林业三维可视化解决方案
基于SpeedTree的树木三维可视化

基于SpeedTree的树木三维可视化摘要:以某高校为例,研究树木的三维可视化。
首先通过外业实地拍摄校园树木,获取树木树皮以及树叶贴图,使用Photoshop对图片进行处理生成材质贴图,经过Crazybump转换生成法线贴图。
建模材质完成后,利用 SpeedTree 软件对树木进行建模,完成的模型制作3D符号,导入ArcGIS中,对学校局部区域的树木进行三维林分建模仿真,实现一定的树木属性查询功能,分析树木三维可视化效果。
结果表明使用SpeedTree软件制作的树木模型对于模拟三维林分场景效果较好。
关键词:SpeedTree;三维可视化;ArcGIS;建模;林分场景一、国内外研究现状目前国内很多学者对于树木三维可视化技术有很多研究,并大致分为以下三种方式:基于 L-System理论的分形研究、运用迭代函数系统的IFS(Iterated Function System)方法及粒子系统模型方法,这种分类方法是依据选择模型的异同进行的。
本文采用第一种方法,使用SpeedTree软件对树木进行建模。
目前大多数文章探讨使用Sketch up,3ds max等软件对树木进行建模,虽然已获得了初步的研究成果,但由于软件的局限性,对于树木在自然中的状态的展现还是有所不足。
文中利用SpeedTree软件进行树木三维建模,SpeedTree能最大程度地平衡性能和视觉效果,满足植物景观可视化需求,较好的展现自然界树木形态。
并且以 GIS 技术为辅助,功能强大,包含数据管理、三维分析、空间数据分析等。
二、制作过程及方法1、前期准备建模前期的准备工作十分重要,准备工作充分与否直接影响后期树木模型的制作。
树木的定位主要根据树根坐标位置,根据具体树木位置布置树木坐标,同时调查树木属性信息,为建立树木数据库奠定基础。
树木可视化建模时,首先拍摄校园内所需树种的树木,拍摄的原则是选取树木生长状况良好,叶子尽量多。
拍摄过程中,尽量以一张白纸为背景,为后期图片处理做好准备工作,减少工作量。
建立树木三维可视化模型数据选取的研究

林 分生 长模 型在经历 了从数学模 型 到二维模 拟模 型再 到三 维可视 化模 型的过程 , 传统 的林分模型经 过国内外 多年
的研究 已经 日趋完 善。构建 三维可视模 型 的研究 逐渐 成为
分、 景观 不同尺度 进行绘 制 的系统 。E v o ni n软件 包括 数字 r
地形模型 、 纹理 、 色彩等模块 。
条件下 的简单计算机几何 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ形 。 ( L s 的基础上加 以改造 , 立 了模 拟森林景 观 动态变 ) 建
随着计算 机 图形学的迅速发展而发展 的, 研究方面 目 理论 前 主要有 四种模式 :
①基于规则几何体 的三维可视化法
化的三维视觉模型 , 但这种 三维模 型还很简 单 , 目前仅 限 于
MaGS Spr a 、 eSa、 R A p I、u e p G ot E D S等 。 M r
2 建立树木 三维可视化模型的前期数据的准备
伊利诺斯大学 图像系统实验室和美 国农业部 (ne te Uid as t S t
D pr  ̄ o A r u r ,s A 林务 局合作 开发 , ean m gcl r u D ) t f i ne 后由芬 兰赫 尔辛基大学森林可视化实验 室更新 的 Smt r t t r oe 是一个交 互 lF  ̄ 式的三维 可视 化 森林 系统 ( to 19 : a i n2o ) u a ,98 K ln .o2 。 l ae S atoe 系统 包含 了经 营管理尺度 和景观 尺度两种模式 。 mr vt F 6
[ 关键 词】 三维模型 ;I L ; -* 化 数据选取 * -
Su yOn T eD t e c o s bi i reT re i e o a r p i Mo e td h a S l t n Of t lhn T e h e —dr  ̄ n l a hc d l a ei E a s g a G
森林资源可视化管理系统

森林资源可视化管理系统一、引言近年来,森林资源的管理和保护日益受到重视。
随着科技的进步和信息化的发展,建立一个可视化的森林资源管理系统成为了必然的选择。
本文将介绍一款森林资源可视化管理系统的设计与实现。
