基于虚拟现实仿真技术的全站仪模拟操作系统的研制

论文摘要

自第一台电子计算机诞生以来,计算机技术迅速发展,并在各行各业中得到了广泛的应用。虚拟现实技术是随着计算机硬件、软件技术的快速发展而发展起来的一门新兴科学。它通过计算机模拟来给使用者提供一个真实的三维环境,并结合各类传感器来提供一些真实的感知。计算机图形学和计算机网络的快速发展及传感器技术的突飞猛进,使得虚拟现实技术也越来越趋于成熟,其应用也越来越广泛。同样,虚拟现实技术也渗透到了测绘与GIS行业中,如:数字城市、三维地貌、虚拟漫游系统以及各种动态地学模型的再现和分析等。在测绘与GIS行业中,虚拟现实的应用前景也十分广阔。本论文系统地介绍了虚拟现实技术和三维模型基本理论,结合其国内外发展和研究现状,利用测绘和GIS技术、计算机图形学技术、虚拟现实仿真技术、三维建模技术和OpenGL技术,并结合全站仪的实际操作过程,对基于虚拟现实仿真技术的全站仪模拟操作系统的各个功能模块进行了较为详细的设计,在此基础上给出了DEM数据和模型创建的过程、程序的体系结构及程序关键处的实现方法:利用高程数据,通过ArcGIS转化生成DEM;利用AutoCAD绘制几何模型并输出成3DS格式进行存储;利用VC++调用外部DEM和3DS文件,通过OpenGL库函数来重现整个三维视场环境;通过人机交互方法对程序窗体内的元素进行操作,大大提高了系统操作的便利性。系统以Visual C++ 6.0为软件开发平台,利用MFC调用OpenGL库函数,完成了全站仪的模拟操作系统的开发。论文结合具体课题,在研究了虚拟现实仿真技术的理论及关键技术的基础上,开发完成了基于虚拟现实仿真技术的全站仪模拟操作系统。该系统将会在以后的研究中逐步完善,并推广应用到测绘专业实验教学中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 虚拟现实仿真全站仪系统的研究意义
• 1.1.2 国内外发展状况
• 1.1.3 本课题研究的主要内容
• 1.2 论文的组织
• 第二章 虚拟现实仿真及关键技术概述
• 2.1 虚拟现实技术的基本特征
• 2.2 虚拟现实技术的分类
• 2.3 虚拟现实技术的发展与应用
• 2.3.1 虚拟现实技术的发展
• 2.3.2 虚拟现实技术的应用
• 2.4 OpenGL 技术与 Direct3D
• 2.4.1 OpenGL 的发展历史与现状
• 2.4.2 OpenGL 的特点
• 2.4.3 OpenGL 图形的实现方式
• 2.5 Visual C++
• 第三章 系统设计
• 3.1 总体设计目标
• 3.2 系统设计的原则
• 3.3 系统的功能设计和模块划分
• 3.4 系统使用的软、硬件平台（开发环境）
• 3.4.1 AutoCAD 2006 和ArcGIS 9.2
• 3.4.2 OpenGL 软件包
• 3.4.3 Visual C++开发环境
• 3.4.4 硬件平台
• 第四章 仿真地表和全站仪模型的建立
• 4.1 地表模型的建立
• 4.1.1 DEM 的获取
• 4.1.2 地表图片的覆盖
• 4.2 全站仪模型的建立
• 4.2.1 3DS 文件概述
• 4.2.2 三维模型的建模思路
• 4.2.3 三维模型的建模效果
• 第五章 系统实现
• 5.1 系统的开发环境
• 5.2 三维视场的再现
• 5.2.1 三维地表的再现
• 5.2.2 全站仪模型的再现
• 5.3 系统的操作性
• 5.4 测量功能
• 5.5 存储功能
• 第六章 结论与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 成果展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文