VR-GIS技术在数字流域中的应用研究

　　1 引言

　　“数字流域”是继“数字地球”、“数字城市”后提出的一个全新概念，它是一种集数字化、网络化和信息化等多种高新技术为一体的可视化计算机管理和应用系统，是以水系为纽带、以水资源的综合利用、流域环境保护与灾害防治等为核心，以流域开发的优化规划及可持续发展为基本目标的流域信息系统。该信息系统的支撑技术有：遥感(RS)、地理信息系统 (GIS)、全球定位系统(GPS)、虚拟现实 (VR)、网络和超媒体等等。如何将上述技术有机地结合在一起，是数字流域构建技术的关键问题之一。

　　虚拟现实地理信息系统(VR_GIS)是一种用于研究地球科学的、或以地球系统为对象的虚拟现实、计算机仿真、地理信息系统和多媒体等多种技术的综合体。20世纪90年代，Faust和Koller(1996)对地理信息系统和虚拟现实系统的集成进行了研究，并提出了虚拟现实地理信息系统的概念。VR_GIS把用户与地学数据的三维视觉、听觉等多种感觉的实时交互作为系统的存在基础，把传统GIS的空间分析与查询功能增加到虚拟环境中。虚拟现实与地理信息系统的融合，包含两者数据、模型和功能的一体化设计。这方面的研究意义重大，近年来受到了学术界和信息业界的广泛关注。

　　当前，以3S技术为核心的信息化技术已广泛应用于水利行业，成为流域规划管理不可缺少的组成部分。在这些信息系统中，对二维空间信息的描述，GIS的各项技术已较为成熟，但由于二维地理信息系统采用二维的方式表示实际的三维事物，具有很大的局限性，大量的多维空间信息无法得到利用。而近年发展迅速的虚拟现实技术，作为一种全新的人机接口技术，在信息表现与交互方面有着独特的功能。因此，VR与GIS的结合将有助于信息的综合表现。但VR与GIS 的融合不是两者的简单连接，而是从空间模型分析到空间数据库的结构直至三维数据的可视化，都必须进行系统的研究。虽然在这些方面已有许多学者进行了研究工作，商用GIS系统也相继加入了带有VR特点的模块，如Erdas公司的IMAGING Virtual GIS，ESRI公司即将推出的ArcGlobe等，但这些技术只是从总体框架上给出了一种解决方案，大量应用于流域研究的具体问题仍需探索，如GIS与VR的数据共享问题，将当前三维系统中的动画演示功能提升为实时交互功能的探索，VR与GIS的一体化设计等等。

　　本文以探索VR与GIS的融合及VR_GIS技术在数字流域中的实现为目的，以完成的三峡坝区虚拟查询系统实现过程为例，探讨VR_GIS应用于数字流域的关键技术及其实现方法。三维地形和实体建模采用MultiGen公司的建模软件Creator，数据库选用Access，在三维视景开发包OpenGVS基础上用VC编程实现交互性模拟与系统集成。