基于虚拟地理环境平台的地理设计研究_林天鹏
城市虚拟地理环境的研究与实现
ｉｔｇ ａｉ ｇ ｔ ｅ ＴＩ ｍｏ ｅ ｎｄ ＣＳＧ ｏ ｅ ． ｎ ｉ ｈ Ｎ ｄ ｌｂｕ ｌ ｈｅ ｔｐ ｇ ａ ｈ ｎｄ ｔ ｅ ＣＳＧ ｏ ｅ ｉｄ ｈｅ ｃ ｎｓｒ ｃｉｎｓ Ｔｈ ｏｕ ｄ ｎｅ ｒ ｔｎ ｈ Ｎ ｄ ｌａ ｍ ｄ １ Ｉ ｔｔ ｅ ＴＩ ｍｏ ｅ ｉｄｓｔ ｏ ｏ ｒ ｐ ｙ ａ ｈ ｍ ｄ ｌｂｕｌ ｓ ｔ ｏ ｔ ｔｏ ． ｅ ｇ ｎ ｕ ｒ
ｃ ｎ ｏ ｒ ｆ ｃ ｎ ｔ ｃ ｉｎ ｒ ｘｒ ｃｅ ａ ｔｅ ｌ ｔ ｃ ｎ ｔ ｉ ｔ ｏ Ｎ ｏ ｔ ｕ ｓｏ ｏ ｓｒ ｔ ｓ ａ ｅ ｅ ｔ ｔｄ ｓ ｈ ｉ ｏ ｓｒ ｎ ｓ ｆ ＴＩ ｍｏ ｅ ， ｈ ｏ ｇ ｈ ｓ ｔ ｅ ３ ｌｎ ｓ ａ ｅ ｏ ｉ ｉ ｕ ｌ ｇ ｏ ｒｐ ｉ ｕ ｏ ａ ｍｉ ａ ｄ ｌ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｉ ｈ ａ ｄ ｃ ｐ ｆ ｃ ｔ ｖｒ ａ ｅ ｇ ａ ｈ ｃ Ｄ ｙ ｔ
ＴＮ Ｔｉｎｕａ ｄＩｅｕａ Ｎ ｔｏｋ 模 型和 Ｃ Ｇ（ ｏｓｕ ｔ ｅＳｌ ｅｍｅｙ 模 型集成生成城 市虚拟地 理环境 ， Ｉ （ ｒ ｇｌｔ ｒｇｌｒ ｅ ｒ） ａ ｅ ｒ ｗ Ｓ Ｃ ｎｔ ｃｉ ｏｉ Ｇ ｏ ｔ ） ｒ ｖ ｄ ｒ 采用 ＴＮ模型描述 地 Ｉ 形 ，Ｓ Ｃ Ｇ模 型描述建 筑物， 通过提取建筑物地面轮廓作 为 ＴＮ模 型的限定约束条件 ， Ｉ 构建城 市虚拟地 理环境 的三维景观 ， 实现城 市三
虚拟地理环境
技术支持
动态建模技术 根据虚拟地理环境特征，其数据是以地形、地貌、
地质、海洋、大气等为主的地学数据。动态建模的目的 是获取实际环境三维数据，并根据实际需要建立相应的 环境模型，所以，有效地获取数据是关键。除了传统人 工内外作业调查和简单计算机处理外，利用卫星遥感、 航空遥测、航空地面摄影、地面激光扫描仪与GPS等技 术来获取数据是当前发展的趋势。
环境表示的准确性
虚拟环境感知信息 合成的真实性
智能技术
自身问题
人与虚拟环境 交互的自然性
图形生成的问题
实时显示的问题
发展前景
动态环境建模技术 虚拟环境的建立是VR技术的核心内容，
动态环境建模技术的目的是获取实际环境的 三维数据，并根据需要建立相应的虚拟环境 模型。
发展前景
实时三维图形生成和显示技术 三维图形的生成技术已经比较成熟，而关键是
技术支持
数据库管理技术 三维仿真与建模必须需要大数据量的三维图形数据
库，协调图形数据与可视化硬件之间关系，使保证在数 据量不断扩展的情况下不会产生系统性能下降。容量庞 大的数据库需要使用有效的空间数据结构来组织，其主 要技术包括数据库管理技术、数据结构应用技术、网络 共享等用户访问技术。
技术支持
需要大量的时间和精力。如果将VR技术与智 能技术、语音识别技术结合起来，可以很好 的解决这个问题。
发展前景
大型网络分布式虚拟环境 Distributed Virtual Reality，将分散的虚
拟现实系统或仿真器通过网络联结起来，采用协调 一致的结构、标准、协议和数据库，形成一个在时 间和空间上相互耦合的虚拟/合成环境，参与者可 自由地进行交互作用。目前，分布式虚拟交互仿真 已成为国际上的研究热点，相继推出了DIS、HLA等 相关标准。
基于SuperMap的校园地理信息系统的设计与实现
１ ８ Ｏ ・
信 息 技 术
基于 Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ Ｍａ ｐ的校园地理信息系统的设计与实现
刘 滨 马铁 民 葛朋举 姚帝星
ｆ 黑龙 江八一农垦大学 ， 黑龙江 大庆 １ ６ ３ ３ １ ９ ） 摘 要： 本文在分析现有校 园信息管理特点的基础上 ， 研 究了校 园地理信 息 系统数据模型 的设计 方法 ， 并以黑龙江八一农 垦大学为 例， 建立了基 于 Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ Ｍａ ｐ的校 园地理信 息系统。根据 学校 的实际需求和数据 资料特 点 ， 分析 系统 用户和 系统功能 ， 并设 计 系统的总体结 构和功能模块 ， 对组件式 Ｇ Ｉ Ｓ 、 二 次开发技术进行 了深入分析和研 究 ， 构建 了学校空间数据库 ， 确定 了数据的组织结构。通过 Ｃ ＃开发语言 调用Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ Ｍａ ｐ Ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｓ 组件库所提供组件 ， 利 用相 关接 口和函数 开发 系统功 能， 采用软 件工程 开发 思想实现 了数据加 载、 数据编 辑、 地图
作者简介： 刘滨， 黑龙 江八一农垦大学计算机科 学与技术 ２ ０ １ １ 级 学生 ， 作为大 学生创新团队主持 完成 了基 于 Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ Ｍａ ｐ的校 园地理信
