第13章 虚拟地理环境

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初中地理虚拟实验应用范文

初中地理虚拟实验应用范文

初中地理虚拟实验应用1. 引言随着科技的不断发展,虚拟现实技术逐渐应用于教育领域,为初中地理教学提供了新的可能性。

虚拟实验作为一种新兴的教学方式,能够为学生提供身临其境的地理实验体验,有助于提高学生的学习兴趣和地理素养。

本文将从初中地理虚拟实验的应用出发,探讨其在教学中的优势、现状及发展前景。

2. 初中地理虚拟实验的优势2.1 提高学生的学习兴趣地理虚拟实验可以将抽象的地理知识以生动、形象的方式展示给学生,使学生在轻松愉快的氛围中学习地理。

通过虚拟实验,学生可以身临其境地感受地理现象,激发他们对地理学科的兴趣和好奇心。

2.2 增强学生的实践能力地理虚拟实验为学生提供了自主探究、动手操作的平台,使学生在实践中掌握地理知识。

通过虚拟实验,学生可以亲自操作,观察实验现象,从而加深对地理知识的理解和记忆。

2.3 培养学生的空间思维能力地理虚拟实验有助于培养学生的空间思维能力。

在虚拟实验中,学生可以自由地观察地理现象的三维结构,调整观察角度,从而提高空间认知能力。

2.4 丰富教学资源地理虚拟实验可以充分利用计算机网络资源,提供丰富的地理实验材料。

教师可以根据教学需求,选择合适的虚拟实验,丰富教学内容,提高教学质量。

2.5 降低实验成本与传统实地实验相比,地理虚拟实验无需消耗实验材料,降低了实验成本。

同时,虚拟实验可以随时进行,不受时间和地点的限制,提高了实验的利用率。

3. 初中地理虚拟实验的应用现状目前,地理虚拟实验在初中教学中的应用还处于初步阶段。

部分学校已经认识到虚拟实验的重要性,并在教学中尝试运用。

然而,由于技术、设备等因素的限制,地理虚拟实验的普及程度仍有待提高。

3.1 虚拟实验资源的开发与整合近年来,我国教育部门已经开始关注虚拟实验资源的开发与整合。

一些地理教育平台已经推出了一批适用于初中地理教学的虚拟实验资源,为教师和学生提供了丰富的实验材料。

3.2 虚拟实验在课堂教学中的应用在课堂教学中,教师可以结合地理知识,运用虚拟实验进行生动的教学。

VGE

VGE

• 低通过滤的概念存在于各种不同的领域, 诸如电子电路,数据平滑,声学阻挡,图 像模糊等领域经常会用到。 • 在数字图像处理领域,从频域看,低通滤 波可以对图像处理进行平滑去噪处理。
低通滤波器
• 低通滤波器概念有许多不同的形式,其中包括 电子线路、图像模糊处理等等,这两个工具都 通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了 信号的平滑形式。 低通滤波器的幅频
低通滤波
• 低通滤波(Low-pass filter) 是一种过滤方式, 规则为低频信号能正常通过,而超过设定 临界值的高频信号则被阻隔、减弱。但是 阻隔、减弱的幅度则会依据不同的频率以 及不同的滤波程序(目的)而改变。它有 的时候也被叫做高频去除过滤(high-cut filter)或者最高去除过滤(treble-cut filter)。 低通过滤是高通过滤的对立。
三 研究方向的子方向
• 研究方向四:信息/虚拟地理与区域可持 续发展 在信息社会大背景下,从信息地理/虚 拟地理角度,探索区域可持续发展理论、 方法与实践,主要的研究从全球化/本土化、 虚拟经济、网络社会(虚拟社区、网络教 育等)、复杂性信息系统、公众参与、群 体决策等角度开展研究。
高通滤波
• 高通滤波(high-pass filter) 是一种过滤方式, 规则为高频信号能正常通过,而低于设定 临界值的低频信号则被阻隔、减弱。但是 阻隔、减弱的幅度则会依据不同的频率以 及不同的滤波程序(目的)而改变。它有 的时候也被叫做低频去除过滤(low-cut filter)。高通滤波是低通滤波的对立。
三 研究方向的子方向
• 研究方向三:虚拟地理环境与虚拟地理学 该方向以网络信息空间、虚拟现实以及数 字地球发展为背景,研究信息社会/知识社会 下虚拟地理学的理论和方法,探索虚拟地理环 境的基本规律,以及虚拟地理环境和现实地理 环境的相互关系和作用特征。 具体研究内容包括:虚拟地理学的理论和 方法框架,虚拟地理学与赛博地理学、信息地 理学的相互关系理论,虚拟地理环境的时间维、 空间维特性,虚拟地理环境的演化驱动力机制, 虚拟地理环境与数字地球等。

城市虚拟地理环境的研究与实现

城市虚拟地理环境的研究与实现
e v rnme t ss tu a h ha e o s a e i fr ain o iy i e ls d. n io n si e p, nd t e s r f3D p c n om to fc t sr a ie K e wor s y d Ciy vru lg o r p c e vio me s TI t ita e g a hi n r n nt N CS G I f r to h rng n o ma in s a i
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

