李世华[1]2001年在《小流域景观虚拟现实技术研究与应用》文中研究说明虚拟现实技术是一门人与信息科学相结合的高新技术，它由计算机生成的人机交互的叁维空间环境构成，利用虚拟现实技术，可以使参与者足不出户就感受到身外的世界。本项研究以“数字地球”为指导思想，结合地形可视化和虚拟现实等高新技术研究和开发了黄土高原小流域虚拟现实景观系统，主要研究成果如下： (1)采用4D技术完成了黄土高原固原试区、安塞试区、长武试区叁个不同地貌与生态类型区外业GPS像控测量与内业全数字测图(作业区约50平方公里)，采集了各试区的5×5m、10×10m数字高程模型(DEM)格网数据(约300万个点)；制作了1:5000、1:10000数字正射影像图(DOM)和透视图等，为小流域虚拟现实景观的开发提供了高精度数据基础。 (2)提出和试验研究了小流域虚拟现实景观系统的概念和技术，包括叁维地形模型的构建、纹理映射和实时动态立体显示技术。成功地实现了虚拟现实景观的一系列分析和研究，包括虚拟现实景观任意大小区域叁维图象的生成、叁维地形景观Walk/Fly Through动画制作、模型切换、距离查询、DTM分析等多种应用：讨论了不同地形条件下虚拟现实技术实现方案。 (3)探索开发出实用化的小流域虚拟现实景观建立方案，即以小流域航摄影像和地形图为基础，利用GPS精确测量地面控制点，在全数字摄影测量工作站上制作小流域高精度DEM数据和DOM，在Visual C++语言环境下调用叁维图形标准OpenGL编写程序(叁维景观重建系统)生成虚拟现实景观图，即以DEM为基础构造叁维地形模型，然后用正射影像进行纹理映射获得十分逼真的小流域虚拟现实景观图。 (4)试验研究表明，小流域虚拟观实景观真实感强、地表信息丰富、精度高、动态性强、可视化程度高，通过该虚拟现实景观可以清楚地获得植被、梯田、沟谷、道路等地貌和土地利用现状信息。通过叁维地形景观飞行模拟和步行穿越模拟、叁维地形表面分析、叁维坡度分级图的制作等，可以为小流域土地利用现状、植被分布、水土保持动态监测、水土保持规划与治理决策、构建信息系统和土壤侵蚀预测等提供动态数字化可视产品和技术支撑体系。
李世华, 李壁成, 胡月明[2]2003年在《黄土高原小流域景观虚拟现实技术研究与应用》文中研究表明以“数字地球”为指导思想,通过叁维地形模型构建、纹理映射和实时动态立体显示等技术开发了小流域虚拟现实景观,其真实感强、地表信息丰富、精度高、动态性强、可视化程度高。探讨了小流域景观虚拟现实技术在水土保持中的应用。
段军彪[3]2008年在《黄土高原小流域侵蚀预测与景观虚拟研究》文中进行了进一步梳理黄土高原是世界上土壤侵蚀最严重的区域之一,水土流失导致该地区土层变薄、养分减少、植被退化、生态脆弱,经济发展缓慢,同时侵蚀产沙淤积下游河道,加剧洪涝灾害。因此,国家十分重视并采取多项措施来开展黄土高原水土保持生态建设,但水土流失形势仍比较严峻。本研究采用BP神经网络,进行黄土高原小流域侵蚀预测,分析了小流域的真实感叁维景观虚拟的理论与关键技术,重点探索了虚拟的实现方法,开发完成小流域侵蚀预测与景观虚拟系统。主要研究工作和结论如下:(1)改进BP神经网络学习算法,选取小流域的年均降雨量、产洪降雨量、年径流量、产洪径流量等影响因素,作为输入变量,小流域的侵蚀量作为预测结果。以多年实地观测数据训练网络,并检验预测结果,取得了较好的预测精度。(2)探讨了基于等高线的小流域地形的叁维建模;提出了顶点法向量的加权平均法,较好地解决了光照模型的连续性问题并增强真实感;采用天空球模型,加以纹理贴图及时钟控制,实现了天空云彩的动态飘浮效果。(3)树木的虚拟中,使用基于图像的“十字交叉法”建模方式,获得较真实效果和较快绘制速率。(4)研究了粒子系统实现自然降雨模拟,选取位置、生命期、形状等作为粒子属性,采用链表数据结构,依次产生新粒子,计算粒子运动,绘制粒子,消除死亡粒子。(5)小流域的地表径流是一个复杂的物理过程,叁维虚拟过程中,对地学模型中水流方向算法进行简化,采用八网格算法确定水流运动方向。对于地形中的低洼处,以逐步抬高低洼点高程的方法,解决了径流的连续性问题,基于粒子系统实现,获得了逼真的模拟效果。
