数字城市中的虚拟导航
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摘要
“数字地球”这一概念是信息技术在全球的应用发展过程中提出的，数字城市则是实施数字地球的关键节点。虚拟导航是虚拟现实技术在数字城市建设上的具体应用，是数字城市研究中的重要问题。虚拟导航拓展了数字城市的功能、提高了数字城市的实用性、丰富了数字城市的理论。
本文以“数字西大”为例，研究了数字城市中虚拟导航的实现方法。主要内容如下：
首先分析了系统中使用的基本理论与关键技术，主要包括空间数据库的建立与检索，虚拟现实技术，Java技术和ASP技术等。
然后结合西北大学的实际情况，完成了“数字西大”中的虚拟导航。解决的问题有：根据用户指定的任意两点位置检索空间数据库，完成自动游览；利用导航图跟踪和实时显示用户的当前位置；结合VRML与JAVA技术完成基于空间关系特征的查询和基于属性特征的查询。
最后设计了最优路径选取的算法。该算法以图的节点—弧段结构结合深度优先搜索实现了自动游览中最优路径的检索。根据系统对算法应用的情况，证明它的确提高了最优路径检索的速度和智能性。
数字城市中的虚拟导航增强了与用户的交互性，使地理实体的空间与非空间属性特征紧密结合，实现了三维场景与空间数据库的交互和空间查询，在数字城市的研究工作中有一定的理论意义和实用前景。对于本课题的研究可以为进一步开发基于网络的具有完全智能化的虚拟导航提供理论基础和技术支持，也为以后实现完整的数字城市积累经验。
The concept of "Digital Earth" is put forward during the course of information technology's development and application, Digital City is the crucial node that implements Digital Earth. Virtual Navigation is the specific application of virtual reality technology under Digital City construction, it is also a important problem in Digital City research. Virtual Navigation is to extend the function of Digital City, raise its practicality, rich its theories.
This paper takes "Digital North West University" as example, to research the realization of Virtual navigation in Digital City. Major content is as follows: First, it has analyzed the corresponding basic theories and crucial technology of using, mainly include the establishment and retrieval of spatial database, technology of Virtual Reality, JAVA and ASP.
Second, it has been completed Virtual Navigation in "Digital North West University" according to actual conditions of North West University. Retrieval spatial database by using the position of two point specified by user, complete the navigation automatically; Tracing and real-time display user current location depending on navigation map; Accomplish the query based on spatial relationship and property feature.
Finally, devise the algorithm of optimum path. The algorithm makes use of the node-arc structure of graph and depth-first-search, have realized the retrieval of optimum path in virtual navigation. According to algorithm in system application, prove that it can raise intelligentance and the speed of optimum path retrieval. Virtual reality in Digital City strengthened the interaction with user, made the relation closer between geographic entity's spatial and non-spatial property. It has great theory and practice significance in Digital City's research. The resolvent to this problem supplied theories basis and technical support for the intellectualized virtual navigation based on the web, also accumulated experience for the realizing of 3D City.
本文以“数字西大”为例，研究了数字城市中虚拟导航的实现方法。主要内容如下：
首先分析了系统中使用的基本理论与关键技术，主要包括空间数据库的建立与检索，虚拟现实技术，Java技术和ASP技术等。
然后结合西北大学的实际情况，完成了“数字西大”中的虚拟导航。解决的问题有：根据用户指定的任意两点位置检索空间数据库，完成自动游览；利用导航图跟踪和实时显示用户的当前位置；结合VRML与JAVA技术完成基于空间关系特征的查询和基于属性特征的查询。
最后设计了最优路径选取的算法。该算法以图的节点—弧段结构结合深度优先搜索实现了自动游览中最优路径的检索。根据系统对算法应用的情况，证明它的确提高了最优路径检索的速度和智能性。
数字城市中的虚拟导航增强了与用户的交互性，使地理实体的空间与非空间属性特征紧密结合，实现了三维场景与空间数据库的交互和空间查询，在数字城市的研究工作中有一定的理论意义和实用前景。对于本课题的研究可以为进一步开发基于网络的具有完全智能化的虚拟导航提供理论基础和技术支持，也为以后实现完整的数字城市积累经验。
The concept of "Digital Earth" is put forward during the course of information technology's development and application, Digital City is the crucial node that implements Digital Earth. Virtual Navigation is the specific application of virtual reality technology under Digital City construction, it is also a important problem in Digital City research. Virtual Navigation is to extend the function of Digital City, raise its practicality, rich its theories.
This paper takes "Digital North West University" as example, to research the realization of Virtual navigation in Digital City. Major content is as follows: First, it has analyzed the corresponding basic theories and crucial technology of using, mainly include the establishment and retrieval of spatial database, technology of Virtual Reality, JAVA and ASP.
