基于Internet的三维可视化技术研究
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摘要
Internet和WWW技术的出现和兴起，开创了一个以计算机网络为基础的信息时代，
使传统的虚拟现实技术在Internet上实现。基于Internet的虚拟现实技术（Web3D）
突破了地理信息的平面表示，更使地理信息三维可视化表达延伸到了网上。
本文针对传统虚拟现实技术表现方法的局限性，分析了国内外虚拟现实技术的研究
现状，讨论了基于Internet的虚拟现实的关键技术；分析了Web的体系结构和最新技
术，针对虚拟现实技术的特点和要求提出了分布式的解决方案。本文还讨论了VRML标
准的历史发展与现状，运行原理、核心概念和体系结构及其浏览器插件在三维可视化中
的应用，实现了VRML的面向对象的程序设计。依据基于VRML技术的景观交互显示的特
殊要求，讨论了VRML城市景观交互三维地形模型的建模方法和插件三维浏览器的设计。
最后，在上述理论与方法的指导下进行了VRML城市景观交互模拟实验。建立了三
维浏览器插件—Plug in，并介绍了其主要功能和特点，得出了有关结论，提出了今后
基于Internet的虚拟现实技术的研究目标及其相应内容。
Following the technology developn1ent of intemet and wwW infOrmation epoch is come
now Traditional techno1ogy of Virtual Reality could be achieved on internet. The expression
of plane of geography information has been broken tLhrough to Web 3D that makes geography
information exPand in visual expression on internet.
In accordance with the limitation of performance of traditionaI Wrtual ReaIity,this
paper analyZed the present research condition of WrtUal Reality in the home and abroad. The
major prob1ems about the technoIogy of Mrtual Reality have been put forward. The system'
sbocture and the newest technology of Web has been introduced. In al1usion to the featUre
and requires of WrtUal Reality the resolved program about distribution has been put forward.
This paPer has discussed the development course. present condition. princip1e. major ideas.
smictUre and the aPp1ication of itS explorer plug in in Vrmal Reality of VRML, and the
object oriented programming based on ng has been realized. In accordance with the
specia1 requires of urban 1andscaPe based on na, the modeling method Web 3d and p1an
about 3D plug in have been put forward.
Finally, the imitating eXPerimentS on landscaPe with VRML urban have been put up
under this guidance of method. 3D explore p1ug in have been established, and its major
function and featue has been introduced. This paPer has reached the conclusion about the
technology of Wha Reality based on internet, and has put forward itS research aim and
conteni from now on.
使传统的虚拟现实技术在Internet上实现。基于Internet的虚拟现实技术（Web3D）
突破了地理信息的平面表示，更使地理信息三维可视化表达延伸到了网上。
本文针对传统虚拟现实技术表现方法的局限性，分析了国内外虚拟现实技术的研究
现状，讨论了基于Internet的虚拟现实的关键技术；分析了Web的体系结构和最新技
术，针对虚拟现实技术的特点和要求提出了分布式的解决方案。本文还讨论了VRML标
准的历史发展与现状，运行原理、核心概念和体系结构及其浏览器插件在三维可视化中
的应用，实现了VRML的面向对象的程序设计。依据基于VRML技术的景观交互显示的特
殊要求，讨论了VRML城市景观交互三维地形模型的建模方法和插件三维浏览器的设计。
最后，在上述理论与方法的指导下进行了VRML城市景观交互模拟实验。建立了三
维浏览器插件—Plug in，并介绍了其主要功能和特点，得出了有关结论，提出了今后
基于Internet的虚拟现实技术的研究目标及其相应内容。
Following the technology developn1ent of intemet and wwW infOrmation epoch is come
now Traditional techno1ogy of Virtual Reality could be achieved on internet. The expression
of plane of geography information has been broken tLhrough to Web 3D that makes geography
information exPand in visual expression on internet.
