城市地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論

VR基本含義1應(yīng)用領(lǐng)域研究成果虛擬現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題234研究方向(前景)5教學(xué)內(nèi)容：第二章城市地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論（第6講）教學(xué)目的：

1、讓學(xué)生初步了解和掌握虛擬現(xiàn)實(shí)的基本含義及應(yīng)用領(lǐng)域；

2、讓學(xué)生了解和掌握虛擬現(xiàn)實(shí)的研究成果及虛擬現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題；

3、讓學(xué)生進(jìn)一步了解虛擬現(xiàn)實(shí)的研究前景教學(xué)時(shí)間：2課時(shí)教學(xué)重點(diǎn)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)難點(diǎn)：虛擬現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題教學(xué)方法：講授法多媒體教學(xué)法案例教學(xué)法

基本含義1.基本含義1.VR地理信息學(xué)：存在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的邏輯環(huán)境，通過(guò)輸出設(shè)備模擬顯示現(xiàn)實(shí)世界中的三維物體和它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和方式。

1.1科技名詞定義（virtualreality）VR通信科技學(xué)：利用計(jì)算機(jī)發(fā)展中的高科技手段構(gòu)造的，使參與者獲得與現(xiàn)實(shí)一樣的感覺(jué)的一個(gè)虛擬的境界。資源信息學(xué)：一種模擬三維環(huán)境的技術(shù)，用戶(hù)可以如在現(xiàn)實(shí)世界一樣地體驗(yàn)和操縱這個(gè)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及人工智能等技術(shù)，制造逼真的人工模擬環(huán)境，并能有效地模擬人在自然環(huán)境中的各種感知的高級(jí)的人機(jī)交互技術(shù)。1.2詳細(xì)定義VR沉浸感(Immersion)：又稱(chēng)臨場(chǎng)感，指用戶(hù)感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。1.3基本特征VR交互性(Interaction)指參與者對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境中得到反饋的自然程度。構(gòu)想性(Imagination)指用戶(hù)沉浸在多維信息空間中，依靠自己的感知和認(rèn)知能力全方位獲取知識(shí)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，尋求解答，形成新的概念。多感知性（Multi-Sensory）：指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)之外，還有聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)感，甚至包括味覺(jué)、嗅覺(jué)等。1.4實(shí)現(xiàn)過(guò)程VR虛擬現(xiàn)實(shí)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成逼真的、具備視、聽(tīng)、觸、嗅、味等多種感知的虛擬環(huán)境。它借助于計(jì)算機(jī)生成一個(gè)三維空間，通過(guò)將用戶(hù)置身于該環(huán)境中，借助輕便的多維輸入輸出設(shè)備(如跟蹤器、頭盔顯示器、眼跟蹤器、三維輸入設(shè)備和傳感器等)和高速圖形計(jì)算機(jī)，并根據(jù)由此而產(chǎn)生的一種身臨其境的感覺(jué)，去感知和研究客觀世界的變化規(guī)律。虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)實(shí)質(zhì)在于提供一種高級(jí)的人機(jī)接口。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了人與計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動(dòng)的現(xiàn)狀，給用戶(hù)提供了一個(gè)趨于人性化的虛擬信息空間。1.5技術(shù)優(yōu)點(diǎn)VR虛擬現(xiàn)實(shí)的出現(xiàn)，使人們從紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)中解放出來(lái)，這種形式是傳統(tǒng)表現(xiàn)方式所無(wú)法比擬的，它給人們提供了一個(gè)嶄新的信息交流平臺(tái)。1.6技術(shù)支持VR人工交互技術(shù)傳感技術(shù)人工智能計(jì)算機(jī)圖形學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)是一種使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)。是指通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話(huà)的技術(shù)。是關(guān)于從自然信源獲取信息，并對(duì)之進(jìn)行處理和識(shí)別的一門(mén)多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)。

是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。復(fù)雜的的邏輯輯控制制；模擬實(shí)實(shí)時(shí)的的相互互作用用；模擬人人腦所所有的的智能能行為為；模擬復(fù)復(fù)雜的的時(shí)空空關(guān)系系，主主要涉涉及時(shí)時(shí)間與與空間間的同同步等等問(wèn)題題；感覺(jué)的的表達(dá)達(dá)，包包括人人的聽(tīng)聽(tīng)覺(jué)、、視覺(jué)覺(jué)、觸觸覺(jué)、、味覺(jué)覺(jué)和嗅嗅覺(jué)的的計(jì)算算機(jī)表表達(dá)；；實(shí)時(shí)數(shù)數(shù)據(jù)采采集、、壓縮縮、分分析、、解壓壓縮；；支持與與虛擬擬環(huán)境境交互互的定定位、、操縱縱、導(dǎo)導(dǎo)航等等。1.7軟件要要求VR構(gòu)造一一個(gè)虛虛擬環(huán)環(huán)境，，在硬硬件方方面需需要有有以下下幾類(lèi)類(lèi)設(shè)備備的支支持：：1.8硬件要要求跟蹤系系統(tǒng)：：用以以確定定參與與者的的頭、、手和和身軀軀的位位置；；觸覺(jué)系系統(tǒng)：：提供供參與與者感感知力力與壓壓力的的反饋饋；音頻系系統(tǒng)：：提供供立體體聲源源和判判定空空間位位置；；高性能計(jì)算算機(jī)處理系系統(tǒng)：具有有高處理速速度、大存存儲(chǔ)量、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)特性性。圖像生成和和顯示系統(tǒng)統(tǒng)：產(chǎn)生視視覺(jué)圖像和和立體顯示示；VR

