数字地球中的虚拟现实技术及其军事应用new

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1、数字地球中的虚拟现实技术及其军事应用作者摘要：数字地球的提出是全球信息化的必然产物，而作为信息技术发展重要驱动力的虚拟现实技术日益得到重视与应用。本文介绍了数字地球和虚拟现实的基本概念，然后探讨了虚拟现实技术在数字地球中的军事应用。关键词：数字地球虚拟现实技术军事应用1.引言1998年1月31日，美国副总统戈尔在加利福尼亚科学中心的演讲中提出“数字地球”(DigitalEarth)的概念。以虚拟现实、地理信息系统和互联网为基础，数字地球首先是一个虚拟现实系统，人们通过视听等感官身临其境地浏览所需信息，其次通过G

2、IS组织海量的地理相关信息，同时基于Internet构造一个全球信息网络，实现资源共享。数字地球是后冷战时期“星球大战”计划的继续和发展，在美国眼里数字地球是另一种提法的星球大战，是美国全球战略的继续和发展。显然，在现代化战争和国防建设中，数字地球具有重大意义。建立服务于战略、战术和战役的各种军事地理信息系统，并运用虚拟现实技术建立数字化战场，这是数字地球在国防建设中的应用。战场地理环境信息保障是实现数字化战场的基础。在未来数字化战场上战场是透明的、作战行动是快速的、战场信息是实时传输和共享的。快速的地理环境信

3、息交换是实现战场数字化的关键，战场数字化必须要知道“我在哪里，敌在哪里，友在哪里”等实时的战场定位和战场周围环境的信息。虚拟现实技术(VirtualReality)是近年来系统仿真领域研究的热点，在军事领域，美国最早将虚拟现实技术应用于作战仿真。其研究人员在虚拟现实技术构造的数字化地形、地貌和敌情数据库上进行作战仿真和武器装备性能的评估。由于虚拟现实技术在军事领域有着广泛的应用前景，因此，美国军方始终把虚拟现实技术的研究与应用列于《国防部关键技术计划》中，并将虚拟现实技术视为建设21世纪军队和培训21世纪人才以

4、及发展新一代信息化战争武器装备的“革命性”手段。2.数字地球及虚拟现实技术简述2.1数字地球的概念及相关技术我们可以认为数字地球就是对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，实现多分辨率、三维对地球的描述，即“虚拟地球”。通俗地讲，就是用数字的方法将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入电脑中，实现在网络上的流通，并使

5、之最大限度地为人类的生存、活动和可持续发展等服务。实现数字地球需要诸多学科，特别是信息科学技术和虚拟现实技术的支撑。这些理论和技术主要包括数据结构理论、计算机宽带高速网络技术、多源多时相多分辨率数据集成理论、分布式计算理论、三维仿真理论、智能化信息提取理论、遥感和虚拟现实等技术。2.2虚拟现实的内涵虚拟现实技术，是20世纪90年代为科学界和工程界所关注的技术。它的兴起为人机交互界面的发展开创了新的研究领域，为智能工程的应用提供了新的界面工具，为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法。这种技术的特点在于，

6、计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维空间，或是把其他现实环境编制到计算机中去，产生逼真的“虚拟环境”，从而使用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。虚拟现实技术具有以下四个重要特征：(1)多感知性所谓多感知性就是说除了一般计算机所具有的视觉感知外，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。理想的虚拟现实就是应该具有人所具有的感知功能。(2)存在感又称临场感或沉浸感，是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度，理想的模拟环境应该达到使用户难以

7、分辨真假的程度。(3)交互性交互性是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。交互性不仅是从技术上的变化，它使计算机的观念从“以计算机为主体”转向“人是信息环境的主体”这一思想。(4)自主性是指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度。例如，当受到力的推动时，物体会向力的方向移动、或翻倒、或从桌面落到地面等。2.3虚拟现实的主要技术虚拟现实技术的三个主要方面是实物虚化、虚物实化和高性能的计算机处理技术。实物虚化是现实世界空间向多维信息化空间的一种映射，主要包括基本模型构建、空间跟踪

8、、声音定位、视觉跟踪和视点感应等关键技术，这些技术使得真实感虚拟的世界生成，虚拟环境对用户操作的检测和操作数据的获取成为可能。虚物实化是指确保用户从虚拟环境中获得同真实环境同样或相似的视觉、听觉、触觉等感观认知的关键技术。高性能的计算机处理技术主要包括数据转换和数据处理技术、实时逼真图形图像生成显示技术、多种声音合成技术、多维数据融合与数据压缩、模式识别、分布式与并行计算以及网络技术。