In accordance with the limitation of performance of traditionaI Wrtual ReaIity,this
paper analyZed the present research condition of WrtUal Reality in the home and abroad. The
major prob1ems about the technoIogy of Mrtual Reality have been put forward. The system'
sbocture and the newest technology of Web has been introduced. In al1usion to the featUre
and requires of WrtUal Reality the resolved program about distribution has been put forward.
This paPer has discussed the development course. present condition. princip1e. major ideas.
smictUre and the aPp1ication of itS explorer plug in in Vrmal Reality of VRML, and the
object oriented programming based on ng has been realized. In accordance with the
specia1 requires of urban 1andscaPe based on na, the modeling method Web 3d and p1an
about 3D plug in have been put forward.
Finally, the imitating eXPerimentS on landscaPe with VRML urban have been put up
under this guidance of method. 3D explore p1ug in have been established, and its major
function and featue has been introduced. This paPer has reached the conclusion about the
technology of Wha Reality based on internet, and has put forward itS research aim and
conteni from now on.
引文
1、陈述彭．地理系统与地理信息系统．地理学报，1991，46(1)：1-7
2、陈述彭，赵英时．遥感地学分析．北京：测绘出版社，1990，5
3、周心铁，刘毓华．组件技术与GIS的发展．计算机世界，1998，03，16
4、李德仁．关于地理信息理论的若干思考．武汉测绘科技大学学报．97，2
5、阎正，等．城市地理信息标准化指南．北京：科学出版社，1998．
6、刘大杰，华慧．GIS线要素不确定性模型的进一步探讨．测绘学报，1998；27(1)：45-49
7、朱庆．三维动态交互式可视化模型—地理信息系统中的三维表示与分析．武汉测绘科技大学学报．1998，6 124-127．
8、陈向宁．基于微机的数字摄影测量工作站设计原理与实践．解放军测绘学院博士学位论文．1999，12
9、中国测绘学会地图学与GIS专业委员会．地图学与地理信息系统的现状与趋势．测绘通报．97，6 26-31
10、中国测绘学会地图学与GIS专业委员会．地图学与地理信息系统的现状与趋势．测绘通报．97，6 26-31
11、李清泉，李德仁．三维地理信息系统中的数据结构．武汉测绘科技大学学报．96，2 128-133
12、陈毓芬．地图符号的构图规律．军事测绘．95，4 52-55
13、李清泉．基于混合结构的三维GIS数据模型与空间分析研究．武汉测绘科技大学博士论文，1998，3
14、程朋根．面向对象的GIS地图符号组织与实现方法．武汉测绘科技大学硕士论文．1995，4
15、朱庆．三维动态交互式可视化模型—地理信息系统中的三维表示与分析．武汉测绘科技大学学报．1998，6 124-127．
16、许晓明，许渡生．用全自动的方法将常规的GIS数据转换成3维形式．．测绘通报．1999，8 33-35．
17、高世海等．基于PC机的三维地图制作．测绘通报．1999，1 28-31．
18、朱英浩等．顾及地形的城市三维可视化方法研究．武汉测绘科技大学学报．1998，9 199-203
19、李德仁，李清泉．一种三维GIS混合数据结构研究．测绘学报．1997，5 128-133
20、李清泉，李德仁．三维地理信息系统中的数据结构．武汉测绘科技大学学报．1996，6 129-133
