大数据背景下的虚拟地理认知实验方法

如何构建新一代的虚拟地理认知实验研究范式,从海量人类活动和地理数据中挖掘人地交互过程中的新模式、新知识成为新一代虚拟地理认知实验需要解决的问题。本研究首先提出了在数据密集型科学研究范式下的虚拟地理认知实验框架,阐述了从环境心理学的视角,结合多源人类活动大数据、城市环境大数据构建实验平台的方法,进而支持地理知识工程的构建。其次,本文介绍了基于海量街景数据和对应的个体情感评分数据,利用深度学习的相关方法和统计模型来进行认知知识挖掘的案例。实验发现了可视域中与个体对场景的情感维度-压抑感具有较高相关性的一系列视觉要素,如植被、建筑、车辆等,并通过回归分析予以量化。     

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。     

战场地理环境虚拟仿真系统建设的必要性及基本框架

本文论述了建立战场地理环境虚拟仿真系统的必要性;叙述了战场地理环境虚拟仿真系统的内容;设计了战场地理环境虚拟仿真系统的构成和硬软件环境。     

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。     

基于虚拟地理环境的施工机械动态可视化仿真方法

施工机械野外作业过程动态多变、工况复杂,为了预演施工方案、减少空间碰撞等安全隐患,以吊装作业为例提出一种虚拟地理环境下的施工机械动态作业可视化仿真方法。通过对施工机械模型进行构件级分解,建立各构件之间的语义关系,实现虚拟地理环境中的模型重装配;然后建立施工机械作业时各关节模型之间动态联动的约束关系,实现关节联动的施工机械作业可视化仿真。通过搭建施工点处虚拟地理环境开展仿真实验表明,该方法可实现施工机械作业过程的动态控制、预演展示,科学指导施工方案确立与隐患排查;仿真过程的参数化存储能够指导实际施工操作,并实现仿真场景的动态编辑与实时重现。     

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。     

虚拟仿真技术在测绘工程实践教学中的应用

实践教学是测绘工程本科教学中不可缺少的关键环节,文中结合当前测绘专业实践教学需求及其存在的不足,构建多种实验组合的虚拟仿真实践教学平台,实现网上演示教学、训练、实践指导和考核反馈等功能,形成"产-学-研"合一的实践教学体系.该平台便于学生课外自主学习,丰富实践教学的项目,实现精细化教学质量控制,发展学生的创新思维和综合应用能力,可供其他对仪器操作技能要求较高的类似课程或专业开展网络教学和构建实践教学平台借鉴.     

基于虚拟亲历行为的空间场所认知对比实验研究

设计并开展了基于虚拟亲历行为的空间场所认知对比实验,探索基于头盔式虚拟现实地理信息系统(virtual reality geographic information system,VRGIS)与基于屏幕空间的地学虚拟环境中虚拟亲历行为的空间场所认知差异特征。实验收集到虚拟现实(virtual reality,VR)组与屏幕组两组参与者的数据,包括参与者手绘认知草图、虚拟场景中活动轨迹与视线轨迹数据,并从空间场所认知效果、遗忘分数、视线轨迹等3个方面进行了对比分析。结果表明,VR组的潜在优势体现在:①空间认知3个层次(空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知)的认知效果比屏幕组均有了显著的提升;②在遗忘分数方面,与屏幕组并没有显著差别;③观察方向的水平变化量显著大于屏幕组。此外,实验还讨论了头盔式VRGIS影响空间场所认知效果的可能内在机制以及支撑虚拟地理实验平台的可能性。     

辨析地理信息行业新兴术语

对近年来地理信息行业有关的几个新兴术语进行概要的剖析,并对其间关系及区别进行论述.这几个术语分别是数字地球、虚拟地理环境和3维地理信息系统,以及由其衍生出来的其他术语.     

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。     

面向移动的协同虚拟地理研讨室

探讨了一种新的地理问题研讨方式和研讨环境——面向移动的协同虚拟地理研讨室（mobile-oriented collaborative virtual geographic studio,MCVGS）,同时设计出一种MCVGS模型,该模型的协同虚拟环境负责地理问题的研讨,并对现场远程指挥;而移动客户端负责现场数据的收集,并对决策进行反馈。应用JavaSE和Java ME设计并实现了MCVGS的原型系统,并在出血热宿主动物调查中得到试验性应用。结果表明,MCVGS在现势性地理问题的研讨中可以明显提高工作效率。     

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。     

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。     

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。     

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。     

信息化背景下的地理信息产业方法论

介绍了地理信息产业中企业的创新方法论,包括12个方面：l～4方面主要包括功能组合、性能提升、技术链接、新兴技术的创新活动,以专家学者的技术性创新为主;5～8方面包括底层基础、顶层设计、宏观集成、组织工艺等4个方面的创新活动,经营管理者起更大的作用;9～12方面包括了业务衍生、资源整合、资本运作、产业生态,是企业家起主导作用。要影响和推动产业的发展需要将12个方面的创新协同起来。