虛擬現(xiàn)實技術初探

虛擬現(xiàn)實技術初探地理信息論壇系列講座（四）Tuesday,October18,2022主要內容容一概述二VR硬件件及交互互設備三虛擬現(xiàn)實實與網(wǎng)絡絡GIS四虛擬現(xiàn)實實主要開開發(fā)技術術五虛擬環(huán)境境建模及及其工具具六開發(fā)實例例：南京京師范大大學仙林林校區(qū)虛虛擬校園園七發(fā)展展望望與存在在的問題題附錄：參參考文獻獻一概述虛擬現(xiàn)實實是高度度發(fā)展的的計算機機技術在在各種領領域的應應用過程程中的結結晶和反反映，不不僅包括括圖形學學、圖像像處理、、模式識識別、網(wǎng)網(wǎng)絡技術術、并行行處理技技術、人人工智能能等高性性能計算算技術，，而且涉涉及數(shù)學學、物理理、通信信，甚至至與氣象象、地理理、美學學、心理理學和社社會學等等相關。。1.1什么是虛虛擬現(xiàn)實實虛擬現(xiàn)實實或稱虛虛擬環(huán)境境,是由由計算機機生成的的.具有有臨場感感覺的環(huán)環(huán)境,它它是一種種全新的的人機交交互系統(tǒng)統(tǒng).虛擬現(xiàn)實實技術本本質上說說是一種種高度逼逼真地模模擬人在在現(xiàn)實生生活中視視覺.聽聽覺.動動作等行行為的交交互技術術.傳統(tǒng)的信信息處理理環(huán)境一一直是““人適應應計算機機”，而而當今的的目標或或理念是是要逐步步使““計算機機適應人人”，人人們要求求通過視視覺、聽聽覺、觸觸覺、嗅嗅覺，以以及形體體、手勢勢或口令令，參與與到信息息處理的的環(huán)境中中去，從從而取得得身臨其其境的體體驗。這這種信息息處理系系統(tǒng)已不不再是建建立在單單維的數(shù)數(shù)字化空空間上，，而是建建立在一一個多維維的信息息空間中中。虛擬擬現(xiàn)實技技術就是是支撐這這個多維維信息空空間的關關鍵技術術。1.2虛擬現(xiàn)實實的特點點浸沒感((Immersion))交互性((Interaction)想象性((Imagination)浸沒感((Immersion))v計算機產(chǎn)產(chǎn)生一種種人為虛虛擬的環(huán)環(huán)境，這這種虛擬擬的環(huán)境境是通過過計算機機圖形構構成的三三維數(shù)字字模型，，編制到到計算機機中去產(chǎn)產(chǎn)生逼真真的“虛虛擬環(huán)境境”,從從而使得得用戶在在視覺上上產(chǎn)生一一種沉浸浸于虛擬擬環(huán)境的的感覺,,這就是是虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技術術的浸沒沒感(Immersion))或臨場場參與感感交互性((Interaction)虛擬現(xiàn)實實與通常常CAD系統(tǒng)所所產(chǎn)生的的模型以以及傳統(tǒng)統(tǒng)的三維維動畫是是不一樣樣的，它它不是一一個靜態(tài)態(tài)的世界界，而是是一個開開放、互互動的環(huán)環(huán)境，虛虛擬現(xiàn)實實環(huán)境可可以通過過控制與與監(jiān)視裝裝置影響響或被使使用者影影響，這這是VR的第二二個特征征，即交交互性（（Interaction））。想象性((Imagination)虛擬現(xiàn)實實不僅僅僅是一個個演示媒媒體，而而且還是是一個設設計工具具。它以以視覺形形式反映映了設計計者的思思想，比比如當在在蓋一座座現(xiàn)代化化的大廈廈之前，，你首先先要做的的事是對對這座大大廈的結結構、外外形做細細致的構構思，為為了使之之定量化化，你還還需設計計許多圖圖紙，當當然這些些圖紙只只能內行行人讀懂懂，虛擬擬現(xiàn)實可可以把這這種構思思變成看看得見的的虛擬物物體和環(huán)環(huán)境，使使以往只只能借助助傳統(tǒng)沙沙盤的設設計模式式提升到到數(shù)字化化的即看看即所得得的完美美境界，，大大提提高了設設計和規(guī)規(guī)劃的質質量與效效率。