李留民, 李红卫, 董燕, 王海燕, 李红梅[4]2010年在《虚拟现实在小流域水土保持中的应用探讨》文中提出以虚拟现实为指导思想,通过二维地形模型构建、纹理映射和实时动态立体显示等技术设计小流域虚拟现实景观,并探讨小流域景观虚拟现实技术在水土保持中的应用。
吴卿[5]2007年在《基于高分辨率遥感影像的水土保持生态建设监测方法研究》文中认为水土保持是解决黄河泥沙、改善流域生态环境、维持黄河健康生命的关键措施之一。近年来在黄土高原地区开展的水土保持生态建设实践证明，治理成效十分明显。对治理区监测是进行水土保持生态建设决策、管理、评价各个环节的重要依据，但目前黄河水土保持生态建设监测工作仍依赖于人工调查、统计上报等常规方法，受监测方法和人为因素影响严重，耗时长、费用高，误差大。本文以伊洛河下游黄土丘陵区巩义项目区为研究样区，开展基于高分辨率遥感影像水土保持生态建设的监测方法研究。在对研究样区水土保持生态建设情况和监测尺度及监测指标分析的基础上，选择1m分辨率的IKONOS影像和2.5m分辨率的SPOT5影像为监测遥感数据源；采用“RPC模型+GCP优化”方法进行高分辨率遥感影像正射纠正；用主成分分析法进行遥感影像全色波段与多光谱图像融合；用虚拟现实技术进行高分辨率遥感影像监督分类模板定义研究，用不同大不的聚类处理参数并在研究水土保持生态建设措施的空间特征和影像特征的基础上，确定提取水土保持生态建设信息的最小图斑参数值；最后用全数字人机交互解译和监督分类提取研究样区水土保持生态建设信息，并结合GPS现场验证和工程监理成果对监测结果进行分析评价。研究结果表明：在利用RPC模型基础上，利用控制点对纠正的残余误差进行优化，然后进行IKONOS遥感影像纠正，效果明显高于其他纠正方法的精度。用主成分分析法进行高分辨率IKONOS遥感影像全色波段与多光谱图像融合是各种常用的图像融合方法中更适合于黄土丘陵区地形的图像融合方法。2.5m分辨率的SPOT5影像在基于二维环境下的监督分类模板定义整体精度最高只达到88.19％，而基于虚拟现实环境的分类模板定义整体精度可达95.48％。黄土丘陵地区，2.5m分辨率的SPOT5影像进行水土保持生态建设各项措施信息遥感分类时，后处理参数宜选用最小图斑为6×6个像元。监测结果表明，研究样区水土保持生态建设实施进展良好，2002年底和2003年底分别实际完成年度计划的94％和95％。通过研究，在黄土丘陵区水土保持生态建设生产实践中，运用2.5m分辨率SPOT5卫星遥感影像监督分类结合1m分辨率IKONOS卫星遥感影像人机交互目视解译法进行水土保持生态建设监测是一种快速、经济、实用的方法，具有很好的应用前景。
张洪达[6]2015年在《基于GIS和虚拟现实技术的小流域水土流失及影响因子叁维模拟》文中研究指明分析与评价小流域状况及综合治理成效,不仅对区域水土保持的发展起到促进作用,还能够推动区域经济的发展。虚拟现实技术构建虚拟场景实现非时空性,目前被广泛的应用于各领域,但在水土保持专业的研究及运用还不够多。为了能够形象直观的反应水土流失及各类因子的空间分布及变化,本文将虚拟现实技术与水土流失及影响因子的叁维模拟相结合进行探索,可为沂蒙山区小流域综合治理,优化小流域规划设计提供新的方法与途径,有助于促进水土保持信息化建设与发展。本文以沂蒙山区九仙山小流域为对象,基于航片、高分卫片、1：1万地形图,采用地理信息系统(ArcGIS)、虚拟现实(VR)等技术,在分析典型年份水土流失影响因子状况及变化特征的基础上,利用综合评判法开展了水土流失综合评价及动态变化,并通过叁维模拟,创建了小流域水土流失影响因子及水土流失状况叁维模拟,实现多角度、实时、直观的观察场景,对小流域状况的分析与评价起到了较好的辅助作用。(1)九仙山小流域土地利用中以耕地、林地为主,两者占总面积的75%。