城市地理信息系统的基础理论

VR基本含义1应用领域研究成果虚拟现实中的问题234研究方向(前景)5教学内容：第二章城市地理信息系统的基础理论（第6讲）教学目的：

1、让学生初步了解和掌握虚拟现实的基本含义及应用领域；

2、让学生了解和掌握虚拟现实的研究成果及虚拟现实中的问题；

3、让学生进一步了解虚拟现实的研究前景教学时间：2课时教学重点：虚拟现实技术教学难点：虚拟现实中的问题教学方法：讲授法多媒体教学法案例教学法

基本含义1.基本含义1.VR地理信息学：存在于计算机系统中的逻辑环境，通过输出设备模拟显示现实世界中的三维物体和它们的运动规律和方式。

1.1科技名词定义（virtualreality）VR通信科技学：利用计算机发展中的高科技手段构造的，使参与者获得与现实一样的感觉的一个虚拟的境界。资源信息学：一种模拟三维环境的技术，用户可以如在现实世界一样地体验和操纵这个环境。虚拟现实技术是一种综合应用计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能等技术，制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知的高级的人机交互技术。1.2详细定义VR沉浸感(Immersion)：又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。1.3基本特征VR交互性(Interaction)指参与者对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度。构想性(Imagination)指用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。多感知性（Multi-Sensory）：指除了一般计算机技术所具有的视觉之外，还有听觉、力觉、触觉、运动感，甚至包括味觉、嗅觉等。1.4实现过程VR虚拟现实利用计算机技术生成逼真的、具备视、听、触、嗅、味等多种感知的虚拟环境。它借助于计算机生成一个三维空间，通过将用户置身于该环境中，借助轻便的多维输入输出设备(如跟踪器、头盔显示器、眼跟踪器、三维输入设备和传感器等)和高速图形计算机，并根据由此而产生的一种身临其境的感觉，去感知和研究客观世界的变化规律。虚拟现实的技术实质在于提供一种高级的人机接口。虚拟现实技术改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。1.5技术优点VR虚拟现实的出现，使人们从纷繁复杂的数据中解放出来，这种形式是传统表现方式所无法比拟的，它给人们提供了一个崭新的信息交流平台。1.6技术支持VR人工交互技术传感技术人工智能计算机图形学虚拟现实是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术。

是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。复杂的的逻辑辑控制制；模拟实实时的的相互互作用用；模拟人人脑所所有的的智能能行为为；模拟复复杂的的时空空关系系，主主要涉涉及时时间与与空间间的同同步等等问题题；感觉的的表达达，包包括人人的听听觉、、视觉觉、触触觉、、味觉觉和嗅嗅觉的的计算算机表表达；；实时数数据采采集、、压缩缩、分分析、、解压压缩；；支持与与虚拟拟环境境交互互的定定位、、操纵纵、导导航等等。1.7软件要要求VR构造一一个虚虚拟环环境，，在硬硬件方方面需需要有有以下下几类类设备备的支支持：：1.8硬件要要求跟踪系系统：：用以以确定定参与与者的的头、、手和和身躯躯的位位置；；触觉系系统：：提供供参与与者感感知力力与压压力的的反馈馈；音频系系统：：提供供立体体声源源和判判定空空间位位置；；高性能计算算机处理系系统：具有有高处理速速度、大存存储量、强强联网特性性。图像生成和和显示系统统：产生视视觉图像和和立体显示示；VR

应用领域2.