二、系统概述森林资源可视化管理系统旨在通过利用现代信息技术,提供一种直观、高效的森林资源管理方案。
该系统主要包括数据采集、数据存储、数据处理和数据展示四个模块,实现对森林资源的全面管理与监测。
三、数据采集模块为了获取准确的森林资源数据,系统设计了多种数据采集方式。
首先,通过现场测量仪器采集树木数量、树高、树种等相关信息。
同时,利用遥感技术可获取更广阔范围内的森林覆盖率、植被指数等数据。
此外,还可以通过人工录入等方式将已有的森林资源相关数据导入系统。
四、数据存储模块为了高效地存储海量的森林资源数据,系统采用了分布式数据库技术。
将数据按照地理位置、年份等进行分类存储,以便后续的数据处理和查询。
同时,系统还提供数据备份和恢复功能,确保数据的安全性和可靠性。
五、数据处理模块森林资源数据处理是系统的核心功能之一。
通过对采集的数据进行统计分析、模型建立和预测分析等处理,可以获得森林资源的整体情况和变化趋势。
同时,系统还提供了数据清洗、异常检测和数据修正等功能,以保证数据的准确性和可信度。
六、数据展示模块为了方便用户对森林资源数据的查看和分析,系统设计了直观、美观的数据展示界面。
通过地图、图表等形式展示森林资源的空间分布和数量变化情况,帮助用户全面了解和把握森林资源的状况。
同时,系统还提供了可交互的功能,用户可以根据需要进行数据的放大、缩小、拖动等操作。
七、系统特点和优势森林资源可视化管理系统具有以下特点和优势:1. 高效便捷:系统采用现代信息技术,实现了数据的自动采集和处理,大大提高了工作效率。
2. 数据精准:系统采集的数据经过多次校验和处理,保证了数据的准确性和可靠性。
3. 数据全面:系统提供了多种数据采集方式,涵盖了森林资源的各个方面,使得数据更加全面。
虚拟森林资源信息三维可视化中树模型的生成方法

第 2 卷第 1 6 期
20 07年 2月
中 南 林 业 调 查 规 划
CENTRAL S OUTH ORE _ NVENTORY F S I T AND PL ANNI NG
Vo.6No I 12 . Fe .0 7 b2 0
vs aia in o I s r s u c si fr t n iu lz t ff r t eo r e n ma i . o ce o o K e r s r ca ;FS; e y wo d :fa tl I Op nGL;h e - me so a re tr e di n in lte
作者 简介 : 谢绍锋 (97 )男。 南沅陵人 。 17一 。 湖 主要从事林 业信息工程方面的研 究
4 ・ 3
・
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20 年 第 l 07 期
A s at A cri e re sa e hrc rt ii ry t apy h Sm t d t uete bet bt c: cod gt t es h p aat ii s l i ,o p l teI e o ,o s jc r n oh t c e sc m a t F h h o —
XI S a - e g XI E h o f n , AO u -s u ha hn
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mo e,reStre dme s n l d l setbi e a da dn h d l otevr a tredme s n l d lte he — i n i a mo e i s l h d, n d igtemo eห้องสมุดไป่ตู้ h i u l he i n i a o a s t t o
文献综述-树木可视化

1.2.1 树木三维可视化模拟技术目前,用于构造植物形态结构的计算机模型很多,大致可分为3大类:第1类模拟用于生成仅从视觉上近似于植物的计算机图形,注重视觉效果的逼真性,而不是植物学理论的真实性;第2类模型称为静态结构模型,是利用三维数字化方法测定具体植物的形态结构后直接应用这些数据构造特定植物的形态模型;第3类模型是动态结构模型,能模拟植物的动态生长过程(郭焱等,2001;刘兴龙等,2008)。
有关树木形态生长可视化模拟的建模方法主要有以下几种:分形法(L系统、IFS法、DLA模型法)、几何结构法、粒子系统法、随机过程法和特征综合推理法。