息 系统 的设 计 与破技术来增加煤层透气性的方法 ， 为控制裂缝方 向和增加 自 ［ ２ 】 赵 宁， 戴广龙， 尹海． 黄 岩 汇 煤 矿 综 合 瓦斯 抽 采 技 术 研 究 与 实 践 ． 由面 ， 在爆破孑 Ｌ 之 间布置不装炸药用来补偿 空间控制孔。深孔控制 中国矿 业， ２ ｏ １ ４ （ ４ ） ． 预裂爆 破的实质就 是在 回采工作 面的上 、 下顺槽 内， 相隔一定 的间 【 ３ 】 程远 平， 俞启香， 周红 星． 煤矿 瓦斯治理“ 先抽后采 ” 的实践 与作 用 距布置平行 于工作面的孔深 ５ ０ ｍ左右 的爆破孔 和控制孔 。爆破 孔 ｆ Ｊ ］ ． 采矿与安全工程学报， ２ ０ ０ ６ （ ４ ） ． 和控制孔交替布置在煤层的同一分层内 ， 并保证每个爆破孔 两侧 各 ［ ４ １ １ ￣ 奇， 许 江， 李树 春． 会采 工作 面瓦斯综合治理技 术［ Ｊ ］ ． 重庆大 学 有一个控制孑 Ｌ ， 利用工作面作为 自由面 以提高爆破效果 。爆破孔 的 学报（ 自然科学版） ， ２ ０ ０ ８ （ ９ ） 孔径一 般为 ７ ５ ｍ ｍ， 控 制孔 的孔 径为 ９ ０ ａ ｒ ｍ， 封 孔长度 为 １ ０ １ ５ ｍ， 【 ５ ］ 张华， 刘振岭， 姚飞 ． 天池煤矿 ４ ０ １工 作 面 瓦斯 综 合 抽 采 技 术研 究 控制孔封孔长度为 １ ｍ， 一 次起爆孔 数为 ２ ５个 。爆破后把所有钻 ｆ Ｊ ］ ． 中国煤炭， ２ ０ １ ３ （ ４ ） ． 孔的封孔全部通开 ， 插管封孔进行瓦斯抽放 。穿层钻孔水力 冲孔措 ［ ６ 】 程远 平， 俞启 香． 中 国煤矿 区域性 瓦斯治理技 术的发展［ Ｊ 】 ． 采矿 与 施 是采 用穿层钻孔里段下花管 ， 外段下套管 ， 利用 中低 压水 ， 对穿层 安 全 工 程 学报 ． ２ ０ ０ ７ （ ４ ） ． 钻 孔煤 体部 分进行 冲孔 。 通过水力冲孔 ， 增加煤体 的裂 隙， 扩 大钻孔 ［ ７ 】 蔡 连君， 来争武， 孔令 杰， 于 国斌． 义安矿井 突水 隐患的分析及 防治 的空腔 ， 增大单孔瓦斯抽放面积 ， 从 而保证穿层钻 孔的抽放 浓度 ， 延 措 施 『 Ｊ １ ． 采矿 技 术， ２ ０ ０ ７ ， （ ４） ０ 长穿层钻孔 的抽放 寿命 ， 提高穿层钻孔 的预抽效果 。 【 ８ ］ 张 良， 赵 月华． 白庙煤矿矿 井水文地质条件 分析［ Ｊ ］ ． 矿 业工程， ２ ０ ０ ０ ３ 煤 与 瓦 斯 突 出 治 理 效 果 （ ４ ） ． ２ ０ １ １ 年 一２ ０ １ ３ 年， 矿井 瓦斯 抽放量完成 ３ ３ ０ ０万 ｉ ｎ ， 钻孔 工程 【 ９ 】 李丰 军． 平煤 集团五矿矿井充水规律研 究［ Ｊ ］ ． 煤炭技术， ２ ０ ０ ７ （ １ ０ ） ． 量完成 ６ ９万 ｍ： ２ ０ １ ０—２ ０ １ ２年 矿 井 瓦斯 抽 放 量 每 年 分 别 完 成 【 ｌ ｏ ］ 张志军． 依 兰煤田矿 区充水 因素分析［ Ｊ 】 ＿ 中国西部科技， ２ ０ ０ ５ （ １ ８ ） ． １ ０ ４ ０ 、 １ １ ０ ０ 、 １ １ ３ ０ 万 ｍ ，钻孔 工程量每年分别完成 ２ ２ 、 ２ ３ 、 ２ ４万 ｍ。 矿井通风阻力 、 有效风量 、 采掘工作面 、 各供 风场所和用风地点的配 风量满 足安全生产 的需要 ， 其风速和有 害气 体浓度等符合 《 煤 矿安 全规程》 的规定 。 突出危 险的各采掘工作面 ， 在采取 瓦斯 区域治理措 施后 ，采掘范 围内煤层瓦斯含量降到 ８ ｍ 或将 煤层 瓦斯 压力降到 ０ ． ７ ４ ＭＰ ａ以下 ， 矿井抽放率 达到 ４ ０ ％以上 ， 减少局部 防突措施 的工 程量 ， 突出区煤巷月单进提高到 ５ ０ —７ ０ ｍ， 实现了抽 、 掘、 采平衡 。 参考文献 ［ １ 】 钱 鸣 高， 徐 家林， 缪协兴． 煤矿绿 色开采技 术ｆ Ｊ 】 ． 中国矿业 大学学报， ２ ０ ０ ３ （ ４ ） ．
高中地理虚拟仿真实验设计探索——以“地球上的大气”为例
高中地理虚拟仿真实验设计探索——以“地球上的大气”为例高中地理虚拟仿真实验设计探索——以“地球上的大气”为例摘要：本文以“地球上的大气”为主题，在高中地理课程中探索利用虚拟仿真实验进行教学的可能性。
通过分析大气的组成、结构和功能，我们设计了一系列的虚拟实验来帮助学生深入理解地球大气系统的运行机制。
通过实验，学生可以在虚拟环境中观察和模拟各种大气现象，并通过相关的数据分析和讨论来加深对地球大气的认识。
关键词：高中地理课程；虚拟仿真实验；地球大气；实践教学；学生学习一、引言高中地理课程是培养学生地理素养和环境意识的重要手段，而实验教学是地理课程中不可缺少的一环。
传统实验教学的局限性使得学生难以真正理解地理现象的复杂性和变化性。
因此，本文针对地理课程中的一个重要主题“地球上的大气”，探索利用虚拟仿真实验进行教学的可能性，旨在提供一种更加直观、灵活和富有互动性的教学模式，帮助学生更好地理解地球大气系统的运行机制。
二、地球上的大气地球大气是指围绕地球表面的气体层，它包括大气的组成、结构和功能等多个方面。
通过观察和研究地球大气，我们可以深入了解气候变化、环境污染、天气预报等与人类生活息息相关的问题。
地球大气的主要组成包括氮气、氧气、水蒸气和少量的稀有气体等。
地球大气的结构可以分为对流层、平流层、臭氧层、中间层和热层等，不同层次的大气具有不同的特征和功能。
大气的功能主要包括保护地球、调节气温、传播声音等，它对地球生命的存在和发展起着重要作用。
三、虚拟仿真实验设计与探索为了帮助学生更好地理解地球大气系统的运行机制，我们设计了以下几个虚拟实验：1. 大气层级的模拟与观察实验：通过虚拟绘图工具，学生可以在模拟环境中绘制地球大气的结构图，观察不同层次大气的特征和功能。
2. 大气温度变化的模拟与分析实验：通过输入相应的数据和参数，学生可以模拟不同纬度和季节的气温变化情况，并进行相关的数据分析，了解气候带和季风的形成原因。
基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化研究
基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化研究一、概要随着科技的飞速发展，虚拟地球技术已经逐渐走进了我们的生活。
在这个信息爆炸的时代，如何更好地利用这些技术来提高我们的工作效率和生活质量呢？本文将重点研究一种基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化方法，以期为我国海洋环境的保护和可持续发展提供有力支持。