這這是VR所具有有的第三三類特征征，即想想象性（（Imagination））。1.3虛擬現(xiàn)實實的分類類桌面虛擬擬現(xiàn)實沉浸的虛虛擬現(xiàn)實實增強現(xiàn)實實性的虛虛擬現(xiàn)實實分布式虛虛擬現(xiàn)實實1.4虛擬現(xiàn)實實與三維維動畫的的區(qū)別虛擬現(xiàn)實三維動畫虛擬環(huán)境由基于真實數(shù)據(jù)建立的數(shù)字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設計的標準和要求，屬于科學仿真系統(tǒng)。

操縱者親身體驗虛擬三維空間，身臨其境。場景畫面由動畫制作人員根據(jù)材料或想象直接畫制而成，與真實的環(huán)境和數(shù)據(jù)有較大的差距，屬于演示類藝術作品。

預先假定的觀察路徑，無法改變。

操縱者可以實時感受運動帶來的場景變化，步移景異，并可親自布置場景，具有雙向互動的功能。

只能如電影一樣單向演示，場景變化,畫面需要事先制作生成，耗時、費力、成本較高。

虛擬現(xiàn)實三維動畫支持立體顯示和3D立體聲，三維空間真實。不支持沒有時間限制，可真實詳盡地展示，并可以在虛擬現(xiàn)實基礎上導出動畫視頻文件，同樣可以用于多模體資料制作和宣傳，性價比高。受動畫制作時間限制，無法詳盡展示，性價比低。在實時三維環(huán)境中，支持方案調整、評估、管理、信息查詢等功能，適合較大型復雜工程項目的規(guī)劃、設計、投標、報批、管理等需要，同時又具有更真實和直觀的多媒體演示功能。只適合簡單的演示功能。1.5虛擬現(xiàn)實實技術在在現(xiàn)實中中的運用用許多游戲戲廠商,,為了使使游戲人人物的動動作更逼逼真,常常常就會會使用動動作捕獲獲系統(tǒng)..虛擬現(xiàn)實實技術在在電影中中的運用用.例子:黑黑客帝國國商品展示示(如家家居,家家電等))二VR硬件及交交互設備備一個典型型的虛擬擬現(xiàn)實系系統(tǒng)由空空間數(shù)據(jù)據(jù)采集系系統(tǒng)、人人體數(shù)據(jù)據(jù)捕捉系系統(tǒng)、三維顯示示設備、、三維控控制設備備以及和計算機機系統(tǒng)構構成?？湛臻g數(shù)據(jù)據(jù)采集系系統(tǒng)、人人體數(shù)據(jù)據(jù)捕捉系系統(tǒng)為虛虛擬環(huán)境境建立空空間模型型；三維顯示示設備、、三維控控制設備備同屬于于三維交交互設備備，設計計和制造造出性能能優(yōu)越的的三維交交互設備備是虛擬擬現(xiàn)實技技術的關關鍵?？臻g數(shù)據(jù)據(jù)采集系系統(tǒng)人體數(shù)據(jù)據(jù)捕捉系系統(tǒng)計算機系系統(tǒng)超級圖形形工作站站三維控制制設備三維顯示示設備采集交互空間數(shù)據(jù)據(jù)采集系系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)據(jù)采集系系統(tǒng)，通通過衛(wèi)星星遙感、、航空遙遙感和全全球定位位系統(tǒng)等等獲取及及時空間間數(shù)據(jù)，，建立準準確可靠靠的虛擬擬現(xiàn)實空空間環(huán)境境。遙感感是一種種利用物物體反射射和輻射射電磁波波的固有有特性，，通過貫貫徹電磁磁波、識識別物體體以及物物體存在在環(huán)境條條件的技技術。人體數(shù)據(jù)據(jù)捕捉系系統(tǒng)人體數(shù)據(jù)捕捉捉設備，，可以實實事的記記錄人體體的各項項數(shù)據(jù)和和動作，，包括人人體動作作、面部部表情、、生理指指數(shù)、氣氣味、語語音等。。三維交互互設備常見的三維顯示示設備有頭盔式式顯示器器和立體體眼鏡等等。