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。

恢复性虚拟自然环境研究进展——基于CiteSpace_可视化分析

恢复性虚拟自然环境研究进展——基于CiteSpace_可视化分析

㊀第20卷㊀第4期2022年8月中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业JournalofChineseUrbanForestryVol 20㊀No 4Aug 2022恢复性虚拟自然环境研究进展∗基于CiteSpace可视化分析尹程程㊀李同予㊀翟长青㊀薛滨夏㊀安㊀欣哈尔滨工业大学建筑学院寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室㊀哈尔滨㊀150000㊀收稿日期:2022-04-23∗基金项目:黑龙江省自然科学基金面上项目(LH2020E052)ꎻ互动媒体设计与装备服务创新文化和旅游部重点实验室开放㊀㊀㊀㊀㊀㊀课题(20201)ꎻ互动媒体设备与装备服务创新文化和旅游部重点实验室开放课题(20206)㊀第一作者:尹程程(1998-)ꎬ女ꎬ硕士ꎬ研究方向为健康促进环境设计ꎮE-mail:923158337@qq com㊀通信作者:薛滨夏(1966-)ꎬ男ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ研究方向为健康促进环境设计㊁园艺疗法ꎮE-mail:binxia68@126 com摘要:虚拟自然环境助益人类身心健康恢复已在诸多研究中得到证实ꎮ为了加深对恢复性虚拟自然环境所产生疗愈效益及其评估方法的了解ꎬ也为后续研究提供参考与新思路ꎬ文章以WOS(Webofscience)为数据库ꎬ获取2010 2022年恢复性虚拟自然环境研究领域共95篇英文文献ꎬ采用citespace可视化呈现ꎬ分析其研究国家与地区㊁发文作者与机构㊁关键词聚类㊁核心文献研究内容与方法ꎬ总结研究热点趋势ꎮ结果显示:恢复性虚拟自然环境研究于2018年受到广泛关注ꎬ主要研究集中在欧美高校ꎬ机构合作网络分散且合作程度低ꎻ热点研究领域有 探索心理生理恢复 减轻病人疼痛感 疗愈效益 心率变异性生物反馈 绿色运动 改善患者预后效果 环境感知 等ꎮ基于分析结果ꎬ从强化多理论研究应用㊁建立多维度恢复效果评估体系ꎬ以及加强作者间㊁机构间合作联系3方面提出研究展望ꎮ关键词:虚拟现实ꎬ恢复性环境ꎬCiteSpaceꎬ研究热点与趋势DOI:10.12169/zgcsly.2022.04.23.0001ResearchProgressinRestorativeVirtualNaturalEnvironment:VisualAnalysisBasedonCiteSpaceYinChengcheng㊀LiTongyu㊀ZhaiChangqing㊀XueBinxia㊀AnXin(SchoolofArchitectureꎬHarbinInstituteofTechnologyꎻKeyLaboratoryofColdRegionUrbanandRuralHumanSettlementEnvironmentScienceandTechnologyꎬMinistryofIndustryandInformationTechnologyꎬHarbin150000ꎬChina)Abstract:Ithasbeenprovedinmanystudiesthatvirtualnaturalenvironmentisconducivetohumanphysicalandmentalhealthrecovery.ThepaperusesWOS(WebofScience)asthedatabasetoretrieve95Englishpapersonrestorativevirtualnaturalenvironmentpublishedinrecent13yearsꎬandthenadoptsCitespacevisualizationtoanalyzetheresearchscaleꎬcountriesandregionsꎬauthorsandinstitutionsꎬkeywordclusteringꎬcorecontentandmethodsforliteratureresearchꎬandsummarizetheresearchhotspotsandtrends.Theresultsshowthattheresearchonrestorativevirtualnaturalenvironmentattractedwideattentionin2018ꎻEuropeanandAmericanuniversitiesarethemainforceintheresearchꎬandthecooperationnetworkisloosewithlesscollaborationꎻtheresearchhotspotsinclude exploringpsychophysiologicalrecovery ꎬ alleviatingpatients senseofpain ꎬ therapeuticbenefit ꎬ heartratevariabilitybiofeedback ꎬ greenexercise ꎬ improvingpatients prognosiseffect and environmentalperception .Basedontheresearchresultsꎬthepaperprospectsthefutureresearchfromthe3aspectsofmulti ̄theoryresearchandapplicationꎬestablishmentofmulti ̄dimensionevaluationsystemforrestoration㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第20卷effectandboostingthestrongcooperationandliaisonsbetweenauthorsandinstitutions.Keywords:virtualrealityꎬrestorativeenvironmentꎬCiteSpaceꎬresearchhotspotandtrend㊀㊀«2021世界卫生统计报告»指出:人类身心疾病发病率升高ꎬ愤怒㊁焦虑㊁抑郁等消极情绪会导致肥胖㊁糖尿病㊁心血管疾病㊁内分泌-免疫系统等多种疾病ꎮ身心健康问题已成为当代人类快节奏生活下需面临的巨大挑战ꎮ环境心理学者Kaplan[1]与Ulrich[2]专注于恢复性环境对心理生理复愈效益的研究ꎬ分别提出 注意力恢复理论 与 压力缓解理论 ꎮ恢复性自然环境是指对人身心健康具有恢复促进作用的自然环境ꎬ对人类健康的积极贡献已在许多研究中得到检验[3]ꎮ由于城市化导致自然生境减少ꎬ恢复性自然环境成为了城市中的稀缺资源ꎬ难以在日常生活中充分接触ꎬ人们迫切希望于日常生活中也能拥有身处自然般的身心体验ꎬ因此ꎬ虚拟现实技术为人们自然复愈提供了机会ꎮ近年来信息㊁传感㊁网络和人工智能等技术发展迅速ꎬ带动了智能康复技术发展ꎬ国内外已开展诸多利用智能技术进行临床康复干预与评估的研究应用[4]ꎬ虚拟现实技术作为人类健康治疗的一种替代手段ꎬ被用来引发特定情绪状态㊁调节呼吸㊁改善心率变异性水平㊁减少疼痛焦虑ꎬ提高专注力[5]ꎮ虚拟现实的沉浸感㊁交互性和构想性为用户提供身临其境的仿真视景ꎬ运用虚拟现实技术搭建人与自然间的桥梁ꎬ人们能便利地亲近体验自然ꎬ使虚拟自然环境疗愈成为缓解各类身心疾病的有效方法ꎬ是恢复性虚拟自然环境研究的目的与意义所在ꎮ本研究数据来源于Webofscience核心合集数据库ꎬ检索时间为2010 