在这篇文章中，我们首先会介绍虚拟地球的基本概念和技术原理，让读者对这个领域有一个初步的了解。
接下来我们将详细阐述基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化的研究方法和实现过程，包括数据的获取、处理、分析以及可视化展示等环节。
此外我们还将探讨这种方法在实际应用中可能遇到的问题和挑战，以及如何克服这些困难，使之更加完善和实用。
1. 研究背景和意义随着科技的发展，人们对海洋环境数据的可视化需求越来越高。
而传统的二维地图无法满足人们对于海洋环境数据多维度、立体化展示的需求。
因此本研究旨在探索一种基于三维虚拟地球技术的海洋环境数据动态可视化方法，以便更好地展示和分析海洋环境数据。
三维虚拟地球技术是一种将地理信息与计算机图形学相结合的技术，可以实现地理信息的立体化展示。
通过这种技术，我们可以将海洋环境数据以三维的形式呈现在用户面前，使得用户可以更加直观地了解海洋环境的状况。
同时本研究还将探讨如何利用动态效果来增强可视化效果，使得用户可以在观察到海洋环境数据的同时，感受到其变化趋势。
本研究的意义在于：首先，它可以提高人们对海洋环境数据的认识和理解；其次，它有助于政府部门制定更加科学合理的海洋环境保护政策；它还可以为海洋科研工作者提供一种新的可视化方法，有助于他们更好地开展研究工作。
2. 国内外研究现状海洋环境数据的可视化一直是一个备受关注的研究领域，因为它不仅有助于我们更好地理解和分析海洋环境，还能够帮助我们预测未来的海洋环境变化。
近年来随着科技的发展，尤其是计算机图形学和虚拟现实技术的进步，基于三维虚拟地球的海洋环境数据动态可视化研究已经成为了一个热门的研究方向。
虚拟地理环境（0705z1）
虚拟地理环境（0705Z1）Virtual Geographical Environments（一）学科简介虚拟地理环境（Virtual Geographical Environments, VGE）是地理空间信息可视化发展的最后集成系统，它以虚拟现实理念/虚拟现实技术为核心，基于地理信息、遥感信息、以及网络信息与移动空间信息，研究现实地理环境和赛博空间（Cyberspace）的现象与规律，是地理环境在计算机空间的映射。
虚拟地理环境的研究，涉及到计算机图形学／仿真／虚拟现实技术、地球表层系统的地理环境、地理／遥感信息技术与科学、赛博空间与虚拟社区等，并且与虚拟现实、虚拟、虚／实关系、心理学、符号学、美学、信息论等社会、心理与哲学领域有着密切的关系，目前，VGE 系统正被应用到传统GIS 的诸多应用领域之中，如城市设计和规划、城市地下空间管理、环境监测、交通管理、地表建模、旅游等方面，为分析和解决这些领域中的问题提供了新的方式和手段，同时又拓展了新的应用，如数字黄河、虚拟旅游、虚拟校园、教学培训、虚拟企业等领域。
作为新一代地理信息技术手段，VGE 具有广阔的发展前景，该学科的研究生也具有广阔的就业前景。
（二）培养目标本学科培养的研究生，应符合国家对研究生培养的总体要求，同时应达到：1.了解学科发展的现状和动态，具有较扎实的科学可视化、虚拟现实、遥感、地理信息系统等虚拟地理环境学科的基础理论和基本应用技能；2.有对本人所从事研究方向的前沿阵地进行探索的潜在能力；3.培养适应与胜任城市、规划、环境、土地和林业等相关的领域内从事科研、教学、管理与科技开发工作的复合型人才（三）培养方式培养方式以导师负责为主，以导师组、学科团队、行业专家联合指导为辅。
（四）学习年限学术型硕士研究生的学制为3年。
提前完成所有培养环节和论文工作者，可申请提前答辩，但最多只能提前1年；因特殊情况需延长学习年限者，由研究生本人提出申请，经导师和相关部门批准，可适当延期，但学习年限最长不超过5年。
高中地理虚拟仿真实验设计探索——以“地球上的大气”为例
高中地理虚拟仿真实验设计探索——以“地球上的大气”为例高中地理虚拟仿真实验设计探索——以“地球上的大气”为例摘要：本文基于高中地理教学中的虚拟仿真实验设计探索，以“地球上的大气”为例，阐述了地理教学中的虚拟仿真实验在激发学生学习兴趣、提升学习效果等方面的作用，同时探讨了如何在地理教学中利用虚拟仿真技术进行实验设计，并以具体案例说明了虚拟仿真实验设计对学生地理知识掌握、实践能力培养等方面的积极意义。
关键词：高中地理；虚拟仿真实验；地球大气；学习效果；教学应用1. 引言地理学作为一门研究地球表层现象和事物的学科，其内容涵盖广泛，需要学生掌握大量的地理概念、地理现象和地理技能等。
但传统的地理教学往往依靠纸质教材和教师讲解，无法真实地展现地理现象和过程。
为了解决传统地理教学中的一些问题，虚拟仿真实验成为一种新的教学方法。
本文将以“地球上的大气”为例，探讨高中地理虚拟仿真实验的设计和应用。
2. 地理教学中的虚拟仿真实验设计虚拟仿真实验是一种通过计算机技术对实际操作进行模拟的实验方法，它能够模拟真实情境和过程，使学生能够身临其境地进行观察和实验。
在地理教学中，利用虚拟仿真技术进行实验设计可以达到以下几点效果：2.1 激发学生学习兴趣虚拟仿真实验设计能够将抽象的地理概念和现象变得形象、生动，让学生能够主动参与、互动探索，在模拟实验中体验并理解地理原理，从而激发学生的学习兴趣。
2.2 提升学习效果利用虚拟仿真实验进行地理教学可以将地理知识与实际应用相结合，提供更具体、直观的学习材料，帮助学生理解和记忆地理知识。
同时，虚拟仿真实验还能够培养学生的观察能力、分析能力和解决问题的能力，提高学生的学习效果。
3. “地球上的大气”虚拟仿真实验设计“地球上的大气”是高中地理教学中的重要内容之一。
在传统地理教学中，学生只能通过文字和图片来理解大气的结构和运动方式，很难形成直观的印象。
利用虚拟仿真技术进行“地球上的大气”实验设计可以让学生通过模拟实验操作，亲自探索大气的形成、结构及运动规律。
虚拟地理环境PPT课件
地
理 学
一、 虚拟现实：又称虚拟实境/灵境，它是以计算