頭盔式顯顯示器采采用立體體圖繪制制技術來來產(chǎn)生兩兩幅相隔隔一定間間距的透透視圖，，并直接接顯示到到對應于于用戶左左、右眼眼的兩個個顯示器器上。新新型的頭頭盔式顯顯示器都都配以磁磁定位傳傳感器，，可以測測定用戶戶的視線線方向，，使場景景能夠隨隨著用戶戶視線的的改變而而作出相相應的變變化。三維交互設備備三維空間間控制設設備共同特征征是至少少能夠控控制六個個自由度度(DegreeofFreedom))，對應于描描述三維維對象的的寬度、、高度、、深度、、俯仰(pitch))角、轉動動(yaw)角和偏轉轉(roll)角。常見見的三維維控制設設備有數(shù)數(shù)據(jù)手套套、跟蹤蹤球、三三維探針針、三維維鼠標器器及三維維操作桿桿等。數(shù)據(jù)手套套的出現(xiàn)現(xiàn)，為虛虛擬現(xiàn)實實系統(tǒng)提提供了一一種全新新的交互互手段，，可以為為用戶提提供一種種非常真真實自然然的三維維交互手手段。高性能計計算機系系統(tǒng)高性能計計算機系系統(tǒng)處理理技術主主要包括括數(shù)據(jù)轉轉換和數(shù)數(shù)據(jù)預處處理技術術；實時時、逼真真圖形圖圖像生成成與顯示示技術；；多種聲聲音的合合成與聲聲音空間間化技術術；多維維信息數(shù)數(shù)據(jù)的融融合、數(shù)數(shù)據(jù)壓縮縮以及數(shù)數(shù)據(jù)庫的的生成；；包括命命令識別別、語音音識別，，以及手手勢和人人的面部部表情信信息的檢檢測等在在內的模模式識別別；分布布式與并并行計算算，以及及高速、、大規(guī)模模的遠程程網(wǎng)絡技技術。三虛擬現(xiàn)實實與網(wǎng)絡絡、GIS現(xiàn)在的虛虛擬現(xiàn)實實技術綜綜合了各各學科的的最新研研究成果果，包括括計算機機科學、、通信網(wǎng)網(wǎng)絡技術術、地理理信息系系統(tǒng)、遙遙感科學學等多領領域的成成果。本本節(jié)主要要內容：：虛擬GIS網(wǎng)絡虛擬擬GIS分布式GIS地理協(xié)同同3.1虛擬GIS計算機科科學中圖圖形技術術和人機機接口技技術的發(fā)發(fā)展，特特別是虛虛擬現(xiàn)實實技術應應用的推推廣，為為GIS提供了一一種新的的分析地地學數(shù)據(jù)據(jù)和探索索地學問問題的技技術平臺臺，推動動著GIS技術同虛虛擬現(xiàn)實實技術和和可視化化技術的的融合，，拓展了了多維GIS、特別是三三維GIS研究的內內涵，提提供了全全新的空空間數(shù)據(jù)據(jù)分析模模式和新新的GIS應用模式式。當前前國際上上把這種種結合虛虛擬現(xiàn)實實技術和和科學計計算可視視化技術術而設計計的多維維GIS系統(tǒng)稱之之為虛擬擬GIS系統(tǒng)“VirtualGIS（VGIS）”。3．2網(wǎng)絡虛擬擬GIS介紹同網(wǎng)絡結結合是當當前虛擬GIS發(fā)展的方方向。結結合網(wǎng)絡絡技術的的網(wǎng)絡虛虛擬GIS不但為人人們通過過網(wǎng)絡來來分析空空間數(shù)據(jù)據(jù)和解決決空間問問題提供供了技術術平臺，，同時通通過“沉沉浸式””的虛擬擬現(xiàn)實模模式，為為人們通通過虛擬擬的地理理空間交交互提供供了可能能性，從從而為研研究虛擬擬地理環(huán)環(huán)境提供供了理想想平臺。。網(wǎng)絡虛擬擬GIS架構1.一種虛擬擬GIS是以網(wǎng)絡絡GIS為基礎，，將虛擬擬現(xiàn)實系系統(tǒng)同GIS的Client端連接起起來，在在虛擬現(xiàn)現(xiàn)實系統(tǒng)統(tǒng)中提供供簡單的的空間分分析功能能或是將將GIS的分析結結果轉化化為虛擬擬現(xiàn)實系系統(tǒng)支持持的數(shù)據(jù)據(jù)格式，，供虛擬擬現(xiàn)實系系統(tǒng)觀察察；2.