虚拟地理环境-模板
虚拟地理环境 第四章 虚拟环境的物理建模
许多虚拟世界系统呈现刚性的物体运动，有碰撞 检测和响应。 Baraff 的系统也处理多物体连续接 触和曲面上的摩擦力。
§ 2
非刚体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ建模
真实物理世界中，许多物体在运动中会产 生变形，这就是柔性物体。 模拟方法主要有: (1)有限元法仿真。
(2)连续弹性理论 Terzopoulos 采用连续弹性理论来模拟物体的 变形和运动。
4.1 基于Agent的主要内容
（1）感知部分，用来接受外界信息。 （2）认知处理部分，包括形势评估、决策制订 、规划、学习等，还与工作存储器（存放当前 信息）和长期存储器（存放知识和任务）。 （3）行为输出部分，输出行为并影响外界环境 。
4.2 主要采用的技术
(1) 形势评估技术
Agent 的建模不同于一般的数学建模，它是行为建 模。 行为建模的一个应用是计算机生成兵力（ Computer Generated Forces，CGF） 建 模 。 CGF 是 用计算机模型实现参与仿真的作战人员和武器系统 等仿真对象，目的在于减少真实作战人员和武器系 统参与仿真。 密歇根大学开发了基于符号表示和规则推理的 Agent 建模环境Soar，可以建立行为模型的规则库 和推理引擎。由美国陆军STRICOM资助，Loral System公司和Saic公司分别开发了半自主兵力生成 系统ModSAF和CCTT SAF。前者行为模型采用有限状 态机，后者采用基于规则的知识。
(5)动态变形部件模型系统 为了支持各种物体细节层次和交互的真实 的和基于物理的环境， Metaxas 为形状和非刚 性运动合成开发了一个通用框架。这个框架描 述新的一类动态变形部件模型。 模型有全局变形参数（它由少数参数表示 物体粗略形状）以及局部变形参数（它利用复 杂的有限元技术表示物体细节）。全局变形由 非线性参数方程确定。这个模型比线性变形和 平方变形更一般。用很快的动态约束技术扩大 基本拉格朗日方程的运动，这增加了合成相联 模型的能力。
虚拟地理环境 第三章 虚拟环境的表达-几何建模
上面介绍了构造表示的三种表示方法，我们已经 看到，构造表示通常具有不便于直接获取形体几 何元素的信息、覆盖域有限等缺点，但是，便于 用户输入形体，在CAD/CAM系统中，通常作为辅助 表示方法。
6.3 边界表示
图3.1.10给出了一个边界表示的实例。边界表示 （Boundary Representation）也称为BR表示或BRep 表示，它是几何造型中最成熟、无二义的表示法。
八叉树表示法有一些优点，近年来受到人们的 注意。这些优点主要是： （1）形体表示的数据结构简单。 （2）简化了形体的集合运算。对形体执行 交、并、差运算时，只需同时遍历参加集合运 算的两形体相应的八叉树，无需进行复杂的求 交运算。 （3）简化了隐藏线（或面）的消除，因为 在八叉树表示中，形体上各元素已按空间位置 排成了一定的顺序。 （4）分析算法适合于并行处理。 八叉树表示的缺点也是明显的，主要是占用 的存储多，只能近似表示形体，以及不易获取 形体的边界信息等。
6.2 构造表示
构造表示是按照生成过程来定义形体的方法， 构造表示通常有扫描表示、构造实体几何表示和 特征表示三种。
(1)扫描表示 扫描表示是基于一个基体（一般是一个封闭 的平面轮廓）沿某一路径运动而产生形体。 可见，扫描表示需要两个分量，一个是被运动 的基体，另一个是基体运动的路径；如果是变 截面的扫描，还要给出截面的变化规律。 图3.2.5 给出了扫描表示的一些例子
还有一个重要的原因是实体造型系统需要与应 用系统的集成。以机械设计为例，机械零件在 实体系统中设计完成以后，需要进行结构、应 力分析，需要进行工艺设计、加工和检验等。 用户进行工艺设计时，需要的并不是构成形体 的点、线、面这些几何和拓扑信息，而是需要 高层的机械加工特征信息，诸如光孔、螺孔、 环形槽、键槽、滚花等，并根据零件的材料特 性，加工特征的形状、精度要求、表面粗糙度 要求等，以确定所需要的机床、刀具、加工方 法、加工用量等，传统的几何造型系统远不能 提供这些信息，以至CAD与CAPP（计算机辅助 工艺过程设计）成为世界性的难题。
虚拟地理环境 第五章 虚拟环境的绘制技术 第四节 颜色视觉
后来Maxwell用旋转圆盘所作的颜色混合实验也验 证了Yaung的假设。在此基础上，1862年， Helmhotz进一步提出颜色视觉机制学说，即三色 学说，也称为三刺激理论。到现在，用三种原色 能够产生各种颜色的三色原理已经成为当今颜色 科学中最重要的原理和学说。
近代的三色学说研究认为，人眼的视网膜中存 在着三种椎体细胞，它们包含不同的色素，对 光的吸收和反射特性不同，对于不同的光就有 不同的颜色感觉，研究发现，第一种椎体细胞 是专门感受红光的红胞，相似的，第二和第三 种椎体细胞则分别感受绿光和蓝光。它们三者 共同作用，使人产生了不同的颜色感觉。例如 ，当黄光刺激眼睛时，将会引起红、绿两种椎 体细胞几乎相同的反应，而只引起蓝细胞很小 的反应，这三种不同椎体细胞的不同程度的兴 奋程度的结果产生了黄色的感觉，这正如颜色 混合时，等量的红和绿加上极小量的蓝可以复 现黄色是相同。
4.1 基本概念