21、李清泉，李德仁．三维空间数据模型集成的概念框架研究．测绘学报．1998，11 325-330
22、陈云浩，郭达志．一种三维GIS矢量数据结构的研究．测绘学报．1999，2 42-44
23、李青元．三维矢量结构GIS拓扑关系及其动态建立．测绘学报．1997，8 235-240
24、龚江峰．如何将DXF文件中含3D矢量实体坐标转换为世界坐标．测绘通报．1998，12 16-18
25、郭薇，陈军．基于点集拓扑学的三维拓扑空间关系形式化描述．测绘学报．1997，5 122-127
26、孙敏等．面向对象的三维GIS数据模型及拓扑关系的建立．测绘通报．1998，7 11-29
27、陈军，郭薇．基于剖分的三维ER模型研究．测绘学报．1998，11 308-316
28、李清泉，李德仁．八叉树的三维行程编码．武汉测绘科技大学学报．1997，6 102-106
29、史文中．三维地理信息系统中几何特征的误差模型，武汉测绘科技大学学报．1998，3 18-20
30、肖乐斌等．线性四叉树和线性八叉树邻域寻找的一种算法．测绘学报．1998，8 195-202
31、李清泉，李德仁．一种三维凸边界生成算法．武汉测绘科技大学学报．1998，6 121-123
32、管伟光等．体图形学．中国图象图形学报．1999，6 486-490
33、钟毅．地理信息系统可视化研究，武汉测绘科技大学硕士论文．1996，4
34、孙绍麟，费月娥．《OpenGL 编程指南》北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室．
35、陈刚．虚拟视景的生成及显示技术的研究与实践．解放军测绘学院硕士论文 1997，3
36、实用计算机辅助二维绘图与三维绘图 电子工业出版社 1994
37、孙家广等．计算机图形学 清华大学出版社 1995．5
38、黄文骞．数字地图符号的形状描述与识别．测绘学报．233-238 1999，3
39、蔡忠亮，李霖．普通地图符号的全开放式设计．武汉测绘科技大学学报 1999，9
40、武芳．《地图设计与编绘》 解放军测绘学院．1995，10
41、陈芳．顾及地形的三维城市建筑景观模拟的方法研究．武汉测绘科技大学硕士论文．1995，12
42、华一新．《地理信息系统原理与技术》．中国人民解放军测绘学院教材．1997
43、田德森，郝庆祥．现代地图的发展与应用．地球信息．97，4
44、薛安等．线状地图符号制作系统的设计和实现．地图．3-4．97．4
45、危拥军．利用VRML建立地图三维符号模型．总参测绘研究所所庆论文．99，1
46、龚健雅．《当代GIS的若干理论与技术》．武汉测绘科技大学出版社．99，3
47、郭仁忠．《空间分析》．武汉测绘科技大学出版社．97，1
48、Chris Marrin，Bruce Campbell(美)著，王海燕等译．《21天学通VRML2》．人民邮电出版社．1998年
49、Isaac Victor Kerlow(美)著．鲍明忠等译．《3D计算机动画与图像技术》．中国水利水电出版社．1998年
50、毋河海，龚健雅．《地理信息系统空间数据结构与处理技术》．武汉测绘科技大学出版社．97，8
51、王桥，毋河海．《地图信息的分形描述与自动综合研究》．武汉测绘科技大学出版社．98，9
52、黄铁军，柳健编译．《VRML 国际标准与应用指南》．电子工业出版社．99，1
53、龚健华．地学三维可视化．地球信息．99，1
54、彭群生等．《计算机真实图形的算法基础》．科学出版社．99，6
55、张忠忠等．《微机二、三维图形和动画程序设计》．清华大学出版社．96，7
56、高俊等．《虚拟现实在地形环境仿真中的应用》．解放军出版社．99，46、李威等．用于Intranet分布计算的ActiveX构件特性．计算机系统应用，1998(2)：11～14
57、张梨等．互联网时代的地理信息系统．测绘学报，1998，27(1)：9～15
58、毛锋等．地理信息系统——MGE方法．北京：石油工业出版社，1997
59、数学手册编写组．数学手册．北京：高等教育出版社，1984
60、黄杏元，汤勤．地理信息系统概论．北京：高教出版社，1989
61、刘大杰，孟晓林．直角与直线元素数字化的数据处理．武汉测绘科技大学学报，1997；22(2)：125-128
62、童小华，刘大杰，杨东援．GIS数字化数据的平差模型及软件实现．同济大学学报(待发表)
63、孟晓林，刘大杰，朱照宏．地图数字化数据误差NL分布检验．同济大学学报(自然科学版)，1997：24(5)：525-529
64、童小华，孟晓林，杨东援，刘大杰．地图数字化数据误差的P-范分布检验．同济大学枫林学苑，上海：上海科学技术文献出版社，1997
65、黄培之．地面数值高程模型的应用开发．武汉测绘科技大学学报，1990(2)：24～28
66、张超，陈丙咸，邬伦等．地理信息系统．北京：高等教育出版社，1995
67、Theo Pavlidis．计算机图像显示和图像处理算法．吴成柯泽．北京：科学出版社，1987