院 机技术为基础，通过创建一个集三维视觉、听觉和触
地 理
觉于一体的全方位环境，使用户利用系统提供的人机
信 对话工具，同虚拟环境中的物体对象交互操作，使用
息 户仿佛置身于现实环境之中的一门综合性技术。
系
统
专
业
课
程
《虚拟地理环境及其应用》
福
建
师 范
福
建师Βιβλιοθήκη 概念：范大
学
地
理
学
院 化身人类：表现现实界中的人与虚拟地理
地 理
界的化身相结合后的集合整体.
信
息
系
统
专
业
课
程
《虚拟地理环境及其应用》
福
建
师
二、虚拟地理环境的层面分类
范
大
学 地
1、实境面
理
① 地理位置层面
学
院
② 内表数据层
地 理
③ 外表数据层面
信
息
系
2、虚境面
统 专
① 单主体感知认识层面
业
② 互主体社会层面
课
崭新的技术手段而得到广泛的应用。
程
《虚拟地理环境及其应用》
福
建 师
课程目标：
范
大
学
地 理
了解虚拟地理环境的理论与关键支撑技术；
学 并掌握一门虚拟现实建模语言。在通过本
院 地
课程的学习后，可以独自进行简单的虚拟
理 地理环境应用系统开发。
信
息
系
统
专
业
课
程
《虚拟地理环境及其应用》
地理毕业论文虚拟地理环境的多维数据模型与地理过程表达
虚拟地理环境的多维数据模型与地理过程表达虚拟地理环境（Virtual Geographical Environments, VGE）是地球表层空间——“地理环境”在计算机空间的映射。
地球表层空间是大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域，是地球上物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程作用最复杂的区域[1]。
VGE定义为包括作为主体的化身人类社会以及围绕该主体存在的1切客观环境，包括计算机、网络等软硬件环境、数据环境、虚拟图形镜像环境、虚拟经济环境和虚拟社会、政治、文化环境，其中化身人类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[2，3]，它与现实地理环境1样，将是1个包含空间系统、生态系统和社会系统的开放、复杂性巨系统。
对于地理科学而言，最初VGE只是作为地理学研究成果的展示部分，随着VGE研究的深入，它已在很大程度上影响了地理学研究的方法、手段和思维方式，即VGE 多维和动态的空间分析参与到地理过程研究中，VGE已在1定程度上影响到地理学的研究范式[4，5]。
1 虚拟地理环境的表达近年来，计算机图形学、科学计算可视化和虚拟现实技术的发展为研究者提供了直观处理研究结果的技术方法，被公认为是科学研究过程的重要组成部分。
它在计算机空间（Cyberspace）中为研究者开辟了1个具有沉浸感的虚拟环境，实现了3维空间和时态数据的可视化，并使研究者既能在虚拟环境中交互地操控研究对象，又可以在仿真模拟等科学计算过程中实时地得到正在处理的动态过程的反馈。
随着地理科学各分支学科、地理信息科学、地球系统科学的发展，科学计算可视化和虚拟现实技术也在地理科学研究中得到巨大发展[6—9]，具体表现在VGE 学科研究进展上。
建立VGE系统的关键在于其空间数据模型的建立[10—12]。
VGE 主要由建立地球表层空间数值模拟的地理环境可视化与虚拟现实模型、空间数据模型和专业模拟数学模型3大子系统组成（图1）。
基于Skyline-TerraExplorer Pro的多用户虚拟地理环境协同学习模式研究
用户 虚 拟 地 理 环 境 协 同 学 习 模 式 ， ３ Ｄ地理 情 境 化 的 科 学 学 习 环 境 中 分 析 地 理 问题 ，
更 好 地 培 养 学 生 的 空 间思 维 能 力 。 多 用 户
作成 员方 跟 随 管 理 员的 导 航 视 角 同 步 浏 览 场 景 模 拟 现 实 地 理 环 境 ， 使 学 生 能 在 逼 真
ＣＵ ｌ
ｌ ｔ Ｊ． ￡
Ｏ ｈ ｌ ｎ ａ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ １ Ｏ ｎ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ Ｉ ｏ ｎ Ｈ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ
远程 教 育研 究
基于 Ｓ ｋ ｙ ｌ ｉ ｎ ｅ － Ｔ ｅ ｒ ｒ ａ Ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｏ 的 多 用户虚 拟 地理环境协 同学 习模式研 究
关键词 ： Ｔ ｅ ｒ ｒ ａ Ｅｘ ｐ ｏ ｒ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｏ 虚 拟 地 理 环 境 多 用 户协 同学 习
中 图分类号 ： Ｇ ６ ３ ３ ． ５ ５
文献 标 识码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ６ ７ ３ ． ９ ７ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ （ ａ ） 一 ０ １ ６ ２ －０ １
多 用户 虚拟环境协 同会话 ， 即名 同 学 参 加 本次 协 同 。
（ ４ ） 如果其他学 生对本次 会话感兴趣 ， Ｎａ ｍｅ 参数， 键 入 协 作 服 务 器 主机 名 称 或 地
据的探究性学 习 ， 使 地 理 问题 的 研 究 个 更 加科 学严 谨 ， 使 用Ｔ ｅ ｒ ｒ ａ Ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｏ 提 供
美 国Ｓ ｋ ｙ ｌ ｉ ｎ ｅ 软件 系统 有限 公司 （ Ｓ ｋ ｙ ｌ ｉ ｎ ｅ 导着 主场景导航演 示 ， 因 为 管 理 员唯 一 有 ４结语 件 是 利 用 航 空影 像 、 卫星数据、 数 字 高程 模 型 和 其 它 的２ Ｄ或 ３ Ｄ 信 息源 ， 创建 的 一 个 交