Second, it has been completed Virtual Navigation in "Digital North West University" according to actual conditions of North West University. Retrieval spatial database by using the position of two point specified by user, complete the navigation automatically; Tracing and real-time display user current location depending on navigation map; Accomplish the query based on spatial relationship and property feature.
Finally, devise the algorithm of optimum path. The algorithm makes use of the node-arc structure of graph and depth-first-search, have realized the retrieval of optimum path in virtual navigation. According to algorithm in system application, prove that it can raise intelligentance and the speed of optimum path retrieval. Virtual reality in Digital City strengthened the interaction with user, made the relation closer between geographic entity's spatial and non-spatial property. It has great theory and practice significance in Digital City's research. The resolvent to this problem supplied theories basis and technical support for the intellectualized virtual navigation based on the web, also accumulated experience for the realizing of 3D City.
引文
[1] 陈秀珍，数字地球、数字城市与地理系统，信息与网络，2000(2)
[2] Arnaud de la Losa, Bernard Cervrlle, Virtual Reality & 3D GIS, Computer &Graphics 1999(23)
[3] 顾朝林，段学军，于涛方，孙毅中，陈启宁，论“数字城市”及其三维再现关键技术，地理研究，第21卷第1期，2002(1)
[4] 李长坡，数字城市关键技术探讨，许昌师专学报，第21卷第2期，2002(2)
[5] ERSI公司网页
[6] Planet9公司网页
[7] 数字地球网新闻。www.digitalearth.net
[8] Lou Agosta，数据仓库指南，潇湘工作室译，北京：人民邮电出版社，2000
[9] J.L. van Genderen, The Potential of Virtual Reality Imagery to the DigitalEarth Concept, Towards Digital Earth-Proceedings of the International Symposium on Digital Earth Science Press, 1999
[10] 梁军，何建邦，“数字城市”设的核心问题，地球信息科学，2002(3)
[11] 屠翊，王汝传，陈云芳，基于VRML的虚拟场景构造，微型机与应用，2002(3)
[12] 虚拟无忌网。www.86VR.com
[13] 汪成为，高文，王行仁，灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用，清华大学出版社，广西科学技术出版社，1996年第1版
[14] 黄心渊，虚拟现实技术与应用，科学出版社
[15] 张旆，杜可亮，WWW上的虚拟现实技术—VRML语言，北京：电子工业出版社，1999
[16] VRML标准化组织网站。www.web3D.org
[17] MultiGen公司网站。
[18] 杨武功，代正军等，OpenGL三维动画程序设计，2000．8
[19] 黄铁军，柳健，VRML国际标准与应用指南，北京：电子工业出版社，1999
[20] 杨宝民，朱一宁，分布式虚拟现实技术及其应用，科学出版社，2000
[21] Parallel Graphics公司网页
[22] 张杰，VRML2.0交互式三维图形编程，汕头大学出版社，1999．1
[23] Don Brutzman, The Virtual Reality Modeling Language and Java, Communications of the ACM, 第41卷,1998(6)
[24] 汪兴谦，VRML与Java编程实例讲解，中国水利水电出版社
[26] 龚健雅，朱焰欣，朱庆，熊汉江，面向对象集成化空间数据库管理系统的设计与实现，武汉测绘科技大学学报，第25卷第4期，2000(8)
[27] 龚健雅，空间数据库管理系统的概念与发展趋势，测绘科学，第26卷第3期，2001(9)
[28] 陈述彭，鲁学军，周成虎，地理信息导论，1998
[29] 周书民，汤彬，孙亚民，用VRML实现校园虚拟游览，系统仿真学报，第13卷增刊，2001(11)
[30] 萨师煊，王珊，数据库系统概论(第二版)，1991．4
[31] 石志国，ASP动态网站建设，北京：清华大学出版社，2001
[32] 邹艳红，向南平，刘兴权，基于Mapinfo的校园道路网中最优路径分析功能的实现，地矿测绘，2000．1
[33] 严慰敏等编，数据结构(c语言版)，北京：清华大学出版社，2002．9
[34] Herbert Schuldt著，张玉清，吴溥峰等译，清华大学出版社，2002，1
[35] Morfit项目组，3D programming for windows, Morfit公司网上教程，2001．4
[36] 杜湘瑜，黄柯棣，段红，一种基于VRML—java的分布式虚拟环境模型及其实现，计算机工程与应用，2000(1)
[37] 周明全，耿国华，王映辉，数字城市模型研究(Study about Model of Digital
City)，数字城市的理论与实践，世界图书出版公司
[38] 王映辉，周明全，耿国华，面向软件Agent的“数字城市”组织模型研究，计算机科学2001年，No．9
[39] 何红洲，耿国华，GIS的空间数据集成及其在NSDI中的应用，控制工程，2002年No．3
[40] 谢倩茹，周明全，耿国华，基于ADO技术的XML的数据交换，计算机软件与应用，2003(8)
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