform translation-1.6 7 0rotation 0 0 1 0.524children DEF Roof Shape appearance USE Whitegeometry Box size 4 0.6 1,Transform translation1.6 7 0rotation 0 0 1 -0.524children USE RoofTransform translation0

22、 0 -3scale 1.2 1.2 1.2children USE ArchwayTransform translation0 0 3scale 0.8 0.8 0.8children USE Archway實例6：環(huán)境節(jié)點#VRML V2.0 utf8Background frontUrl "mounts.jpg"backUrl"mounts.jpg"leftUrl"mounts.jpg"rightUrl "mounts.jpg"實例7：環(huán)境節(jié)點#VRML V2.0 utf8Group children Spo

23、tLight location 0.0 0.0 0.0direction -1.0 0.0 0.0radius 12.0cutOffAngle 0.9827color 0.0 0.0 1.0,SpotLight location 0.0 0.0 0.0direction 1.0 0.0 0.0radius 12.0cutOffAngle0.9827color 1.0 0.0 0.0,Transform translation-2.5 -2.5 0.0children Inlineurl "ball.wrl"實例8：世界的觀看點節(jié)點#VRML V2.0 utf8Group c

24、hildren Viewpoint position 0 20 0orientation1 0 0 -1.5708fieldOfView1.5708,NavigationInfo type "NONE"speed 1.0headlight TRUEavatarSize 0.5,2.0,1.0,Inline url"7-1.wrl" 實例9：動態(tài)的虛擬現(xiàn)實節(jié)點VRML V2.0 utf8Groupchildren DEFSunLight DirectionalLight direction 0.8 -0.2 -0.2intensity 1.0ambient

25、Intensity 0.5color 1.0 0.0 0.0,DEFClock TimeSensor cycleInterval 5.0loop TRUE,DEFLightAmbient ScalarInterpolatorkey0.0,0.5,1.0keyValue 0.2,0.5,0.8,DEFLightColor ColorInterpolator key0.0,0.5,1.0keyValue 1.0 0.0 0.0,0.0 1.0 0.0,0.0 0.0 1.0,Inline url"6-5.wrl"ROUTE Clock.fraction_changed TOLi

26、ghtAmbient.set_fractionROUTE Clock.fraction_changed TOLightColor.set_fractionROUTE LightAmbient.value_changed TOSunLight.set_ambientIntensityROUTE LightColor.value_changed TO SunLight.set_color實例10：建立交互式的虛擬現(xiàn)實節(jié)點#VRML V2.0 utf8Group children DEF traffic_sign Transformchildren Inlineurl "traffic_s

27、ign.wrl",DEFTouch TouchSensor DEFClock TimeSensor enabledFALSEcycleInterval 3.0loop TRUE,DEFtraffic_sign_path OrientationInterpolator key0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0keyValue 0.0 1.0 0.0 0.000,0.0 1.0 0.0 1.256,0.0 1.0 0.0 2.512,0.0 1.0 0.0 3.768,0.0 1.0 0.0 5.024,0.0 1.0 0.0 6.280,ROUTE Touch.isOver TO Clock.set_enabledROUTE Clock.fraction_changed TO traffic_sign_path.set_fractionROUTE traffic_sign_path.value_changed TO traffic_sign.set_rotati