另一種虛虛擬GIS是基于分分布式虛虛擬現(xiàn)實實系統(tǒng)，，在虛擬擬現(xiàn)實系系統(tǒng)中擴擴展空間間數(shù)據(jù)類類型的支支持能力力，提供供簡單的的空間分分析功能能。WEB虛擬GIS的總體結結構3．3CORBA在網(wǎng)絡虛虛擬GIS系統(tǒng)結構構中的作作用CORBA是當前主主流的分分布式對對象計算算平臺之之一，CORBA平臺以成成為當前前計算機機工業(yè)界界所廣泛泛接受，，并且完完全開放放地分布布式網(wǎng)絡絡平臺。。分布式式對象是是CORBA設計的基基礎.具有可伸伸縮性、、安全性性、負載載均衡能能力和容容錯能力力、實時時性，為為設計特特別性能能要求的的分布式式系統(tǒng)提提供了理理性平臺臺。通過基于于CORBA網(wǎng)絡平臺臺來設計計網(wǎng)絡虛虛擬GIS，通過重用用CORBA的網(wǎng)絡結結構和基基本網(wǎng)絡絡服務大大大的簡簡化網(wǎng)絡絡虛擬GIS網(wǎng)絡結構構設計的的難度，，基于CORBA可以使網(wǎng)網(wǎng)絡虛擬擬GIS采用較靈靈活的網(wǎng)網(wǎng)絡結構構。基于CORBA命名服務務的網(wǎng)絡絡VGIS系統(tǒng)映象象概念圖圖網(wǎng)絡虛擬GIS客戶端應用服務器名稱管理應用服務器1應用服務器2應用服務器n分析服務器名稱管理空間分析服務1空間分析服務2空間分析服務n……3．4虛擬地理理環(huán)境與與地理協(xié)協(xié)同虛擬地理理環(huán)境，，是以化化身為基基礎的多多用戶分分布式三三維智能能虛擬環(huán)環(huán)境，是是地球空空間環(huán)境境特定地地理現(xiàn)象象與規(guī)律律的數(shù)字字與多通通道感知知表達、、計算與與模擬，，可用于于地球多多維信息息的綜合合管理與與多媒體體集成發(fā)發(fā)布、人人機交互互/交融融式創(chuàng)新新式地球球科學研研究、分分布式協(xié)協(xié)同規(guī)劃劃、設計計與決策策等。用戶化身身在虛擬地地理環(huán)境境中，兩兩個用戶戶的化身身可以在在同一個個虛擬地地理位置置進行面面對面的的交流。。而化身身作為真真實用戶戶的一種種表達，，它的信信息源可可以包含含視覺、、聽覺甚甚至味覺覺等多種種信息源源，使得得用戶擁擁有一種種沉浸感感，可以以身臨其其境的感感受到本本身是虛虛擬地理理環(huán)境中中的一部部分。視視覺聽覺覺等信息息源可以以傳達協(xié)協(xié)同工作作者對事事情的真真實態(tài)度度和情緒緒，是虛虛擬地理理環(huán)境中中協(xié)同工工作者之之間交流流的重要要組成部部分，并并且在分分析地理理數(shù)據(jù)和和決策規(guī)規(guī)劃中也也都起著著非常重重要的作作用。交流模式式對于虛擬擬地理環(huán)環(huán)境不但但要有真真實的地地理背景景，而且且要為協(xié)協(xié)同工作作者們提提供一個個可靠的的信息交交流的平平臺。為為此，我我們更加加需要研研究如何何改進人人與人之之間的交交流模式式，增強強在虛擬擬地理環(huán)環(huán)境中化化身之間間的各種種交流。。目前，按按照交流流的時效效性分類類-----非即時交交流：電電子郵件件和公告告板即時交流流：交互互性、實實時性好好，主要要包括傳傳統(tǒng)二維維場景、、三維場場景、流流媒體技技術和結結合模式式等。四虛擬現(xiàn)實實主要開開發(fā)技術術VRMLXMLX3DJava3DVRMLXML地理實體體X3DJAVA3D在虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技術術中，VRML/GeoVRML、、XML、X3D、GML以以及Java3D技術術各有所所長，互互為補充充，利用用VRML的圖圖形建模模功能，，XML的國際化、、結構化化、模塊塊化的特特性以及及Java強大的的網(wǎng)絡編編程語言言，共同同組成一一個強大大的虛擬擬現(xiàn)實開開發(fā)環(huán)境境。4.1VRML1994年，在瑞瑞士日內內瓦舉行行的第一一屆國際際互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)大會上上，提出出為創(chuàng)建建三維網(wǎng)網(wǎng)絡的界界面便于于網(wǎng)絡傳傳輸?shù)腣RML。1995年，VRML1.0版本正式式推出。。1996年，在對對1.0版本進行行重大改改進的基基礎上推推出了2.0版本，其其中添加加了場景景交互、、多媒體體支持，，碰撞檢檢測等功功能。1997年，經(jīng)過過標準組組織的評評估后，VRML2.0成為國際際標準，，并改稱稱VRML97。VRML簡例sphere..wrl

#VRMLV2.0utf8Shape{#定義節(jié)節(jié)點，含含有兩個個屬性appearanceAppearance{{#外觀屬屬性materialMaterial{#material(材質)，emissiveColor100}#材質反反光性}

geometrySphere{{#幾何屬屬性radius1}}

}4.3XMLXML的英文全全名是ExtensibleMarkupLanguage，中文譯名名為可延延伸式標標記語言言。它是是一個由由W3C((WorldWideWebConsortium)所推廣的的結構化化信息交交換標準準，并且且已經(jīng)廣廣泛地被被使用。。VRML采取XML作為編碼碼的主要要原因是是因為XML具備國際際化的特特性、結結構化的的格式和和模塊化化的對象象等優(yōu)勢勢。藉由由已經(jīng)被被明確制制定落實實的XML規(guī)范，X3D以XML為語法是是容易被被實現(xiàn)的的，而不不需要龐龐大的反反向工程程(reverseengineering)。XML與與GISXML可可以在GIS應應用中發(fā)發(fā)揮什么么樣的作作用？利利用XML我們們可以定定義查詢詢，其實實這和傳傳統(tǒng)的GIS查查詢沒有有什么不不同，比比如可以以說“根根據(jù)用用戶指定定的區(qū)域域進行水水淹分析析，并且且返回結結果”，，響應消消息就可可能是基基于XML格式式的“分分析結果果在以下下圖形中中”。與與傳統(tǒng)方方式不同同之處處在于，，XML將查詢詢的地理理數(shù)據(jù)和和請求統(tǒng)統(tǒng)一包含含在了一一個單獨獨的XML文檔檔中，響響應信息息也在XML文檔中中。XML支支持自定定義標記記，提供供了強有有力的擴擴展機制制，這必必然會出出現(xiàn)許多多GIS行業(yè)獨獨有的標標記。XML與與GISOpenGISConsortium((OGC)適適時推出出了GIS的XML標標記集GML((GeographyMarkupLanguage)，，為XML在GIS中中的應用用提供了了良好的的規(guī)范化化道路，，得到了了行業(yè)內內眾多公公司的支支持。利用XML，我我們能夠夠實現(xiàn)許許多GIS任務務-----瀏覽和生生成影像像，如SVG,,VMLandX3D格式；；可以進行行數(shù)據(jù)轉轉換，如如XSLT,可可以進進行Schema配置置，如DTD,,XMLSchema等等；可以進行行數(shù)據(jù)查查詢，如如Xpointer和和XQL等，還還可以運運行在不不同的平平臺上，，如PDA等。。4.3X3DX3D全名是Extensible3D((X3D早期的名名稱叫做做VRML-NG，VRMLNextGeneration)。它是下下一代具具擴充性性的3D圖形規(guī)范范，并且且延伸了了VRML97的功能。。X3D名稱的由由來是整整合了XML((ExtensibleMarkupLanguage))和VRML(VirtualRealityModelingLanguage)。X3D是VRML的繼承。。VRML(VirtualRealityModelingLanguage--虛擬現(xiàn)實實建模語語言)是原來的的網(wǎng)絡3D圖形的ISO標準(ISO/IEC14772)。X3D的目標1.包含含VRML97的功能。。(仍然可以以使用X3D的技術瀏瀏覽VRML的內容)2.與XML整合。(可以使用用XML來展現(xiàn)VRML97的功能)3.組件化。。(封裝經(jīng)量量級的核核心(core)技術，使使其能夠夠輕易地地加入新的功能能)4.擴充性。。(使用組件件去增加加新的節(jié)節(jié)點，并并且符合合核心技技術的執(zhí)執(zhí)行碼)5.使用用Java保保證的的平臺通通用性4.4JAVA3D由于VRML、GML、X3D等空間建建模語言言載程序序設計方方面的欠欠缺，因因此迫切切需要一一種高級級編程語語言來代代替原有有的腳本本編寫的的功能。。Java的網(wǎng)絡性性和操作作平臺無無關性以以及其對對三維圖圖形的強強有力支支持，使使得他在在未來的的三維開開發(fā)市場場中占據(jù)據(jù)重要的的位置。。Java3D則提出了了一種新新的基于于視平臺臺的視模模型和輸輸入設備備模型的的技術實實現(xiàn)方案案.它不僅提提供了建建造和操操作三維維幾何物物體的高高層構造造函數(shù),而且利用用這些構構造函數(shù)數(shù)還可以以建造復復雜程度度各異的的虛擬場場景,這些虛擬擬場景大大到宇宙宙天體,小到微觀觀粒子.五虛擬環(huán)境境建模及及其工具具虛擬環(huán)境境建模的的基本原原理是通通過三維維建模軟軟件在三三維空間間建立與與現(xiàn)實物物體一樣樣的三維維模型，，然后獲獲取現(xiàn)實實物體的的屬性和和紋理數(shù)數(shù)據(jù)對模模型進行行渲染，，做成仿仿真模型型后再通通過數(shù)據(jù)據(jù)轉換，，最后導導入三維維實時驅驅動軟件件進行三三維動態(tài)態(tài)仿真演演示。環(huán)境建模模技術環(huán)境建模模流程AUTOCAD和3DSMAX結合進行行三維動動態(tài)仿真真MultigenCreator和Vega進行三維維仿真5．1環(huán)境建模模技術Euclidean--geometry方法（歐歐基里德德幾何方方法）Fractal-geometry方法（不不規(guī)則碎碎片形幾幾何方法法）PhysicallyBasedModeling（基于物體體的建模模方法））ImageBasedRendering（基于圖像像的建模模方法））混合建模模技術：：PhysicallyBasedRendering和ImageBasedRendering，是未來虛虛擬環(huán)境境建模的的發(fā)展方方向。5．2環(huán)環(huán)境建建模流程程現(xiàn)實世界界數(shù)據(jù)和紋紋理采集集三維建模模仿真渲染染數(shù)據(jù)輸出出實時驅動動景觀仿真真5.3AUTOCAD和3DSMAX結合進行行三維景景觀動態(tài)態(tài)仿真AutoCAD和3DSMAX軟軟件是是目前工工程界應應用最廣廣泛的兩兩種軟件件。AutoCAD軟件件在構造造、編輯輯二維圖圖形方面面功能強強,使用用方便,,并且開開放性好好,有AutoLISP編編程語語言的支支持等許許多優(yōu)點點。3DSMAX軟軟件在在三維造造型、動動畫和渲渲染等方方面有很很大的優(yōu)優(yōu)越性。。VR數(shù)據(jù)據(jù)格式轉轉換在用3DSMAX為VR系統(tǒng)創(chuàng)作作好模型型后，結結合VR系統(tǒng)的要要求，看看是否需需要采用用諸如LOD（LevelofDetail）模型，如如果需要要可利用用MAX自帶的LOD插件直接接生成對對象的LOD模型，最最后根據(jù)據(jù)VR系統(tǒng)的編編輯環(huán)境境將模型型輸出為為編輯環(huán)環(huán)境所能能接收的的文件類類型，如如VRML97或DXF等格式的的文件。在AUTOCAD中進行精精確的二二維建模模，生成成*.dwg文件。在3DSMAX中制作成成效果圖圖和動畫畫輸出。。處理和制制作各種種紋理貼貼圖，并并在3DSMAX中作立體體渲染。。導入3DSMAX中建立三三維立體體模型。。5.4MultigenCreator和Vega進行三維維景觀動動態(tài)仿真真MultigenCreator系列列軟件，，由美美國Multigen-Paradigm公司開開發(fā)，它它擁有針針對實時時應用優(yōu)優(yōu)化的OpenFlight數(shù)數(shù)據(jù)格式式，強大大的多邊邊形建模模、矢量量建模、、大面積積地形精精確生成成功能，，以及多多種專業(yè)業(yè)選項及及插件，，能高效效、最優(yōu)優(yōu)化地生生成實時時三維（（RT3D）數(shù)數(shù)據(jù)庫，，并與后后續(xù)的實實時仿真真軟件緊緊密結合合，在視視景仿真真、模擬擬訓練、、城市仿仿真、交交互式游游戲及工工程應用用、科學學可視化化等實時時仿真領領域有著著世界領領先的地地位。AUTOCAD和3DSMAX結合進行行三維建建模，生生成*.3ds文件。維建模，，生成**.dwg文件。導入MultigenParadigmCREATOR中對三維維立體模模型進行行紋理貼貼圖和渲渲染，并并輸出為為OPENFLIGHT文件（**.flt）。把OpenFlitht文件導入入MultigenParadigmVEGA中對三維維立體模模型進行行實時動動態(tài)驅動動，實現(xiàn)現(xiàn)漫游和和動畫輸輸出功能能。更專業(yè)的的建模工工具和專專業(yè)模塊塊TerrainBundle（大大面積精精確三維維地形功功能集成成，需CreatorPro模模塊）；；RoadTools（標準準道路生生成工具具，與BaseCreator、、CreatorPro均均能結結合）。Paradigm-Vega構建高級級實時仿仿真的高高效工具具VEGA是開開發(fā)實時時視覺和和聽覺仿仿真、虛虛擬現(xiàn)實實和通用用視頻應應用的業(yè)業(yè)界領先先的軟件件環(huán)境。。VEGA包括括圖形環(huán)環(huán)境Lynx，，一套可可以提供供最充分分的軟件件控制和和最大程程度靈活活性的完完整的應應用編程程接口，，一系列列相關的的庫和AudioWorks2實實時多通通道音響響系統(tǒng)。。VEGA及其可可選模塊塊能運行行在視窗窗NT操操作系系統(tǒng)和SGIIRIX操操作系統(tǒng)統(tǒng)，并支支持大量量種類的的數(shù)據(jù)庫庫加載器器OpenFlight格格式及APIsOpenFlight是是Multigen開開發(fā)的的，在視視覺仿真真領域最最為流行行的標準準文件格格式。OpenFlight采采用幾何何層次結結構和節(jié)節(jié)點屬性性來描述述三維物物體，允允許用戶戶直接對對層次結結構及節(jié)節(jié)點進行行操作，，保證從從大型數(shù)數(shù)據(jù)庫到到物體單單個頂點點的精確確控制。。邏輯層次次結構及及細節(jié)層層次、截截取組、、繪制優(yōu)優(yōu)先級、、分離面面等功能能，使得得圖像產(chǎn)產(chǎn)生器知知道何時時及如何何繪制三三維場景景，極大大地提高高了實時時系統(tǒng)的的性能。。OpenFlightAPIs(C語語言開開發(fā)環(huán)境境)，可可以擴展展原有的的功能及及算法，，開發(fā)用用戶自定定義的數(shù)數(shù)據(jù)庫實實體MultigenCreator/Vega仿真應用用實例虛擬洛杉杉磯虛擬深圳圳中心區(qū)區(qū)六開發(fā)實例例：南京京師范大大學仙林林校區(qū)虛虛擬校園園虛擬新校校區(qū)，就就是在計計算機環(huán)環(huán)境中，，虛擬再再現(xiàn)新校校區(qū)的景景觀，通通過頭盔盔、三維維鼠標等等設備，，人們可可以進入入到虛擬擬的新校校區(qū)進行行漫游，，領略校校園的美美景，通通過這個個途徑讓讓更多的的人對新新校區(qū)有有清晰的的認識，，對于該該地區(qū)的的發(fā)展規(guī)規(guī)劃及交交通、旅旅游等方方面有更更明確的的目標。。