5.13 三维数字地形漫游
一、概述
三维数字地形系统是地理信息系统的重要组成部分，现在应用于许多领域。可以从模拟飞行游戏、Google数字地球中体验到三维数字地形生动、形象以及具有良好互动性等特点。三维数字地形已成为具有很强应用价值的技术，但是单纯利用Direct3D或OpenGL来实现三维地形需要大量专业知识，同时编程量很大；如果使用专业三维地形引擎则价格昂贵，这些限制了广大爱好者对三维数字地形的开发研究。不过，随着开源运动的广泛开展，目前有许多开源三维图形游戏引擎（如Ogre，KlayGE，Nebula，Irrlicht等）可用于三维数字地形系统的开发，使三维数字地形程序变得易于开发。其中由德国电脑游戏专家Nikolaus Gebhardt设计的Irrlicht三维图形引擎，可以应用于各种.NET语言中，在普通电脑即可运行，易于掌握，并由活跃的开发团队支持。比较适合进行三维数字地形漫游系统的开发。
文中采用目前广泛使用的C#语言，结合Irrlicht三维图形引擎实现了三维数字地形的漫游。由于采用三维图形引擎，免去了许多底层编程工作；同时，C#的特性又使该程序开发速度较快。
二、引擎配置
以Microsoft Visual Studio .NET 2003为例介绍开发过程。
1．引擎下载
从Irrlicht三维图形引擎的主页：https://www.doczj.com/doc/6719029280.html,/的Download栏目中下载Irrlicht引擎 SDK压缩包。整个压缩文件约为16MB，解压后生成irrlicht-1.3.1目录，该目录包括Irrlicht引擎C++源代码、引擎动态链接库、使用手册以及一些三维素材。
2．建立C#工程
在New Project中选择建立C#的 Console Application工程，如图1所示，将工程命名为Terrain。
3．在工程中加入Irrlicht引擎
鼠标右键点击新建工程的References项，选择Add References…加入引擎的动态链接库https://www.doczj.com/doc/6719029280.html,.dll，该文件在
irrlicht-1.3.1\bin\Win32-VisualStudio目录中，如图2所示。
图1 建立C#工程
图2 添加https://www.doczj.com/doc/6719029280.html,引擎
成功加入引擎后，在References项中会显示新子项https://www.doczj.com/doc/6719029280.html,，如图3所示。
图3 References项中显示https://www.doczj.com/doc/6719029280.html,
三、地形生成方法
用电脑生成三维地形的方法有许多种，其中使用最广泛的就是高度图生成法。我们经常会看到用不同的颜色表示海拔高度的地图。高度图生成法采
用相同原理，只不过为了便于计算机处理，海拔高度值用图像中的亮度值表示。即图像中每一点处的灰度值代表该坐标处的地形海拔高度，越接近黑色则海拔越低，反之越接近白色则海拔越高。要使地形具有真实感，地形图像必须符合一些要求，主要是灰度数值的连续变化，两像素距离越近的点灰度值越接近。地形图像较容易得到，我们可以利用图像处理软件Adobe Photoshop制作，利用其“Render”特效的“Clouds”项，将前景设为黑色，背景设为白色，这样得到的图像可以表现出非常真实的地形效果。也可以从网上直接下载相关的用灰度值表示的高度图。本文采用irrlicht引擎中多媒体素材文件夹meida中的高度图terrain-heightmap.bmp，如图4所示。为了便于编程实现，这里将路径为irrlicht-1.3.1\media的素材文件夹拷贝到与新建C#工程Terrain相同的目录下。
图4 高度图
这张高度图尺寸为256*256。可生成216个三维网格顶点，这是普通电脑系统一次所能绘制的最多顶点数。如果要绘制更大的三维地形，则需要分批多次绘制。通过高度图生成三维图形后，可在Irrlicht引擎的支持下增加控制功能以及碰撞检测用于实现三维数字地形漫游。
四、地形漫游程序
三维地形漫游程序采用console风格，程序的整体框架如下：
using System;
using System.Text;
using System.IO;
using Irrlicht;
using Irrlicht.Video;
using Irrlicht.Core;
using Irrlicht.Scene;
using Irrlicht.GUI;
namespace TerrainRoam //命名空间指定为为地形漫游
{
class Program: IEventReceiver
{
//高度图及纹理载入路径
string path="../../../../media/";
//定义地形场景节点
ITerrainSceneNode terrain;
static void Main(string[] args)…
public bool OnEvent(Event p_event) …
public void run()…
}
}
其中主类Program从irrlicht事件接收器类IEventReceiver继承。该类成员函数包括程序进入点Main()，引擎事件接收器类成员函数的重载函数OnEvent()，地形载入及主循环函数run()。另外在程序开始通过使用using 指令指定包含文件和相应的命名空间。包括Irrlicht的视频驱动、引擎核心、场景管理以及用户图形界面的命名空间，用于实现console风格的编程。下面，分别介绍Program类的成员函数。
1．程序进入点函数
首先用[STAThread]指示应用程序的默认线程模型是单线程单元，然后用new从堆上创建类Program的对象，并利用成员函数run()载入地形并进入地形场景渲染循环。