(1)分形法理论生物学家Lindenmayer提出了著名的基于文法、侧重于植物拓扑结构的L系统(Lindenmayer,1968);Mech与Prusinkiewicz提出了所谓的“开放式(open)L系统”;为了模拟植物的连续生长过程,Prusinkiewicz等还提出了时变L系统。
为了能够进一步应用微分方程表示植物的连续变化过程,Prusinkiewicz等又提出了微分L系统。
加拿大Calgary大学的Prusinkiewiez等人,以L系统为植物形态结构的描述框架,开发了Vlab虚拟植物系统(Prusinkiewiez,1975)。
李大锦、徐盛、袁震东等人应用L系统算法来模拟树木在不同环境下的生长状况(李大锦,2007)。
L系统经过不断的发展,已经成为一种应用广泛、功能强大的植物模拟方法,它强调计算机图形学与植物生长机理的结合。
但是,这种方法也存在着一些缺陷。
一方面,L系统生成一个字符发展序列是一个并行迭代过程,这和植物并行生长的特征相吻合。
基于这个特点,用L系统模拟植物的生长,提取其生长规则是关键,由于高大植物的生长规则不易提取,所以L系统不能很好的模拟高大植物;另一方面,在L系统具体编程实现时,形式语言的表示方法比较复杂,而且由于在产生式中同时描述植物的几何结构信息和拓扑信息,理解和使用也比较困难。
森林防火三维可视化

森林防火三维可视化近年来,森林火灾频发,给自然生态和人类社会造成极大损失。
为了更加高效地预防和应对森林火灾,科技逐渐走进森林防火工作中,其中三维可视化技术的应用成为了一种新的趋势。
一、三维可视化技术在森林防火中的应用三维可视化技术是一种通过计算机图形学方法呈现出的具有三维空间感知的虚拟图像。
在森林防火中,三维可视化技术可以通过地理信息系统(GIS)数据和卫星遥感数据,结合虚拟现实技术,将森林地形、植被类型、气象条件等信息转化为直观的三维地图,为防火人员提供直观全面的情况了解。
二、三维可视化技术的优势相比传统的二维地图,三维可视化技术在森林防火中有着诸多优势。
首先,三维地图可以更加真实地展示出森林地貌的起伏、高低变化,为防火人员提供更加直观的地形信息。
其次,通过虚拟现实技术,防火人员可以在三维地图中模拟不同火情扩散的情况,从而更好地规划灭火作战方案。
此外,三维可视化技术还可以实现实时更新数据,及时反映火情发展情况,帮助指挥员做出更加精准的决策。
三、三维可视化技术的发展前景随着科技的不断发展,三维可视化技术在森林防火中的应用也将不断完善。
未来,可以结合人工智能技术,实现更加智能化的火情监测与预警系统。
同时,随着硬件设备的提升,三维可视化技术将会更加逼真,为防火工作提供更为全面的支持。
总之,三维可视化技术在森林防火中的应用具有重要意义,可以提高防火工作的效率和精准度,减少火灾造成的损失。
随着技术的不断进步,相信三维可视化技术在森林防火领域的应用前景将会更加广阔。
愿我们的森林防火工作者借助科技的力量,守护好我们美丽的自然环境。
国内树木三维可视化技术研究进展

要求较 高 , 木生 长的生理 确定 性( 树 如树 种 , 方向性 等
生理性 质 ) 和长势不 确定性 ( 如生 长受地 理位 置 、 候 气
何 又无法 描述 的几何 现象 和物体 。根据所选 择的分形 造 型的模型不 同 ,产生树 木分形 图形 的方法主要分为
三种方式 :基于 L Ss m 的分形 图形 、迭代 函数系统 - yt e IS F 方法 及粒子 系统模型方法 。
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国肉■木三雏可视化技术研究进晨
龙 洁 , 苏喜友
( 北京林业 大学信息学 院, 北京 10 8 ) 00 3 摘 要: 由于树 木形态的复杂性对模拟技 术和 系统开销 的要 求较 高, 树木 生长的生理确定性和 长势不确定性
等特点 , 使树木三维 可视化的研 究至今 仍未得 到一个完备 的具有林业研究意 义的三 维计算机树木模型 。本文在广 泛研 究 国内树木三维可视 化软件开发的基础上 , 从分形理论 、 图像 解析和 GI 技 术三个 方面对 现有研 究进行分 类 S 阐述 , 简要叙述 了现有研 究的主要技 术思路与 最新研 究成果 , 并指 出了现有研 究 中存在 的主要不足。