虚拟地理环境在GIS专业开设的探讨
地理学是 一门研 究地球表层 自然要 素与人文要素相互 作用 、 系及其 时空规律 的科 学 ， 关 具有跨 越 自然科 学 和社会科学 的性质 ， 地理科学 的健全发展需 要各 分支学科 的发展与创新 ． 计算数学 和地理 信息 系统等空 间信 息科学 的发展 势必加速地理学研究方 法 的变 革 ， 也是 地 理学 积极应 用新 理论 、 方 法和新 技术 的必然趋 势 ， 新 只有这样才能 实现现代地理学集基础科 学、 技术科学 和工 程科学于一体 的科学 目标 Ｊ ． ２ 世纪 ８ ０ ０年代末 ， 随着 网络技术 和计算 机 的快速 发展 ， 虚拟 现实技 术在 医学 、 娱乐 、 事与航 天工 业等领 军 域都得到 了广泛 的应用 ， 也为地理 学的发展带来 了更 多机遇 和挑 战 ． 在这种 背景下 ， 地理 学研究 者开始借 助于虚拟现实技术来认识 现实地理环境 ， 虚拟地理 环境就应运 而生 。 ． 。
关于地 理系统 的虚拟实验室 ， 强调 人的感知性和沉 浸感 ， 让更多 的地学工作 者利用 网络技 术 同时在虚拟 的实验
室进行 交流和讨论 ． 虚拟地理环境集成 了多源信息采集 、 地理信息 系统 、 理模型 管理 、 拟现实 、 地 虚 网络、 能 智 体等技 术 ， 它是 以化身为基础 的多用 户分 布式 三维智 能虚 拟环境 ， 是地 理环境 、 特定 地理 现象 和规律 的数字 与
第１ ９卷
第 ４期
地理虚拟仿真实验设计与应用探究
地理虚拟仿真实验设计与应用探究作者：陈嘉欣来源：《广东教学报·教育综合》2020年第88期随着《普通高中地理课程标准（2017年版）》的推行、《关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0的意见》《中国教育现代化2035》等一系列文件的出台，教学方式的创新、教师信息技术应用能力的提升成为了地理教学中探讨的热点。
现代信息技术的快速发展有利于改变传统地理教学模式，突破环境及仪器设备等因素的限制，提高地理教学质量。
近年来，虚拟仿真实验成为地理教学中的热门技术。
应用于教学的虚拟仿真实验是以虚拟仿真技术为依托，结合课程标准，构建高度仿真的虚拟实验环境和认知对象，使学生在这一过程中学习新知、培养实践力的模拟仿真实验。
一、虚拟仿真实验在地理教学的应用价值1.降低知识抽象难度，提高教学效果根据戴尔的“经验之塔”理论，教学活动应从具体经验入手，逐步进入抽象经验，便于学生理解和接受所学知识，降低学习难度。
高中地理所学的知识中涉及大量抽象的地理现象和过程，许多地理现象具备空间广阔性大、时间广延性长、不可见等学科特殊性，如大尺度的天气现象等;加之传统的地理课堂实验往往过于局限，无法高度还原地理现象，从而导致教学效果实际上并没有得到显著的提高。
而虚拟仿真技术沉浸式的特点，其所创造的学习环境具有物理、环境和行为的真实感，使学生产生身临其境的感觉。
如此一来，抽象知识具象化，使学生对难以全面观察的地理现象有具体的认识，也为实验后知识的总结概括创造了条件。
2.创新培育地理学科核心素养的学习方式随着“地理学科核心素养”的提出，如何创新地理学习方式，培养学生地理核心素养俨然已成为地理教学的热点话题。
而深入钻研地理学科核心素养，不难发现，人地协调观、综合思维、区域认知和地理实践力是相互联系的有机整体，都离不开学生空间智能的培养。
虚拟仿真实验可营造直观、生动的地理实验环境，培养学生空间思维能力，创新地理教学方式;而虚拟仿真实验的强交互性，使学生可自行对实验过程进行控制，且机器能够对人的操作给与实时反应，因此可以提升学生的学习兴趣，培养学生地理实践力，提高学生创新能力。
面向地理实习的虚拟庐山环境建设
（ ） 空间分析与辅助决策 ５ 空间分析和辅助决策 模 块 主 要 基 于 两 点 ： 一是辅助学 生设计实习线 路 和 分 散 实 习 小 组 自 主 决 定 实 习 调 查 时 提 供实习线路的分析和决策 帮 助 ； 二是辅助学生对实习区域 培 养 地 理 思 维， 如计算兴趣区的 各种地理现象 联 系 思 考 ， 坡度 、 坡向 、 剖 面 等。与 其 它 的 地 理 信 息 系 统 中 辅 助 决 策 模块相比 ， 主要 有 多 图 层 叠 加 分 析 、 地图数据与属性数据 最优 路 径 分 析 等 ， 并能提供相应的统计分析专 共同分析 、 题图 。 图 ５ 是最优实习路线的分析示意图 。
４ １
集相关的地理空 间 信 息 ， 以遥感图像和 Ｇ Ｉ Ｓ 数 据 为 依 托， 运用 Ｅ 并且 ＮＶ Ｉ ３． ５、 Ａ ｒ ｃ Ｇ Ｉ Ｓ ９． ３ 等 软 件 进 行 可 视 化 分 析， 用 Ｃ＃ 自行开发界面和接口程序 。 ３． ２ 系统结构组成 系统主要内容 分 为 三 个 部 分： 虚 拟 实 习、 仪器操作 植 被、 土 壤、 气 和教学管 理。虚 拟 实 习 包 括 庐 山 概 况、 水文、 资源、 环境、 地质和第四纪地貌等内容， 形式上 候、 观察内容的文字描述和 既有各观察点的空间位置坐标、 照片、 图形等， 也有实习区域各实习专题信息。仪器操 手持 Ｇ 测距仪、 气压海拔仪等 作主要包括地质罗盘、 Ｐ Ｓ、 实习成绩评定 使用方法。教学管理主要包括实习要求、 实习成绩的评定以及实习期间辅助管理。系统 的标准、 结 构 图 如 图 １。
摘 要： 针对目前地理野外实践教学中教学方式 、 教学方 法 的 不 足 以 及 客 观 条 件 上 的 限 制 ， 提出面向地理实习 内容和系统结构 。 系统借助 Ｓ 结合地理信息系统 、 的虚拟庐山环境建设系统设计的原则 、 ｋ ｌ ｉ ｎ ｅ三维开发平台 ， ｙ 虚拟现实 、 三维可视化与建模等技术 ， 开发集三维展示 、 查询 、 空间分析以及多媒体演示功能为一体的面向 地 理 实习的庐山虚拟地理环境交互式平台 。 关键词 ： 地理实习 ； 虚拟地理环境 ； 庐山 （ ） 中图分类号 ： Ｘ ３ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ １ ７ ９ ４ ２ ０ １ ０ ０ ５ ０ ０ ４ ０ ０ ３ － － － ０ 引言 实践教学在 高 校 的 人 才 培 养 和 学 校 改 革 发 展 中 发 挥 着重要作用 ， 野 外 实 习 是 实 践 教 学 的 核 心 组 成 部 分， 是学 生理解理论知 识 、 形 成 主 动 学 习 精 神、 锻炼综合素质和能 力的过程 ， 是培 养 学 生 创 新 能 力 和 实 践 能 力 的 重 要 途 径， 但现阶段由于 课 时 、 经 费 等 方 面 的 限 制， 传统野外实习的 局限性也越来越暴露出来 ， 传统野外教学实习的教学效果 有时难以得到保证 。 作为从地图与 Ｇ 虚拟地理 Ｉ Ｓ 演变而 来 的 地 理 学 语 言 ， 环境集成了多源信息采 集 、 地 理 信 息 系 统、 地 理 模 型 管 理、 虚拟 现 实 、 网 络、 智 能 体 等 技 术， 它 是 地 理 环 境、 特定地理
面向虚拟地理环境的Linux平台地理分析模型服务化封装方法
面向虚拟地理环境的Linux平台地理分析模型服务化封装方法谭羽丰;陈旻;张博文;沈超然;温永宁【期刊名称】《测绘学报》【年(卷),期】2018(047)008【摘要】地理分析模型是对现实世界中地理过程的抽象与表达,是虚拟地理环境能够反映真实世界的重要工具.随着地理学的发展,跨领域、多学科合作式地理建模逐渐成为地理学的研究趋势,地理分析模型共享与重用也已经成为研究热点之一.然而,地理分析模型运行平台的差异性导致了其在共享与重用上存在困难,表现在用户难以直接透明共享不同平台下的模型.目前,地理分析模型运行平台主要包含Wi ndows与Li nux,Li nux平台上存在大量模型,但相关模型服务共享与重用研究相对较少.本文面向Li nux平台不同操作系统,分析其差异性及安全性,设计模型服务化的安全策略;面向Li nux平台下地理分析模型的异构特征,设计了模型基本信息描述接口、行为接口及部署接口,实现Li nux系统下地理分析模型的服务共享与重用.本文以system for automated geoscientific analyses(SAGA GIS)中的网格分析模型为例,对所设计的Li nux平台下地理分析模型服务化封装方法进行了验证,显示了所设计封装策略的可行性,为Li nux平台下地理分析模型的共享与重用提供了理论与方法基础.【总页数】12页(P1031-1042)【作者】谭羽丰;陈旻;张博文;沈超然;温永宁【作者单位】虚拟地理环境教育部重点实验室 ,江苏南京210023;江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,江苏南京210023;江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点 ,江苏南京210023;虚拟地理环境教育部重点实验室 ,江苏南京210023;江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,江苏南京210023;江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点 ,江苏南京210023;虚拟地理环境教育部重点实验室 ,江苏南京210023;江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,江苏南京210023;江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点 ,江苏南京210023;虚拟地理环境教育部重点实验室 ,江苏南京210023;江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,江苏南京210023;江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点 ,江苏南京210023;虚拟地理环境教育部重点实验室 ,江苏南京210023;江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,江苏南京210023;江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点 ,江苏南京210023【正文语种】中文【中图分类】P208【相关文献】1.面向模糊地理对象的虚拟地理环境动态建模研究 [J], 朱军2.一种面向最终用户的可视化网页数据抽取及服务化封装方法 [J], 刘晨;孟昭彤;韩燕波3.地理模型的服务化封装方法研究 [J], 胡迪4.面向军事指挥人员空间认知规律的虚拟地理环境设计研究 [J], 胡香;巩保胜;胡建磊;王永安5.地理统计分析模型服务化封装与应用 [J], 卓嵩; 陈中林; 黄瑞金; 刘秀菊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高校虚拟地理综合实践教学系统的整合与设计
高校虚拟地理综合实践教学系统的整合与设计
江辉仙;吴志杰
【期刊名称】《龙岩学院学报》
【年(卷),期】2006(24)6
【摘要】论述如何把虚拟现实技术引入高校地理教学,实现地理教学各分支学科实践教学的内容整合与形式整合,从而达到地理各学科知识综合学习,使学生在教学实践活动中能够更直观了解和掌握地理知识,起到地理教育研究性学习的效果.并以流水地貌实验为例,介绍了虚拟现实技术在地貌实验教学中应用原理和方法.论述虚拟实验技术在高校地理实践教学中整合应用对地理实践教学与研究的影响.