應(yīng)用領(lǐng)域2.

應(yīng)用領(lǐng)域2.VR飛行模擬是是虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)應(yīng)用用的先驅(qū)。。通過(guò)模擬擬器訓(xùn)練飛飛行員是一一條有效的的途徑，同同時(shí)，飛行行模擬器可可以作為一一種試驗(yàn)床床，對(duì)飛機(jī)機(jī)的操縱性性、穩(wěn)定性性和機(jī)動(dòng)性性進(jìn)行測(cè)試試和評(píng)定，，較容易分分析飛機(jī)氣氣動(dòng)參數(shù)的的修改對(duì)飛飛行品質(zhì)的的影響。2.1飛行模擬VR最為成功的的例子就是是“哈勃望望遠(yuǎn)鏡的修修復(fù)和維護(hù)護(hù)”。經(jīng)過(guò)過(guò)這個(gè)虛擬擬系統(tǒng)的訓(xùn)訓(xùn)練，宇航航員于1993年12月，成功地地完成了從從航天飛機(jī)機(jī)上取出備備件更換哈哈勃太空望望遠(yuǎn)鏡上損損壞的MRI這一復(fù)雜而而又費(fèi)時(shí)的的任務(wù)。2.2空間技術(shù)VR虛擬現(xiàn)實(shí)可可以用于教教學(xué)、復(fù)雜雜手術(shù)過(guò)程程的規(guī)劃、、在手術(shù)過(guò)過(guò)程中提供供操作和信信息上的輔輔助、預(yù)測(cè)測(cè)手術(shù)結(jié)果果等。此外，遠(yuǎn)程程醫(yī)療服務(wù)務(wù)也是一個(gè)個(gè)很有潛力力的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域。也可以用于于醫(yī)學(xué)心理理學(xué)，尤其其是在與心心理失調(diào)有有關(guān)的恐懼懼和憂(yōu)慮疾疾病方面。。2.3醫(yī)學(xué)方面VR虛擬戰(zhàn)場(chǎng)既既通過(guò)建立立虛擬戰(zhàn)場(chǎng)場(chǎng)環(huán)境來(lái)訓(xùn)訓(xùn)練軍事人人員，同時(shí)時(shí)又可以通通過(guò)虛擬戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)來(lái)檢查查和評(píng)估武武器系統(tǒng)的的性能。2.4虛擬戰(zhàn)場(chǎng)和和科學(xué)計(jì)算算可視化VR在科學(xué)計(jì)算算可視化中中數(shù)據(jù)——算法對(duì)應(yīng)——圖像，不同同顏色代表表不同警戒戒程度，色色塊之間可可漸變也可可突變。如家庭中的的桌面游戲戲，公共場(chǎng)場(chǎng)所的各種種仿真等。。目前基于于虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)的游游戲主要有有駕駛型游游戲、作戰(zhàn)戰(zhàn)型游戲和和智力型游游戲三類(lèi)。。在北京奧運(yùn)運(yùn)會(huì)的開(kāi)幕幕式中也用用到了虛擬擬現(xiàn)實(shí)的技技術(shù)。三維沙盤(pán)軟軟件：包括括各種活動(dòng)動(dòng)的三維動(dòng)動(dòng)畫(huà)展示。。2.5娛樂(lè)游戲VR按使用目的的分類(lèi)：展示：包括括直接展示示和間接展展示，其中中間接展示示如科學(xué)計(jì)計(jì)算可視化化。預(yù)測(cè)：如產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，，項(xiàng)目管理理。體驗(yàn)：主要要在市場(chǎng)營(yíng)營(yíng)銷(xiāo)的銷(xiāo)售售環(huán)節(jié)。訓(xùn)練：目的的是與現(xiàn)實(shí)實(shí)世界接軌軌，或使受受訓(xùn)者更容容易適應(yīng)真真實(shí)環(huán)境。。2.6其他分類(lèi)VR

研究成果3.

研究成果3.VR

游戲成果1.

醫(yī)療成果2.

軍事成果3.

古跡成果4.VR主要成果中國(guó)海警某某型主力艇艇虛擬仿真真虛擬現(xiàn)實(shí)&視景仿真技技術(shù)在軍事事上的應(yīng)用用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的問(wèn)題4.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的問(wèn)題4.VR硬件問(wèn)題軟件問(wèn)題自身問(wèn)題引發(fā)的問(wèn)題VR問(wèn)題由于硬件的的諸多局限限性，使得得軟件的開(kāi)開(kāi)發(fā)費(fèi)用十十分驚人，，而且軟件件所能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的效果受受到時(shí)間和和空間的很很大影響，，算法和許許多相關(guān)理理論也很不不完善。另另外，人們們對(duì)大腦和和人類(lèi)行為為的認(rèn)識(shí)還還需進(jìn)一步步提高。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)設(shè)備的速度度、容量還還十分不足足，而顯示示設(shè)備的昂昂貴造價(jià)和和它顯示的的清晰度等等問(wèn)題也沒(méi)沒(méi)能很好地地解決，為為VR制造的大部部分專(zhuān)用設(shè)設(shè)備不但造造價(jià)高、使使用起來(lái)很很不方便、、效果有限限，而且局局限性很大大，還不能能達(dá)到人們們的要求，，更不能達(dá)達(dá)到VR所定義的那那種環(huán)境軟硬件問(wèn)題自身問(wèn)題虛擬環(huán)境感知信息合成的真實(shí)性環(huán)境表示的準(zhǔn)確性人與虛擬環(huán)境交互的自然性實(shí)時(shí)顯示的問(wèn)題

智能技術(shù)圖形生成的問(wèn)題

發(fā)展方向5.

發(fā)展方向(前景)5.VR虛擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)研究?jī)?nèi)內(nèi)容很廣，，基于現(xiàn)在在的研究成成果及國(guó)際際上近年來(lái)來(lái)關(guān)于虛擬擬研究前沿沿的學(xué)術(shù)會(huì)會(huì)議和專(zhuān)題題討論，VRML技術(shù)在目前前及未來(lái)幾幾年的主要要研究方向向有以下幾幾個(gè)。概述VR1.感知研究領(lǐng)領(lǐng)域2.人機(jī)交互界界面3.高效的軟件件和算法4.廉價(jià)的虛擬擬現(xiàn)實(shí)硬件件系統(tǒng)5.智能虛擬環(huán)環(huán)境從目前虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)在感知方方面來(lái)說(shuō)，，視覺(jué)方面面較為成熟熟，但對(duì)其其圖像的質(zhì)質(zhì)量要進(jìn)一一步加強(qiáng)；；在聽(tīng)覺(jué)方方面應(yīng)加強(qiáng)強(qiáng)聽(tīng)覺(jué)模型型的建立，，提高虛擬擬立體聲的的效果，并并積極開(kāi)展展非聽(tīng)覺(jué)研研究；在觸觸覺(jué)方面，，要開(kāi)發(fā)各各種用于人人類(lèi)觸覺(jué)系系統(tǒng)的基礎(chǔ)礎(chǔ)和VR觸覺(jué)設(shè)備的的計(jì)算機(jī)控控制的機(jī)械械裝置。感知研究領(lǐng)領(lǐng)域VR人機(jī)交互界界面VR開(kāi)展獨(dú)立于于應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)的交互技技術(shù)和方法法的研究，，建立軟件件技術(shù)交換換機(jī)構(gòu)以支支持代碼共共享、重用用和軟件投投資，并鼓鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)通通用性軟件件維護(hù)工具具。積極開(kāi)發(fā)滿(mǎn)滿(mǎn)足虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)建建模要求的的新一代工工具軟件計(jì)計(jì)算法、虛虛擬現(xiàn)實(shí)建建模語(yǔ)言的的研究、復(fù)復(fù)雜場(chǎng)景的的快速繪制制及分布式式虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)的研研制。高效的軟件件和算法VR基于虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的的硬件系統(tǒng)統(tǒng)價(jià)格相對(duì)對(duì)比較昂貴貴，是影響響VRML技術(shù)應(yīng)用的的一個(gè)瓶頸頸。虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的的主要研究究方向是在在外部空間間的實(shí)用跟跟蹤技術(shù)、、力反饋技技術(shù)、嗅覺(jué)覺(jué)技術(shù)及面面向自然的的交互硬件件設(shè)備。廉價(jià)的虛擬擬現(xiàn)實(shí)硬件件系統(tǒng)VR智能虛擬環(huán)環(huán)境是虛擬擬環(huán)境和人人工智能與與人工生命命兩種技術(shù)術(shù)的結(jié)合。。它涉及多多個(gè)不同學(xué)學(xué)科，包括括計(jì)算機(jī)圖圖形、虛擬擬環(huán)境、人人工智能與與人工生命命、仿真