应用领域2.VR飞行模拟是是虚拟现实实技术应用用的先驱。。通过模拟拟器训练飞飞行员是一一条有效的的途径，同同时，飞行行模拟器可可以作为一一种试验床床，对飞机机的操纵性性、稳定性性和机动性性进行测试试和评定，，较容易分分析飞机气气动参数的的修改对飞飞行品质的的影响。2.1飞行模拟VR最为成功的的例子就是是“哈勃望望远镜的修修复和维护护”。经过过这个虚拟拟系统的训训练，宇航航员于1993年12月，成功地地完成了从从航天飞机机上取出备备件更换哈哈勃太空望望远镜上损损坏的MRI这一复杂而而又费时的的任务。2.2空间技术VR虚拟现实可可以用于教教学、复杂杂手术过程程的规划、、在手术过过程中提供供操作和信信息上的辅辅助、预测测手术结果果等。此外，远程程医疗服务务也是一个个很有潜力力的应用领领域。也可以用于于医学心理理学，尤其其是在与心心理失调有有关的恐惧惧和忧虑疾疾病方面。。2.3医学方面VR虚拟战场既既通过建立立虚拟战场场环境来训训练军事人人员，同时时又可以通通过虚拟战战场来检查查和评估武武器系统的的性能。2.4虚拟战场和和科学计算算可视化VR在科学计算算可视化中中数据——算法对应——图像，不同同颜色代表表不同警戒戒程度，色色块之间可可渐变也可可突变。如家庭中的的桌面游戏戏，公共场场所的各种种仿真等。。目前基于于虚拟现实实技术的游游戏主要有有驾驶型游游戏、作战战型游戏和和智力型游游戏三类。。在北京奥运运会的开幕幕式中也用用到了虚拟拟现实的技技术。三维沙盘软软件：包括括各种活动动的三维动动画展示。。2.5娱乐游戏VR按使用目的的分类：展示：包括括直接展示示和间接展展示，其中中间接展示示如科学计计算可视化化。预测：如产产品设计，，项目管理理。体验：主要要在市场营营销的销售售环节。训练：目的的是与现实实世界接轨轨，或使受受训者更容容易适应真真实环境。。2.6其他分类VR

研究成果3.

研究成果3.VR

游戏成果1.

医疗成果2.

军事成果3.

古迹成果4.VR主要成果中国海警某某型主力艇艇虚拟仿真真虚拟现实&视景仿真技技术在军事事上的应用用虚拟现实技术中的问题4.虚拟现实技术中的问题4.VR硬件问题软件问题自身问题引发的问题VR问题由于硬件的的诸多局限限性，使得得软件的开开发费用十十分惊人，，而且软件件所能实现现的效果受受到时间和和空间的很很大影响，，算法和许许多相关理理论也很不不完善。另另外，人们们对大脑和和人类行为为的认识还还需进一步步提高。数据存储设设备的速度度、容量还还十分不足足，而显示示设备的昂昂贵造价和和它显示的的清晰度等等问题也没没能很好地地解决，为为VR制造的大部部分专用设设备不但造造价高、使使用起来很很不方便、、效果有限限，而且局局限性很大大，还不能能达到人们们的要求，，更不能达达到VR所定义的那那种环境软硬件问题自身问题虚拟环境感知信息合成的真实性环境表示的准确性人与虚拟环境交互的自然性实时显示的问题

智能技术图形生成的问题

发展方向5.

发展方向(前景)5.VR虚拟现实技技术研究内内容很广，，基于现在在的研究成成果及国际际上近年来来关于虚拟拟研究前沿沿的学术会会议和专题题讨论，VRML技术在目前前及未来几几年的主要要研究方向向有以下几几个。概述VR1.感知研究领领域2.人机交互界界面3.高效的软件件和算法4.廉价的虚拟拟现实硬件件系统5.智能虚拟环环境从目前虚拟拟现实技术术在感知方方面来说，，视觉方面面较为成熟熟，但对其其图像的质质量要进一一步加强；；在听觉方方面应加强强听觉模型型的建立，，提高虚拟拟立体声的的效果，并并积极开展展非听觉研研究；在触触觉方面，，要开发各各种用于人人类触觉系系统的基础础和VR触觉设备的的计算机控控制的机械械装置。感知研究领领域VR人机交互界界面VR开展独立于于应用系统统的交互技技术和方法法的研究，，建立软件件技术交换换机构以支支持代码共共享、重用用和软件投投资，并鼓鼓励开发通通用性软件件维护工具具。积极开发满满足虚拟现现实技术建建模要求的的新一代工工具软件计计算法、虚虚拟现实建建模语言的的研究、复复杂场景的的快速绘制制及分布式式虚拟现实实技术的研研制。高效的软件件和算法VR基于虚拟现现实技术的的硬件系统统价格相对对比较昂贵贵，是影响响VRML技术应用的的一个瓶颈颈。虚拟现现实技术的的主要研究究方向是在在外部空间间的实用跟跟踪技术、、力反馈技技术、嗅觉觉技术及面面向自然的的交互硬件件设备。廉价的虚拟拟现实硬件件系统VR智能虚拟环环境是虚拟拟环境和人人工智能与与人工生命命两种技术术的结合。。它涉及多多个不同学学科，包括括计算机图图形、虚拟拟环境、人人工智能与与人工生命命、仿真