虚拟现实的三维时态GIS模式研究-地球信息科学学报.PDFVIP

第 10卷 第 2 期 地 球 信 息 科 学 Vol10, No2 2008年 4 月 GEO IN FORMA TION SC IENCE Ap r. , 2008 虚拟现实的三维时态 G IS模式研究 唐海涛 , 王船海 ( ) 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室 , 南京 　2 10098 摘要 : 三维场景是三维地理信息系统中人机交互的主界面 。本系统中包括地球和流域两个场景 , 其中流域的两 大基本要素是地形和河道 。系统将 D EM 地形和河网表达在三维场景中 , 通过读取连续时段的河网格网数据进 行水流的动态演示 , 体现时态 GIS的历史回溯性 ; 同时与虚拟现实结合 , 在场景中实时增加模型 , 并可以对其 选择 , 变换 , 删除等 。最后实现了对地形任意点的位置查询和不同时刻河流各格网点的水位 、流速和流向的查 询等功能 , 具备良好的人机交互性 。 关键词 : 数字高程模型 ; 河网; 虚拟现实 ; 三维地理信息系统 ; 时态地理信息系统 1　引言 2　Op enSceneGrap h特性 ( ) 虚拟现实技术的出现为地球系统科学工作者 Op enSceneGrap h 简写为 O SG 包含了一系列 提供了一种崭新的、灵活 、交互的方式去构建真 的开源链接库 , 主要为应用程序提供了场景管理 实世界中的各种地理现象 。VR 和 G IS的系统集成 和图形渲染优化 的功能 。它使用可移植的 AN SI 成为丰富虚拟现实世界和增强地理信息系统表现 C ++编写 , 并使用工业标准的 Op enGL 底层渲染 AP I。 的最好方式 [ 1 ] 。 大部分的 O SG操作可以独立于本地视窗系统[ 5 ] 。 “数字流域 ”以流域为对象 , 通过虚拟现实 、 O SG采用分层的树状数据结构来组织三维空 地理信息系统 、数据库等技术的集成和融合 , 实 间的数据 , 以便于高效的渲染 。场景图形树结构 现河流设施的数字化 , 河流场景的可视化和场景 的顶部是一个根节点 。从根节点向下延伸 , 各个 漫游的智能化 [ 2 ] 。三维虚拟仿真流域可视化 , 以其 组节点中均包含了几何信息和用于控制其外观的 逼真的三维场景和友好的实时动态交互特性 [ 3 ] , 渲染状态信息 。根节点和各个组节点都可以有零 在整个流域的发展规划 , 开发建设 , 综合管理中 个或多个子成员 。在场景图形的最底部 , 各个叶 将发挥重大作用 。 节点包含了构成场景中物体的实际几何信息 。如 在实践中 , 人们逐渐将二维数据 、三维数据 图 1所示 : 的定义延伸到四维 。目前 , 对四维空间主要借助 动画技术表述地理数据的时间维 [ 4 ] 。 本系统在 V isual C ++开发平台上 , 以三维图 形开发应用库 Op en SceneGrap h 为基础 , 使用水动 力学的二维河网水流数值模拟的结果数据 , 利用 面向对象的设计和面向对象的编程技术动态演示 二维河网水流 。流域场