軟硬件環(huán)環(huán)境硬件設備備：SGIOctane圖形形工作站站兩臺，，IntergraphNT工作作站，IBMPⅢ550微微機一臺臺，頭盔盔，操縱縱桿，三三維鼠標標，立體體眼鏡，，Intergraph高精精度掃描描儀，刻刻錄機，，磁帶機機（4mm），，外置50G硬硬盤；軟件支持持：數(shù)字攝攝影測量量軟件----VirtuoZo3.1；GIS軟件件----Arcinfo7..1，Arcview3.1，IMAGIS；VR軟件件----MultiGen，，Vega；圖圖象處理理軟件----Photoshop5..0；三三維建模模軟件----AutoCad，3DMax。實施步驟驟1：數(shù)據(jù)準備備階段（1）原原始資料料：包括括南京師師范大學學仙林校校區(qū)大比比例尺航航攝相片片（影像像比例尺尺1:2500）；相相機檢校校參數(shù)文文件；地地面控制制點文件件。（2）元元數(shù)據(jù)庫庫建設：：包括航航攝比例例尺分母母；航高高；航攝攝儀焦距距；航攝攝單位；；航攝日日期；航航片數(shù)；；航片編編號；高高斯-克克呂格投投影帶號號；分帶帶方式；；中央子子午線和和標準緯緯線等。。步驟2：：數(shù)據(jù)預預處理階階段數(shù)據(jù)采集集：將航攝相相片經(jīng)掃掃描數(shù)字字化，轉轉入數(shù)字字攝影測測量軟件件中。利利用VirtuoZo3.1建立南南京師范范大學仙仙林校區(qū)區(qū)的數(shù)字字高程模模型DEM，獲獲得正射射影像圖圖并測得得這一地地區(qū)的建建筑模型型數(shù)據(jù)以以及道路路、湖泊泊等屬性性數(shù)據(jù)。。數(shù)據(jù)轉換換：將數(shù)據(jù)采采集階段段獲得的的數(shù)據(jù)通通過數(shù)據(jù)據(jù)轉換，，分別按按地形數(shù)數(shù)據(jù)、文文化數(shù)據(jù)據(jù)和建筑筑數(shù)據(jù)等等方式轉轉入虛擬擬現(xiàn)實建建模軟件件MultiGen中中。在完完成了上上述轉換換過程后后，用戶戶成功實實現(xiàn)了異異構系統(tǒng)統(tǒng)間的轉轉換，將將測量數(shù)數(shù)據(jù)通過過GIS轉換為為創(chuàng)建數(shù)數(shù)字虛擬擬城市所所需的數(shù)數(shù)據(jù)格式式，如數(shù)數(shù)字高程程模型數(shù)數(shù)據(jù)DED、數(shù)數(shù)字文化化數(shù)據(jù)DFD、、建筑模模型數(shù)據(jù)據(jù)FLT、紋理理數(shù)據(jù)TIFF或JPG格式式。步驟3數(shù)數(shù)據(jù)建建模階段段（1）地形數(shù)據(jù)據(jù)處理：將數(shù)字字高程模模型數(shù)據(jù)據(jù)DED通過選選擇合適適的算法法建立起起三維地地表模型型，按照照與地表表模型相相對應的的經(jīng)緯度度坐標，，貼上正正射影像像圖作為為地表紋紋理，形形成仙林林校區(qū)的的真實的的三維地地貌景觀觀。（2）屬性數(shù)據(jù)據(jù)處理：數(shù)字文文化數(shù)據(jù)據(jù)DFD，如道道路、湖湖泊等，，可按照照不同的的地物屬屬性分層層輸入MultiGen，選選擇或重重新建立立對應的的特征碼碼（FeatureID）和和表面材材質碼（（SMC），賦賦予其適適當?shù)募y紋理。然然后選擇擇合適的的投影方方式，