基于osgearth的校园虚拟漫游及信息显示系统研究

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1、基于osgEarth的校园虚拟漫游及信息显示系统研究第1章绪论1．1研究背景及意义目前许多学校已经建立了校园管理系统，如教务管理系统、办公自动化系统、人事管理系统等，这些系统在一定程度上规范了办事流程，提高了工作效率【1-4]。但上述常规系统多基于网络和数据库开发，缺乏对空间信息的处理和分析能力，无法表达数据的空间概念，展示给用户的界面或数据不够生动、直观。近年来，虚拟现实(VirtualReality，VR)技术、地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)技术得到了飞速发展，为校园信息化、数字化建设提供

2、了新的平刽51。VR技术涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听觉等信息，使用户自然地与虚拟世界进行交互和体验，扩展感知、认识世界的能力。虚拟场景漫游是VR技术的一个重要应用，因其具有逼真、实时、交互的特点，已被各行各业作为学习交流、对外宣传等的重要手段之一，基于VR技术的校园虚拟场景漫游系统的研究也逐渐增多。GIS是一门综合性学科，它结合地理学、地图学以及数据库等知识，搭建用于输入、存储、查询、分析和显示空间地理数据的计算机系统。在校园管理系统中，70％一80％的信息与空间位置、空间分布有着密切联系的

3、，如校园规划、教室编排等【6】。利用GIS技术建立以空间信息为依托，属性信息并重的校园管理系统，能够对学校各类建筑、道路、树木等地理空间对象进行管理，并且将其空间信息与非空间信息(如教学楼信息、上课教室信息等)无缝结合，形成一个完整的应用整体，为用户提供信息显示、空间分析和决策能力【‘71。本文以大连海事大学为应用对象，利用VR技术、GIS技术研究虚拟校园漫游及信息显示系统，通过对校园场景进行建模构建出了一个生动逼真的三维虚拟校园，用户通过虚拟漫游可以足不出户而身临其境地畅游校园并了解校园信息，提升了用户的体验真实感；在此基础上，将一些常用

4、的校园信息融入到虚拟场景中，实现图文并茂的信息查询、显示等功能。本文所做工作将为校园数字化、信息化第1章绪论建设打下一定的基础，为学校的教学、科研和管理等日常工作提供新的思路和途径。1．2主要研究内容以及国内外研究现状1．2．1主要研究内容本文的主要研究工作如下：首先，借鉴GoogleEarth软件的思路，建立一个与虚拟校园漫游相结合的数字地球，利用卫星图片，整合海量的地理空间数据，以三维的方式在不同分辨率水平上对地球进行浏览。其次，基于osgEarth软件对校园场景进行建模和绘制，显示校园地形和建筑物、植被等模型，通过虚拟漫游畅游校园，并

5、且在漫游过程中可以随意改变视线方向，从不同角度观测整个校园的面貌，在此基础上，实现一些辅助功能，如指北针功能、测距功能等。第三，与三维场景进行交互操作，拾取三维物体，利用ADO技术访问相关数据库并显示相应的信息。1．2．2国内外现状研究国内外大学和科研机构在虚拟校园漫游及信息显示方面已进行了部分研究，并已初步建立了一些相应的应用系统。在国内，浙江大学建成了我国第一套用于虚拟现实技术的CAVE系统[81。武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室研究了构建虚拟城市与数字城市的关键技术，包括三维虚拟城市模型快速重建、大范围海量数据动态装载等，并进行

6、了“数字流域”和“虚拟城市”的应用开发例。南京大学专门组建了以虚拟城市和数字城市为主攻方向的城市规划与区域开发模拟实验室，该实验室拥有国内比较先进的PowerWaU[101，并已开始结合osgEarth在城市规划部门中使用。成都理工大学建设了数字化校园工程一“数字成都理工大学”【11】。中国科学院岩土力学研究所正在开展长江大堤的三维可视化研究工作‘121。北京理正软件设计研究院等单位正探索开发专用GIS软件，以有效地管理一个地区、一个城市的岩土工程、地质基于osgF_舶的校园虚拟漫游及信息显示系统研究数据，力求GIS与岩土工程勘察、设计、施

7、工紧密结合【131。其他院校，如哈尔滨工业大学计算机系、西北工业大学CAD／CAM研究中心【141、浙江大学CAD&CG国家重点实验室等单位也迸行了一些相关内容的研究和尝试。在国外，虚拟城市技术研究的起源可以追溯到20世纪80年代初，美国的北卡罗来纳大学(UNC)计算机系研究了用于建筑设计的Walk．through虚拟建筑漫游系统【15】，用户可以在虚拟的UNC计算机系大楼里漫游。目前，美国近90％的联邦政府机构使用GoogleEarth技术，大约有50个城市正在建设数字城市【16】。瑞士联邦政府鼓励在高等教育领域进行信息化建设，其国家的两

8、所联邦高校和7所高等职业学院一同参加并实施了“瑞士虚拟校园计划”旧。瑞士苏黎世联邦理工大学计算机图形实验室研究使用网络超级计算机用于电视的虚拟摄影室人机交互【l81。日本电信与京