【总页数】4页(P102-104,107)
【作者】江辉仙;吴志杰
【作者单位】福建师范大学地理科学学院,福建,福州,350007;龙岩学院,福建,龙岩,364012
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于认知弹性理论的虚拟教学系统设计实践探讨 [J], 罗虹;王士勇
2.基于个人智能终端的分布式虚拟现实实践教学系统的设计 [J], 宋鹰; SONG Sean
3.工程实践课程用车削刀具虚拟仿真教学系统设计 [J], 黄雪梅;杨立平;韩永杰;佟永祥;吴滨
4.通过构建虚拟实践课堂培养高中生地理综合思维素养 [J], 胡利学
5.基于虚拟与真实仪器优化整合的物理演示实验设计与实践——以虚拟相位计设计为例 [J], 郭铁梁;姜洪喜;王奎奎;孙雪;李炳槐
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摘 要：作为21世纪新概念的地理设计(GeoDesign)被引入传统的规划与设计领域之中。在风景园林、城市规划中加入地理分
析并整体性地考量设计方面的问题，是地理设计的核心价值体现。地理分析的工具多种多样，不少地理设计相关人士试用过
AutoCAD、ArcGIS之类的传统地理分析软件，取得良好成果。除此之外，在20来年的发展过程中，虚拟地理环境(Virtual Geographic
1 引论：地理设计与虚拟地理环境
作为21世纪新概念的地理设计(GeoDesign)被引入传统规划与设计 领域之中，意为在风景园林、城市规划中结合地理分析，将三维地理环境 整体性地作为设计对象、全面考虑设计问题[1]。相较于传统的建筑设计、 风景园林与城市规划而言，从属于地理空间中的事物均可参与设计过程， 对设计的分析和决策产生影响。在地理设计中，部分空间分析软件作为地 理分析辅助工具常常被予以采用，如CAD、GIS等[2]，它们将地理信息数 字化、系统化，利用自身平台的信息处理优势来完成地理分析，为进一步 的地理设计提供坚实有用的后续支持。
主题 地理设计
基于虚拟地理环境平台的地理设计研究
Research on GeoDesign Based on Virtual Geographic Environment Platform
林天鹏 / LIN Tian-peng 林 珲 / LIN Hui 胡明远 / HU Ming-yuan 施家城 / SHI Jia-cheng
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主题 地理设计
DEM (数字高程模型)
道路、郊游径 地图
坡度 高程 是否加固
利用地形要素进行 的加权分析
安全性 评价
游览关键视点
可视域
利用可视域进行 的可视分析
开放度 评价
GPS信息(照片) 来自
拍照地点 位置信息
利用拍照地点进行 的点密度分析
图2 路径选择评价——虚理地理环境平台上3项因子的分析流程示意图
由于地质公园内可选择的郊游径众多，笔者挑选出若干路径，利用虚 拟的地质公园万宜水库及其周边环境对其进行分析，意在比较在各种不同 因子下路径对于郊游出行的适宜程度。在研究范围内，共有9段郊游径被 列为路径评价的对象(图1)。此9条道路的路况与维护状况各不相同，同时 道路截面、郊游行进难度、风景吸引程度也有较大程度差异。在游人参观 地质公园的过程中，选择不同的郊游径需要不同的体力强度，同时，也会 获得不同的风景体验。若能提前了解各路段在各关注因子上的信息，游人 可按自身需要提前做出路径安排，而地质公园管理方也可有针对性地改善 路径中不足的设施、提升游人的使用体验。经上考虑，使用路径评价来作 为地理设计的尝试性研究颇有意义。
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GeoDesign
图例
大网仔路 上窑郊游径 西贡西湾路 西贡万宜路 麦里浩径1段 麦里浩径2段 雷地礅径 山顶径 环回径
图1 研究案例——香港地质公园万宜水库地区9条重要游览径位置
笔者认为，可以尝试以虚拟地理环境作为平台开展地理设计，来验证两者 结合的可行性。
2 地理分析：虚理地理环境与地理设计的结合点
吸引度 评价
在研究实验中，笔者初步挑选出3项因子，即安全度、开放度及吸引 度，来作为路径评价的标准。“安全度”在实验中指在路径上行走遇到地 质灾害发生的可能性大小，可能性越小则安全系数越高，毕竟相较平地公 园来说，香港的地质公园均坐落在崎岖山地，有较高的发生山体滑坡的 可能性；“开放度”指地形的开阔程度，使用视域(Viewshed)分析来衡 量，即当郊游者身处某地时其视线可达的总的范围大小；“吸引度”用来 描述风景对游人的吸引程度，按照作者的理解，这近似可认为是“风景越 优美的地方游人拍照越频繁”，因此采用游人拍照频率进行衡量，大致可 反映出游人对各地点风景的偏好结果。 3.3 路径选择的地理分析过程
理的地理数据可视化往往能起到事半功倍的成效，直观、明显地反映出地 理分析问题并支持决策者的判断。此三环节缺一不可，只有一应俱全，地 理分析的进行才能井然有序、对地理设计的支持才能坚实可靠。
以笔者目前经验来看，虚理地理环境的平台能够胜任地理分析这3个 所必需环节的工作。从笔者案例中采用的虚拟地理环境平台为例来看，管 理和储存的数据库上采用了MySQL的免费开源数据库，对空间地理信息 支持较成熟，并可以使用地理相关插件按索引进行检索和查询。分析部分 采用了Python与C++编写的针对性地理分析工具，可以熟练地提取并分析 数据库中的地理数据，并将结果写入数据库中。而可视化部分，本平台利 用了Open Simulator(OpenSim)软件来作为可视化的平台，地形、水域 与运算结果可以在平台中得到三维的模拟与可视化，为最终决策者提供直 观而形象的结果，帮助其完成地理设计的过程。
