虚拟现实技术简介

三、空间信息可视化的形式

地图是空间信息可视化的最主要的形式，也是最古老的形式。在计算机上，将空间信息用图形和文本表示，是在计算机图形学出现的同时也就出现了。这是空间信息可视化的较为简单而常用的形式，可以说是一维形式，多媒体技术的产生和发展，使空间信息可视化进入一个崭新的时期。可视化的形式也五彩缤纷，呈现多维化的局面，并正在发展，现把空间信息可视化主要形式介绍于下：

1、地图：它有两种形式：纸质或其它介质地图及屏幕上的电子地图。由于计算机技术的发展，这两种形式仅是计算机上数字地图的硬、软拷贝的差别。硬拷贝的是纸质地图，软拷贝--屏幕上的电子地图比前者具有更多的优点：其制作灵活，形式极其多样，修改制作方便，周期短，色彩丰富，动态性强，查询方便、快捷。从而使人们能从不同的高度、不同的方式、不同的角度和不同的详细程度来观察空间客体信息；

2、多媒体地学信息：综合、形象地表现空间信息的使用文本、表格、声音、图像、图形、动画、音频、视频各种形式逻辑地联接并集成为一个整体概念，是空间信息可视化的重要形式。各种多媒体形式能够形象、真实地表示空间信息某些特定方面，作为全面地表示空间信息的不可缺少的手段。

3、三维仿真地图三维仿真地图是基于三维仿真和计算机三维真实图形技术而产生的三维地图，经具有仿真的形状、光照、纹理……，也可以进行各种三维的量测和分析。

4、虚拟现实虚拟现实是空间信息可视化进一步研究和发展的新

方式。它是由计算机和其它设备如头盔、数据手套等组成的高级人--机交互系统，以视觉为主，也结合听、触、嗅甚至味觉来感知的环境，使人们有如进入真实的地理空间环境之中并与之交互作用。

四、地学可视化的类型

GIS的多维可视化是指采用2.5维、3维和4维等地图表现形式反映地理实体的多维特征。包括：

地图可视化

GIS可视化

专业应用领域可视化

1、地图可视化类型

（1）虚拟地图，在计算机屏幕上产生的地图。

（2）动态地图，由于地学数据存储于计算机内存，可以动态显示地学数据的不同角度的观察，不同方法的表示结果，或者随时间的变化结果。

（3）交互交融地图，是指人可与地图进行相互作用和信息交流。交互即相互改变显示行为，交融即投入感和沉浸感。

（4）超地图，多媒体地图。是与超文本概念对应的。

地理可视化的范围大于地图可视化。

2、GIS可视化：

主要指真三维的可视化、2.5维、动态可视化等。

3、专业可视化：

专业应用领域的计算、模拟和结果在GIS支持下的可视化显示。

4、VR-GIS（虚拟地理信息系统）

虚拟现实技术和GIS技术的结合。对于GIS系统来说，目前还不需要数字头盔、数据手套、数字外衣等设备，它使用虚拟现实建模语言（VRML）技术，实现GIS可视化的技术。是虚拟现实技术和GIS 技术结合的产物。主要是充实GIS可视化的技术内容。

五、虚拟现实技术简介

虚拟现实技术：又称灵镜技术。是指通过数字头盔、数据手套、数字外衣，以及三维立体显示器、三维鼠标、立体声耳机等使人能完全沉浸计算机生成创造的一种特殊三维图形环境，并且人可以操作三维图形环境，实现特殊的目的。

虚拟现实技术是计算机硬件、软件、传感、人工智能、心理学及地理科学发展的结晶。它是通过计算机生成一个逼真的环境世界，人可以与此虚拟的现实环境进行交互的技术。

从本质上讲，虚拟现实技术（VR）是一种崭新的人机交互界面，是物理现实的仿真。它的出现彻底改变了用户和系统的交互方式，创造了一种完全的、令人信服的幻想式环境，人们不但可以进入计算机所产生的虚拟世界，而且可以通过视觉、听觉、触觉，甚至嗅觉和味觉多维地与该世界沟通。这是一种具有巨大意义和潜力的技术，正在迅速的发展之中。

1、VR硬件：

VR的硬件目前并不定形，主要有以下几种

(1)图像生成器，它的作用是快速进行图形运算；

(2)操纵和控制设备：

①实现位置跟踪和控制的鼠标器，跟踪球和游戏杆；

②数据手套，其手指部分装有传感器；

③数据紧身衣；

④最新的操纵是通过眼睛和思维操纵，这是通过测定神经系统的微小电流来操作的；

(3)位置跟踪装置：

①机械盔甲：提供快速准确的跟踪；

②超声波传感器；

③光学位置跟踪器；

④惯性跟踪器；

(4)立体视见装置：

采用偏光眼镜或屏幕分割或立体镜产生图像的左右视差等手段来产生立体。

(5)头盔：产生立体图像或二维地图。

2、VR的硬件级别

1．初级VR是以PC机或低档工作站为硬件基础；

2．基本VR是在初级VR上，增加立体观察器，3D或6D鼠标或游戏杆和数据手套等；

3．高级3D是在上述基础上增加图像加速器，帧缓存等，对于PC机则是必须增加3D加速卡和3D音卡；

4．沉浸式VR，其中必须增加沉浸显示装置，如多个大型投影式显示器，还可以增加触觉、力感和接触反馈等交互设备。

5．驾驶舱仿真器：这是一个封闭式的虚拟环境，设备个人化并较为昂贵；

6．DIVE（Distributed Interactive Virtual Environment）分布式交互虚拟环境，这是一个Internet上开发基于多个网络用户的虚拟环境、其用户界面及地域广阔，用户众多，分布式交互，共享性高；基于其享式或3D综合环境等应用系统上的实验平台，这完全称得上是一个小型的世界；

7．SIMNET和作战仿真互联网（Defense Simulation Internet）是目前世界上最大的VR项目，目的是使不同的仿真器可在网络上互联，用于部队的联合训练和演习，即位于德国的坦克仿真器可与位于美国的坦克仿真器一起联合进行军事演习。

上述7种VR，硬件部分一级比一级复杂、投入也高得多。

3、软件系统

共分两类：一类是工具包，即程序库，往往需要程序员根据具体需要来进行编程；另一类是创作工具，后者不需要复杂的编程，有较多不同层次的商品软件:

1．免费VR：这些是VR系列的入门级产品，代表产品为Rend386、Maltiverse。一般可从国际互联网上免费下载。

2．低价VR程序：代表产品为Dimension International 的Virtual Reality Stud10（VRS）。

3．中档VR软件包：它们一般可称是优秀的专业软件包，而且仅要