颜色是外来的光刺激作用于人的视觉器官而产生的主观 感觉，因而物体的颜色不仅取决于物体本身，而且还与光源 、周围环境的颜色，以及观察者的视觉系统都有关系。 从心理学和视觉的角度出发，颜色有如下三个特性：色调 （Hue）,饱和度（Saturation）和亮度（Lightness）。所 谓色调，是一种颜色区别于其他颜色的因素，也就是我们平 常所说的红、绿、蓝、紫等；饱和度是指颜色的纯度，鲜红 色的饱和度高，而粉红色的饱和度低；而亮度就是光的强度 ，是光给人的刺激的强度。 与之相对应，从光学物理学的角度出发，颜色的三个特性 分别为：主波长（Dominant Wavelength），纯度（Purity ）和明度（Luminance）。主波长是产生颜色光的波长，对 应于视觉感知的色调；光的纯度对应于饱和度，而明度就是 光的亮度。这是从两个不同方面来描述颜色的特性。
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 第五章 虚拟环境的绘制技术 第三节 图形消隐
Z-Buffer算法（） { 帧缓存全置为背景色 深度缓存全置为最小Z值 for(每一个多边形) { 扫描转换该多边形 for(该多边形所覆盖的每个象素(x,y) ) { 计算该多边形在该象素的深度值Z(x,y); if(Z(x,y)大于Z缓存在(x,y)的值) { 把Z(x,y)存入Z缓存中(x,y)处 把多边形在(x,y)处的颜色值存入帧缓存的(x,y)处 } } } }
二、算法： 下面给出了一种建立深度优先级表方法。先 可根据每个多边形顶点z坐标的极小值Zmin的大 小把多边形作一初步的排序。设Zmin最小的多边 形为P，它暂时成为优先级最低的一个多边形。 把多边形序列中其它多边形记为Q。 现在先来确定P和其它多边形Q的关系： Zmin(P)<Zmin(Q)若Zmax(P)<Zmin(Q)，则P肯定 不能遮挡Q。
优点： 简单，易于处理隐藏面以及显示曲面之间的交贯线。要被显 示的画面可以任意复杂，因为图像空间的大小是固定的，最 坏情况下，计算量随画面复杂程度线性增长。由于要被显示 的元素可按任意顺序写入帧缓冲器和Z缓冲器，所以不需要 进行深度排序，节省了排序时间。 缺点： 需要占用大量存储空间的Z缓冲器。若要被显示的画面经变 换和剪取后，Z值便在一定范围内变化，则可采用固定精度 的Z缓冲器。本算法结合光照，透明等相关算法后，可产生 较佳效果。
上图给出另外几个更复杂的情况，无法直接建立真确的深度
优先表。解决方法是沿多边形所在平面间的交线循环分割这 些多边形，至最后可完全确定其优先级表。见虚线所示
1. 上面的五项只要有一项成立，P就不遮挡Q。如 果所有测试失败，就必须对两个多边形在XY平 面上的投影作求交运算。计算时不必具体求出 重叠部分，在交点处进行深度比较，只要能判 断出前后顺序即可。若遇到多边形相交或循环 重叠的情况（如图f），还必须在相交处分割多 边形，然后进行判断。 2.
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05金融服务互联性更强
E派链通过创造一个共享的货币协议 使得独立的公司之间交易更加简单， 减少了金融系统中的阻力，也增强了 系统的效率。
04
全面覆盖各领域 商业应用
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E派链智能支付景
链接更多商业应用领域
实现智能科技结合E派链 （E pay chain）区块链+ 智能合约的线上支付方式
分布式网络技术的跨境汇款以点对点的支付方式， 可以在去中心化的机制下实现全天候支付、即时 到账、随时提现及没有隐形成本，有助于降低跨 境电商资金风险及满足跨境电商对支付清算服务 的 便捷性需求，孕育着庞大的市场空间。
03
深度融合“AR+区块链 +智能合约”
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02 支付速度更快
E派链交易是自动进行的，资金即时 到账，可在几秒内完成支付。
01 支付费用更低
E派链不属于任何人，支付成本更低， 通过哈比链接收款项的商家可节省很 多中间费用。
04金融服务可用性更高
E派链通过创造一个共享的货币协议 使得独立的公司之间交易更加简单， 减少了金融系统中的阻力，也增强了 系统的效率。
02
AR+区块链+智能支付
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跨境支付规模持续增长
各地区跨境支付业务利润均保持增长趋势，尤其是在 亚洲 地区，中国超越巴西，成为仅次于美国和欧元区 的全球跨 境支付第三大市场。
世界银行数据显示，全球跨境支付市场（国际汇款）规 模 以每年约5%的速度持续增长，2017年达到6010亿美 元。
发送银行
安全银行
收款银行
虚拟地理环境PPT课件
地
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。
系
统
专
业
课
程
《虚拟地理环境及其应用》
福
建
师 范
福
建师Βιβλιοθήκη 概念：范大
学
地
理
学
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.
