基于虚拟现实的道路场景建模与交通仿真应用研究

山东师范大学硕士学位论文1学号：2008021030姓名：苏妍晓联系电话：[phone]Email：[e-mail]学院：人口·资源与环境学院山东师范大学硕士学位论文2硕士学位论文论文题目基于虚拟现实的道路场景建模与交通仿真应用研究学科专业名称地图学与地理信息系统申请人姓名苏妍晓指导教师常勇论文提交时间2011年4月25日单位代码10445学号2008021030分类号山东师范大学硕士学位论文3独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得（注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签字：签字日期：20年月日签字日期：20年月日山东师范大学硕士学位论文4目录摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1Abstract„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21绪论....................................................................11.1论文选题的背景及意义...................................................11.2虚拟现实技术的国内外发展现状...........................................11.2.1国外研究现状......................................................11.2.2国内研究现状......................................................21.2.3虚拟现实在交通仿真中应用的研究现状................................31.3研究目的与内容.........................................................51.3.1研究目的..........................................................51.3.2研究内容..........................................................52虚拟现实的技术原理.........................................................72.1虚拟现实的概述.........................................................72.1.1虚拟现实的概念....................................................72.1.2虚拟现实技术的特征................................................72.2虚拟现实的软硬件支持及其局限性.........................................92.2.1虚拟现实的软硬件支持..............................................92.2.2虚拟现实的局限性.................................................102.3虚拟现实的实现流程....................................................103基于GIS的高精度地形建模技术..............................................123.1地形建模研究综述......................................................123.1.1地形建模的发展现状...............................................123.1.2地形建模方法的分类...............................................123.2高精度地形建模的流程..................................................143.2.1文件导入.........................................................143.2.2数据处理.........................................................153.2.3地形建模.........................................................153.3本章结语..............................................................17山东师范大学硕士学位论文54基于MultigenCreator的道路场景建模技术...................................184.1MultigenCreator的简介...............................................184.1.1MultigenCreator的建模方式.......................................184.1.2MultigenCreator的层次结构视图...................................194.1.3Creator在“虚拟现实”视景仿真中的优势............................204.2道路场景建模技术与实现流程............................................214.2.1场景建模前的准备..................................................214.2.2基于MultigenCreator的场景建模...................................254.3本章结语..............................................................325MultigenVega在交通仿真中的应用.........................................335.1MultigenVega的简介..................................................335.1.1Lynx功能面板....................................................335.1.2Vega的功能特点..................................................355.2交通仿真的实现........................................................355.3本章结语.............................................................406结论与展望................................................................41参考文献...................................................................43在校期间发表的论文、科研成果等..............................................46致谢......................................................................47山东师范大学硕士学位论文1摘要随着时代的进步和信息技术的迅猛发展，虚拟现实技术得到了高速发展和广泛应用。目前，虚拟现实已被广泛应用到数字城市，虚拟道路、桥梁、交通，虚拟战场等多个领域，使得人们不必亲临现场便可体验到虚拟现实系统所带来的沉浸感、交互感和构想性。有学者认为，21世纪人类将进入虚拟现实的科技新时代，虚拟现实技术将是信息技术的代表，与多媒体技术、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。因此，虚拟现实技术日益成为人们探索和改造客观世界的重要手段。本文正是在此大背景下提出的。本文以济南市旅游路虚拟仿真为例，主要内容包括以下三个方面：一、虚拟现实技术的基本原理及实施流程。介绍了虚拟现实技术的基本原理和虚拟环境的组成，以及道路虚拟仿真所需要的软硬件环境以及虚拟现实平台的搭建等等。二、旅游路虚拟仿真的建模技术研究。介绍了虚拟旅游路场景建模的技术方案，包括道路的地形建模和道路周围的建筑等场景建模；提出了基于GIS的高精度地形建模的技术路线和实施方案；运用Creator软件建造出了旅游路的三维环境。三、虚拟旅游路的交通仿真技术研究。本文交通仿真功能主要在Vega中实现，主要内容包括虚拟旅游路交通仿真的实现以及系统运行结果等。在实际应用中，高精度仿真实际地形环境可以有助于驾驶员尽快熟悉实际路况，这对于减少交通事故的发生，减少培训成本等都具有重要的意义。本文提出的基于GIS构建高精度地形模型的技术路线为论文主要创新点。关键词：虚拟现实；地形建模；GIS；高精度；MultigenCreator；Vega山东师范大学硕士学位论文2AbstractWiththeprogressoferaandrapiddevelopmentofinformationtechnology,VirtualRealitytechnologyhasbeendevelopedrapidlyandappliedinmanyways.Currently,VirtualRealityhasbeenwidelyappliedindigitalcities,virtualroads,bridges,traffic,virtualbattlefield,etc.Thistechnologymakespeopleexperiencetheimmersion，interaction，realismofvirtualsystemswithoutvisitingthenaturalscene.Somescholarsbelievethatmankindwillenteraneweraofvirtualrealitytechnologyduringthe21stcentury,andvirtualrealitytechnologywillbetherepresentativeofinformationtechnology.Virtualrealitytechnology,multimediatechnologyandnetworktechnologywillbeknownasthethreemostpromisingcomputertechnology.Therefore,