2022年ꎬ采用 主题 AND 文献类型 AND 语种 基本检索模式ꎬ主题词为恢复性自然环境(RestorativeEnvironmentORNatureORForestORGardenORGreen)㊁虚拟现实(VirtualRealityORVR)和康复(RecoveryORHealthORFitnessORHealingORBenefit)ꎬ使用AND检索式进行交叉组合检索ꎬ语种为 English ꎬ最后获取2010 2022年的文献共335篇ꎬ去除重复得到目标文献95篇ꎮ采用Citespace5 8 R3进行发文量㊁研究国家地区㊁发文作者及机构可视化分析ꎬ探究国际上此领域研究的国家㊁集中区域与研究强度ꎬ以及权威学者与合作网络ꎮ通过关键词聚类共现与时间线图谱展现文章研究重点ꎬ从时间维度体现关键词演变情况及发展趋势ꎻ通过高中心性关键词(BetweenCentrality)度量关键词节点重要程度ꎮ1研究规模1 1发文量如图1所示:恢复性虚拟自然环境领域研究始于2010年初ꎬ至2017年文章数量均较少ꎻ2018 2020年文章数量增加ꎬ尤其在2020年全球疫情暴发背景下ꎬ此领域开始引起学者重视[6-7]ꎻ2021年发文量稍有减少ꎬ但不足以说明热度退却ꎻ2022年第一季度内有11篇文章发表ꎮ图1㊀2010 2022年虚拟现实恢复性环境发文量变化1 2研究国家与地区研究国家共现图谱(图2)表明ꎬ研究强度较大的国家依次为英格兰㊁美国㊁中国㊁德国㊁图2㊀研究国家共现图谱841㊀第4期㊀尹程程㊀李同予㊀翟长青ꎬ等:恢复性虚拟自然环境研究进展㊀㊀意大利㊁加拿大㊁瑞典ꎮ研究国家时序图谱(图3)表明ꎬ依次开展研究的国家为加拿大㊁瑞典㊁英格兰㊁德国㊁美国㊁中国ꎮ图3㊀研究国家时序图谱1 3发文作者与研究机构如图4所示ꎬ节点较大的前4名作者为White㊁Browning㊁Chirico㊁Gaggioliꎮ目前作者间主要形成两个合作网络ꎬ分别以White㊁Browning为中心ꎬ前者进行虚拟自然环境减轻病患治疗痛苦体验方向研究[8]ꎬ后者进行虚拟自然环境唤醒积极情绪方向研究[9]ꎮ图4㊀发文作者共现图谱由图5可知ꎬ影响力较大的研究机构依次是埃克塞特大学㊁哈佛大学公共卫生学院㊁哈佛艺术研究生院㊁伯明翰大学㊁瑞典卡罗琳学院ꎮ目前研究机构间以爱沙尼亚生命科学大学和英属哥伦比亚大学为中心形成最大合作辐射网络ꎬ第二大合作网络以瑞典卡罗琳学院为中心ꎮ哈佛大学公共卫生学院㊁哈佛艺术研究生院研究强度分别位列全球第二㊁三名ꎬ联合波士顿癌症研究所形成美国本土最大合作网络ꎮ图5㊀发文机构网络共现图谱2研究热点2 1关键词分析由表1可知:环境㊁焦虑㊁压力恢复㊁森林㊁健康等词为近年热点词汇ꎻ中心性最高关键词为环境ꎬ包括景观㊁森林㊁绿地等自然环境ꎬ此外还涉及焦虑㊁压力㊁健康等心理生理相关词汇ꎮ表1㊀高中心性关键词前10总览编号㊀㊀关键词中心性初次出现年份关键词频次1environment(环境)0 532010182anxiety(焦虑)0 30201463recovery(恢复)0 252015134stressrecovery(压力恢复)0 222014165exposure(暴露)0 172017176perception(儿童)0 14201657forest(森林)0 12201848benefit(益处)0 112010149health(健康)0 1120171310landscape(景观)0 11201862 2关键词聚类分析如图6所示ꎬ文献规模最大为#0探索心理生理恢复ꎬ聚类轮廓值最高为#1减轻病人疼痛感ꎬ聚类#3心率变异性生物反馈和聚类#7环境感知为最新研究热点ꎮ筛选文献高被引频次的6个聚类ꎬ总结13篇核心文献研究内容与研究方法ꎬ其中被引频次最高的4篇文献为:Valtchanov等[10]最早提出虚拟自然具有复愈效果ꎻTashjian等[11]首次测量了虚拟自然对住院患者疼痛感受的影响ꎻGold等[12]发现虚拟自然体验可减少儿童抽血时的痛苦ꎻAnderson等[13]提出虚拟自然可为宇航员㊁潜水员等长期封闭人员放松(表2)ꎮ941㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第20卷图6㊀关键词聚类时间线图谱表2㊀6个聚类核心文献研究概况㊀聚类被引频次㊀作者㊀㊀研究内容㊀㊀㊀㊀研究方法探索心理生理恢复108Valtchanov等[10]虚拟自然环境恢复效果三种方式测量恢复效果:zippers㊁心率皮电㊁心算测验61Anderson等[13]使用虚拟现实呈现沉浸式自然场景皮电和心率变异性测量心理生理唤醒ꎻ问卷测量积极消极情绪和场景质量48Yu等[14]虚拟现实森林和城市环境对生理心理反应影响腕环检测心率变异性ꎻ试纸测唾液淀粉酶活性ꎻ血压计测血压ꎻ问卷测量情绪状态减轻病人疼痛感71Gold等[12]医疗领域迎来了虚拟现实技术应用的黄金时代注意力儿科143名患者㊁护理员㊁采血员分为VR组与对照组ꎬ完成术前术后疼痛㊁焦虑㊁满意度测量17Small等[15]虚拟恢复性环境疗法作为烧伤换药疼痛控制的辅助对25名严重烧伤的患者使用动态3D视听觉刺激ꎬ从痛苦刺激中转移疗愈效益36Tabrizian等[16]通过沉浸式虚拟环境探索城市绿地围护结构的可感知修复潜力观看公园广场不同空间与植被渗透度的虚拟全景图ꎬ对恢复与安全知觉进行评级20Gao等[17]不同虚拟现实环境下心理生理恢复与个体偏好研究探索6种不同VR环境注意力与情绪恢复差异ꎬ发现偏好影响情绪恢复心率变异性生物反馈22Yin等[18]室内亲生物环境对压力和焦虑恢复的影响测试VR亲生物环境和其他环境中的心率变异性恢复速度ꎬ前者比其他高出1 5%17Rockstroh等[19]虚拟现实在心率变异性生物反馈的应用将VR自然治疗㊁传统治疗与未治疗进行对照ꎬVR自然可以提供高质量的生物反馈体验绿色运动47Calogiuri等[20]在模拟自然中运动的环境感知㊁身体参与和情感反应在VR自然中进行绿色运动能够产生与在真实自然环境中类似的心理生理反应29Huang等[21]树木ꎬ草坪ꎬ建筑等不同类型环境对减压的影响探究三个具有不同绿色植被类型的VR环境恢复潜力环境感知11Mattila等[22]在虚拟现实森林环境中恢复体验VR森林环境ꎬ测量感知恢复性效果㊁活力和情绪9Tanja ̄Dijkstra等[8]虚拟自然改善病人牙科治疗体验和记忆对比三组牙科患者(自然环境VR㊁城市环境VR㊁标准治疗)治疗体验3研究热点领域3 1营造健康人居环境的虚拟自然1)提升办公空间疗愈能力ꎮYin等[18]使用虚拟现实技术模拟自然环境融入办公空间对办公人员可产生 镇静 效果ꎬ对血压㊁皮肤电导变化以及短期记忆都有积极影响ꎮYin等[23]评估不同虚拟自然元素对办公人员压力焦虑恢复影响差异ꎬ发现有虚拟绿植㊁木材㊁日光的窗景有助于恢复压力ꎬ改善焦虑ꎮ2)增强校园环境恢复效力ꎮ将虚拟自然作为学生与自然互动教育的补充ꎬ可在认知恢复和增强心理状态方面提供益处ꎮO Meara等[24]发现受考试焦虑影响的学生不断增多ꎬ通过提供虚拟现实绿色环境暴露有效削弱了学生考试焦虑ꎬ改善考试体验ꎬ提高成绩ꎮFleury等[25]发现在虚拟自然环境下工科学校设计专业学生的创造力会有所提升ꎬ他们的草图构思与方案设计更具创新性ꎮ3)改善生活居住环境品质ꎮ合理运用虚拟自然视听觉元素营造舒适宜居的室内环境ꎬ对长期051㊀第4期㊀尹程程㊀李同予㊀翟长青ꎬ等:恢复性虚拟自然环境研究进展㊀㊀在室内的人群健康有重要意义ꎮChung等[26]利用智能手机和便携VR眼镜ꎬ克服时空限制ꎬ居民可在360ʎ虚拟自然环境下恢复定向注意力ꎬ应对精神疲劳ꎮRiva等[7]发现每周居家虚拟自然花园体验可以缓解居民焦虑㊁增加幸福感㊁加强社会联系ꎬ减轻疫情下的心理负担ꎮYeom等[6]验证了室内虚拟绿墙在减轻居民压力方面的有效性ꎬ面积适中的小型绿墙会让居民感到更放松ꎮ4)指导城市景观规划设计ꎮ虚拟自然环境研究有助于环境心理学和公共卫生领域研究人员理解自然复愈的心理生理机制ꎬ辅助公共空间规划和人居环境自然化决策ꎬ增强居民在休息娱乐和社会交往方面幸福感与健康ꎮHuang等[27]研究发现绿草如茵㊁树木成林的虚拟城市环境更能支持压力恢复ꎮBaran等[28]使用虚拟环境探索居民对社区公园自然景观的安全感知ꎬ使城市规划者和公园管理者更好地理解城市绿地的空间特征如何影响人们的安全感知ꎬ进而影响使用模式以及城市公园提供的社会和心理效益的实现ꎮ3 