信
息
系
统
专
业
课
程
《虚拟地理环境及其应用》
福
建
师
二、虚拟地理环境的层面分类
范
大
学 地
1、实境面
理
① 地理位置层面
学
院
② 内表数据层
地 理
③ 外表数据层面
信
息
系
2、虚境面
统 专
① 单主体感知认识层面
业
② 互主体社会层面
课
崭新的技术手段而得到广泛的应用。
程
《虚拟地理环境及其应用》
福
建 师
课程目标：
范
大
学
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。
信
息
系
统
专
业
课
程
《虚拟地理环境及其应用》
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虚拟地理环境
推荐虚拟地理环境,是以虚拟现实理念、虚拟现实技术为核心,基于地理信息、遥感信息、以及赛博空间络信息与移动空间信息,研究现实地理环境和赛博空间的现象与规律。
通过虚拟地理环境,可以促进实验地理学、地理遥感信息科学、信息地理学、以及虚拟地理学的研究与发展。
虚拟地理环境研究的作用与意义,具体包括:
以虚拟地理环境为基础,可建立虚拟地理实验室,为研究和解决区域可持续发展过程中所面临的资源开发、环境保育、大型工程建设等重大科学问题,提供一个集定性与定量两种方法为一体的、以人为核心的、人机交融的地理“研讨厅”,由此促进实验地理学的研究,推动地理科学的发展;虚拟地理环境,把现实地理环境中的地理(遥感)信息环境、以及现代络信息世界(赛博空间)作为客观实在进行研究,从而突破了“虚拟地理环境”作为信息技术系统的狭义理解,为“虚拟地理学”的发展建立了基础;以虚拟地理环境为基础,开展遥感、遥测实验方法研究,发展遥感信息科学/遥感科学;虚拟地理环境,是以人为核心的、面向大众与络社会的三维虚拟环境,可用于虚拟地理野外实习、地理远程教育、生态环境教育、地理游戏与娱乐等;由此,并可推动“大众地理学”以及“地理美学”的发展;虚拟地理环境的研究,可以为我国的数字信息工程(数字地域、数字城市、数字流域)建设提供理论与方法基础。
虚拟地理环境的具体研究,是结合科学计算可视化、信息可视化、遥感信息模型和虚拟现实技术,在城市、地质、煤矿、水文、海洋、林业等领域,开展地学可视化与虚拟地理环境系统的设计、开发和应用。
在案例和原型系统的基础上,对虚拟地理环境、地理遥感信息科学和地理科学的理论和方法开展原创性的探索研究。
虚拟地理环境研究方向的子方向包括:
研究方向一:虚拟地理环境系统
(1)投入式虚拟地理环境系统该方向研究投入式虚拟现实用于地理景观模拟,地学数据分析,地学模型计算与模拟等的理论和方法。
具体研究内容包括:三维数据模型,实时三维图形显示和实时交互,地学模型计算算法与可视表达的融合,面向大众和面向地学专家的人机交互界面设计,虚拟环境空间认知,群体决策等。
该虚拟环境可用于数字城市、虚拟旅游、地学模型计算模拟等研究和应用领域。
(2)分布式虚拟地理环境系统该方向研究基于络的分布式虚拟地理环境系统的建立方法和应用。
具体研究内容包括:分布式三维数据模型,大数据量虚拟世界的上实时显示和浏览,分布式多用户的共享空间和实时互操作,地学模型远程计算与地学试验,地学智能体,元胞自动机,应用程序服务器开发等。
该系统可用于建设虚拟社区,支持区域可持续发展参与式规划、管理和决策,建设虚拟教育实习基地等。
(3) 移动虚拟地理环境系统具体研究内容包括:移动式GIS、GPS和虚拟现实技术的集成和融合,虚拟空间和现实空间的合成理论,支持地理学野外工作与实验的方法特征等。
研究方向二:地学可视化与地学知识发现该方向结合数据挖掘技术,研究图形/图象/地图表达和图形思维用于地学知识发现的理论和方法。
具体研究内容包括:地学可视化与地学图解,地学计算,(集聚)知识表达,数据挖掘方法,多样化图形表达,面向地学问题求解的人机交互界面,多感知投入式问题求解方法,分布式群体合作研究方法,地图视觉认知,地理空间认知等。
研究方向三:虚拟地理环境与虚拟地理学该方向以络信息空间、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。
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、络社会(虚拟社区、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。