VR-GIS.doc

GIS与虚拟现实技术的结合我以前想象的地理信息系统的未来是更好的为社会上的建筑或者政府部门更好的服务，或者是在军事上的应用。后来经过一番学习。我对它的未来有了不一样的想法。就是虚拟现实技术与GIS的融合。我想这也切合数字地球与地球村的主题。在日后的某天，人们想逛逛超市，可是因为家里的一些事情脱不开身，但是他可以打开电脑，进入那家超市的网站，于是你就能感受亲身逛超市，可以摸，可以闻，甚至于可以和虚拟导购员进行对话。又或者是想去哪个国家旅游，经费有限，但是依然在电脑面前，你可以感受到自己乘着飞机，坐着渡轮在到处旅行。可以感受到其他国家不一样的人文风光，有虚拟导游为你解答疑难问题。在到处观赏时候，你可以伸手去开门，门随手而开，房间内的所有设备就会映人你的眼帘。你可以用手打开门和抽屉，查看里面的结构和质量，可从碗架上拿下盘子看看，也可以打开卫生间的水龙头，立即看见水流出来，听见流水声，还可查看水池下面的排水是否流畅，也可查看照明是否亮堂，试试通风排气是否正常。这些都不是不可能的。下面，我将具体介绍这种技术将来的可行性与发展前景。什么是VRGIS?虚拟GIS就是GIS与虚拟现实技术（Virtual Reality）的结合。VR技术是当代信息技术高速发展，并与其他技术集成的产物，是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术。这种模拟具有三个最基本的特征，即Immersion(沉浸)-Interaction(交互)-Imagination(构想)。什么是虚拟现实技术？虚拟现实技术是由计算机硬件、软件以及各种传感器所构成的三维信息的人工环境，即虚拟环境，是可实现的和不可实现的物理上的、功能上的事物和环境，用户投入这种环境中，就可与之交互作用。功能特性的观点来描述虚拟现实，它可以说是由3D计算机绘图（3D computer graphics）、3D音效与其它感知接口，所造成的一个模拟环境，用来创造出一个拟真的虚拟世界；人可以在其中实时地与虚拟的环境互动。这里所指的实时性的互动意味着计算机可以随时感知、侦测使用者在虚拟环境中的活动，而实时作出适当的反应与回馈；而这实时性互动的能力伴随而来的是让使用者有融入在整个模拟的虚拟环境中的感觉。除了视觉外，虚拟现实还更应融入其它感知的通道，使得使用者能以触觉、嗅觉、听觉等和虚拟环境作互动。因此，虚拟现实可以定义为一个高阶的使用者接口，这个接口包含了透过人类多重感知的管道来达到实时的模拟与互动之能力。说的通俗一点，计算机有数据库，库内存有很多图像，还有声音及各种表像。当人戴上头盔时，就把这些世界观象，由多媒体计算机从头盔的显示器显示给参观者。人戴上数据手套，你的手一动，有很多传感器就测出了你的动作（比如去开门）。计算机接到这一信息，就去控制图像，使门打开，你眼前就出现了室内的图像景物，并给出相应的声音及运动感觉。发展了多久？在国外西方发达国家和日本, 虚拟现实技术已经有了近30年的研究和使用。国内的虚拟现实也有十多年的研究和应用, 尤其在国防的航空工业和相关院校, 比如国防科技大学，北京航空航天大学等。通过我们近几年对国内虚拟现实产业发展的密切注视, 我们高兴地看到, 虚拟现实技术应用已经走过了以前只被高端国防工业和高等院校使用和研究, 已经开始被应用于越来越多的民用项目和其它民用行业。应用在哪些方面？它的应用领域十分广泛，主要在航空、航天、航海的工程设计和模拟、军事模拟训练、计算机辅助设计、数据可视化、多媒体教育、医疗模拟、工业产品设计、网络游戏、娱乐等方面。虚拟现实技术的功能需求已经不仅仅停留在简单的立体外形展示,在应用中更多地要求与其它多媒体技术结合, 来表达物体的其它属性和达到更好互动体验。 虚拟现实技术开始在以下几个领域得到了大力开拓和应用:l 军事仿真和对抗演练的应用。国防科技大学、北京航空航天大学、装甲兵工程学院、大连海军舰艇学院等院校, 都在承担国家有关项目的研究和应用。l 房地产和建筑、虚拟数字城市的应用。已经尝试建造了虚拟苏州等。第四届国际数字城市技术大会也已经在筹办中。l 大型会展的应用。 2008北京奥运会、2010上海网上世博会、2010广州亚运会等, 都得到尝试和应用。l 科技馆、展览馆、博物馆的应用。包括中国科技馆新馆的虚拟展示、立体地理信息系统, 展项的虚拟展示等应用。l 虚拟旅游和培训的应用。虚拟故宫、虚拟西湖、虚拟长城已经出现。虚拟圆明园也在建造中。l 娱乐和商业方面的应用。立体互动虚拟社区、立体商城、立体产品展示等得到了应用。l 医学上的应用。人体及动物器官仿真展示, 互动虚拟手术和培训等。l 工业上的应用。大型和重型机械设备的虚拟装配, 以及虚拟使用培训。l 教育上的应用。虚拟实验、虚拟课件、虚拟教学、虚拟校园等。l 地理信息上的应用。实用性的三维地理信息系统开始应用于军队、警察、油田、煤矿、天然气等单位。l 公共安全和应急处理的应用。地震模拟和预防展示系统；安全防范方面，紧急事件处理预案；刑事案件和交通事故的模拟。l 交通方面的应用。城市交通流量模拟；高速公路、城市地铁、普通铁路的模拟；机场、港口等模拟。核心技术有哪些？虚拟现实中九类主要的核心技术，包括了模拟管理器（simulation manager）、追踪器与数据手套输入设备（tracking and data glove input devices）、手势辨识（gesture recognition）、 头戴式显示器与其它的显示技术、 3D图形显像技术（3D graphics rendering）、临界时间计算（time-critical computing）、动态机制的处理（dynamic handling）、数字影像式虚拟现实 （image-based VR）与网络上虚拟现实（networked VR）。产业现状是怎样？由于技术的限制，目前还未能开发出适用于遥感和GIS用户需要的真3维可视化的数据分析软件包。 发展趋势如何？日益增多的国内外的虚拟现实技术公司和用户已经形成了一个朝阳时期的虚拟现实产业, 虚拟现实产业开始起步,正在各个行业发展渗透, 行业产值和经济效益每年不断攀升, 具有巨大的潜在发展前景。近几年国外的网上Google Earth(谷歌地球)、Second Life(第二人生)等社区、 国内的一些虚拟社区的尝试、网上立体展示及互动的应用、2010年上海网上虚拟世界博览会等, 都揭示一个网络虚拟现实技术应用时代正在到来。虚拟现实与网络通信以及多媒体技术的结合，是传统信息技术的突破, 是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。人工智能（AI）是推动虚拟现实在新的方向发展的另一个计算机技术领域。人造生命是人工智能的一个分支，人造生命形态可以表现为一个有生命力的东西，可以在虚拟境界中与参与者相互作用。 结语在网上建立一个真正的三维数字地球社区已不再是梦想，我们已经在建设这样的网络虚实世界。这个没有钢筋水泥、没有领土限制的网上新大陆, 是由立体城市、立体商业、立体社区等组成的互动三维虚拟现实世界。人们