虚拟现实发展趋势(PPT 99页)
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虚拟环境是用虚拟现实技术来描述真实环境， 使人和计算机融为一体，带来‘沉浸感，交 互感和想象力’
虚拟地理环境与其他模拟环境的本质区别： ➢建立模型的方式 ➢人-机关系
VGE为公众参与提供媒介
VGE需要空间数据库的支持，需要支持交互探 索分析的环境；
VGE强调人/系统的（交互）融合，强调‘身临 其境’的感受；
把观察者加入到GIS中，成为一个参与者和系 统设计的重心
虚拟地理环境：
把人与人之间的交互与交流考虑进来
地理学语言
虚拟地理学
虚拟地理学
研究虚拟地理环境的特征与规律，以及虚拟 地理环境与现实地理环境相互关系的一门科 学
二、分布式虚拟现实系统
概念
DVR：
分布式虚拟现实可以看作是基于网络的虚拟 现实系统，是可供多用户同时异地参与的分 布式虚拟环境，处于不同地理位置的用户如 同进入到同一个真实环境中，通过姿势、声 音或文字等“在一起”进行交流、学习、训 练、娱乐，甚至协同完成同一件复杂产品的 设计或进行同一任务的演练。
教育与娱乐领域：
使学生能够游览海底、遨游太空、观摩历史 城堡，甚至深入原子内部观察电子的运动轨 迹和体验爱因斯坦的相对论世界，从而更形 象地获取知识，激发思维。
第一个大规模的VR娱乐系统 “BattleTech"，将每个“座舱”仿真器连 网进行组之间的对抗，3D逼真视景、游戏 杆、油门、刹车和受到打击时的晃动给用户 很强的感官刺激。
化身人之间 化身人类社会与软硬件环境 化身人类社会与虚拟社会图形环境
化身人=自然人+化身
化身：
化身人类在虚拟界中的身份，采用不同形态、 性别的化身会影响化身人类在虚拟结合县世 界的心理状态和社会行为。
虚拟社群：
VGE特点：
虚拟地理环境强调“人”的作用
化身人使‘虚拟’变得更为真实 化身人使人们愿意加入到虚拟的地理环境中，
比较：
环境
自然环境 经济环境 社会、文化环境
硬件环境 软件环境 数据环境 虚拟图形境象环境 虚拟经济环境 虚拟社会、文化环境
数据环境 虚拟图形境象环境
三维世界
虚拟地理环境与现实地理环境一样，是人类 可以生活、工作、生产和消费的一个空间世 界；
是一个包含空间系统、生态系统和社会系统 的开放的、复杂性巨系统。
DVR应用
产品设计与性能评价
波音777飞机的设计是虚拟原型机的应用典 型实例，这是飞机设计史上第一次在设计过 程中没有采用实物模型。波音777由300万 个零件组成，所有的设计在一个由数百台计 算机工作站组成的虚拟环境中进行。设计师 们戴上头盔显示器后，可以穿行于设计中的 虚拟“飞机”，审视“飞机”的各项设计指 标。
VR系统：
单用户虚拟环境 漫游、交互
DVR系统：
关联局部虚拟环境—大虚拟环境 不同地域用户交互
DVR研究的网络平台：
一、在Internet上
可追溯到早期基于文本的多参与者游戏 MUD，还有基于VRML标准的远程虚拟购 物等。
虚拟现实建模语言是一种可以发布3D网页 的跨平台语言，可提供一种更自然的体验方 式，包括交互性、动态效果、延续性以及用 户的参与探索。 多个不同位置的用户实时 交互。
VGE的发展、演化
虚拟群落 虚拟村落 虚拟城市
概念的发展
地理学
计算机技术、GIS
虚拟地理环境的产生
GIS与虚拟现实
GIS：
三维可视化模块，用于数字高程模型的三维 可视呈现与分析；
虚拟GIS
把GIS中三维可视化模块提高到了整个系统的 核心地位
把用户与地学数据的三维视觉、听觉等多感觉 实时交互作为系统的存在基础；
虚拟现实的发展
虚拟地理环境 分布式虚拟现实系统 增强现实
一、虚拟地理环境
地理学+虚拟现实技术
GIS+虚拟现实技术
虚拟GIS
数字城市+虚拟现实技术
虚拟城市
地理学+虚拟现实技术
虚拟地理环境
概念
地理环境：
包括作为主体的人类社会以及围绕该主体存 在的一切客观环境，自然环境、经济环境、 社会文化环境等。
层次结构
硬件环境 软件环境 数据环境 Байду номын сангаас拟图形境象环境 虚拟经济环境 虚拟社会、文化环境