2改善病患身心体验的虚拟自然1)减轻病人疼痛感ꎮ自然沉浸通过分散病患注意力达到生理上的病痛舒缓ꎬ将其用于伤口护理㊁化疗㊁牙科治疗等医疗程序中ꎬ病患高度沉浸并产生多模式视听感官体验ꎬ达到减轻疼痛的效果ꎮ相比其他虚拟元素ꎬ自然元素(自然窗景㊁流水㊁风景画)在医疗环境中最常见[29-30]:病房天花板布置模拟自然天空场景㊁墙上设置增强现实的自然壁画㊁候诊室放映虚拟水族馆影像等ꎬ烧伤患者在虚拟环境疗法后所感受到的疼痛刺激也极大减少[31-35]ꎮ虚拟自然环境充分调动有限的定向注意力资源ꎬ不需使患者更多地集中注意力ꎬ减轻疼痛与焦虑的效果更胜一筹ꎮ2)调节患者情绪状态ꎮ虚拟自然沉浸的情绪调节作用是通过影响患者心理活动来实现的ꎮTanja ̄Dijkstra等[8]使用虚拟自然改善牙科患者治疗体验ꎬ减少患者对牙齿疾病治疗的恐惧与焦虑情绪ꎮGerber等[36]为心脏外科病人呈现沉浸自然场景ꎬ减轻病人认知障碍ꎬ使病人得到明显放松与减压ꎮUwajeh等[37]运用VR营建康复花园帮助阿尔茨海默病人和痴呆症患者降低血压ꎬ改善压力焦虑水平ꎬ减少负面情绪ꎮScates等[38]给接受静脉注射的癌症中心患者观看虚拟自然视频ꎬ患者放松㊁平和感显著增加ꎮ3)提高治疗效益ꎮVeling等[39]运用沉浸自然环境对焦虑症㊁精神病㊁抑郁症和双向情感障碍患者进行心理健康干预ꎬ发现虚拟自然是一种高效的自我放松方式ꎬ可提高精神疾病治疗效益ꎮAppel等[40]发现虚拟自然是一种安全㊁廉价㊁非药理学的治疗方法ꎬ能显著提高感知及行动障碍的老年人抑郁㊁焦虑㊁认知困难等病症的治疗效果ꎮ3 3虚拟自然助力绿色运动绿色运动是将接触绿色自然与体力活动结合ꎬ比单纯进行体育锻炼能给人带来更大健康益处ꎬ与无自然元素的室内或城市环境中进行体育活动相比ꎬ绿色运动可明显减少压力疲劳㊁削弱愤怒悲伤等消极情绪[41]ꎮ许多城市居民无法定期进行绿色运动ꎬ虚拟自然可使参与者在室内运动也产生与在大自然中运动同样的健康效益ꎬ通过触发注意力恢复机制ꎬ降低人们感知体力消耗水平ꎬ诱导运动者进行更剧烈的身体活动ꎬ提高运动强度[42-43]ꎮ目前研发了许多虚拟现实绿色运动软件系统ꎬ如SteamVR平台已经做到室内外运动视野兼备的效果ꎬ用户可以选择自己喜欢的虚拟自然场景(海边㊁优美公路㊁雪山㊁丛林)ꎬ使用体感交互设备进行冲浪㊁摩托车骑行㊁滑雪㊁野外探索等运动ꎬ这些运动若未经专业训练在真实自然中很难独自完成ꎬ但通过VR设备就可轻松实现ꎬ有助增强参与者锻炼意愿ꎬ增加锻炼行为[44]ꎮ3 4虚拟自然结合智能康复技术1)脑机接口-虚拟现实系统ꎮ脑机接口(Brain ̄computerinterface)是利用中枢神经产生的信号ꎬ不依赖外周神经肌肉ꎬ在大脑与外部设备之间建立直接交流和控制通道[45]ꎮ将BCI与VR组合设计成互补工具系统(BCI-VR系统)在康复领域拥有广阔前景:VR提供丰富的康复环境和真实体验ꎬBCI能够实时监测用户心理状态ꎬ实现多种情绪(愉悦㊁悲伤㊁平静㊁愤怒㊁害怕)判别分析ꎬ以便动态调整VR环境内容ꎬ为用户提供良好疗愈体验ꎮ例如为行动障碍者或健康用户提供虚拟恢复性环境ꎬ可通过BCI采集并分析从用户传感器获得的需求信号ꎬ将其转换为151㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第20卷命令转发给VR设备ꎬ及时向用户提供所需的虚拟自然㊁博物馆㊁艺术文化创作场所等环境的参观体验[46]ꎬ并且借助BCI探测的脑电图信号ꎬ检测用户的视觉注意力ꎬ以便其自如地进行360度虚拟环境环顾体验[47]ꎮ使用神经科学反馈手段客观定量研究用户感知ꎬ通过数据收集用户反馈的方法会更直观地为设计师提供环境优化设计策略ꎮLi等[48]生成几种虚拟现实地下空间环境ꎬ使用脑机接口获取被试脑电图和脉搏血氧仪读数ꎬ结果显示在充满绿色植物的虚拟场景中ꎬ人们的认知表现能力及感受到的环境舒适度最高ꎮ2)心率变异性生物反馈ꎮ心率变异性是指相邻心跳间显示出一定波动ꎬ随着呼吸㊁血压㊁情绪改变而起伏变化ꎬ受个体自主神经控制ꎬ是描述自主神经活动强弱的重要指标ꎮ心率变异性生物反馈可通过呼吸放松训练增强ꎬ并改善用户情绪ꎬ可以减轻压力和恢复自主神经系统平衡[19]ꎮ然而传统反馈形式存在使受试者生畏ꎬ产生应激反应ꎬ视觉吸引力不够导致无法专注等弊端[49]ꎬ研究人员以沉浸式装置提高受试者的参与感ꎬ将虚拟自然环境作为生物反馈发生背景ꎬ如自然声音[50]㊁舒缓的环境光[51]㊁声光组合[52]ꎬ智能手机动画游戏[53]ꎬ突破传统训练画面单调无趣的缺点ꎬ让受试者处于放松自信状态ꎬ缓冲负面影响ꎬ释放压力ꎬ调节自我ꎬ控制情绪与行为ꎮ可应用于缓解学生考试焦虑㊁学习压力ꎻ康复中心病人身心疾病辅助治疗ꎻ公安㊁武警㊁军队等心理训练ꎬ专业人才选拔ꎻ运动员㊁飞行员压力释放ꎬ精力专注ꎮ4研究展望恢复性虚拟自然环境研究方兴未艾ꎬ未来研究还应深入挖掘以下3个方面:1)强化多理论研究应用ꎮ目前研究均基于注意力恢复和减压理论ꎬ与其他理论结合应用有限ꎮ例如 亲生物假说 和 瞭望-庇护理论 分别从生物进化和居住地选择角度阐明了人对于自然存在审美㊁理智㊁认知和精神的依赖ꎬ反映人的行为心理与自然环境的互动关系[54-55]ꎻHartig[56]于2021年提出 关系恢复理论 与 集体恢复理论 ꎬEgner等[57]于2020年提出 条件反射恢复理论 ꎮ上述理论均可作为虚拟自然环境空间布局设计的理论支撑ꎬ指导我们从自然中汲取经验ꎬ通过对自然的提取㊁模拟和重现等手段创造支持人类疾病恢复与健康生活的虚拟自然环境ꎮ2)建立多维度恢复效果评估体系ꎮ目前研究大多从身心健康维度出发对恢复效果测量进行指导ꎬ而不对其他恢复关联维度进行研究ꎬ如社会维度ꎬ集体恢复理论则强调乐于助人性㊁同理心㊁利他主义㊁亲社会性等方面恢复效果[58-60]ꎻ生态心理学[61]从生态维度出发关注亲生态行为㊁自然关注度㊁自然连通性等恢复效果ꎮ社会维度和生态维度代表了个人对社会关系㊁自然关系的感知和行为ꎬ多维度恢复测评则可帮助研究设计出能够促进社会凝聚力㊁亲社会行为㊁环境可持续㊁绿色消费的虚拟自然环境ꎮ3)加强作者间㊁机构间合作联系ꎮ目前发文作者与研究机构均表现出较强的独立性ꎬ受国家与地域分布影响较大ꎬ短时间难以建立合作关系ꎮ高校等研究机构合作网络的提升空间大ꎬ若能在现有机构网络基础上形成网络间合作纽带ꎬ研究面将覆盖更广泛ꎬ更有利于研究深入拓展ꎮ参考文献[1]KAPLANS.Therestorativebenefitsofnature:towardanintegrativeframework[J].JournalofEnvironmentalPsychologyꎬ1995ꎬ15(3):169-182.[2]ULRICHRSꎬSIMONSRFꎬLOSITOBDꎬetal.Stressrecoveryduringexposuretonaturalandurbanenvironments[J].JournalofEnvironmentalPsychologyꎬ1991ꎬ11(3):201-230. 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虚拟地理环境(0705z1)