a dd e u v yo h D te d l gtc nq e ,h satced s rb dt ec re tmanmeh d n e u t r e n e ps re nt e3 r emo ei h iu s t i ril e c i e h u r n i t o sa dr s lsi t e n e nh ca sf ain :rca t o s i g n lss GI e h oo is An lop itd o t h i ia v n a e u r n ls ic t s fa t meh d ,ma ea ay i, Stc n lge . d ias o ne u eman ds d a tg si c 0 从 00年至今 国内从 事树木可视
树木三维可视化论文:树木三维可视化 OpenGL 虚拟森林

树木三维可视化论文:树木三维可视化模拟研究与系统实现【中文摘要】数字林业飞速发展,采用可视化技术与虚拟技术模拟树木生长和森林经营管理有着非常重要的意义。
现有的可视化软件存在与树木生理学结合不紧密等不足,因此,需要开发一种基于实测数据的树木形体结构的可视化模拟软件。
本文以黑龙江省牡丹江市穆棱地区天然次生林中的红松为研究对象,于2008年设置了14块标准样地,通过树干解析、枝解析的方法获取了18株红松的树干和树枝变量因子的数据资料(包括树高、直径、着枝深度、枝长、方位角等)。
本文以VC++为编程语言,结合OpenGL开放式图形库,开发了三维树木可视化系统,实现了基于实测数据和生长模型的红松形态结构模拟、外部3DS树木模型导入和森林环境场景的构建。
本文是林业公益性行业科研专项—森林经营规划软件的一部分,主要详细研究内容如下:1、研究树木三维可视化模拟技术和建模方法的发展状况,分析树木三维可视化模拟过程中存在的不足和缺陷,提出基于实测数据和生长模型的形态几何建模方法。
通过定义树木相关变量因子的结构体、类、函数及变量,加载实测数据文件并读取相关字段到树木结构体中,在经过初始化和渲染完成树木形态结构的绘制,实现了红松静动态模拟。
这种方法得到了较好的树木可视化效果,为其...【英文摘要】Nowadays, with the rapid development of the figures forestry, using the visualization techniques and virtual technology to simulate the growth of tree and forestmanagement process is very important. But the obvious biologyis not so close to the structure of tree, it needs developmentsuch as a tree-dimensional visualization software which basedon data mapping. This study was performed in Korean pine (Pinus koraiensis Sieb) plantations in muling, mudanjiang,heilongjiang province. Based on stem and branch...【关键词】树木三维可视化 OpenGL 虚拟森林【英文关键词】Three-dimensional visualization OpenGLVirtual forest【索购全文】联系Q1:138113721 Q2:139938848 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【目录】树木三维可视化模拟研究与系统实现摘要3-4Abstract4 1 绪论7-25 1.1 引言7-8 1.2 树木三维可视化研究概况8-22 1.2.1 树木可视化模拟技术8-10 1.2.2 树木三维可视化图形建模方法10-18 1.2.3 树木三维可视化常用软件18-22 1.2.4存在的问题和不足22 1.3 研究目标与研究内容22-25 1.3.1 研究目标22-23 1.3.2 研究内容23-24 1.3.3 技术路线24-25 2 树木生长模型和几何形态模型的建立25-35 2.1 数据收集与整理25-28 2.1.1 红松简介25 2.1.2 地理位置及地形地势25 2.1.3 森林资源及评价25 2.1.4 数据收集及整理25-28 2.2 树木生长模型28-31 2.2.1 树木生长理论方程28-30 2.2.2 树木生长经验方程30-31 2.3 红松部分生长模型的确定31-32 