68、Tom Sheldon．最新网络百科全书．北京电子工业出版社，1998
69、梁启章．GIS和计算机制图．北京科学出版社，1995
70、Que Corporation．ODBC2使用大全．北京：清华大学出版社，1995
71、Microsoft Corporation．Visual C++2.0 for Win32大全．北京：清华大学出版社，1996
72、张华军．虚拟地形环境及其应用原型研究．博士学位论文，解放军测绘学院，1997．5
73、巩丹超、戴晨光，张永生．三维模型重建中的凹多边形三角剖分．解放军测绘学院学报，1999．9(3)
74、廖朵朵．实时动态虚拟地景建模技术的实现．硕士学位论文，解放军测绘学院，1996．4
75、柯正谊、何建邦．数字地面模型．中国科学出版社，1993
76、巩丹超．建筑物三维信息的提取与重建，硕士学位论文，解放军测绘学院，2000
77、曾军．三维标图系统的研究与实现，硕士学位论文，解放军测绘学院，2000
78、危拥军．三维地图符号理论与方法的研究，硕士学位论文，解放军测绘学院，2000
79、陈永华．WebGIS三维可视化的研究，博士学位论文，解放军测绘学院，2000
80、赵霈生．Internet GIS领域软件体系结构研究，博士学位论文，中国科学院遥感所，2000
81、黄铁军、柳键编译．VRML国际标准与应用指南，电子工业出版社
82、Aavon Walsh、John Fronchowiak Java宝典 郝志芬、桂丽嫒、邢键宇等译，电子工业出版社
83、Frank Aortega, etc. Fast Data Parallel Polygon Rendering.《Advanced Techniques for Scientific Visualization》
84、Bill Hibbard. Classifying and Modeling Data in the Physical and Natural Scineces.《Visualizing and Examining Large Scientific DataSet》
85、Karl Sins. Evolving Virtual Creatures.《Computer Graphics Proceeding》
86、William Welch, Andrew Witkin. Free-Form shape Design Using Triangulated Surfaces. (Computer Graphics Proceeding)
87、Andrew P. Witkin, Paul S. Heckbert. Using Particles to sample and Cotrol Implicit Surfaces. (Computer Graphics Proceeding)
88、Mark A. Sagar, etc. A virtual Environment and Model of the Eye for surgical Simulation.《Computer Graphics Proceeding》
89、(?) Somizral. Optimizing Graphics for Virtual Reality 《Developing Advandced Virtual Reality A lications》 Boeing
Computer Services
90． Randy Pausch. Software Development Environment and Architectures for Virtual Reality. 《Developing Advandced Virtual Reality A lications》 University of Virginia
91． Andrew Blake, Michael Isand. 3D Position, attitude and shape input using video tracking of hands and lips 《 Computer Graphics Proceeding》
2、陈述彭，赵英时．遥感地学分析．北京：测绘出版社，1990，5
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7、朱庆．三维动态交互式可视化模型—地理信息系统中的三维表示与分析．武汉测绘科技大学学报．1998，6 124-127．
8、陈向宁．基于微机的数字摄影测量工作站设计原理与实践．解放军测绘学院博士学位论文．1999，12
9、中国测绘学会地图学与GIS专业委员会．地图学与地理信息系统的现状与趋势．测绘通报．97，6 26-31
10、中国测绘学会地图学与GIS专业委员会．地图学与地理信息系统的现状与趋势．测绘通报．97，6 26-31
11、李清泉，李德仁．三维地理信息系统中的数据结构．武汉测绘科技大学学报．96，2 128-133
