基于便携式移动终端的虚拟地理环境协同感知问题研究

基于便携式移动终端的虚拟地理环境系统的主要目的,是提供一个便于携带、方便使用并支持多人交互合作的平台,其中用户之间的协同感知必然是多用户进行协同工作的基础。从便携式移动终端的硬件和软件构成着手,从终端到体系构建多移动终端用户虚拟地理环境体系结构,总结便携式移动终端协同感知问题自身的特点,提出基于空间感知的协同模型。     

炮弹触地爆炸作用下的弹坑形变建模与纹理生成方法

虚拟地形的动态形变是提升虚拟地理环境动态适应性,使其能够支撑灾害模拟、作战仿真等的重要研究内容,也是研究人地交互作用的重要支撑。以弹坑动态生成为例,从爆炸物理作用力和弹坑形态几何拟合入手,探索虚拟地形形变模型构建方法,提出耦合地质特性的弹坑形态模型计算方法,相比现有成果,该方法同时耦合多种炮弹参数,便于引入地质特性参数,可有效解算不同弹种在不同入射角下对不同地质环境的爆炸效果。同时,改进现有弹坑区域纹理生成方法,新方法考虑了弹坑区域多介质组成情况下纹理贴图的混合问题。使用Unity进行验证,结果表明,建立的弹坑模型可体现不同炮弹入射角、爆炸当量和地质特性的影响,弹坑形变状态与实际较为相似,弹坑区域贴图可反映不同地质纹理影响,研究结果能够为虚拟战场环境中炮弹触地爆炸产生弹坑这一动态变化过程的模拟提供支撑。     

认识论逆镜模型对VR理解及VGE构建的启发

随着虚拟地理环境理论、方法、技术与应用的不断深入,关于认知主体的"人"的认知研究成为一个不可回避的课题。从现实感由来的哲学探讨出发,引出认识论存在观下认知逆镜模型的概念及其描述,并在认知逆镜模型框架下,对虚拟现实(包含增强现实)的概念与特点加以了理解和总结,以此为基础,探讨了逆镜模型对基于虚拟现实技术的虚拟地理环境构建的启发,强调以人为主体的虚拟地理环境构建。     

利用CryEngine构建虚拟地理环境

尝试采用新一代图形引擎CryEngine实现小尺度条件下多要素耦合与逼真表达,探索基于该引擎的虚拟地理环境构建方法,包括虚拟地形环境的快速构建方法、车辆建模与动态模拟方法、人物建模与智能行为模拟方法,以及场景集成与渲染方法等。以虚拟校园为原型系统,验证所提方法的可行性以及可视化效果,结果表明,基于CryEngine构建虚拟地理环境路线可行,尤其在面向小尺度虚拟环境时,能够很好地将环境、实体和人物紧密耦合在一起,且其逼真程度较现有虚拟环境有大幅度提升。     

多源异构数据的大规模地理知识图谱构建

虚拟地理环境作为新一代的地理语言,需要通过对多源异构时空数据的分析与挖掘,构建虚拟地理环境知识工程,实现“数据—信息—知识—智慧”的转化,促进智能虚拟地理环境系统中地理知识的快速转换和融合,从而为虚拟地理环境中地理信息的智能化处理、地理知识的智慧化服务提供支撑。知识图谱是人工智能与虚拟地理环境知识工程相结合的桥梁。本文系统评述了知识图谱、地理知识图谱的研究现状,提出了地理知识图谱的构建流程,重点研究了地理知识图谱构建的关键技术,讨论和阐述了地理知识图谱的应用方向。本文的研究将有助于实现地理信息的知识化,提高虚拟地理环境系统的智能化服务水平。     

协同虚拟地理环境理论与框架

协同虚拟地理环境是地学协同(geocollaboration)、计算机支持下的协同工作与虚拟地理环境的结合而形成的.目前它正处于研究前沿与快速发展当中.提出协同虚拟地理环境的概念,一方面,可以融合多种空间信息技术,对虚拟环境提供对于海量空间数据的支持;另一方面,对虚拟地理环境在协同工作的层面上,提出一种与传统三维CIS完全不同的交流模式.     

面向军事指挥人员空间认知规律的虚拟地理环境设计研究

虚拟地理环境提供了空间认知的新工具。虚拟地理环境的设计是一种创造性的思维过程,离不开人脑的参与。可以说,一个虚拟地理环境系统就是一个认知模型,不同的目的、不同的专题、不同的视角得到不同的模型。对于虚拟地理环境,人们更多的是关注技术,而忽略设计。把一般原理同具体特点结合起来,才能设计出既符合一般规则,又具有不同个性的虚拟地理环境系统。军事指挥人员是一个特殊的群体,本文分析了该群体的特点和地理空间认知过程,提出了面向中高级军事指挥人员的虚拟地理环境设计思路。     

高校虚拟地理环境课程设置与教学模式研究

对近二十年虚拟地理环境及其相关研究进展作了较全面的回顾,将虚拟地理环境的理论和方法体系总结为两个方面,即面向地理问题分析的虚拟地理环境框架的构建和系统开发。另外,本文在对国内虚拟地理环境教学情况调查的基础上,指出了虚拟地理环境教学模式存在的问题,内容体系不统一、重点、难点讲述过于简单和缺乏实验实习指导参考书。结合国外虚拟地理环境研究现状和其在教学实践中的体会,作者提出了虚拟对环境课程设置建议:1该课程应按照理论知识教学和实践教学两个主线展开;2高校地理学科可根据本科生和研究生的基础、学习特点,分阶段地开设多门虚拟地理环境课程,满足本科和研究生层次的教学。     

协同式空气污染模拟系统设计与实现

从总体上设计能够连接分布异地多用户的协同空气污染模拟系统,重点设计了空气污染模拟中关键步骤的协同,即数据协同、模型协同、可视化协同以及分析协同。针对珠三角区域构建了原型系统。系统测试表明,在广域网的支撑下,能够比较流畅地达到协同功效。     

虚拟地理环境的认知研究框架初探

作为新一代地理分析工具,虚拟地理环境对于增强人类地理认知、分析解决地理问题方面具有显著优势。目前虚拟地理环境的基本框架、实现技术均有较多论述与成果。但在虚拟地理环境的认知研究方面尚缺乏有效指导。为提高虚拟地理环境构建的科学性,本文通过对虚拟地理环境现有概念的分析,提出从系统论角度进行虚拟地理环境认知研究的观点;并对虚拟地理环境的认知与地理认知、地图认知等相近概念进行了对比分析。从现实环境与虚拟环境间的相似性入手建立了虚拟地理环境的认知研究框架,该框架从思维相似、感觉相似、几何相似、特性相似和离散相似5个方面探讨了虚拟地理环境认知研究目前的着眼点,并将思维相似作为虚拟地理环境认知研究的重点与难点。该框架将虚拟地理环境的认知问题置于一个更广泛背景中进行研究,一方面体现了虚拟地理环境所具有的地理实验研究新平台的作用,另一方面重点强调了人的作用,对深入开展虚拟地理环境的研究具有重要意义。     

论虚拟地理环境对地理知识的表达与共享

地理知识是通过对地理科学领域独特的背景、过程和结果进行解释而得到的知识。如何有效表达和共享地理知识是地理学研究和应用中的重要问题。本文首先将地理知识划分为3个层次,事实型知识、规则及控制型知识和决策型知识,分析了不同阶段地理语言对地理知识表达与共享的支持能力。对比地图和GIS语言,发现新一代地理语言—虚拟地理环境VGEs(Virtual Geographic Environments)能够较为全面地支持3个层次的地理知识。针对VGEs,从多个角度分析了其服务于地理知识表达与共享的能力,包括虚实结合理论、地理模型库及管理系统、动态可视化表达和异地协同工作环境。结合面向珠江三角洲地区空气质量研究问题的虚拟地理环境平台,对上述各方面进行了阐述。最后从地理知识生成、管理与应用角度对未来研究提出展望。     

虚拟地理环境认知与表达研究初步

分析了地理学的地理环境与当前地理信息技术中的地理空间两者概念之间的差异,探讨了地图与地理信息系统空间认知的发展及特点,初步研究了虚拟地理环境认知与表达的对象、特征与主要内容。从基于虚拟地理环境的地理认知和基于地理认知的虚拟地理环境表达两个层面分析了虚拟地理环境的认知与表达;指出虚拟地理环境的认知与表达研究不仅需要进一步发展地理空间认知理论和方法,还需要拓展对地理过程及人类行为的认知与表达理论和方法研究;并着重探讨了地理过程的表达和人类行为的模拟,指出当前虚拟地理环境认知与表达研究的关键内容。     

虚拟地理环境与地理信息系统的统一

虚拟地理环境提供了一种综合表意系统,能通过更接近人类自然的方式反映现实地理环境,使得从现实世界到人类大脑的信息带宽最大化,提供了超越现实的抽象表示与解析理解能力,达到了增强现实的目的。虚拟地理环境在应用研究过程中存在着重几何模型、信息技术,而轻地理模型的现象,往往导致"实"和"虚"之间的脱节和对立。从虚拟地理环境概念、发展简史及与地理信息系统发展关系等方面指出了"虚"和"实"的有机统一是虚拟地理环境开发的最高境界。     

基于立体视觉的影像多视点建模方法探讨

随着GIS用户对地理信息可视化性能要求的不断提高,虚拟地理场景的景物实体建模方法成为VRGIS领域的热点问题之一。本文探讨了一种基于立体视觉的影像多视点建模方法,包括景物实体表面影像纹理的采集和重建。影像纹理采集方面,提出了根据景物实体形状和景物实体表面纹理分布特点分配采集点的纹理采集方法。影像纹理重建方面,根据多幅影像对应特征点创建采样点模型,最后与几何模型进行空间配准,创建景物实体模型。以一实例进行实验论证,实验结果表明,该建模方法能够有效的提高虚拟地理环境中模型的真实感。     

基于空间关系约束的虚拟高速铁路场景建模研究

在虚拟地理空间中开展复杂科学实验和管理分析,是目前及未来发展的一个重要趋势。本文对高速铁路场景中的线路、地物和地形对象的关系进行了详细分析,提出了基于空间关系描述的虚拟高速铁路场景建模方法。通过XML标记语言对线路、地物和地形的空间关系进行统一描述,引导和规范场景建模过程中的模型点位计算和地形处理过程。详细讨论了虚拟高速铁路的场景建模流程、场景对象空间关系定义、模型点位计算方法以及地形处理方法,并选择案例区域进行试验。试验结果表明该方法能够有效地理清虚拟场景中各种对象间的关系,从而可以快速建设符合现实标准的、具有高度仿真感觉的虚拟高速铁路场景。     

虚拟地理试验的地标视觉显著度模型

针对地标显著度计算存在的因子不全、赋权主观的问题,提出了一种利用虚拟地理试验构建地标显著度模型的方法。以城市地标显著度模型求解为例,分析了地标视觉显著度影响因子（简称为视觉因子）及计算方法,构建了一种综合眼动追踪、视觉因子可控和可计算的虚拟试验环境。开展了眼动指标与地标显著度之间的关系求解试验,建立起二者的定量关系模型。以该模型为基础,开展了地标视觉显著度与视觉因子间定量关系的求解试验,通过试验数据拟合得到最终的地标视觉显著度模型公式。本文方法的核心是：在视觉因子可控可计算的虚拟环境中,使用眼动指标表征显著度值,通过地标认知试验及数据分析拟合得到显著度模型。该方法对于研究地标判别这类人与环境相互作用机制的问题具有独特的优势,可降低研究的复杂度,克服研究结果的难复现性。     

增强地理环境中过程可视化方法——以人群疏散模拟为例

结合增强现实技术的发展,在虚拟地理环境发展的基础上,提出了“增强地理环境”的概念和虚实融合框架;主要研究了虚拟地理过程与三维打印模型沙盘融合的关键计算与可视化技术,具体包括虚拟地理空间与现实地理空间的坐标匹配、遮挡处理等算法,并以学校火灾人群疏散为案例,实现了人群疏散模拟虚实融合的增强地理环境可视化原型系统。通过系统测试和人员体验调查统计分析,证明了增强地理环境可视化技术的可行性和人群疏散模拟应用交互展示的创新性。     

适应于分布式虚拟地理环境服务的对等网络模型研究

阐述了分布式虚拟地理环境系统体系结构的研究现状,对当前分布式虚拟地理环境系统建设所面临的技术难点和挑战进行了深入探讨,在此基础上将对等网络技术引入到分布式虚拟地理环境系统的建设中。对现有的对等网络路由结构的适应性进行了深入的比较和分析,进而设计了一个适应于分布式虚拟地理环境服务的大规模对等网络模型,并对该模型进行了模拟测试和分析,达到了预期的效果。