2.3.1 树高生长模型31-32 2.3.2 胸径生长模型32 2.4 红松几何形态建模与绘制方法32-34 2.4.1 树干模型与绘制方法32-33 2.4.2 枝条模型与绘制方法33-34 2.4.3 树叶模型与绘制方法34 2.5 本章小结34-35 3 树木三维可视化系统的设计35-42 3.1 系统设计原则35 3.2 系统需求分析35-36 3.3 系统可行性分析36 3.4 系统总体框架36-37 3.5 程序结构与功能37-38 3.6 系统开发平台的选择38-41 3.6.1 VC++6.0编程语言38 3.6.2 OpenGL图形函数库简介38-40 3.6.3 OpenGL在VC++6.0环境下的框架建立40-41 3.7 本章小结41-42 4 树木三维可视化系统的实现42-58 4.1 系统类结构42-43 4.2 程序结构与功能实现43-57 4.2.1 用户界面的设计43 4.2.2 地面场景的设置43-45 4.2.3 红松单木实测数据的读取45-46 4.2.4 单木静动态三维可视化模拟46-50 4.2.5 虚拟生长环境的模拟50-53 4.2.6 3DS树模型的导入53-56 4.2.7 简单虚拟森林场景的模拟56-57 4.3 本章小结57-58结论58-59参考文献59-64攻读学位期间发表的学术论文64-65致谢65-66。
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z 三维可视化地形结合视频监控信息全面反映火灾现场
4.14. 应急救援
分局火灾火其他应急状况发生地点及周边人员、车辆和设备的情况,实现方 案的制定、模拟和对比,系统四号线图下图所示,功能特点: z 真实地貌、水源地显示 z 应急设备、车辆、人员的空间分布及查询
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z 车辆轨迹管理
4.11. 视频监控集成
运用易景三维地球平台的视频集成接口,实现现有视频监控系统的成功功能,
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包括视频的开启、视频参数调整(缩放、角度、光圈、聚焦)等功能的集成,功 能界面如图:
4.12. 短信彩信集成
运用易景地球平台的短信/彩信集成接口实现 GPRS/GSM 短息的集成,绝缘 体功能: z 支持短信在线编辑发送 z 短信实时提示 z 短信彩信列表管理
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4.4. 空间数据属性数据集成
空间数据和属性数据的集成是三维林业可视化平台中的核心部分,将空间数 据和属性数据无缝关联,实现空间数据和属性数据的查询、联动、分析和管理, z 点击查询三维林业场景中的小班数据、专题数据的弹出属性(HTML 或数
据库关联) z 关联属性的趋势分析和对比分析(根据业务需求)
定位等操作,操作方式友好,类似普通游戏操作 z 视点导航:实现对场景中关键视点的保存、管理和定位 z 场景复位:场景恢复到初始视点
4.2. 二三维联动漫游
基于辽宁林业物联网建设是基于二三维 GIS 系统的集成,所以实现二维系 统和三维系统的联动操作和无缝集成就显得尤为重要。易景三维地球平台为易伟 航公司自主开发具有自主知识产权的三维 GIS 平台产品,正式基于这一优势, 可以基于对三维 GIS 平台底层接口的开放和修改,运用消息机制实现二三维系 统的联动操作和浏览,功能: z 二维地图与三维场景浏览联动操作 z 二三维视角联动操作
系统架构:
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3. 系统特点
z 海量空间数据和属性数据的一体化管理 z 林业资源可视化展现 z 虚拟显示技术逼真表现森林、河流、山脉等 z 火灾现场可视化动态模拟 z 开放平台集成短信/彩信、GPS、GPRS、视频监控等模块 z 精细树木生长周期表现
4. 系统功能
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小班是进行森林经营、组织木材生产的最小单位,也是调查设计的基本单位。 在作业区内把立地条件、林分因子、采伐方式、经营措施相同和集材系统一致的 林分划为一个小班。小班界限按集材系统以自然区划为主。一个小班的面积,一 般以 5 公顷左右为宜,最大不应超过 20 公顷。
