利用虚拟地理环境的实验地理学方法

目的 近年来,随着虚拟地理环境结构和功能的逐渐清晰,虚拟地理环境的地学分析及地理实验辅助功能逐步得到了重视。基于对地理学实验特征及任务的分析,讨论了虚拟地理环境对改进传统地理学实验的贡献,借此倡导基于虚拟地理环境以“虚实结合”的方法开展综合、协作式地理实验。     

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。     

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。     

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。     

虚拟地理环境对空间认知方式的影响

虚拟地理环境是一种新的空间认知工具,文章介绍了虚拟地理环境的特点并分析了这些特性对人的空间认知方式所造成的影响。虚拟地理环境的多感觉通道拓展了人的空间认知手段,为没有制图和G IS使用经验的用户提供了一种有效的复杂信息表示方法,并从更深的层次上改变了人的空间思维方式,使得人的空间思维方式由原来的形象思维为主转变为抽象思维与形象思维并重,极大地提高了人的空间认知能力。     

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。     

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。     

虚拟地理环境中气候环境模拟研究

以图形纹理映射作为主要技术,结合粒子系统、Billboard技术及纹理移动技术,探讨了气候环境建模的方法,实现了各种气候环境的真实模拟。     

虚拟地理环境真实感图形的构建技术

虚拟地理环境是地球信息科学研究的前沿领域。简要介绍虚拟地理环境的概念，对虚拟地理环境的构建对象主要分为主体对象和客体对象两大类。从图形学角度出发，探讨基于几何的建模和绘制技术以及基于图像的建模和绘制技术。依据两者的优缺点，认为基于几何和基于图像的建模和绘制技术的混合采用能实现逼真的虚拟地理环境场景的快速绘制。     

基于HLA的分布式虚拟地理环境系统框架研究

讨论了分布式虚拟地理环境的基本内容和框架需求,描述了HLA的体系结构,设计了基于HLA的分布式虚拟地理环境系统框架结构。针对设计的系统框架,讨论了其数据流和对象模型,并提出了一种实现数据协作的方法———数据先备。通过分析,认为该系统框架基本能够满足分布式虚拟地理环境的要求。     

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。     

面向珠三角空气污染模拟的虚拟地理环境系统研究

通过构建面向珠三角城市群空气污染模拟的虚拟地理环境,从总体上展示了系统的框架、基于网格的模型集成以及污染可视化表达,旨在探讨构建面向珠三角空气污染的虚拟地理环境关键技术的可行性。测试表明,系统设计比较合理,基本满足虚拟地理环境的需求,同时又能初步为珠三角空气污染的专业研究提供支撑。     

协同虚拟地理教学环境的设计与实现

探讨了网络技术和虚拟现实技术支持下的协同虚拟地理教学环境,提出了一种协同虚拟地理教学环境的框架模型,并使用Java和Java 3D开发出原型系统。原型系统在以龙卷风为主题的协同虚拟教学中得到实际应用,效果良好。     

体素在虚拟地理环境构建中的应用技术研究

在充分认识体素的基本概念和特点的基础上,分析了几种常见的体素模型,主要讨论了体素在虚拟地理环境构建中三维地形和自然现象的模拟、地理过程的表达、基于地理环境的空间分析等方面的应用和研究,并对建立基于体模型的虚拟地理环境进行了探讨。     

地理知识可视化中知识图特征与应用——以小流域淤地坝系规划为例

依据心智表达的双重编码理论、地理的空间图形思维特点以及支持可视化知识探析需求,讨论地理知识可视化中知识图的定义与特点,并把地理知识图分为地理概念命题图与地理相似图解图,地理相似图解图又可分为逻辑拓扑相似图、空间结构相似图、变量关系相似图以及地理过程相似图.以黄土高原的小流域淤地坝系规划为案例,研究了支持坝系空间规划知识图中的概念命题图与相似图解图的形式、种类及其相互关系.     

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。