从词义上来说，“地理”是虚拟地理环境与地理设计的共通点，也是 两者协作结合点的关键所在。在地理的基础上，虚拟地理环境强调对真实 世界中的地理环境进行数字化和虚拟化，通过计算机来模拟，完成地理数 据的存储、分析与可视化，从而为决策提供支持；而地理设计则偏向于在 风景园林与城市规划中引入地理分析，用其结果辅助设计，从而达到全局 考量、协调周边环境的目的。初步来看，前者侧重于地理数据管理和现实 环境模拟，而后者偏向于设计和规划，若两者可在地理数据处理流程中以 上下游的关系进行结合，便可达到协同工作的目的。虚拟地理环境作为平 台，进行地理数据的筛选、处理和分析，而输出的可视化结果可以为地理 设计需要的环境分析提供决策建议。两者各施所长、相辅相成，便可实现 最佳的结合。
虚拟地理环境(Virtual Geographic Environment，VGE)概念的提
出距今约20余年，此阶段已积累较多的地理分析经验。它包括作为主体 的化身——人类社会以及围绕该主体存在的一切客观环境，其中的地理位 置层面、内表达数据层面及外表达镜像层面整合形成强大的三维地理信息 平台，能够完成地理数据的存储、分析和可视化，并为地理设计提供决策 支持[3]。此外，化身因素的引入有助于让设计者通过人的视角来思考设计 问题，跳出传统的“上帝视角”，在如视域分析、风景吸引度分析等方面 可发挥出独特能力。结合笔者熟知的项目，在珠三角空气污染物分布和扩 散模拟的研究中，它在区域尺度下能够对地理过程模型进行合理的空间分 析和可视化[4]，而在虚拟香港中文大学平台上，在社区小尺度下的微环境 模拟、城市空间的视域分析也表现出色[5-6]。考虑到其地理分析的能力，
实现“地理分析”的目标需有一些技术支持，其中，在地理信息的储 存管理、分析及可视化3个步骤之上，所需的工具必不可少。首先，地理 信息的储存和管理环节需要合适的地理信息数据库，它可以将地理信息按 照地理位置索引进行存储和组织，方便查询过程中随时调取。其次，对地 理信息的分析工具而言，它必须能够成熟地处理矢量与栅格化的地理信息 数据，满足常规的分析和计算功能。此过程中，分析工具须能从数据库中 便捷提取相关地理信息，针对分析目标进行适当计算、变换和处理，方可 输出需要的分析结果。最后，运算结果的可视化也是重要的环节之一，合
Environment，VGE)从概念提出到成熟应用也积累了较多的经验。将虚拟地理环境作为地理分析的平台，从地理分析的视角验证其
辅助地理设计的方法与可行性，探讨两者的结合点与协作方法，并以香港地质公园规划中路径选择评价为例，确定了路径选择的评
价因子，并应用地理设计的方法，在虚拟地理环境平台支持下开展地理分析，评价与选择合适的规划路径，探索了基于虚拟地理环
3 可行性实践：香港地质公园路径选择案例研究
3.1 香港地质公园案例选择 选择一例实际项目来说明虚拟地理环境平台上开展地理设计的可能
方法。该案例以香港地质公园为背景，核心研究地点位于香港特别行 政区新界西贡区的东部、万宜水库周边，涉及面积(含陆域、水域)共约 30km2，其中水库区域约12km2。由于地质公园的独特性，园区内以 自然环境为主，并因地处郊区、环境优美，常被市民选作爬山郊游的首 选地点。公园内兼有部分人工修建的车行、步行郊游道相连成网，供游 人选择。笔者对这些道路进行较为详细的勘测，同时结合地质公园的地 形、斜坡维护、拍摄照片的频繁程度等数据，在虚拟地理环境平台上来 进行地理分析。
境平台的地理设计的技术途径与实现方法。
关 键 词：风景园林；虚拟地理环境；地理设计；香港地质公园规划；路径评价
文章编号：1000-6664(2014)10-0018-04
中图分类号：TU 986
文献标志码：A
收稿日期：2014-04-05； 修回日期：2014-08-22
Abstract: GeoDesign has been introduced into the traditional planning and design field as an innovative conception in the 21st century. According to the key value of the GeoDesign, joining the geo-analysis with landscape design or urban planning and considering the environment wholly sounds significant and meaningful. Various tools have been adopted into GeoDesign to achieve the optimistic results, such as AutoCAD, ArcGIS, etc., experienced by some GeoDesign related researchers. Moreover, Virtual Geographic Environment (VGE) has accumulated enough experience from the conception raised to its mature application in the past 20 years. In this article, the author tends to test the method and validate the possibility towards the VGE-aided GeoDesign from the special viewpoint of geo-analysis, with focus on the combination and cooperation of VGE and GeoDesign. Besides, a case study of Hong Kong Geopark planning work (Evaluation of Path Selection in Hong Kong Geopark) is introduced in this article, for the instruction of VGE application and its combination point with GeoDesign. Key words: landscape architecture; Virtual Geographic Environment; GeoDesign; Planning of Hong Kong Geopark; path evaluation