基于三维GIS的虚拟现实数字城市实现方法研究
c) 利用造型软件建模。如:3DMAX、AutoCAD、Multigen、Maya等。
2、基于图像的三维虚拟现实
对于实时真实感图形生成来说,基于图像的绘制是一种功能强大的新方法。它在简略的几何描述的基础上,生成具有较高真实感的三维场景,同时提供令人信服的动画效果。考虑使用基于图像的绘制方法,除了因为实时渲染的要求,另一个原因是获取现实物体几何模型的困难。
基于图像的建模技术的演变主要在两个不同的研究领域进行探索。
1)纹理贴图(Texture mapping)、环境贴图(Environment mapping)
在计算图形中,人们通过将图像粘贴于几何模型表面(纹理贴图)来增强近似几何绘制法的视觉真实效果,正是对这种真实效果的渴求,推动了基于图像绘制系统的发展。随后,人们将图像用于近似球形光照效果中(环境贴图)。
2)全景建模法
全景建模法是用一系列参考图像描述场景的方法。这些参考图像被变形和组合,以便构成在任意观察点的场景表示法。变形函数由图像流场信息来定义,该信息既可通过输入提供,也可参考图像派生而得。
3、基于图形与基于图像相结合的三维虚拟现实
综合基于图形与基于图像两种三维虚拟现实技术,充分利用两者的优势,在不损耗系统绘制性能的基础上,构造既具有高度真实感的三维景观,又可方便地构建三维实体对象之间的拓扑关系,与GIS数据库系统相关联,以构成成熟的3D GIS系统,是目前发展的趋势。
二、开发语言
1、基于OpenGL与DirectX的三维虚拟现实
Windows平台下,OpenGL和DirectX是两个开发三维图形应用程序的标准,其中DirectX虽能提供实时三维图形生成功能,但主要应用在游戏等低端图形应用程序方面;而OpenGL则提供了二维和三维建模、变换、光线处理、色彩处理、纹理映射、运动模糊、动画和实时交互等功能,是绘制真实感三维图形、建立三维交互场景、实现虚拟现实的高性能图形开发工具软件包。与DirectX相比,用OpenGL来绘制三维场景具有图形质量高、程序可移植性好等优点。
2、基于Internet的三维虚拟现实
Internet和WWW技术的出现和兴起,开创了一个以计算机网络为基础的信息时代。随着基于Web技术的应用不断推广以及3D技术的日益成熟,人们逐渐意识到虚拟现实产生的三维页面可在Web网上展示其迷人的风采,于是Web3D应运而生。目前Web3D分布式计算的几种成熟技术主要是:Mircrosoft的DCOM技术(Distributed Component Object Model,分布构件对象模型)、OMG(Object Management Group,对象管理集团)的CORBA(Common Object Request Broker Architecture,公共对象请求代理体系结构)技术和SUN的JAVA技术等三种。
1.2 三维虚拟现实的主要软件
当前Arc/info、MapInfo、MAPGIS、SuperMap、GeoStar等这些国内外专业二维GIS软件都有自己专有的三维GIS子系统。 但这些三维GIS子系统主要是对地形的三维虚拟现实与分析。
目前,三维虚拟现实已开始用于海洋、水文地质、环境、军事、交通、旅游、商业、通信、城市规划、房产等各个领域,也相继出现了大量的相关的三维景观可视化软件系统。其中比较专业的系统软件或平台有:
一、被美国国家图像和制图局(NIMA)评为最优的ERDAS公司的IMAGINE Virtual GIS
该系统为三维环境下的可视化分析工具提供了GIS的功能。它能够使用户对三维图像进行实时地查询与交互操作,而这个三维透视图像可以是任何形式的栅格或矢量的空间地理信息。
其主要的功能包括:三维虚拟现实分析、交互可视化、威胁分析、以及三维对象的链接