耕地主要分布于流域南部山间斜平地、林地分布北部低山丘陵区；变化最明显的是：水浇地、旱梯田减少,梯田果园、平地果园增加,变化主要是新增果园引起；其他土地利用类型变化较小。植被覆盖度中覆盖度所占比例最大,低覆盖度和中覆盖度变化较大,低覆盖增加30.70hm2,中覆盖减少23.30hm2,其次为中高覆盖度,其他植被盖度等级变化幅度较小。(2)与2009年相比,2013年水土流失面积减少27.18hm2。其中轻度侵蚀面积变化最大,减少了46.36hm2,中度侵蚀面积增加16.32hm2,强烈侵蚀面积增加2.66hm2；主要变化特征是,以轻度侵蚀为主的耕地新增为果园,致使侵蚀强度级别由轻度变为中度,中度侵蚀增加；流域内旅游开发局部增建基础设施,导致强烈侵蚀面积增加；土壤侵蚀强度空间分布呈现一定的规律性,从低海拔到高海拔呈现出侵蚀加剧的趋势。(3)水土保持措施总治理面积增加19.12hm2,其中梯田面积增加2.18hm2,乔木林面积减少了26.10hm2,灌木林面积增加25.06 hm2,经果林增加17.98hm2,水保工程新增塘坝4座。(4)根据小流域水土流失的实际情况,借助虚拟现实技术模拟小流域的全貌。探索ArcGIS叁维建模和VUE10 XStrem叁维模拟的方法。探索分析水土流失空间表现上的有效途径。基于ArcGIS对叁维可视化渲染输出的不足,探索了自然环境地形的高精的渲染效果的输出及表现方式。对小流域叁维立体的场景的构建、可视化进行了研究和探索,并实现了在叁维立体场景中的漫游、与自由浏览等功能。虚拟现实技术分析水土流失、土地利用、植被盖度等,总结影响水土流失因子的空间变化规律及趋势。创新性的将叁维模拟现实技术运用到水土流失监测中。真实的再现了小流域叁维虚拟景观,并且实现对水土流失监测的空间变化的直观、真实、精确模拟,是水土流失监测中的一次创新,为以后的小流域规划治理提供了新的方法及途径。
陈燕琼[7]2014年在《基于USLE的土壤侵蚀强度估算及其叁维可视化方法研究》文中提出随着世界经济和人类社会的不断发展,人们对水土资源的需求日益增长。土壤侵蚀一直是水土资源研究的重要方面,关于土壤侵蚀物理机制和估算建模的研究成果丰富,但是对土壤侵蚀过程可视化表达的研究还相对薄弱。随着计算机技术、图形图像处理技术、虚拟现实技术的发展,考虑将土壤侵蚀估算建模与虚拟现实技术相结合来对坡面土壤侵蚀过程进行可视化模拟已成必然。鉴于此,本文以土壤侵蚀强度估算及其叁维可视化模拟为目标,综合利用计算机图形学、地理信息系统等多种理论、技术,开展土壤侵蚀强度估算与土壤侵蚀过程的可视化研究,着重解决土壤侵蚀场景构建、降雨模拟、坡面土壤侵蚀过程可视化等关键问题,为解释坡面土壤侵蚀过程和水土保持控制工作提供一个可视化平台。本文的主要内容和研究成果如下：(1)首先,本文对土壤侵蚀估算建模、土壤侵蚀过程、坡面土壤侵蚀可视化等相关的研究现状进行综述。本文分析对比了几种用于估算土壤侵蚀强度的算法,基于研究区域的特点,选择合适的估算模型及其影响因子的计算方法。阐述了坡面土壤侵蚀过程以及侵蚀场景构建涉及的数字地形建模、降雨可视化模拟等技术。(2)基于USLE的土壤侵蚀强度估算。在虚拟森林场景可视化系统VisForest上集成通用土壤流失方程USLE的土壤侵蚀影响因子数据处理工具,实现了坡度坡向提取、基于克里格算法空间数据插值以及空间迭加分析的自动处理,最终完成基于USLE的土壤侵蚀强度估算。(3)坡面土壤侵蚀过程可视化。根据坡面土壤侵蚀各过程的特点,采用不同的可视化方法表达。利用地形分页技术和层次细节模型实现地形的叁维可视化；采用粒子系统实现空中降雨和地面雨滴滴溅的模拟；基于D8算法绘制坡面水(沙)的运移路径,并采用环境贴图和GPU的可编程技术可视化表达坡面水沙运移的动态效果。(4)土壤侵蚀估算与可视化系统应用示范。以福建省长汀县为研究区域,基于通用土壤流失方程USLE模型估算土壤侵蚀量和土壤侵蚀强度,分析土壤侵蚀空间分布状况,并以小窗口形式实现了对该区域内土壤侵蚀过程的可视化,很好地达到了预期的研究结果。