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。

虚拟地理环境研究概况

虚拟地理环境研究概况

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化与交互操作的一种全新方式,与传统的视窗操作相比,虚拟现实在技术上有了质的飞跃。

如果将虚拟现实的三维显示和交互操作能力应用到虚拟地理环境中,将为地上地下统一建模、三维空间分析以及三维动态过程模拟等研究提供新的研究手段,同时也为不可见地理现象的三维立体表达、地理数据可视化开辟了一个新的研究方向。

1概念1.1虚拟现实虚拟现实(VR:Virtual Reality)是对现实或虚幻现实的仿真模拟,它可以追溯到20世纪50年代,当时人们设想把数字信息以直观的图形表示在计算机屏幕上。

到60至70年代,工程师试图为飞行员和宇航员设计仿真模拟环境,让他们进行类似真实情景的模拟操作。

到80年代,虚拟现实技术大量应用在电子游戏上。

到90年代,大容量存储器CDROM的出现和桌面系统性能的提高,为虚拟现实提供了广阔的应用前景。

目前,虚拟现实已逐渐成为主流。

虚拟现实可定义为:软件、硬件(头盔、数据手套、三维鼠标、数据库等)和参与者共同组成的一个计算机环境。

在硬件方面,需要以下几类设备的支持,即:跟踪系统、触觉系统、音频系统、图像生成与显示系统和高性能计算机处理系统。

软件方面,主要是提供一个能产生和管理虚拟信息空间的工具集。

这样在高性能计算机软硬件和各类传感器的支持下,创建一个能让参与者具有身临其境感,且具有完善的交互能力的虚拟现实系统。

1.2混合现实若将现实世界和虚拟世界分别作为两端,位于它们中间的被称为混合现实(MR:Mixed Reality)。

混合现实同时考虑真实的现实世界与计算机图形构模的虚拟世界,并将现实世界和虚拟世界进行无缝合成。

其中,靠近现实世界的是扩展现实(增强现实、扩张实境,AR:Augmented Reality),靠近虚拟世界的则是扩展虚拟(扩增虚境,AV:Augmented Virtuality)。

扩展现实,是一种利用计算机虚拟的三维图像对真实场景进行信息增强显示的技术,由于虚拟景物与真实景物无缝地融为一体,所以用户体验与原本真实的物理环境相比,是一致的、自然的,它是对人类感知能力的一种极大拓展。

虚拟地理环境第二章虚拟现实概论第一节虚拟现实简介57

虚拟地理环境第二章虚拟现实概论第一节虚拟现实简介57
v
虚拟地理环境第二章虚拟现实概论第 一节虚拟现实简介57
定义一:
v 是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成 逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的沉浸式 虚拟交互环境,用户借助必要的设备以自然的方 式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响 ,从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体 验。
虚拟地理环境第二章虚拟现实概论第 一节虚拟现实简介57
v 至90年代,由于计算机芯片能力的增强及浮点 处理器和图形加速器的引入,陆续研制出一批 较实用的头盔三维显示器、六自由度手套、立 体声耳机。
v 充分的硬件支持使软件系统得到了飞速的发展 ,互联网的出现则促使VRML的提出及相关标准 的制定。
v 尽管从虚拟现实技术的基本目标来看,目前的 研究尚处于初级阶段,但从已有的研究成果看 ,它已显示出十分诱人的应用前景。人们对它 越来越感兴趣,它也正从研究领域走向实际应 用领域。
§ 这种构思结果输入到系统中去,系统会将处理后的 状态实时显示或由传感装置反馈给用户。如此反复 ,这是一个学习-创造-再学习-再创造的过程。
§ 因而可以说,VR是启发人的创造性思维的活动。
虚拟地理环境第二章虚拟现实概论第 一节虚拟现实简介57
v 3I的基本特征,强调了人在虚拟现实技术中的主导 作用。
§ 虚幻仅仅是个人头脑中的幻想而已,没有可感知、 可触摸的性质,是纯意识的产物,无法在其中从事 实践活动。虚幻好比是“海市蜃楼”,可望而不可 及。
§ 而虚拟则不然,在虚拟的世界里,事物不仅可看、 可听,还具有一定的可操作的性质。
虚拟地理环境第二章虚拟现实概论第 一节虚拟现实简介57
v 虚拟现实和多媒体的区别:
§ 虚拟现实中用户可以沿任意路径走进这个环境并操 纵场景中的对象,他的图形渲染是实时的,这是它 与动画的最大区别。

