城市GIS城市地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)理論的虛擬現(xiàn)實(shí)

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研討方向(前景)5教學(xué)內(nèi)容：第二章城市地理信息系統(tǒng)的根底實(shí)際〔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)的根本含義及運(yùn)用領(lǐng)域；2、讓學(xué)生了解和掌握虛擬現(xiàn)實(shí)的研討成果及虛擬現(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)的研討前景教學(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)法根本含義1.根本含義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，經(jīng)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通訊科技學(xué)：利用計(jì)算機(jī)開(kāi)展中的高科技手段構(gòu)造的，使參與者獲得與現(xiàn)實(shí)一樣的覺(jué)得的一個(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)，用戶可以如在現(xiàn)實(shí)世界一樣地體驗(yàn)和支配這個(gè)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種綜合運(yùn)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)：又稱臨場(chǎng)感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。1.3根本特征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)境中得到反響的自然程度。想象性(Imagination)指用戶沉浸在多維信息空間中，依托本人的感知和認(rèn)知才干全方位獲取知識(shí)，發(fā)揚(yáng)客觀能動(dòng)性，尋求解答，構(gòu)成新的概念。多感知性〔Multi-Sensory〕：指除了普通計(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，經(jīng)過(guò)將用戶置身于該環(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覺(jué)得，去感知和研討客觀世界的變化規(guī)律。虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)本質(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)改動(dòng)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)，這種方式是傳統(tǒng)表現(xiàn)方式所無(wú)法比較的，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是一種運(yùn)用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)顯示器的柵格方式的科學(xué)。是指經(jīng)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)話的技術(shù)。是關(guān)于從自然信源獲取信息，并對(duì)之進(jìn)展處置和識(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)。是研討、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的實(shí)際、方法、技術(shù)及運(yùn)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。復(fù)雜的邏輯控制；模擬實(shí)時(shí)的相互作用；模擬人腦一切的智能行為；模擬復(fù)雜的時(shí)空關(guān)系，主要涉及時(shí)間與空間的同步等問(wèn)題；覺(jué)得的表達(dá)，包括人的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)的計(jì)算機(jī)表達(dá)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、緊縮、分析、解緊縮；支持與虛擬環(huán)境交互的定位、支配、導(dǎo)航等。1.7軟件要求VR構(gòu)造一個(gè)虛擬環(huán)境，在硬件方面需求有以下幾類設(shè)備的支持：1.8硬件要求跟蹤系統(tǒng)：用以確定參與者的頭、手和身軀的位置；觸覺(jué)系統(tǒng)：提供參與者感知力與壓力的反響；音頻系統(tǒng)：提供立體聲源和斷定空間位置；高性能計(jì)算機(jī)處置系統(tǒng)：具有高處置速度、大存儲(chǔ)量、強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)特性。圖像生成和顯示系統(tǒng)：產(chǎn)生視覺(jué)圖像和立體顯示；VR運(yùn)用領(lǐng)域2.運(yùn)用領(lǐng)域2.VR飛行模擬是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用的先驅(qū)。經(jīng)過(guò)模擬器訓(xùn)練飛行員是一條有效的途徑，同時(shí)，飛行模擬器可以作為一種實(shí)驗(yàn)床，對(duì)飛機(jī)的支配性、穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性進(jìn)展測(cè)試和評(píng)定，較容易分析飛機(jī)氣動(dòng)參數(shù)的修正對(duì)飛行質(zhì)量的影響。2.1飛行模擬VR最為勝利的例子就是“哈勃望遠(yuǎn)鏡的修復(fù)和維護(hù)〞。經(jīng)過(guò)這個(gè)虛擬系統(tǒng)的訓(xùn)練，宇航員于1993年12月，勝利地完成了從航天飛機(jī)上取出備件改換哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上損壞的MRI這一復(fù)雜而又費(fèi)時(shí)的義務(wù)。2.2空間技術(shù)VR虛擬現(xiàn)實(shí)可以用于教學(xué)、復(fù)雜手術(shù)過(guò)程的規(guī)劃、在手術(shù)過(guò)程中提供操作和信息上的輔助、預(yù)測(cè)手術(shù)結(jié)果等。此外，遠(yuǎn)程醫(yī)療效力也是一個(gè)很有潛力的運(yùn)用領(lǐng)域。也可以用于醫(yī)學(xué)心思學(xué)，尤其是在與心思失調(diào)有關(guān)的恐懼和憂慮疾病方面。2.3醫(yī)學(xué)方面VR虛擬戰(zhàn)場(chǎng)既經(jīng)過(guò)建立虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境來(lái)訓(xùn)練軍事人員，同時(shí)又可以經(jīng)過(guò)虛擬戰(zhàn)場(chǎng)來(lái)檢查和評(píng)價(jià)武器系統(tǒng)的性能。2.4虛擬戰(zhàn)場(chǎng)和科學(xué)計(jì)算可視化VR在科學(xué)計(jì)算可視化中數(shù)據(jù)——算法對(duì)應(yīng)——圖像，不同顏色代表不同警戒程度，色塊之間可漸變也可突變。如家庭中的桌面游戲，公共場(chǎng)所的各種仿真等。目前基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的游戲主要有駕駛型游戲、作戰(zhàn)型游戲和智力型游戲三類。在北京奧運(yùn)會(huì)的開(kāi)幕式中也用到了虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)。三維沙盤(pán)軟件：包括各種活動(dòng)的三維動(dòng)畫(huà)展現(xiàn)。2.5文娛游戲VR按運(yùn)用目的分類：展現(xiàn)：包括直接展現(xiàn)和間接展現(xiàn)，其中間接展現(xiàn)如科學(xué)計(jì)算可視化。預(yù)測(cè)：如產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工程管理。體驗(yàn)：主要在市場(chǎng)營(yíng)銷的銷售環(huán)節(jié)。訓(xùn)練：目的是與現(xiàn)實(shí)世界接軌，或使受訓(xùn)者更容易順應(yīng)真實(shí)環(huán)境。2.6其他分類VR研討成果3.研討成果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)海警某型主力艇虛擬仿真虛擬現(xiàn)實(shí)&視景仿真技術(shù)在軍事上的運(yùn)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)題本身問(wèn)題引發(fā)的問(wèn)題VR問(wèn)題由于硬件的諸多局限性，使得軟件的開(kāi)發(fā)費(fèi)用非常驚人，而且軟件所能實(shí)現(xiàn)的效果遭到時(shí)間和空間的很大影響，算法和許多相關(guān)實(shí)際也很不完善。另外，人們對(duì)大腦和人類行為的認(rèn)識(shí)還需進(jìn)一步提高。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的速度、容量還非常缺乏，而顯示設(shè)備的昂貴造價(jià)和它顯示的明晰度等問(wèn)題也沒(méi)能很好地處理，為VR制造的大部分公用設(shè)備不但造價(jià)高、運(yùn)用起來(lái)很不方便、效果有限，而且局限性很大，還不能到達(dá)人們的要求，更不能到達(dá)VR所定義的那種環(huán)境軟硬件問(wèn)題本身問(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)題開(kāi)展方向5.開(kāi)展方向(前景)5.VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研討內(nèi)容很廣，基于如今的研討成果及國(guó)際上近年來(lái)關(guān)于虛擬研討前沿的學(xué)術(shù)會(huì)議和專題討論，VRML技術(shù)在目前及未來(lái)幾年的主要研討方向有以下幾個(gè)。概述VR1.感知研討領(lǐng)域2.人機(jī)交互界面3.高效的軟件和算法4.廉價(jià)的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件系統(tǒng)5.智能虛擬環(huán)境從目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在感知方面來(lái)說(shuō)，視覺(jué)方面較為成熟，但對(duì)其圖像的質(zhì)量要進(jìn)一步加強(qiáng)；在聽(tīng)覺(jué)方面應(yīng)加強(qiáng)聽(tīng)覺(jué)模型的建立，提高虛擬立體聲的效果，并積極開(kāi)展非聽(tīng)覺(jué)研討；在觸覺(jué)方面，要開(kāi)發(fā)各種用于人類觸覺(jué)系統(tǒng)的根底和VR觸覺(jué)設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械安裝。感知研討領(lǐng)域VR人機(jī)交互界面VR開(kāi)展獨(dú)立于運(yùn)用系統(tǒng)的交互技術(shù)和方法的研討，建立軟件技術(shù)交換機(jī)構(gòu)以支持代碼共享、重用和軟件投資，并鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)通用性軟件維護(hù)工具。積極開(kāi)發(fā)滿足虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建模要求的新一代工具軟件計(jì)算法、虛擬現(xiàn)實(shí)建模言語(yǔ)的研討、復(fù)雜場(chǎng)景的快速繪制及分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研制。高效的軟件和算法VR基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的硬件系統(tǒng)價(jià)錢相對(duì)比較昂貴，是影響VRML技術(shù)運(yùn)用的一個(gè)瓶頸。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要研討方向是在外部空間的適用跟蹤技術(shù)、力反響技術(shù)、嗅覺(jué)技術(shù)及面向自然的交互硬件設(shè)備。廉價(jià)的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件系統(tǒng)VR

智能虛擬環(huán)境是虛擬環(huán)境和人工智能與人工生命兩種技術(shù)的