小班是内部特征基本一致,与相邻地段有明显差别的地段,是森林资源清查 和经营利用的基本单位。小班划分既要考虑自然特征,又要考虑经济特征(经营 的集约程度)。所以林业三维平台对小班的管理即是实现林业基础 单元的管理, 功能包括
实现效果如图所示:
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4.5. 三维可视化树种
目前提供三种造林方式:点位 、折线、区域。流程如下:
种树成果如图:
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4.6. 精细森林表现
森林资源的精细表现,包括树木、生长周期、枯木、草地等都能精确表现, 如图 :
4.7. 小班数据集成
4.1. 海量数据的可视化管理
林业三维可视化平台将空间数据运用空间数据库技术、海量空间数据压缩技 术、影像融合技术及计算机图形实现地形、影像、矢量、模型等数据的可视化展 现, 如图:
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林业三维可视化平台可以实现林业数据的可视化操作,包括场景键盘鼠标操 作浏览、视点导航和场景复位功能。 z 场景浏览:以鼠标和键盘的方式实现三维场景的放大、缩小、旋转、双击
实现功能截图如图:
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4.13. 火情现场可视化动态模拟
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林业三维可视化平台可根据火灾扩散模型计算结果,实现在三维平台中的模 拟展示,如图所示。功能特点如下:
z 根据火灾扩散过程可视化模拟
z 360 度查看火灾现场 z 结合真实地形、坡度、天气、风速、湿度
在实现二三维 GIS 平台的放大缩小、定位等基础功能的同时,还能实现效 果三维视角变化和二维视角的联动,实现效在三维 GIS 系统中的固定视点调整视角时,二维系统中的视点视域和方位 会实时联动,真正实现二三维全方位联动操作。
4.3. 林地数据管理
支持以二维、三维地图方式实现林地数据的可视化查看、查询定位、更新、 入库等数据管理,界面如图:
z 海量数据 WMS 服务支持
小班 WMS 服务设置如图:
调用小班 WMS 服务在三维平台中的展示效果如图:
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z 支持属性点击查询及所选小班高亮显示
4.8. 二三维小班查询
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4.9. 空间分析
4.10. 车辆监管
在林业外业数据采集、火灾巡检、应急系统中的车辆监管采用 GPS 监控调 度是最佳解决方案,主要包括车辆定位、车辆通信和车辆轨迹保存/回放等功能。 z GPS 信息集成
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林业三维可视化解决方案
北京易伟航科技有限公司 2012-12
1. 行业案例
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辽宁省级林业资源管理三维系统 全国一张图(江西)项目 四川林业灾后重建可视化系统 云南临沧林业资源三维管理系统
2. 林业三维可视化系统简介
林业信息化是指林业信息生产、信息交换、信息传输、信息处理、信息管理、 信息分析等技术。数字林业是以 RS、GIS、GPS 为基础,将三种独立技术邻域 中的有关部分与其他高技术领域(网路技术、数据库技术和通讯技术)有机的构 成一个整体而形成一项新的综合技术。利于二维 GIS 和三维场景虚拟仿真技术 的个子特点及优势,将二维 GIS 和三维场景仿真技术无缝集成,应用于森林资 源信息可视化管理与分析,考虑到二三维平台的成熟性、扩展性及安全性,二维 采用 ESRI 公司的 Arc GIS 平台和北京易伟航科技的三维易景地球平台,以全要 素地图、林业专题图、资源分布图和小班等各类地物模型,简历森林信息三维虚 拟仿真系统。通过消息通信方式实现二维 GIS 和三维虚拟仿真之间的交互,实 现对森林资源、小班数据、火灾蔓延、三维树种等业务的可视化管理。