初中地理学习的虚拟实验设计

初中地理学习的虚拟实验设计

初中地理学习的虚拟实验设计第一篇范文:初中地理学习的虚拟实验设计一、学好重要性地理学科是一门综合性学科,涉及到自然、人文等多个方面。

学好地理,不仅有助于我们了解世界各地的自然环境、人文景观、经济发展等,还可以培养我们的空间思维能力、提高我们的综合分析能力。

尤其在我国,地理学科在中考、高考中占有重要地位,因此,学习地理对于我们来说具有重要意义。

二、主要学习内容初中地理学习内容主要包括:地球与地图、世界地理、中国地理、人文地理。

其中,地球与地图主要介绍地球的结构、地图的绘制与阅读;世界地理和中国地理分别介绍世界各地和我国各地的的自然环境、人文景观、经济发展等;人文地理主要涉及人口、城市、农业、工业、交通等方面的知识。

三、学习注意事项1.注重理论与实际相结合,学会运用地理知识解释现实生活中的地理现象。

2.培养空间思维能力,学会绘制和阅读地图,掌握地理图表的运用。

3.加强综合分析能力,善于从多个角度审视地理问题,形成自己的见解。

四、主要学习方法和技巧1.虚拟实验法:通过虚拟实验室,进行地理实验操作,直观地了解地理现象和规律。

例如,通过虚拟实验,探究地球的自转和公转,理解地球五带的形成。

2.案例分析法:选取具有代表性的地理案例,进行深入分析,掌握地理知识。

例如,以我国首都北京为例,分析其地理位置、气候特点、人文景观等。

3.比较学习法:通过比较不同地区的地理特点,加深对地理知识的理解。

例如,比较我国南方的水稻种植和北方的玉米种植,了解不同地区的农业生产特点。

五、中考备考技巧1.梳理知识点,形成知识体系,加强对地理概念、地理规律的记忆。

2.做好笔记,及时巩固学习内容,尤其是地理图表的绘制和阅读。

3.定期进行模拟测试,提高应试能力,查漏补缺。

六、提升学习效果的策略1.创设情境,激发学习兴趣,让地理学习变得生动有趣。

2.开展合作学习,与同学共同探讨地理问题,提高解决问题的能力。

3.利用网络资源,拓宽学习渠道,了解地理学科的最新动态。

虚拟地理实验

虚拟地理实验

中国自然地理野外定位试验站分布图(黄秉维等,1990)
地貌实验室及定位站一览表(截止1987)(据金德生,1991)
物理模型实验
遵循“相似原理与准 则”以及“系统论的异 构同功原理”(相似准
则:几何形态相似,运动 相似,动力相似,边界条 件相似等);
数学模型实验(数值模拟):
确定性数学模拟试验与随机数学模拟试验。它借助包含数学变
•任美鍔院士与李吉均院士在2002年的地理学年会上,提出了“复 兴/振兴地理学”的问题;(地理学科,学科发展危机) •信息社会下的区域可持续发展问题 (现实需求,复杂性问题) •传统地理学家的地理思考与工作模式,现代海量科学数据下的现 代地理学方法 (继承与发展)(地理工作模式调整,香港年会, 我们与前辈地理学家)
英剑桥大学与联合利华公司共建分子信息学中心
在13日于剑桥大学举行的新闻发布会上,中心主任罗 伯特·格伦教授介绍说,科学研究产生的数据正以指数形式急 速增长。例如已知的化学物质有2300万种,人类基因组碱基 对数据有数十亿个,如何最有效地运用这些数据,已成为一 个迫切的问题。联合利华-剑桥分子信息学中心正是为此而 建立的。 该中心依附于剑桥大学化学系,完全投入运转后将有30 名科研人员在此从事研究。他们将从全世界范围内收集分子 数据,并开发能够处理大量数据的软件、智能浏览器等信息 处理工具。中心还将研究“虚拟实验”技术,使科学家能够依 据现有数据,在计算机上模拟化学反应,预测反应结果和分 子的性质,并在实验室中进行验证。据认为,这将大大加快 新型化学物质如药品的开发速度。
需要发展“实验地理学”
3)发展“实验地理学”的可能性
“实验经济学”给予的启示 2002年经济学诺贝尔奖项: 美国经济学家弗农·史密斯:实验经济学

虚拟地理环境PPT课件

虚拟地理环境PPT课件


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。






《虚拟地理环境及其应用》


师 范

建师Βιβλιοθήκη 概念:范大




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.








《虚拟地理环境及其应用》



二、虚拟地理环境的层面分类


学 地
1、实境面

① 地理位置层面


② 内表数据层
地 理
③ 外表数据层面



2、虚境面
统 专
① 单主体感知认识层面

② 互主体社会层面

崭新的技术手段而得到广泛的应用。

《虚拟地理环境及其应用》

建 师
课程目标:



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。








《虚拟地理环境及其应用》

虚拟地理环境英语作文

虚拟地理环境英语作文

虚拟地理环境英语作文标题,Exploring a Virtual Geographical Environment。

In today's rapidly advancing technological era, the realm of virtual reality has emerged as a powerful tool for exploration and learning. One fascinating application of this technology is the creation of virtual geographical environments, which allow users to immerse themselves in realistic simulations of various landscapes and terrains from around the world. Through these virtual environments, individuals can embark on virtual expeditions, conduct research, and gain valuable insights into different geographical features without leaving the comfort of their homes.Imagine stepping into a virtual world where you can traverse the majestic peaks of the Himalayas, explore the lush rainforests of the Amazon, or roam the vast deserts of the Sahara. With just a few clicks, users can teleport themselves to any location on the globe and experience thesights and sounds of distant lands. Whether you're astudent studying geography, a researcher conducting fieldwork, or simply a curious explorer, virtual geographical environments offer endless opportunities for discovery and adventure.One of the key advantages of virtual geographical environments is their ability to provide immersive experiences that engage multiple senses. Through advanced graphics, sound effects, and interactive elements, userscan truly feel as though they are standing on the edge of a cliff, gazing out at a panoramic vista, or listening to the calls of exotic birds in the jungle. This level of realism not only enhances the learning experience but also fostersa deeper appreciation for the natural world and its wonders.Moreover, virtual geographical environments can be customized to suit the specific needs and interests of users. Whether you're interested in studying climate change, exploring geological formations, or learning aboutdifferent ecosystems, there is a virtual environmenttailored to your interests. Users can adjust settings suchas time of day, weather conditions, and vegetation types to create the perfect simulation for their purposes. This flexibility allows for a truly personalized learning experience that caters to individual preferences andlearning styles.In addition to educational purposes, virtual geographical environments also have practical applicationsin fields such as urban planning, environmental conservation, and disaster management. By creating accurate simulations of real-world environments, researchers and policymakers can analyze various scenarios, test hypotheses, and develop strategies for addressing complex challenges. For example, urban planners can use virtual environments to design more sustainable cities, while conservationists can assess the impact of human activities on fragile ecosystems.Furthermore, virtual geographical environments have the potential to democratize access to geographical knowledge and exploration. In the past, traveling to remote or inaccessible locations for research or education could be prohibitively expensive or logistically challenging.However, with virtual environments, anyone with an internet connection can embark on virtual expeditions to thefarthest corners of the earth. This accessibility is particularly valuable for students in developing countries or those with physical disabilities who may face barriers to traditional forms of exploration.Of course, while virtual geographical environmentsoffer many benefits, they also have limitations and challenges. For example, the level of realism in virtual simulations may vary depending on factors such as available data, technical capabilities, and the expertise of developers. Additionally, there is always a risk of misinformation or inaccuracies in virtual environments, especially if they are not based on reliable data sources or are designed with a specific agenda in mind.In conclusion, virtual geographical environments represent a revolutionary tool for exploration, education, and research. By leveraging the power of virtual reality technology, we can transcend the limitations of time and space to unlock new frontiers of knowledge andunderstanding. Whether you're a student, a scientist, or a casual explorer, virtual environments offer a gateway to the wonders of the natural world and a glimpse into the possibilities of the future.(Word count: 621)。