李晓燕[8]2002年在《数字小流域构建的理论、技术及应用研究》文中进行了进一步梳理数字流域是数字地球、数字中国、数字黄土高原的缩影，是数字黄土高原在流域的扩大效果，是把数字地球的理论、技术和战略应用到流域的信息化、智能化建设和可持续发展的具体体现。论文以“数字地球”为指导思想，以3S、4D技术为手段，对构建数字流域的可行性进行了分析；对数字流域实现的理论技术及方法进行了初步探索；综合课题组研究人员以前的研究成果，结合本人在流域空间数据库、图形库、空间数据基础框架等理论和应用方面所做的研究工作，提出了数字流域的构建模式及实现方法，对数字流域的构建及其应用进行了初步尝试。研究结果如下： 1．根据数字地球的基本理论，以流域多年来的工作基础为前提，从流域信息化建设出发对数字流域的功能结构、体系结构、发展阶段等进行了设想，并从总体框架、数据类型、组成结构等方面对数字流域构建的技术方法进行理论和实践上的初步探索。 2．以MapGIS为基础平台，完成了流域信息的数字化，以土地资源单元为流域数字化信息集成的基础地理单元，以属性表操作的方法获取基础信息的专题属性，建立了流域基础信息库。研究中对数字化及建库的数据获取、质量控制、基础信息单元图斑的确定等关键技术进行了反复摸索，实践证明，所采用的研究方法对于数字流域的构建是完全适用的。 3．流域数据建库时以土地资源单元作为流域数据集成的地理单元，将土地资源单元图与各个评价因子的单要素图层分别进行迭置分析，通过对各生成图层的属性文件进行操作来获取属性数据。研究表明：用该方法获得的属性数据，避免了多边形迭加方法的不足之处，能使图形数据和属性数据逻辑一致性平均达到90％以上，数据库点位精度达到0.18mm，且操作中图层数据量大大减小，数据处理更为方便，运算速度大为提高；减轻了图表预处理和编辑的工作量，使空间数据精度提高。 4．根据空间数据基础框架的理论及建立的依据，确定流域空间框架基础数据，以DOQ为本底数据利用屏幕数字化技术交互式提取主要矢量线型要素，建立流域空间数据基础框架；以工程为单位，在统一空间基底的前提下，对矢量栅格基础空间数据进行一体化管理。通过土地利用现状图(DTL)与DOQ矢栅迭加，提取特征数据并更新数据的方法，对流域土地利用进行快速更新，完成流域土地利用现状图的制作。 5．以MAPGIS为基础平台，在数字流域信息积累的基础上，根据土地资源的基本理论对流域土地资源进行形状、结构的图形分析，并借助SPSS统计软件，利用主成分分析和聚类分析方法进行流域土地质量等级评价，对数字流域构建中GIS与专业模型的结合进行了尝试，为流域综合治理及规划提供科学依据和技术支撑。
朱军[9]2006年在《虚拟地理环境中基于多Agent的数据和计算协同研究》文中进行了进一步梳理协同虚拟地理环境作为一个新的研究方向，其多维多感知的虚拟环境更加符合人类空间认知特点，分布式的系统结构又为专家、政府人员以及民众等提供了交流、研讨甚至决策的理想平台，协同工作机制则保证了交流交互过程中的有序性。这些基本特性使得协同虚拟地理环境自然成为虚拟地理环境发展的重要方向。与一般虚拟环境所具有的沉浸感、交互性、信息集中和智能性四大特性相比，协同虚拟地理环境还具有分布式、共享性、多用户参与、协同性等特性。 多用户的协同机制，包括多用户之间的通信、数据、计算协同控制等是目前研究的焦点问题。目前国内外对协同虚拟地理环境的多用户参与协同所涉及的一些问题(如开放系统结构、分布资源协同、多用户协同控制机制以及网络瓶颈限制等)未进行系统分析和提出切实可行的解决方案。本着学科交叉的思想和原则，借助其他领域的技术和方法，本文首先建立协同虚拟地理环境的多Agent系统和多用户协同控制模型，并设计动态群组算法来求解协同任务，接着分别从数据协同、计算协同、实时协同环境几方面开展深入研究，最后结合一个应用案例建立原型系统并验证了上述理论和技术方案的可行和正确性。论文主要研究工作如下： 1) 由于多用户可能处于各种异构的环境下，且具有动态加入和离开系统环境的特性，为了使协同交互控制更加灵活有效，在分析现有协同模型的基础上，本文建立协同虚拟地理环境的多Agent系统，并利用Agent之间信息交互集中和对等通信两种模式的优点，设计了混合协同控制模型，即部分Agent间可以直接通讯，部分Agent间通过转发进行通讯，从而既能够减轻服务器的负担，也能实现高效的资源管理和搜索，以适用复杂的应用环境。