实境 虚境
实境 虚境
计算机 因特网 通信和传感设备 数据 图形实体或符号
实境 虚境
三维虚拟世界 虚拟社会世界
虚拟地理环境
地理位置空间
节点密度反映两者之 间的相互影响和相互 作用强度和频度
现实地理环境
虚拟地理环境
虚拟地理环境
包括作为主体的化身人类社会和围绕该主体 存在的一切客观环境，硬件环境、软件环境、 数据环境、虚拟图形境象环境、虚拟经济环 境、虚拟社会、政治文化环境。
比较：
人类社会——化身人类社会
化身人：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；用户在虚拟世界中 的三维图形表达。
亲身体验虚拟环境带来的多方面的感受；
虚拟地理环境强调‘虚拟’而非‘数字’
不仅仅是数据库和几何模型的建设，强调人 的地位，强调许多地理信息与地理知识在区 域可持续发展中的意义。
虚拟环境与仿真环境不同
仿真是通过对系统模型的实验来研究一个存 在的或设计中的系统
仿真环境即运用仿真技术描述现实环境；
二、在高速专用网上——如美国军方国防仿真 互联网。
最早的分布式虚拟战场环境是1983年美国陆军制 定的虚拟环境研究计划，这一计划将分散在不同地 点的地面坦克、车辆仿真器通过计算机网络联合在 一起，进行各种复杂任务的训练和作战演练。
1994年开始，美国陆军与美国大西洋司令部联合 开展了战争综合演练场的研究，建成了一个包括海 陆空多兵种、有3700多个仿真实体参与的地域范 围覆盖500公里×750公里的军事演练环境。
2、内表达数据层面
数据 数据的存储与感知
数据打开 图形处理
3、外表达境象层面
内表达数据的外化、知觉化 数据的三维图形视觉表达
山脉 平原 房屋 树、云 化身 ……
4、单主体感知认知层面
信息交互 感知虚拟世界
视觉 听觉 力觉 触觉 嗅觉 味觉
5、互主题社会层面
高难度和危险环境下的作业训练
如医疗手术训练的VR系统，用我们已经掌 握的人体数据在计算机中重构人体或某一器 官的几何模型，并赋予一定的物理特征（例 如密度、韧度、组织比例等），通过机械手 或数据手套等高精度的交互工具在计算机中 模拟手术过程，以达到训练、研究的目的。
虚拟地理环境与其他模拟环境的本质区别： ➢建立模型的方式 ➢人-机关系
VGE为公众参与提供媒介
VGE需要空间数据库的支持，需要支持交互探 索分析的环境；
VGE强调人/系统的（交互）融合，强调‘身临 其境’的感受；
把观察者加入到GIS中，成为一个参与者和系 统设计的重心
虚拟地理环境：
把人与人之间的交互与交流考虑进来
地理学语言
虚拟地理学
虚拟地理学
研究虚拟地理环境的特征与规律，以及虚拟 地理环境与现实地理环境相互关系的一门科 学
二、分布式虚拟现实系统
概念
DVR：
分布式虚拟现实可以看作是基于网络的虚拟 现实系统，是可供多用户同时异地参与的分 布式虚拟环境，处于不同地理位置的用户如 同进入到同一个真实环境中，通过姿势、声 音或文字等“在一起”进行交流、学习、训 练、娱乐，甚至协同完成同一件复杂产品的 设计或进行同一任务的演练。
教育与娱乐领域：
使学生能够游览海底、遨游太空、观摩历史 城堡，甚至深入原子内部观察电子的运动轨 迹和体验爱因斯坦的相对论世界，从而更形 象地获取知识，激发思维。
第一个大规模的VR娱乐系统 “BattleTech"，将每个“座舱”仿真器连 网进行组之间的对抗，3D逼真视景、游戏 杆、油门、刹车和受到打击时的晃动给用户 很强的感官刺激。
化身人之间 化身人类社会与软硬件环境 化身人类社会与虚拟社会图形环境
化身人=自然人+化身
化身：
化身人类在虚拟界中的身份，采用不同形态、 性别的化身会影响化身人类在虚拟结合县世 界的心理状态和社会行为。
虚拟社群：
VGE特点：
虚拟地理环境强调“人”的作用
化身人使‘虚拟’变得更为真实 化身人使人们愿意加入到虚拟的地理环境中，
比较：
环境
自然环境 经济环境 社会、文化环境
硬件环境 软件环境 数据环境 虚拟图形境象环境 虚拟经济环境 虚拟社会、文化环境
数据环境 虚拟图形境象环境
三维世界