高考地理一轮总复习 第十三单元 地理环境与区域发展 第二讲 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用检

高考地理一轮总复习 第十三单元 地理环境与区域发展 第二讲 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用检

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第二讲地理信息技术在区域地理环境研究中的应用1。

(2017河北衡水中学上学期七调)为监测塔里木河下游生态环境的动态变化,主要利用的地理信息技术是()A。

RS B。

GISC。

GPS D.数字地球2。

(2017湖南衡阳一模)无人机被广泛运用于航拍等各行业,其可以应用的领域为() A。

海事管理 B.地壳运动监测C。

出租车定位导航D。

灾区的经济损失统计2014年1月3日,“泰山站”完成主体封顶。

2月8日上午11点国家海洋局宣布,中国南极泰山站正式建成开站。

泰山站位于中国南极中山站与昆仑站之间的伊丽莎白公主地,坐标:东经76°58’,南纬73°51’,海拔2 621米。

回答下题。

3.可精确测量该站的地理坐标和海拔的地理信息技术是()A.GPS B。

RS C。

GIS D。

数字地球4.(2016安徽皖南八校二模)现代地理信息技术在火车票网上预订系统中已被广泛运用,王同学在网上预订系统购买火车票主要采用的是( )A。

RS B。

GIS C.GRS D.GPS5.(2016广东七校联合体一模)下图是谷歌地球软件生成的我国黄土高原某地3D电脑图像。

关于虚拟地理环境研究的几点思考(好)

关于虚拟地理环境研究的几点思考(好)

收稿日期:2007-02-13 基金项目:国家863计划项目(2006AA12Z207) 作者简介:林珲(1954-),男,博士,教授,博士生导师,香港中文大学太空与地球信息科学研究所所长,主要从事虚拟地理环境、城市与城市群GIS 、多云多雨地区遥感方面的研究。

E -mail :huilin @.hk关于虚拟地理环境研究的几点思考林 珲1,徐丙立1,2(1.香港中文大学太空与地球信息科学研究所,香港沙田;2.中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室,北京100101)摘要:该文主要回答了目前被频繁问及的有关虚拟地理环境的几个问题。

重点阐述了虚拟地理环境的概念、发展现状及其基本理论、方法、关键技术与应用,以及与传统地理信息系统的区别。

指出虚拟地理环境是在空间数据库和地理模型管理基础上构建的、同时表达地理静态和模拟动态现象的、面向多用户的分布式协同虚拟环境。

因此,虚拟地理环境突破地理信息系统以数据共享为核心的框架,走向以数据库和模型库为双核心的知识共享平台,进而形成一个新知识的生成环境。

关键词:虚拟地理环境;地理信息系统(GIS );模型库管理中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1672-0504(2007)02-0001-070 引言传统地理信息系统(GIS )在空间数据库基础上构建空间分析和二维可视化,是面向数据共享的信息平台。

虚拟地理环境(Virtual G eographic Environ 2ments ,V GE )是在融合GIS 的基础上,为建立由空间数据共享提升到地理知识和经验共享的新型地理学语言框架而提出。

V GE 与GIS 的主要区别在于:V GE 是在空间数据库和地理模型管理基础上构建的、同时表达地理静态和模拟动态现象、面向多用户的分布式虚拟环境。

因此,V GE 突破GIS 以数据共享为核心的框架,走向以数据库和模型库为双核心的知识共享平台,进而形成一个新知识的生成环境。

初中地理学习的虚拟实验设计(含学习方法技巧、例题示范教学方法)

初中地理学习的虚拟实验设计(含学习方法技巧、例题示范教学方法)

初中地理学习的虚拟实验设计第一篇范文:初中地理学习的虚拟实验设计在当今信息化时代,地理教育正面临着日新月异的变化。

传统的地理教学模式主要以课堂讲授和实地考察为主,然而这种模式在某种程度上限制了学生的空间想象力,并且难以在短时间内提供丰富的地理现象体验。

为此,虚拟实验作为一种新型的教学手段,以其独特的优势逐渐融入到初中地理教学中。

本文旨在探讨如何设计初中地理学习的虚拟实验,以提高学生的地理素养和综合分析能力。

一、虚拟实验在初中地理教学中的重要性1.激发学生学习兴趣:虚拟实验以计算机技术为基础,将地理现象、地理环境以三维虚拟形式呈现给学生,有助于激发学生的学习兴趣,提高地理教学的趣味性。

2.突破时空限制:虚拟实验可以模拟各种地理现象和环境,让学生在课堂上就能体验到实地考察的效果,有利于突破地理教学的时空限制。

3.提高学生实践能力:虚拟实验强调学生的动手操作和观察能力,有助于培养学生的实践能力和观察力,使学生在实践中掌握地理知识。

4.促进师生互动:虚拟实验为学生提供了一个开放、互动的学习平台,教师可以引导学生开展合作探究,有利于提高学生的团队协作能力和沟通能力。

二、初中地理虚拟实验设计原则1.目标性原则:虚拟实验设计应明确教学目标,确保实验内容与地理知识点紧密相关,有助于学生掌握地理知识。

2.可行性原则:虚拟实验设计应考虑实际操作条件,确保实验能在现有设备和软件环境下顺利进行。

3.趣味性原则:虚拟实验设计应注重趣味性,以激发学生的学习兴趣,提高地理教学的吸引力。

4.互动性原则:虚拟实验设计应充分考虑学生的参与度,鼓励学生积极参与实验操作和讨论,促进师生互动。

三、初中地理虚拟实验设计案例以下以“地表形态的变化”为例,介绍初中地理虚拟实验的设计。

1.实验目的:通过虚拟实验,使学生了解地表形态的变化原因,掌握地壳运动、流水侵蚀、风力侵蚀等地理现象,培养学生的观察力和实践能力。

2.实验内容:(1)地壳运动:利用虚拟实验展示地壳运动的类型、特点及对地表形态的影响。

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• 叠加式虚拟现实系统
叠加式虚拟现实系统允许用户对现实世界进行观察的 同时,虚拟图像叠加在现实世界之上。叠加式虚拟现实系 统又称补充现实系统。 例如,战斗机驾驶员使用的头盔可让驾驶员同时看到 外面世界及上置的合成图形。额外的图形可在驾驶员对机 外地形视图上叠加地形数据,或许是高亮度的目标、边界 或战略陆标(Landmark)。补充现实系统的效果显然在很 大程度上依赖于对使用者及其视线方向的精确的三维跟踪。
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(2)发展历程
• 1965年,Sutherland在《终极的显示》中首次提出虚拟现实系统 的基本思想。 • 1966年,MIT的林肯实验室开始头盔式显示器研制。 • 70年代出现第一个功能较齐全的HMD系统。 • 80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词 • 80年代,美国宇航局(NASA)及国防部组织了一系列有关虚拟现 实技术的研究。如,1984年,NASA Ames研究中心虚拟行星探测实验 室将火星探测器发回的数据输入计算机,为地面研究人员构造了火星 表面的三维虚拟环境。 • 90年代,计算机软硬件的发展为虚拟现实系统的发展打下了的基 础。1993年11月,宇航员利用虚拟现实系统成功地完成了从飞机的运 输舱内取出望远镜面板的工作。再如,用虚拟现实技术设计波音 777 获得成功。
数据手套
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(5)虚拟现实系统的构成
三维鼠标 河南大学环境与规划学院
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(5)虚拟现实系统的构成 • 输出设备 立体显示设备、3D声音生成器、触觉和 力反馈的装置。
头盔显示器
快速响应工作台
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(3)基本特征 • 交互性
交互性(interaction)是指用户对模拟环境内的物体 可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。 例如,用户可以用手去直接抓取模拟环境中的物体,这时 手有捏着东西的感觉,并可以感觉物体的重量(其实这时 手里并没有实物),视场中被抓的物体也立刻随着手的移 动而移动。
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肢体治疗 单击此处编辑母版标题样式
Application Airborne
Airbourne Ranger Birds N' Balls Coconutz
Therapeutic Exercise Shoulder, Torso, Full Body, Lower Extremity Proprioception
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(3)基本特征 • 多感知性
所谓多感知性(Multi-Sensor)就是除了具有的视觉感 知之外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、 甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应 该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术,特别是 传感技术的限制,目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅 限于视觉,听觉、力觉、触觉、运动等几种,无论从感知 范围还是从感知的精确程度都无法与人相比拟。
(4)分类 • • 非完全投入式虚拟现实系统 叠加式虚拟现实系统


投入式系统
分布式虚拟现实系统
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• 非完全投入式虚拟现实系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在非投入式系统 中,使用者可从视觉上感觉到真实 世界,但通过某种显示装置如图形工作站,可对虚拟世界 进行观察,用户利用像空间鼠标这样的装置在虚拟环境内 漫游,这种装置使用户可对视点作六自由度平移及旋转。
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(6)虚拟现实的实现技术 • 实时3维图形生成技术
目前,3维图形的生成技术已较成熟,而关键是如何 满足实时性的要求,为了达到实时的目的,至少要保证 图形的刷新频率不低于15帧/秒、最好高于30帧/秒。在 不降低图形质量和复杂程度的前提下,提高刷新频率。 这里,图形生成的硬件系统性能及在虚拟现实的真实感 图形生成中用于加速的各种有效技术是关键所在。
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(6)虚拟现实的实现技术 • 立体显示与传感器技术
虚拟现实依赖于立体显示和传感器技术的发展。立 体显示技术涉及人眼的生理原理及在计算机上如何产生 深度线索的技术,现有的硬件系统如头盔显示器、单目 镜及可移动视觉显示器有待进一步研究,光学显示还存 在许多局限性。传感器技术中需解决设备的可靠性、可 重复性、精确性及安全性等问题,各种类型传感器的性 能急需提高。
桌面立体显示器
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(6)虚拟现实的实现技术 • 动态环境建模技术
虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容,应用 动态环境建模技术能获取实际环境的3维数据,并根据需 要,利用获取的3维数据建立相应的虚拟环境模型。目前 可采用虚拟环境建模工具或VRML等专用的虚拟现实建模 语言来完成建模,当然也可以直接利用OpenGL建立模型 库或开发专门的建模工具,但这样做工作量是非常大的。 另一种方法是借助于AutoCAD、3DS Max等普通的三维建 模工具,先建立起三维模型,再编程或借助于工具的方 法,将模型导入到虚拟环境中。
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(5)虚拟现实系统的构成——软硬件构成
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(5)虚拟现实系统的构成 • 输入设备
输入设备:3D位置跟踪器、传感手套、数据衣、 三维鼠标、跟踪球、三维探针及三维操作杆等。
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(5)虚拟现实系统的构成——系统模型
用户通过传感装置直接对虚拟环境进行操作,并得 到实时3维显示和其他反馈信息(如触觉、力觉反馈等)。 当系统与外部世界通过传感装置构成反馈闭环时,在用 户的控制下,用户与虚拟环境间的交互可以对外部世界 产生作用(如遥操作等)。
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• 投入式虚拟现实系统
在投入式系统中,以对使用者头部位置、方向作出反 应的计算机生成的图像代替真实世界的景观。用户可做能 在工作站上完成的任何事,其明显长处是完成投入。当具 备结合模拟软件的额外处理能力后,使用者就可交互地探 索新景观,体验到实时的视觉回应。
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(3)基本特征 • 自主性
自主性(Automomy)是指虚拟环境中物体依据物理定律 进行动作的程度,例如有力的推动时,物体会向力的方向 移动、翻倒或从桌面落到地面等。
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3 虚拟地理环境的构建和应用
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(1)基本概念 虚拟现实是一种人与通过计算机生成的虚拟 环境可自然交互的人机界面,是指利用计算机和 一系列传感辅助设施来实现的使人能有置身于真 正现实世界中的感觉的环境,是一个看似真实的模 拟环境。通过传感设备,用户根据自身的感觉,使 用人的自然技能考察和操作虚拟世界中的物体,获 得相应看似真实的体验。
地球信息科学引论
授课人:张喜旺 E-mail:zxiwang@
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The College of Environment and Planning of Henan University
主要内容 单击此处编辑母版标题样式
1 虚拟现实技术及其应用
2 虚拟地理环境的概念与特征
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(3)基本特征 • 存在感
存在感(Presence)又称为临场感(Immersion),它是 指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想 的模拟环境应达到使用户难以分辨真假的程度(例如可视 场只应随着视点的变化而变化),甚至比真的还真,如实 现比现实更逼真的照明和音响效果等。
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(5)虚拟现实系统的构成——系统构成
①检测模块:检测用户的操作命令,并通过传感器模块作用于虚拟环境。 ②反馈模块:接受来自传感器模块信息,为用户提供实时反馈。 ③传感器模块:一方面接受来自用户的操作命令,并将其作用于虚拟环境;另 一方面将操作后产生的结果以各种反馈的形式提供给用户。 ④控制模块:对传感器进行控制,使其对用户、虚拟环境和现实世界产生作用。 ⑤建模模块:获取现实世界组成部分的3维表示,并由此构成对应的虚拟环境。
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(6)虚拟现实的实现技术 • 多种系统集成技术
VR系统的最终集成是必然的,它包含了大量表达信 息的模型,必须根据设计意图进行合理组合。集成技术 包括信息的同步、模型的标定、数据转换、数据管理模 型、模式识别与合成等技术。
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军事应用 单击此处编辑母版标题样式
军事应用
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