此外本文也设计一个动态群组算法来组织和控制不同的Agent协同完成任务。 2) 针对异构数据源和异构地理信息处理环境下的数据共享问题，本文对协同虚拟地理环境内常见的数据类型和特点进行分析，进而基于混合协同控制模型，采用Agent技术，开展协同功能模型设计、数据访问并发控制、多服务器协同、以及数据搜索机制研究，建立虚拟地理环境数据协同服务，把整个系统内部可以共享的数据管理起来，逻辑上整合在一起形成一个虚拟数据库，提供给用户使用，实现异构数据的互连、互操作和协同工作。 3) 针对集中服务器模式容易受到带宽、时间及流动性的限制，从而影响数据传输效率的问题，本文根据协同虚拟地理环境多用户参与特点，分析了协同虚拟地理环境主要数据类型的传输特点，针对异步同时协同模式对数据协同的要求，基于混合协同控制模型和对等服务思想，设计了两种数据传输模型，一是数
沈晶玉[10]2007年在《数字森林公园研究》文中指出在“数字地球”背景下,“数字林业”为林业工作提出了一个全新的技术体系,推进林业管理信息化进程。数字森林公园是“数字林业”的一个组成部分。目前,森林以它独特的文化吸引着大众关注,森林旅游已经成为国内外日益盛行的生态旅游的首要形式。森林中的动植物资源、微生物数量都极为丰富,它们共同构成了地球上最复杂和最完备的陆地生态系统,是其它类型旅游资源无法比拟的,具有独特的魅力和广阔的发展前景。但迄今为止,针对森林公园的管理信息系统建设在国内仍属空白,旺业甸数字森林公园系统基于“3S”技术,数据库技术、计算机网络通信技术、组件技术、中间件技术、虚拟现实等技术,集森林资源管理、森林旅游服务、公园宣传营销、自然科普教育于一体的数据管理、交换、共享平台。对于森林公园而言,其实现对森林公园内森林资源、动植物资源以及景观资源综合管理和统一规划,加强对森林资源、动植物资源的科学保护和适度开发,提高管理水平和服务质量;对于社会公众而言,其将底蕴深厚的森林文化以及人与自然和谐发展的思想融会贯通,提供一个对自然知识、森林文化以及环境法宣传普及的平台。本文以内蒙古自治区赤峰市旺业甸森林公园为例,分析目前森林公园发展的现状和问题,梳理数字森林公园的业务需求和工作流程,遵循软件工程的原理对数字森林公园系统进行设计,通过编程实现对该系统的设计进行检验,旨在森林公园信息化管理方面做一些探索和尝试,为数字森林公园建设提供理论支撑和指导。
参考文献：
[1]. 小流域景观虚拟现实技术研究与应用[D]. 李世华. 西北农林科技大学. 2001
[2]. 黄土高原小流域景观虚拟现实技术研究与应用[J]. 李世华, 李壁成, 胡月明. 水土保持通报. 2003
[3]. 黄土高原小流域侵蚀预测与景观虚拟研究[D]. 段军彪. 西北农林科技大学. 2008
[4]. 虚拟现实在小流域水土保持中的应用探讨[J]. 李留民, 李红卫, 董燕, 王海燕, 李红梅. 科技经济市场. 2010
[5]. 基于高分辨率遥感影像的水土保持生态建设监测方法研究[D]. 吴卿. 北京林业大学. 2007
[6]. 基于GIS和虚拟现实技术的小流域水土流失及影响因子叁维模拟[D]. 张洪达. 山东农业大学. 2015
[7]. 基于USLE的土壤侵蚀强度估算及其叁维可视化方法研究[D]. 陈燕琼. 福州大学. 2014
[8]. 数字小流域构建的理论、技术及应用研究[D]. 李晓燕. 西北农林科技大学. 2002
[9]. 虚拟地理环境中基于多Agent的数据和计算协同研究[D]. 朱军. 中国科学院研究生院（遥感应用研究所）. 2006
[10]. 数字森林公园研究[D]. 沈晶玉. 北京林业大学. 2007
标签：自然地理学和测绘学论文; 水土保持论文; 虚拟现实论文; 可视化技术论文; 虚拟技术论文; 中国地形论文; 景观生态论文; 数字地球论文;