虚拟地理环境与现实地理环境一样，是人类 可以生活、工作、生产和消费的一个空间世 界；
是一个包含空间系统、生态系统和社会系统 的开放的、复杂性巨系统。
DVR应用
产品设计与性能评价
波音777飞机的设计是虚拟原型机的应用典 型实例，这是飞机设计史上第一次在设计过 程中没有采用实物模型。波音777由300万 个零件组成，所有的设计在一个由数百台计 算机工作站组成的虚拟环境中进行。设计师 们戴上头盔显示器后，可以穿行于设计中的 虚拟“飞机”，审视“飞机”的各项设计指 标。
VR系统：
单用户虚拟环境 漫游、交互
DVR系统：
关联局部虚拟环境—大虚拟环境 不同地域用户交互
DVR研究的网络平台：
一、在Internet上
可追溯到早期基于文本的多参与者游戏 MUD，还有基于VRML标准的远程虚拟购 物等。
虚拟现实建模语言是一种可以发布3D网页 的跨平台语言，可提供一种更自然的体验方 式，包括交互性、动态效果、延续性以及用 户的参与探索。 多个不同位置的用户实时 交互。
VGE的发展、演化
虚拟群落 虚拟村落 虚拟城市
概念的发展
地理学
计算机技术、GIS
虚拟地理环境的产生
GIS与虚拟现实
GIS：
三维可视化模块，用于数字高程模型的三维 可视呈现与分析；
虚拟GIS
把GIS中三维可视化模块提高到了整个系统的 核心地位
把用户与地学数据的三维视觉、听觉等多感觉 实时交互作为系统的存在基础；
虚拟现实的发展
虚拟地理环境 分布式虚拟现实系统 增强现实
一、虚拟地理环境
地理学+虚拟现实技术
GIS+虚拟现实技术
虚拟GIS
数字城市+虚拟现实技术
虚拟城市
地理学+虚拟现实技术
虚拟地理环境
概念
地理环境：
包括作为主体的人类社会以及围绕该主体存 在的一切客观环境，自然环境、经济环境、 社会文化环境等。
层次结构
硬件环境 软件环境 数据环境 Байду номын сангаас拟图形境象环境 虚拟经济环境 虚拟社会、文化环境
实境 虚境
实境 虚境
计算机 因特网 通信和传感设备 数据 图形实体或符号
实境 虚境
三维虚拟世界 虚拟社会世界
虚拟地理环境
地理位置空间
节点密度反映两者之 间的相互影响和相互 作用强度和频度
现实地理环境
虚拟地理环境
虚拟地理环境
包括作为主体的化身人类社会和围绕该主体 存在的一切客观环境，硬件环境、软件环境、 数据环境、虚拟图形境象环境、虚拟经济环 境、虚拟社会、政治文化环境。
比较：
人类社会——化身人类社会
化身人：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；用户在虚拟世界中 的三维图形表达。
亲身体验虚拟环境带来的多方面的感受；
虚拟地理环境强调‘虚拟’而非‘数字’
不仅仅是数据库和几何模型的建设，强调人 的地位，强调许多地理信息与地理知识在区 域可持续发展中的意义。
虚拟环境与仿真环境不同
仿真是通过对系统模型的实验来研究一个存 在的或设计中的系统
仿真环境即运用仿真技术描述现实环境；
二、在高速专用网上——如美国军方国防仿真 互联网。
最早的分布式虚拟战场环境是1983年美国陆军制 定的虚拟环境研究计划，这一计划将分散在不同地 点的地面坦克、车辆仿真器通过计算机网络联合在 一起，进行各种复杂任务的训练和作战演练。
1994年开始，美国陆军与美国大西洋司令部联合 开展了战争综合演练场的研究，建成了一个包括海 陆空多兵种、有3700多个仿真实体参与的地域范 围覆盖500公里×750公里的军事演练环境。
2、内表达数据层面
数据 数据的存储与感知
数据打开 图形处理
3、外表达境象层面
内表达数据的外化、知觉化 数据的三维图形视觉表达
山脉 平原 房屋 树、云 化身 ……
4、单主体感知认知层面
信息交互 感知虚拟世界
视觉 听觉 力觉 触觉 嗅觉 味觉
5、互主题社会层面
高难度和危险环境下的作业训练
如医疗手术训练的VR系统，用我们已经掌 握的人体数据在计算机中重构人体或某一器 官的几何模型，并赋予一定的物理特征（例 如密度、韧度、组织比例等），通过机械手 或数据手套等高精度的交互工具在计算机中 模拟手术过程，以达到训练、研究的目的。