12、陈毓芬．地图符号的构图规律．军事测绘．95，4 52-55
13、李清泉．基于混合结构的三维GIS数据模型与空间分析研究．武汉测绘科技大学博士论文，1998，3
14、程朋根．面向对象的GIS地图符号组织与实现方法．武汉测绘科技大学硕士论文．1995，4
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16、许晓明，许渡生．用全自动的方法将常规的GIS数据转换成3维形式．．测绘通报．1999，8 33-35．
17、高世海等．基于PC机的三维地图制作．测绘通报．1999，1 28-31．
18、朱英浩等．顾及地形的城市三维可视化方法研究．武汉测绘科技大学学报．1998，9 199-203
19、李德仁，李清泉．一种三维GIS混合数据结构研究．测绘学报．1997，5 128-133
20、李清泉，李德仁．三维地理信息系统中的数据结构．武汉测绘科技大学学报．1996，6 129-133
21、李清泉，李德仁．三维空间数据模型集成的概念框架研究．测绘学报．1998，11 325-330
22、陈云浩，郭达志．一种三维GIS矢量数据结构的研究．测绘学报．1999，2 42-44
23、李青元．三维矢量结构GIS拓扑关系及其动态建立．测绘学报．1997，8 235-240
24、龚江峰．如何将DXF文件中含3D矢量实体坐标转换为世界坐标．测绘通报．1998，12 16-18
25、郭薇，陈军．基于点集拓扑学的三维拓扑空间关系形式化描述．测绘学报．1997，5 122-127
26、孙敏等．面向对象的三维GIS数据模型及拓扑关系的建立．测绘通报．1998，7 11-29
27、陈军，郭薇．基于剖分的三维ER模型研究．测绘学报．1998，11 308-316
28、李清泉，李德仁．八叉树的三维行程编码．武汉测绘科技大学学报．1997，6 102-106
29、史文中．三维地理信息系统中几何特征的误差模型，武汉测绘科技大学学报．1998，3 18-20
30、肖乐斌等．线性四叉树和线性八叉树邻域寻找的一种算法．测绘学报．1998，8 195-202
31、李清泉，李德仁．一种三维凸边界生成算法．武汉测绘科技大学学报．1998，6 121-123
32、管伟光等．体图形学．中国图象图形学报．1999，6 486-490
33、钟毅．地理信息系统可视化研究，武汉测绘科技大学硕士论文．1996，4
34、孙绍麟，费月娥．《OpenGL 编程指南》北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室．
35、陈刚．虚拟视景的生成及显示技术的研究与实践．解放军测绘学院硕士论文 1997，3
36、实用计算机辅助二维绘图与三维绘图 电子工业出版社 1994
37、孙家广等．计算机图形学 清华大学出版社 1995．5
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44、薛安等．线状地图符号制作系统的设计和实现．地图．3-4．97．4
45、危拥军．利用VRML建立地图三维符号模型．总参测绘研究所所庆论文．99，1
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47、郭仁忠．《空间分析》．武汉测绘科技大学出版社．97，1
48、Chris Marrin，Bruce Campbell(美)著，王海燕等译．《21天学通VRML2》．人民邮电出版社．1998年
49、Isaac Victor Kerlow(美)著．鲍明忠等译．《3D计算机动画与图像技术》．中国水利水电出版社．1998年
50、毋河海，龚健雅．《地理信息系统空间数据结构与处理技术》．武汉测绘科技大学出版社．97，8
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52、黄铁军，柳健编译．《VRML 国际标准与应用指南》．电子工业出版社．99，1
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54、彭群生等．《计算机真实图形的算法基础》．科学出版社．99，6
55、张忠忠等．《微机二、三维图形和动画程序设计》．清华大学出版社．96，7
56、高俊等．《虚拟现实在地形环境仿真中的应用》．解放军出版社．99，46、李威等．用于Intranet分布计算的ActiveX构件特性．计算机系统应用，1998(2)：11～14
57、张梨等．互联网时代的地理信息系统．测绘学报，1998，27(1)：9～15
58、毛锋等．地理信息系统——MGE方法．北京：石油工业出版社，1997
59、数学手册编写组．数学手册．北京：高等教育出版社，1984
60、黄杏元，汤勤．地理信息系统概论．北京：高教出版社，1989
61、刘大杰，孟晓林．直角与直线元素数字化的数据处理．武汉测绘科技大学学报，1997；22(2)：125-128
