飞行物体虚拟环境仿真系统的研究

概述了飞行物体虚拟环境仿真系统包含的主要技术，重点讨论了虚拟环境中视景系统构建的关键问题，如场景建模、模型驱动及视点的控制与变换等。     

基于SiteBuilder3D的视景仿真技术

视景仿真在数字城市、城市规划、3DGIS、旅游和娱乐业等方面有着广阔的应用前景,三维场景建模是其基础。以二维GIS数据为基础,提出了基于三维GIS—SiteBuilder3D的三维场景建立的过程,探讨了SiteBuilder3D环境下三维场景渲染和驱动的方法。最后结合在平顶山矿区承担的实际科研项目,对平顶山矿区某矿工业广场的视景仿真进行了实例分析和实现。     

矿山三维场景漫游系统的设计与实现

基于三维建模软件Multigen Creator Pro，结合矿山项目需求，研究了矿山三维场景建立的方法，成功建立了视觉效果较好的矿山三维场景，并利用仿真软件Vega Prime和组件GIS—MapObjects，对三维场景的渲染、驱动和二维三维互动进行了设计和开发，取得了良好的效果，从而设计了一种有效的矿山视景仿真技术。     

基于Creator/Vega的虚拟海战视景系统仿真

本文根据虚拟海战视景的构成与特征,研究了基于Creator/Vega的视景仿真开发流程,重点介绍视景仿真中所涉及到的关键技术,实现视景环境中模型的构建和实时优化,生成了逼真的海洋气象和战场特效环境,并给出了仿真程序的编程流程。仿真结果表明,基于Creator/Vega的虚拟海战视景仿真的效果不仅真实感强,而且可以大幅减少源代码的编写,开发效率较高。     

虚拟现实技术在天气预报中的应用研究

天气预报节目是服务行业最广,人数最多的节目之一。但目前的天气预报节目形式单一,数据图表、词汇枯燥呆板,专业术语过多。本文把虚拟现实技术应用于天气预报节目中,把枯燥的数据转化成逼真的场景。天气预报的三维场景生成与实时显示是构成天气预报该系统的重要部分,包括几何形体建模、纹理映射以及视觉效果处理等内容。系统利用MultiGenCreator进行建模和系统设计,基于Vega仿真软件环境开发了天气预报中的各种复杂场景特效;利用VisualC++实现了视景仿真程序。仿真结果表明,该系统较好地满足了视景仿真实时性和逼真度的要求。     

煤矿虚拟环境的巷道几何建模及关键算法研究

对煤矿虚拟环境的巷道几何建模问题及关键算法进行研究。     

基于虚拟现实技术的矿山三维建模、显示及漫游系统

介绍了虚拟现实技术建模、漫游的方法,并结合矿山的具体情况,建立了矿山三维模型,包括巷道和工业广场等三维实体建模,并实现了场景实时漫游系统的设计。     

虚拟视景仿真中实体行为建模技术的研究

对实体的运动轨迹建模、碰撞检测、地形跟随、时空一致性等技术进行了探讨，并给出实验原型。     

天津港虚拟现实仿真系统的研究与实现

为增强海事管理人员对监管水域的感性认识,提高监管水平,本文提出了虚拟天津港通航环境构建流程,采用虚拟现实技术、GIS技术、数据库技术等实现了虚拟现实仿真系统,并从减少三角形数量、调整数据库结构2个方面提出了大规模数据优化处理的方法;利用Vega中的粒子系统对雨雪等自然现象进行了仿真。实际应用表明,该系统可以为天津港通航安全的监管提供辅助支持。     

论虚拟地理环境

提出虚拟地理环境概念，并讨论其特征。虚拟地理环境，是包括作为主体的化身人类社会以及围绕该主体存在的一切客观环境，其中的化身人类是表示现实世界中的人与虚拟世界中的化身相结合后的集合整体。虚拟地理环境结构由地理位置层面、内表达数据层面、外表达境象层面、单主体感知认知层面和互主体社会层面组成，它的孕育演化包括虚拟群落社会、虚拟村落社会和虚拟城市社会3个阶段。最后讨论了地学虚拟环境与虚拟地理环境，以及虚拟地理环境和现实地理环境的相互关系。     

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。     

使用角色构建虚拟地理环境群体协同方法

为解决虚拟地理环境缺乏有效组织、规划、管理群体协同的问题,研究并构建角色模型及角色支持下的虚拟地理环境群体协同方法。构建了包含角色扮演、角色权限、角色感知、角色思维、角色行为和角色表达等模块的角色模型,设计了基于角色的虚拟地理环境群体协同框架,提出了多角色群体协同规划方法,建立了角色支撑下的群体协同冲突检测与消除策略。针对人类活动与全球变化相互影响问题,构建多领域人员参与下虚拟地理环境群体协同模拟与评估原型系统。经系统测试发现,通过角色模型能够较好地实现协同参与者与虚拟地理环境之间的耦合,同时能够为虚拟地理环境的群体协同提供系统性方法支撑。     

虚拟地理环境的地理学语言特征

在比较分析传统地图和GIS的地理学语言功能基础上,指出了虚拟地理环境对现实世界抽象表达的多维特征、多视点和多重细节的多模态可视表现、多种自然交互方式和跨时间、空间与尺度的地理协同以及多感知的空间认知能力等。说明虚拟地理环境提供了一种综合表意系统和更接近自然的多感知的空间认知能力,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。虚拟地理环境作为继GIS之后新一代地理学语言的显著特征是以用户为中心、提供最接近人类自然的交流方式与表达形式。     

面向虚拟地理环境的Linux平台地理分析模型服务化封装方法

地理分析模型是对现实世界中地理过程的抽象与表达,是虚拟地理环境能够反映真实世界的重要工具。随着地理学的发展,跨领域、多学科合作式地理建模逐渐成为地理学的研究趋势,地理分析模型共享与重用也已经成为研究热点之一。然而,地理分析模型运行平台的差异性导致了其在共享与重用上存在困难,表现在用户难以直接透明共享不同平台下的模型。目前,地理分析模型运行平台主要包含Windows与Linux,Linux平台上存在大量模型,但相关模型服务共享与重用研究相对较少。本文面向Linux平台不同操作系统,分析其差异性及安全性,设计模型服务化的安全策略;面向Linux平台下地理分析模型的异构特征,设计了模型基本信息描述接口、行为接口及部署接口,实现Linux系统下地理分析模型的服务共享与重用。本文以system for automated geoscientific analyses（SAGA GIS）中的网格分析模型为例,对所设计的Linux平台下地理分析模型服务化封装方法进行了验证,显示了所设计封装策略的可行性,为Linux平台下地理分析模型的共享与重用提供了理论与方法基础。     

虚拟地理环境研究与展望

首先从地图到地理信息系统再到虚拟地理环境的演化过程,剖析发展虚拟地理环境的实际需求,从而对现阶段的虚拟地理环境进行定位;其次,从虚拟地理环境架构设计的角度,对虚拟地理环境各个组件功能设计过程中的关键难点进行阐述;最后,面向国家层面的重大需求,以虚拟地理环境与遥感技术、全球变化研究相结合为契合点,提出对虚拟地理环境发展的展望。     

运动目标轨迹数据管理的关键技术研究

运动目标的轨迹数据是空间信息系统的重要信息源。只有科学、合理、高效地利用运动目标的轨迹数据,才能更好地掌握多维动态变化的空间环境。在介绍运动目标的概念和国内外研究现状之后,重点分析运动目标时空数据模型(Moving Objects Spatio-temporal Data Model)相关的关键技术并提出相应的解决方案。     

实时定标微波辐射计的仿真研究

实时定标微波辐射计是一种新体制的微波辐射计,它能有效地消除系统增益波动和有效本机噪声波动的影响,适合星载应用。对以全功率微波辐射计为基础的实时定标微波辐射计进行了仿真研究,建立了系统各环节的仿真模型。在仿真试验中,采用了快速离散傅里叶变换处理信号,分析并缓解了由于频程跨度大带来的频率分辨率与采样点数之间的矛盾。仿真结果为优化设计提供了重要参考,并证明所建模型准确、有效,也为进一步实现星载环境仿真调试奠定了基础。     

三维虚拟地球中移动对象的时空数据组织方法

针对三维虚拟地球中实时GIS数据组织、管理与动态可视化的要求,设计了三维虚拟地球中移动对象的时空数据组织方法。提出了基于HR-tree扩展的时空索引方法,实现了对虚拟地球中移动对象的检索与查询,并基于三维虚拟地球平台对本文方法进行了实验,结果验证了本文方法的有效性和可行性。