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
Program prog = new Program();
prog.run();
}
2．事件响应函数
OnEvent()是irrlicht事件接收器类成员函数的重载，用于响应用户自定义的事件。这里使用该函数实现三维地形网格模式和纹理显示模式的实时转换。用户可通过“w”键实现这一切换。实现的核心代码如下：public bool OnEvent(Event p_event)
{
// 检测用户是否按下W键
if (p_event.Type == EventType.KeyInput &&
!p_event.KeyPressedDown)
{
switch(p_event.Key)
{
case KeyCode.KEY_KEY_W:
isWireframe=!isWireframe;
terrain.SetMaterialFlag(MaterialFlag.WIREFRAME,isWirefra me);
break;
}
}
return false;
}
3．地形载入及主循环函数
该函数的作用包括图形程序库的选择、设置视窗和镜头、载入高度图、
碰撞检测的实现以及建立程序主循环。
其中可供选择的图形程序库包括Driect3D 9.0、Driect3D 8.0、OpenGL，涵盖了普通PC机上使用的主流图形驱动库。另外如果用户电脑上没装上述程序库的话，也可选择irrlicht软图形驱动，但是显示效果会差一些。实现的核心代码如下：
public void run()
{
DriverType driverType;
// 询问用户选择什么图形库
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.Append("Please select the driver you want for this example:\n"); sb.Append("\n(a) Direct3D 9.0c\n(b) Direct3D 8.1\n(c) OpenGL 1.5"); sb.Append("\n(d) Software Renderer\n (otherKey) exit \n\n");
// 获取用户输入
TextReader tIn = Console.In;
TextWriter tOut = Console.Out;
tOut.Write(sb.ToString());
string input = tIn.ReadLine();
// 根据用户输入确定相应的图形库
switch (input)
{
case "a":
driverType = DriverType.DIRECT3D9;
break;
case "b":
driverType = DriverType.DIRECT3D8;
break;
case "c":
driverType = DriverType.OPENGL;
break;
case "d":
driverType = DriverType.SOFTWARE;
break;
default:
return;
}
接下来设置视窗和镜头。设置窗口尺寸为640*480，并创建Irrlicht设备device用于调用引擎核心支持，实例化引擎的场景管理对象、视频驱动对象、图形界面接口对象，用于场景管理、图形程序库调用以及图形界面的管理。设置镜头类型为FPS型（第一人称），用户可以从第一人称视点观察三
维地形，并通过移动鼠标可控实现抬头、低头功能，通过键盘上的“↑、↓、
→、←”进行镜头前、后、左、右移动。实现的核心代码如下：
// 创建Irrlicht设备，如果创建失败则退出程序
IrrlichtDevice device = new IrrlichtDevice(
driverType, new Dimension2D(640, 480), 32, false, true, true); if (device == null)
{
tOut.Write("Device creation failed.");
return;
}
//引擎响应当前类的事件
device.EventReceiver=this;
ISceneManager smgr=device.SceneManager;
IVideoDriver driver=device.VideoDriver;
IGUIEnvironment env= device.GUIEnvironment;
// 加入FPS镜头，并设置镜头位置
ICameraSceneNode camera =
smgr.AddCameraSceneNodeFPS(null,100.0f,1200.0f,-1);
camera.Position=new Vector3D(1900*2,255*2,3700*2);
camera.Target= new Vector3D(2397*2,343*2,2700*2);
camera.FarValue=12000.0f;
// 设置鼠标箭头不可见
device.CursorControl.Visible=false;
下一步导入高度图，这里利用addTerrainSceneNode()函数载入地形场景节点，用于地形场景的管理和渲染。在该函数中设置需要载入高度图的路径，场景管理器会自动载入高度图并根据其创建三维地形。为了使地形场景看起来更大一些，设置比例尺度向量为(40, 4.4, 40)。
terrain = smgr.AddTerrainSceneNode(
path+"terrain-heightmap.bmp",null,-1,
new Vector3D(),new Vector3D(40, 4.4f, 40), new
Color(255,255,255,255));
碰撞检测的加入可防止漫游时镜头穿透地形表面。为了使地形漫游有碰撞的功能，加入三角形选择器，检测三角形面片。同时将碰撞检测同镜头关联并设置碰撞动作，这样当有山峰挡在镜头前面时，镜头不会从山体中间穿过，而是依地形起伏运动。实现的核心代码如下：
//创建地形节点三角形选择器
ITriangleSelector selector =
smgr.CreateTerrainTriangleSelector(terrain, 0);
//创建碰撞反应动作并与镜头关联
ISceneNodeAnimator anim = smgr.CreateCollisionResponseAnimator( selector, camera, new Vector3D(60,100,60),
new Vector3D(0,0,0),
new Vector3D(0,50,0),0.0005f);
camera.AddAnimator(anim);
最后建立程序主循环。当Irrlicht设备运行状态device.Run为真时，
绘制出场景中所有的物体，其中整型变量lastFPS用于记录每秒钟渲染帧数并将结果显示在窗口标题栏上。当主循环结束后，调用GC.Collect()回收资源。
int lastFPS = -1;
while (device.Run())
{
if (device.WindowActive)
{
device.VideoDriver.BeginScene(true, true, new Color(0, 200, 200, 200));
device.SceneManager.DrawAll();
device.VideoDriver.EndScene();
int fps = device.VideoDriver.FPS;
if (lastFPS != fps)
{
device.WindowCaption = " Terrain [" +
https://www.doczj.com/doc/6719029280.html, + "] FPS:" + fps.ToString();
lastFPS = fps;
}
}
}
GC.Collect();
}
通过上述程序，可实现三维地形显示的基本功能。
五、显示结果
对上述工程进行编译并运行。程序运行后首先会弹出console界面，请用户选择图形程序库。这里使用Driect3D 9.0，如图5所示。
图5 选择图形程序库
选择完后，系统会自动加载高度图并建立三维地形，结果如图6所示。这是用网格线表示的地形。用户可通过键盘和鼠标控制实现第一人称三维场景漫游。
图６选择图形程序库
为了使地形效果更生动，在导入高度图函数AddTerrainSceneNode()后加入如下代码：
//设置纹理放大比例
terrain.ScaleTexture(1.0f, 20.0f);
terrain.SetMaterialFlag(MaterialFlag.LIGHTING, false);
//多细节纹理映射
terrain.SetMaterialType(MaterialType.DETAIL_MAP);
terrain.SetMaterialTexture(0,
driver.GetTexture(path+"terrain-texture.jpg"));
terrain.SetMaterialTexture(1,
driver.GetTexture(path+"detailmap3.jpg"));
//加入天空盒
smgr.AddSkyBoxSceneNode(
driver.GetTexture(path+"irrlicht2_up.jpg"),
driver.GetTexture(path+"irrlicht2_dn.jpg"),
driver.GetTexture(path+"irrlicht2_lf.jpg"),
driver.GetTexture(path+"irrlicht2_rt.jpg"),
driver.GetTexture(path+"irrlicht2_ft.jpg"),
driver.GetTexture(path+"irrlicht2_bk.jpg"),null,0);
//使用mipmap效果
driver.SetTextureCreationFlag(TextureCreationFlag.CREATE_MIP_MAPS, true);
这里通过SetMaterialFlag()函数设置场景光照效果为全亮显示，同时利用GetTexture()函数导入低、高细节层次纹理贴图，利用引擎支持的mipmap技术根据镜头离场景远近进行动态映射。离镜头较远的场景只使用低细节层次纹理。镜头附近的场景则同时使用两种纹理的混合，这样即可以生动表示地形场景，也可减少系统资源消耗，如图7所示。
图7 高、低细节层次纹理
为了使三维地形更生动，加入天空盒，在场景上、下、左、右、前、后都导入贴图，形成远景，具有透视感。这里的低细节层次纹理采用irrlicht素材文件夹media中的静态阴影贴图，使地形具有真实感。最终显示结果如图8所示。
图7 显示结果
五、结语
文中提供了一种实现三维数字地形漫游的解决方案。在Irricht三维图形引擎的支持下，利用C#可较容易地实现三维数字地形的漫游。本文提供的程序框架是可以扩充的，读者可参考Irrlicht引擎使用手册，加入更多功能，从而编写出更好的三维地形漫游程序。
三维场景漫游开题报告 一、选题背景和意义： 随着科技的快速发展，三维场景漫游成为了一种新兴的虚拟现实技术，在游戏、建筑设计、旅游等领域都有广泛的应用。三维场景漫游是指通过计算机图形学技术将虚拟三维世界呈现给用户，使用户能够像在现实世界中一样自由地移动和观察场景。 三维场景漫游技术的出现，很大程度上提高了用户对虚拟世界的沉浸感和体验感，不仅使用户感觉到身临其境的真实感，还可以为用户提供更加优质的服务。比如在游戏中，用户可以通过漫游技术来探索游戏世界、解决谜题，增加游戏的乐趣；在建筑设计中，用户可以通过漫游技术来实现对设计方案的实时演示和修改，提高设计的效率和准确性。 因此，研究三维场景漫游的技术和方法，对于提高虚拟现实技术的应用水平和发展潜力具有重要意义。同时，通过深入研究和探索，可以进一步挖掘三维场景漫游技术的潜在应用领域，为相关行业的发展提供新的思路和方案。 二、研究内容和方法： 本课题旨在研究三维场景漫游的技术和方法，重点解决以下几个问题： 1. 三维场景的建模与导入：研究如何通过计算机图形学技术对现实世界中的场景进行建模，并将建模结果导入到软件平台中。
2. 漫游路径的规划与优化：研究如何根据用户的需求和场景的特点，合理规划漫游路径，并通过优化算法实现路径的自动规划和调整。 3. 用户交互的设计与实现：研究如何设计和实现用户与虚拟场景的交互方式，提高用户对场景的探索和操作体验。 4. 漫游效果的实时渲染与优化：研究如何通过实时渲染技术提高漫游效果的质量和流畅度，并通过优化算法提高渲染的效率。 本研究将采用实验和仿真相结合的方法，通过设计和开发三维场景漫游系统，验证和评估所研究技术和方法的有效性和可行性。 三、预期成果和创新点： 通过本次研究，预期可以获得以下成果： 1. 设计和开发一个基于三维场景漫游的虚拟现实系统，提供用户友好的交互界面和优质的漫游体验。 2. 提出一套三维场景漫游的技术和方法，解决了现有技术和方法存在的问题，提高了漫游效果的质量和流畅度。 3. 验证和评估所研究的技术和方法在实际应用中的效果和可行性，为相关行业的发展提供新的思路和方案。
国内外主流的三维GIS软件 我国GIS经过三十多年的发展，理论和技术日趋成熟，在传统二维GIS已不能满足应用需求的情况下，三维GIS应运而生，并成为GIS的重要发展方向之一。上世纪八十年代末以来，空间信息三维可视化技术成为业界研究的热点并以惊人的速度迅速发展起来，首先是美国推出Google Earth、Skyline、World Wind、 Virtual Earth、ArcGIS Explorer 等，我国也紧随推出了EV-Globe、GeoGlobe VRMap IMAGIS等软件与国外软件竞争本土市场。三维GIS得到了各行业用户的认同，在城市规划、综合应急、军事仿真、虚拟旅游、智能交通、海洋资源管理、石油设施管理、无线通信基站选址、环保监测、地下管线等领域备受青睐。目前，我国国产三维GIS 软件已占据了国内市场的半壁江山。 本文唱谈了十九个国内外主流的三维GIS软件，并对其基本特点、发展历程、应用等方面做了总结概述。由于作者水平有限，不足之处恳请读者批评指正。 国外三维GIS软件： 一重唱•美国谷歌公司：Google Earth--用户最多的三维地球软件 介绍：Google Earth以三维地球的形式把大量卫星图片、航拍照片和模拟三维图像组织在一起，使用户从不同角度浏览地球。Google Earth的数据来源 于商业遥感卫星影像和航片，包括DigitalGlobe 公司的QuickBird，IKOONOS 及法国SPOTS
特点：Google Earth凭借其强大的技术实力和经验，以其操作简单、用户体验超群的优势吸引了全球近十分之一的人口使用。 发展历程：Google于2004年10月收购了Keyhole公司，随之次年6月推出Google Earth系列软件。 产品形式：Google Earth客户端软件提供三个版本：个人免费版、Plus版、Pro版以及企业级解决方案，用于在企业内部部署Google Earth应用。 二重唱•美国国家航空和航天管理局（NASA：World Wind--最强大的开源地理科普软件 介绍：World Wind是NASA发布的一个开放源代码的地理科普软件，由NASA Research开发，NASALearning Technologies来发展，它是一个可视化地球仪，将NASA USG©及其它WMS艮务商提供的图像通过一个三维的地球模型展现，还包含了火星和月球的展现。软件用C#编写，调用微软SQL Server影像库Terrain Server来进行全球地形三维显示。它通过将遥感影像与SRTM高程（航天飞机雷达拓扑测绘）叠加生成三维地形。 特点：World Wind最大的特性是卫星数据的自动更新能力。这种能力使得World Wind具有在世界范围内跟踪近期事件、天气变化、火灾等情况的能力。 拥有NASA血统的World Wind 可以利用Landsat 7、SRTM MODIS GLOBE , Landmark Set等多颗卫星的数据，将Landsat卫星的图像和航天飞机雷达遥感数据结合在一起，让用户体验三维地球遨游的感觉。采用了先进的流传输技术。 World Wind是个完全免费的软件，在使用上没有任何限制，主要面向科学家、研究工作者和学生群体。另外World Wind是完全开放的，用户可以修改World
三维全景技术下的虚拟校园漫游系统设计方案 随着科技的不断发展，三维全景技术已经在各个领域得到了广泛的应用。虚拟校园漫 游系统是应用三维全景技术的一个重要方向，它可以为学生、教师和家长提供一个真实、 直观的校园环境，使他们能够更好地了解学校的情况，并且方便地进行校园导览和相关信 息的查找。本文将对三维全景技术下的虚拟校园漫游系统进行设计方案的详细阐述。 1. 系统概述 三维全景技术下的虚拟校园漫游系统，是基于三维数字模型技术，采用虚拟现实技术 和交互式技术，通过计算机、传感器等设备，模拟出学校的真实环境，包括校园建筑、植物、道路、车辆等各种元素，形成一个可供用户漫游和交互的虚拟校园环境。用户可以通 过电脑、手机、VR眼镜等终端设备，实现对校园的虚拟漫游，随时随地了解学校的情况。 2. 系统功能 （1）校园导览功能：用户可以在虚拟校园中进行导览，了解学校的各个部分、建筑物的分布和风格、周围环境等，同时可以查看各个建筑的详细信息和图片，方便用户快速的 了解学校的情况。 （2）周边设施查询功能：系统可以提供校园附近的超市、餐厅、医院、银行等周边设施的查询服务，用户可以通过系统了解附近设施的位置、简介、营业时间等信息。 （3）在线咨询功能：系统可以实现学生、家长、教师的在线咨询功能，用户可以通过系统与学校的老师或工作人员进行在线交流，咨询招生政策、办学情况等相关信息。 （4）校园活动宣传：系统可以发布学校的各种活动信息，如开学典礼、运动会、文艺汇演等，方便用户了解学校的最新动态。 3. 技术实现 三维全景技术下的虚拟校园漫游系统的主要技术实现包括：三维数字模型建模技术、 虚拟现实技术、交互式技术等。 （1）三维数字模型建模技术：利用摄影测量技术和计算机图形学技术，对校园的建筑、植物、道路等进行数字化建模，形成真实的校园模型。 （2）虚拟现实技术：通过虚拟现实技术，将三维数字模型呈现给用户，实现用户对校园的虚拟漫游体验，使用户身临其境地感受校园的真实情况。 （3）交互式技术：通过交互式技术，用户可以在虚拟校园中进行自由漫游，了解学校的各个部分，还可以通过交互式界面进行信息查询、在线咨询等操作。
三维GIS漫游 三维GIS是将遥感影像和同地区的DEM叠加起来显示的三维漫游。一、数据准备 遥感影像：XS_truecolor_sub.img DEM数据：DEMmerge_sub.img 二、创建工程 1、在主面板中选择VirtualGIS -> VirtualGIS Viewer，打开虚拟GIS窗口： 2、在VirtualGIS Viewer中依次选择：File -> Open -> DEM，双击打开DEM数据DEMmerge_sub.img：
默认打开后如上图，可以调整一些参数，依次选择：View -> Scene Properties，在打开的对话框中选择“DEM”标签， 其中第一个参数Exaggeration表示夸大高程的倍数，此处夸大3倍后的效果为：
3、加载遥感影像，依次选择：File -> Open -> Raster Layer，双击选择XS_truecolor_sub.img，加载后的窗口为：
4、保存工程，依次选择：File -> Save -> Project as，给一个工程名，以后会有用。 三、三维漫游 3.1、手动漫游 在VirtualGIS Viewer窗口中，有一个下拉框：，默认为Position，常用的 几个选项为： Position：定位导航模式 Target：目标导航模式 Dashboard：控制板导航模式 Terrain：地形导航模式 在这几个模式中，鼠标左键控制旋转，鼠标中键控制放大缩小。 3.2、虚拟飞行 1、定义飞行路线：在打开的虚拟GIS工程的VirtualGIS Viewer窗口中，点击按钮，打开影像的窗口：
1、三维电子沙盘概念 电子沙盘(Electronic Sand Table)又被称为数字沙盘(Digital Sand Table)或虚拟沙盘(Virtual Sand Table)，虚拟三维电子沙盘系统的实现，取代了传统的实物沙盘和平面矢量地图系统，可以为各级作战指挥提供一个三维的、动态的、可交互的作战模拟地形环境，不但可以提高军事指挥自动化的水平，还可以满足军事决策的科学化、可视化和远程化的需求，因此在军事领域获得了越来越广泛的应用。 2、三维电子沙盘的基本构成 三维电子沙盘主要由核心数据引擎，专业开发软件和行业应用系统组成。其中核心数据引擎集成了图形图像、数据压缩、空间数据处理、分布计算及显示控制领域的最新技术成果，是整个系统的核心和基础。专业开发软件包括地形生成软件、网络发布软件、三维环境仿真与分析模块、应用程序开发模块及网络终端浏览模块等，主要为三维场景生成、网络化部署及二次开发提供工具和接口，具有良好的兼容性和扩展性，为各种环境的三维显示和功能开发提供了良好的平台。行业应用系统主要针对不同行业，不同用户的特殊需求进行定制开发。可在与客户原有软件平台实现无缝衔接，在原有系统基础上添加行业应用模块。也可根据用户需要定制专业化应用软件，自定义开发软件界面和功能模块等等。目前公司已基于三维电子沙盘系统开发多个军队仿真项目，具有较为丰富的技术和开发经验。
3、三维电子沙盘的基本功能 （1）三维环境生成与展示：快速生成三维地形地貌并对场景物体进行仿真，再现真实的三维环境。 ·三维地形生成 ·三维立体场景漫游 ·添加标注与标示 ·三维实体模型构建与展现 ·二三维联动
基于3D技术的虚拟漫游系统设计与实现 虚拟漫游系统，简单来说就是通过科技手段，将我们的身体投 射到一个虚构的空间中，通过手柄、键盘等操作设备，控制虚拟 角色在这个空间中行走、战斗、探索、互动等。 而这个虚构的空间，正是通过3D技术营造的。3D技术，可以 理解为三维数字化设计，它可以将虚拟环境的一切都呈现得更加 栩栩如生，并带来更加真实的沉浸感。 接下来，我将从三个方面来介绍基于3D技术的虚拟漫游系统 的设计与实现。 一、系统组成 用于基于3D技术的虚拟漫游系统实现，需要包含如下两个部分：系统端（包含图形渲染和逻辑处理、网络通讯与数据存储等）和客户端（包含3D模型、捕捉设备、交互设备、音频设备等）。 在客户端设备方面，有许多选择，其中最常见的就是虚拟现实 头盔，然而这种设备价格昂贵、操作麻烦，容易引起眩晕等不适，因此在实际开发中，我们通常选择手柄、键盘等更为普遍、易于 接受的操作设备。 对于系统端，我们应该采取一些成熟的技术方案。一种常见的 技术解决方案是使用Unity + C#的开发方式，这种开发方式具有易用、可定制、效率高等优点。
二、技术实现 3D技术在虚拟漫游系统中的应用涉及到很多的技术，例如摄影、建模、动画、渲染、交互、音效等方面，这些技术的应用， 都将直接影响到整个虚拟漫游系统的质量。 其中最为核心的技术，大概就是三维模型的建立了。3D建模 的方式一般有两种：人工建模和自动建模。 人工建模是通过手工造型的方式得到3D模型，这种方式可以 获得高质量的模型，但是工作量大、时间长、成本高等缺点显而 易见。而自动建模则更加智能化，它可以通过扫描和计算机算法，将真实世界的物体转化为虚拟物体。 除此之外，虚拟漫游系统还需要应用其他关键技术，例如自然 特效模拟、光影渲染、运动学模拟等等。 三、设计思路 虚拟漫游系统虽然可以自由探索，但我们仍需要有一个合理的 设计思路，否则就会给用户带来不良体验。 传统的游戏设计中，一般都是有一个主线故事，通过主角为故 事线增加挑战、节奏和情节。虚拟漫游系统的设计也不应例外， 通过一个有吸引力、持久性和趣味性的主线故事，来增加用户的 粘性和盈利收入。
目录 摘要 (1) 前言 (1) 1.建筑漫游动画概述 (2) 1.1漫游动画概述 (2) 1.2制作建筑漫游动画常用软件 (2) 1.2.13dsmax软件 (2) 1.2.2AE后期的运用 (2) 2.建筑漫游动画的制作流程及思路 (3) 2.1选校园以背景及意义 (3) 2.2建筑漫游动画的制作流程 (4) 3.建筑模型与材质的制作 (4) 4.场景的制作 (9) 4.1天空的制作 (9) 4.2场景小品的添加 (10) 5.场景合并与后期制作 (10) 6.总结 (10) 参考文献 (10) 致谢 (11)
校园三维建筑漫游动画的制作 摘要：本文以校园漫游动画的制作为基础，探讨了3dsmax、AE等软件实现三维校园漫游动画的理论和技术方法，揭示了实现三维虚拟校园动画过程中的三维建模、灯光材质、贴图、动画设定以及三维动画漫游制作的方法与技巧。 运用3dsmax制作一个校园漫游动画的场景，通过制作流程，展现出来的最后动画就能让你身入其境，感受到3D漫游动画的美学魅力。 关键词：3dsmax；漫游动画；建筑建模 前言 3dsmax作为制作三维工程建模与动画制作的常用软件，其操作简单，配置较低，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。三维动画是一种用计算机模拟空间造型和运动的动画形式,是纯粹的计算机技术的产物。三维动画的本质即通过计算机的运算和处理,建立三维物体造型,并使该物体在三维空间运动。三维动画已经发展了很多年,从最初的三维物体造型,发展到目前的虚拟现实技术,在三维模拟的建立手段、计算方法以及三维真实效果等方面,具备了很高的技术水平。伴随着我国经济的增长,城市化的步伐越来越快,建筑漫游动画成为近几年比较热门的行业,也成为未来建筑表现的一个发展方向, 利用虚拟现实技术对现实中的建筑进行三维仿真，具有人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真等特性。在城市漫游动画应用中，人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位的审视：可以从任意角度、距离和精细程度观察场景；可以选择并自由切换多种运动模式，并可以自由控制浏览的路线。而且，在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较。能够给人带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验。 1 1 建筑漫游动画的概述 1.1漫游动画概述
三维数字地球软件 随着空间信息技术的迅猛发展，计算机硬件性能和网络带宽速度的不断提高，越来越多的“三维数字地球”软件相继问世，为人们的生活带来了翻天覆地的变化。 谷歌地球（GoogleEarth美国） 2005年6月，谷歌（Google）推出谷歌地球（GoogleEarth）这款三维地球软件后，马上得到了全球众多用户的喜爱，无数人领略到了空间信息技术的魅力。伴随着谷歌地球软件在网络上的流行，空间信息技术开始服务于普通老百姓。只要电脑连上互联网，安装好客户端软件，用户就可以在谷歌地球上看到卫星图像、地图、地形和三维建筑，包括外太空的银河系以及大洋峡谷等。 现在谷歌地球已经更新到5.2版，中文版也已推出。最新谷歌地球版本分级有所调整，分为免费版、高级版和企业解决方案3个版本。谷歌公司虽然也提供高级版和企业解决方案，但是在国内鲜有行业方向的深入应用。目前谷歌公司更愿意把谷歌地球打造成一个公共平台，为大众提供公共信息和服务。 世界风（WorldWind美国） 世界风（WorldWind）是美国宇航局的一个开放源代码的项目软件。在国内，这款软件有多种译名，比如“世界风”和“地球放大镜”。和谷歌地球一样，世界风只有连上互联网才能访问服务器上发布的数据。通过世界风我们可以免费使用娜莎（NASA卫星名称）发布的海量数据，包括卫星影像、雷达遥感数据和气象数据等。由于免费，不少空间信息技术人员、学生和科研人员都对世界风产生了浓厚的兴趣。 天际浏览（SkylineTerraExplorer美国） 与谷歌地球和世界风不同，天际（Sky－line）可以提供行业用户使用，在局域网的环境下，也可以搭建三维地理信息系统。但相比较而言，天际价格昂贵，主要适合研究经费充足的单位。 大型三维空间信息系统平台智慧地球之眼（EV-Globe国内） 来自北京国遥新天地信息技术有限公司的大型三维空间信息系统平台智慧地球之眼（EV-Globe）软件，集成最新的地理信息和三维软件技术，具有大范围的、海量的、多源的数据一体化管理和快速三维实时漫游功能，支持三维空间查询、分析和运算，可与常规地理信息系统（GIS）软件集成（地理信息系统软件提供存储、显示、分析地理数据的功能），提供全球范围基础影像资料，方
巧用Google Earth绘制三维等高线地形图 摘要： 随着多媒体教学的逐渐普及，各种地理软件层出不穷，但因为地理的专业性质限制，大多数地理教师很难做到精通各类软件应用，本着深入浅出的宗旨，以比较常见的Google earth 软件为例，本文将和大家一起探讨和学习如何利用该软件进行等高线地形图的绘制和等高线知识的讲解，轻松破解等高线的知识难点。 关键词：Google earth global mapper Surfer 地标等高线地形图的绘制、判读及应用 一．相关软件准备 在制作等高线地形图过程中，主要应用的软件有3种：Google earth, global mapper, Surfer. 1.Google earth：中文一般叫谷歌地球，是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上。用户们可以通过一个下载到自己电脑上的客户端软件，免费浏览全球各地的高清晰度卫星图片。 如下图为三峡大坝的卫星地图。 2.Global Mapper：是一款地图绘制软件，不仅能够将数据显示为光栅地图、高程地图、矢量地图，还可以对地图作编辑、转换、打印、记录GPS及利用数据的GIS(地理信息系统)功能.6.xx版增加了直接访问USGS(美国地质勘探局)卫星照片TerraServer数据库和Global Mapper内部的地形图及以真实的3D方式查看高程地图的功能. 3. Surfer：三维数据成像软件，主要用于地质、工程、科学计算等数据的三维可视化成像显示。它支持两种成像方式：体成像和等值面成像。利用3D Surfer可以将数据在三维空间进行三维可视化显示，并且具有图形旋转、图形放缩、三维虚拟漫游、分层显示、图形切割、制作切片等功能。3D Surfer 2.0 支持Surfer切片图、高程模型图、曲折剖面、透明图层、叠加地形、贴图等功能。3D Surfer采用类似Surfer的操作方式，兼容Surfer定义的文本数据格式和GRD数据格式。支持规则数据和散乱数据的三维插值，与Surfer软件定义的色标等级文件兼容，支持*.lvl和*.clr的颜色等级文件，支持*.dat *.txt *.grd等数据格式。支持三维图像的输出转换，可以将三维图形转换为虚拟现实数据文件VRML数据格式、JPG、BMP等 GE软件估计大多数地理教师比较熟悉，该软件能展现全球各角落的卫星地图。但卫星地图的拍摄都是从太空中俯视，一般情况下，地形的高低起伏只能从颜色来分辨，难以准确判别地形类型。通过结合global mapper ，Surfer等软件，就能把该卫星图转化成三维立体的模型，就可以从侧视、侧俯等各个角度直接观察，甚至可以在立体模型上加上等高线。既可以利用等高线来判断各种地形，又同时能直观在立体模型上观察地形的高低起伏，印证课堂所学等高线的知识，使课堂知识与实践相结合。 下面我就以诸暨，嵊州，东阳三县交界处的东白山地区为例，示范如何制作等高线地形图，以及用Google earth 来讲解等高线地形图。
如何在ArcGIS中构建生成三维地形地貌场景 一、为什么要用三维地形地貌场景 地理信息与人类的生产生活息息相关，人类的诸多活动都离不开地形。如何更好的表达真实地形供人类实践活动所用，一直是人们追求的目标。在古代，人类用符号、线条在绢、丝、布、兽皮、纸等介质上标绘地形。所用的符号各种各样，如用△代表山峰，用数字标注海拔，用线条表示行进路线等等。在不同的历史时期和不同的区域，符号系统有很大的区别。到了近代逐渐形成了统一的图例，平面地图被广泛应用在更行各业中，这种方式最大的缺点是不直观，缺乏真实感。为了更直观更形象的表达地理信息，人们用到了沙盘，它除了平面方位之外，还能表达空间上的方位，因为它是真实三维地形地貌的微缩场景。 二、什么是三维虚拟仿真技术 三维地形虚似可视化仿真技术是指在计算机上对数字地形模型中的地形数据实时的进行三维逼真显示、模拟仿真、简化和多分辨率表达等内容的一项技术。它涉及到遥感与测绘、现代数学、计算几何、地理信息系统、计算机图形学等众多学科领域，在游戏交互、土地与城市规划、战场环境仿真、飞行器导航与地形提示和警告系统等众多领域有广泛应用。 三、如何在ArcGIS中构建生成三维地形地貌 首先，请确保水经注万能地图下载器软件版本为X3.0build1469及以上，然后我们只需要以下几步说明如何在ArcGIS(ArcSence)中构建生成“察隅县”虚拟三维地形地貌场景。 第一步：下载卫星影像和高程数据 这里我们按行政区划下载的方式同时下载“察隅县”的谷歌高清卫星影像和高程数据。 在软件的右上角点击选择“区划”并按省市县的方式依次选择“察隅县”，然后在显示的行政区域范围中点击“下载”按钮显示“新建任务”对话框。
地形三维建模及可视化研究的开题报告 一、研究背景 随着数字化时代的到来，地理信息系统（GIS）和虚拟现实技术的发展，地形三维建模及可视化研究逐渐成为重要的研究领域。在很多领域中， 如城市规划、交通规划、自然资源管理等，地形三维建模及可视化技术 都具有很大的应用价值。 二、研究目的 本研究旨在通过对地形三维建模及可视化技术的研究，探讨如何实现高 效稳定的地形三维建模、数据优化以及三维可视化等方面的问题，为相 关领域的实际应用提供支持。 三、研究内容 本研究的内容包括以下几个方面： 1. 地形数据处理：通过采集卫星遥感数据、地形图、DEM等数据，对地 形进行处理，包括数据的预处理、数据清洗、数据压缩等。 2. 地形三维建模：采用不同的地形建模算法，如TIN、DEM、NURBS等，实现高效的地形三维建模。 3. 数据优化：通过对地形数据的处理及优化，提高三维可视化的效果和 稳定性。 4. 地形三维可视化：运用虚拟现实技术，实现地形三维可视化，包括地 形漫游、地形分析和可视化效果的优化等。 四、研究方法 本研究主要采用实验研究和理论研究相结合的方法，具体分为以下几个 步骤：
1. 首先收集和整理相关的地形数据和研究文献，了解相关研究的进展及 现状。 2. 然后进行地形数据处理和三维建模实验，采用不同的地形建模算法， 对三维建模效果进行比较分析。 3. 在此基础上，针对地形三维建模所面临的问题，提出相应的数据优化 方案，进行效果对比实验，从而提高三维可视化的效果和稳定性。 4. 最后，运用虚拟现实技术，实现地形三维可视化的效果，包括地形漫游、地形分析等，并对可视化效果进行优化，以及与其他方案进行效果 对比。 五、研究意义 本研究可以为城市规划、交通规划、自然资源管理以及地理信息系统等 领域的实际应用提供有力支持，同时可以丰富地形三维建模的理论研究，为相关领域的研究提供参考和借鉴。
cesium地形原理 Cesium地形原理 Cesium是一种基于WebGL的开源3D地球可视化引擎，它可以在浏览器中实现高性能的地球渲染和交互。Cesium的地形原理是其核心技术之一，它可以让用户在地球上自由漫游，观察地球表面的各种地形特征。 Cesium地形原理的基础是数字高程模型（DEM），它是一种用于描述地球表面高程的数字模型。DEM可以通过多种方式获取，例如激光雷达、卫星遥感、航空摄影等。Cesium支持多种DEM格式，包括SRTM、DTED、CZML等。 Cesium地形原理的核心算法是地形瓦片（Terrain Tile），它是一种将地球表面划分为小块的方法。每个地形瓦片包含一定范围内的高程数据和纹理数据，可以通过网络动态加载。Cesium使用了一种基于四叉树的层次结构来组织地形瓦片，这种结构可以有效地管理大规模的地形数据。 Cesium地形原理的另一个重要特点是多分辨率地形（Terrain LOD），它可以根据观察距离和屏幕分辨率自动调整地形瓦片的细节级别。这种技术可以在保证地形质量的同时，提高渲染性能和网络传输效率。
Cesium地形原理还支持多种地形效果，例如阴影、水面反射、雾效等。这些效果可以让用户更加真实地感受地球表面的特征。 Cesium地形原理的应用非常广泛，例如地理信息系统、虚拟现实、游戏等领域。在地理信息系统中，Cesium可以用于可视化地球表面的各种数据，例如地形、气象、交通等。在虚拟现实中，Cesium 可以用于创建逼真的地球场景，让用户身临其境地感受地球的美丽。在游戏中，Cesium可以用于创建开放世界游戏，让玩家在地球上自由探索。 Cesium地形原理是一种高效、灵活、可扩展的地球渲染技术，它可以让用户在浏览器中实现逼真的地球场景。随着WebGL技术的不断发展，Cesium地形原理将会有更广泛的应用前景。
数字西柏坡虚拟漫游的构建与实现 摘要 数字西柏坡虚拟漫游是一种基于现代数字技术和虚拟现实技术的新型旅游方式。本文以数字西柏坡的构建和实现为例，介绍了数字西柏坡虚拟漫游的构建思路、技术框架以及实现方案。通过对数字西柏坡各景点的数字化建模、虚拟化处理和互动设计，实现了数字西柏坡虚拟漫游的交互效果，并提出了进一步改进和优化的方向。 关键词：数字西柏坡；虚拟漫游；数字化建模；虚拟化处理；互动设计。 正文 1. 引言 数字西柏坡虚拟漫游是一种基于现代数字技术和虚拟现实技术的新型旅游方式。数字西柏坡虚拟漫游可以让游客通过电脑、手机、VR眼镜等设备，实时地在数字西柏坡进行虚拟漫游，感受西柏坡的历史文化、人文景观、自然风光等。 数字西柏坡虚拟漫游涉及到数字化建模、虚拟化处理、互动设计等多方面的技术和手段。本文以数字西柏坡的构建和实现为例，介绍了数字西柏坡虚拟漫游的构建思路、技术框架以及实现方案，为数字西柏坡虚拟漫游的实现提供一些参考和借鉴。
2. 数字化建模 数字西柏坡虚拟漫游的第一步是对数字西柏坡的各景点进行数字化建模。数字化建模是将实体景点转换为数字模型的过程，包括数据采集、数据处理、建模等步骤。 2.1 数据采集 数字化建模的第一步是数据采集。数据采集的方式有很多种，包括测量、摄影、3D扫描等。在数字西柏坡的建模中，我们选用了测量和摄影相结合的方式进行数据采集。 测量是通过测量仪器对景点进行测量，获取景点的尺寸、形状等数据。摄影是通过拍摄相机对景点进行拍摄，获取景点的外观、颜色、纹理等数据。测量和摄影相结合，可以更全面、更准确地获取景点的数据。 2.2 数据处理 数据采集完成后，需要对数据进行处理和整理。数据处理的目的是将采集到的数据转换为数字模型所需要的形态和格式。 数据处理的主要步骤包括数据清洗、数据对齐、数据配准、数据优化等。数据清洗是对采集到的数据进行筛选和去噪。数据对齐是将不同来源、不同角度的数据进行匹配和对齐。数据配准是将采集到的数据与场景坐标系进行匹配和校准。数据优化是对采集到的数据进行填补、修补、修整等处理，使得数字模型更加完整和连续。
FreeEarth三维数字地球开发平台 尖端技术 可销售源码 跨平台 金牌服务西安恒歌数码科技有限公司
目录 一、平台概述 (1) 1、平台介绍 (1) 2、平台特性、优势及理念 (2) 2.1、源代码可销售 (2) 2.2、效果好 (2) 2.3、功能齐全 (3) 2.4、高性能 (4) 2.5、跨平台 (4) 2.6、二次开发 (5) 2.7、金牌服务 (5) 3、平台定位 (6) 3.1、基础开发平台 (6) 3.2、支持多行业应用 (6) 3.2、优质服务 (12) 三、平台功能................................................................................................. 错误！未定义书签。 1、平台结构：....................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1、数据层 (12) 1.2、数据加载驱动层 (12) 1.3、三维渲染支持层 (12) 1.4、操作系统相关层 (13) 1.5、高级三维渲染引擎 (13) 1.6、业务扩展中间层 (13) 1.7、FreeEarth三维数字地球开发平台 (13) 1.8、FreeExplorer桌面应用 (13) 2、平台功能介绍 (14) 2.1、数字地球可视化 (14) 2.2、海量多元数据集成和配置 (15) 2.3、地形矢量分析 (17) 2.4、场景特效 (18) 2.5、挂件工具 (20) 2.6、空间星系仿真 (21) 2.7、地球光照仿真 (22) 2.8、海洋效果仿真 (23) 2.9、用户数据动态加载 (26) 2.10、场景元素 (26) 2.11、场景快照 (26) 2.12、场景存取 (27) 3、平台运行环境 (27)