62、童小华，刘大杰，杨东援．GIS数字化数据的平差模型及软件实现．同济大学学报(待发表)
63、孟晓林，刘大杰，朱照宏．地图数字化数据误差NL分布检验．同济大学学报(自然科学版)，1997：24(5)：525-529
64、童小华，孟晓林，杨东援，刘大杰．地图数字化数据误差的P-范分布检验．同济大学枫林学苑，上海：上海科学技术文献出版社，1997
65、黄培之．地面数值高程模型的应用开发．武汉测绘科技大学学报，1990(2)：24～28
66、张超，陈丙咸，邬伦等．地理信息系统．北京：高等教育出版社，1995
67、Theo Pavlidis．计算机图像显示和图像处理算法．吴成柯泽．北京：科学出版社，1987
68、Tom Sheldon．最新网络百科全书．北京电子工业出版社，1998
69、梁启章．GIS和计算机制图．北京科学出版社，1995
70、Que Corporation．ODBC2使用大全．北京：清华大学出版社，1995
71、Microsoft Corporation．Visual C++2.0 for Win32大全．北京：清华大学出版社，1996
72、张华军．虚拟地形环境及其应用原型研究．博士学位论文，解放军测绘学院，1997．5
73、巩丹超、戴晨光，张永生．三维模型重建中的凹多边形三角剖分．解放军测绘学院学报，1999．9(3)
74、廖朵朵．实时动态虚拟地景建模技术的实现．硕士学位论文，解放军测绘学院，1996．4
75、柯正谊、何建邦．数字地面模型．中国科学出版社，1993
76、巩丹超．建筑物三维信息的提取与重建，硕士学位论文，解放军测绘学院，2000
77、曾军．三维标图系统的研究与实现，硕士学位论文，解放军测绘学院，2000
78、危拥军．三维地图符号理论与方法的研究，硕士学位论文，解放军测绘学院，2000
79、陈永华．WebGIS三维可视化的研究，博士学位论文，解放军测绘学院，2000
80、赵霈生．Internet GIS领域软件体系结构研究，博士学位论文，中国科学院遥感所，2000
81、黄铁军、柳键编译．VRML国际标准与应用指南，电子工业出版社
82、Aavon Walsh、John Fronchowiak Java宝典 郝志芬、桂丽嫒、邢键宇等译，电子工业出版社
83、Frank Aortega, etc. Fast Data Parallel Polygon Rendering.《Advanced Techniques for Scientific Visualization》
84、Bill Hibbard. Classifying and Modeling Data in the Physical and Natural Scineces.《Visualizing and Examining Large Scientific DataSet》
85、Karl Sins. Evolving Virtual Creatures.《Computer Graphics Proceeding》
86、William Welch, Andrew Witkin. Free-Form shape Design Using Triangulated Surfaces. (Computer Graphics Proceeding)
87、Andrew P. Witkin, Paul S. Heckbert. Using Particles to sample and Cotrol Implicit Surfaces. (Computer Graphics Proceeding)
88、Mark A. Sagar, etc. A virtual Environment and Model of the Eye for surgical Simulation.《Computer Graphics Proceeding》
89、(?) Somizral. Optimizing Graphics for Virtual Reality 《Developing Advandced Virtual Reality A lications》 Boeing
Computer Services
90． Randy Pausch. Software Development Environment and Architectures for Virtual Reality. 《Developing Advandced Virtual Reality A lications》 University of Virginia
91． Andrew Blake, Michael Isand. 3D Position, attitude and shape input using video tracking of hands and lips 《 Computer Graphics Proceeding》
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |