每門課程包含福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院

1、虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)課程信息化資源（1）實(shí)驗(yàn)圖書資源：內(nèi)容如下（2）實(shí)驗(yàn)大綱：內(nèi)容如下（3）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)：內(nèi)容如下（4）實(shí)驗(yàn)文件夾：在目錄中（5）實(shí)驗(yàn)錄像視頻：在目錄中（6）實(shí)驗(yàn)題庫(kù)： (1)開發(fā)出一個(gè)具有簡(jiǎn)單交互和三維可視化的虛擬現(xiàn)實(shí)小系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)圖書資源例如：（1）圖書名：虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)作者：高飛 著ISBN：9787302272854出版單位： 清華大學(xué)出版社出版時(shí)間：2012.3簡(jiǎn)介：本書是一本關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念、設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用開發(fā)的專業(yè)教材。虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括軍事、醫(yī)療、培訓(xùn)、藝術(shù)、設(shè)計(jì)、娛樂等各個(gè)領(lǐng)域。如何將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與具體的設(shè)計(jì)領(lǐng)域結(jié)合，應(yīng)該遵循怎樣的設(shè)

2、計(jì)思路和方法是本書所要探討的核心問題。從某種程度來說，本書是當(dāng)前國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的探討如何將虛擬現(xiàn)實(shí)與設(shè)計(jì)結(jié)合的專門書籍。本書共分為8章，包括虛擬現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)介、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要素、虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)工具綜述、Quest3D應(yīng)用基礎(chǔ)、虛擬古跡復(fù)原開發(fā)實(shí)例、數(shù)字城市仿真開發(fā)實(shí)例、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用與展望。本書內(nèi)容豐富，條理清楚，圖文并茂，理論與應(yīng)用并重，具有較強(qiáng)的針對(duì)性，適合作為數(shù)字媒體藝術(shù)及相關(guān)專業(yè)的課程教材和專業(yè)課講義。（2）圖書名：虛擬現(xiàn)實(shí)VRML程序設(shè)計(jì)作者：劉怡，張洪定，崔欣編著ISBN：9787310026517出版單位： 南開大學(xué)出版社出版時(shí)間：2007.1簡(jiǎn)介：VRMI是一種

3、三維造型設(shè)計(jì)語(yǔ)言，由于本身自帶腳本語(yǔ)言，而且也有Java、Javascript的支持，使三維造型的控制交互比其他同類造型語(yǔ)言具有更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。用此語(yǔ)言設(shè)計(jì)的造型和動(dòng)畫文件小、交互性強(qiáng)、控制靈活，適合嵌入網(wǎng)頁(yè)在網(wǎng)上播放。此語(yǔ)言易學(xué)，有系列開發(fā)工具支持，有自身的特色。 編者力求為學(xué)習(xí)者考慮，在重新組織、消化所有知識(shí)體系的基礎(chǔ)上將我們的認(rèn)識(shí)用容易理解的語(yǔ)言呈現(xiàn)給讀者。書中涉及的實(shí)例，包括所有涉及的函數(shù)都經(jīng)過調(diào)試、驗(yàn)證。本書附帶光盤，提供書中所有實(shí)例程序、VRML編輯器瀏覽器的安裝程序及常用工具軟件等相關(guān)資料。本書還在附錄中介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)可視化開發(fā)工具ISB和瀏覽器顯示漢字文本造型的方法。虛擬地理環(huán)境實(shí)

4、驗(yàn)教學(xué)大綱 課程名稱：虛擬地理環(huán)境課程總學(xué)時(shí)：45課程總學(xué)分：2實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：20適用專業(yè)及年級(jí)：地理信息系統(tǒng)，三年級(jí)開設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)：3本大綱執(zhí)筆人： 江輝仙 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c基本要求虛擬地理環(huán)境課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，是以虛擬現(xiàn)實(shí)理念/虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為核心，基于地理信息、遙感信息、以及賽博空間網(wǎng)絡(luò)信息與移動(dòng)空間信息，研究現(xiàn)實(shí)地理環(huán)境和賽博空間的現(xiàn)象與規(guī)律。通過虛擬地理環(huán)境，可以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)地理學(xué)、地理/遙感信息科學(xué)、信息地理學(xué)、以及虛擬地理學(xué)的研究與發(fā)展。本課程主要以VRML作為主要開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行虛擬地理環(huán)境實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生學(xué)會(huì)基本虛擬環(huán)境開發(fā)和桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)硬件系統(tǒng)的使用。虛擬地理環(huán)境的具體研究，是

5、結(jié)合科學(xué)計(jì)算可視化、信息可視化、遙感信息模型和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在城市、地質(zhì)、煤礦、水文、海洋、林業(yè)等領(lǐng)域，開展地學(xué)可視化與虛擬地理環(huán)境系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用。在案例和原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)虛擬地理環(huán)境、地理/遙感信息科學(xué)和地理科學(xué)的理論和方法開展原創(chuàng)性的探索研究。基本要求學(xué)生獨(dú)立自主開發(fā)一個(gè)基于VRML虛擬地理環(huán)境系統(tǒng)。二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容與學(xué)時(shí)分配序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)類型每組人數(shù)1桌面式虛擬系統(tǒng)硬件操作數(shù)據(jù)手套、6自由度三維空間跟蹤定位系統(tǒng)、立體眼鏡等虛擬設(shè)備的應(yīng)用2必做驗(yàn)證52Vrml開發(fā)平臺(tái)的使用1) VRMLPAD的使用2) COSMO瀏覽插件使用3) 基本造型節(jié)點(diǎn)練

6、習(xí)空間和文本造型節(jié)點(diǎn)練習(xí)4) 聲音造型節(jié)點(diǎn)練習(xí)5) 復(fù)雜造型節(jié)點(diǎn)練6) 動(dòng)畫交互造型節(jié)點(diǎn)練習(xí)10必做驗(yàn)證13系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)具有交互性漫游系統(tǒng)8必做設(shè)計(jì)1三、實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核辦法實(shí)驗(yàn)成績(jī)由兩部分組成：上機(jī)過程的練習(xí)設(shè)計(jì)占30%、系統(tǒng)設(shè)計(jì)占70%。四、實(shí)驗(yàn)教材和參考書段新.虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)與VRML編程.高等教育出版社，2004.張金鏑.虛擬現(xiàn)實(shí)三維立體VRM.清華大學(xué)出版社，2004.五、主要使用的儀器設(shè)備硬件：計(jì)算機(jī)。軟件： VRMLPAD調(diào)試程序、COSMO調(diào)試程序。虛擬地理環(huán)境（虛擬現(xiàn)實(shí)）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)江輝仙編福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院地球信息科學(xué)系目錄第一部分 實(shí)驗(yàn)課程的一般要求3一、課前準(zhǔn)備3二

7、上課須知3三、課后要求3第二部分 實(shí) 驗(yàn) 項(xiàng) 目4實(shí)驗(yàn)一 桌面式虛擬系統(tǒng)硬件操作41.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2.實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)43.實(shí)驗(yàn)儀器與主要軟件44.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟55.實(shí)驗(yàn)結(jié)果56.寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告57.成績(jī)?cè)u(píng)定5實(shí)驗(yàn)二 Vrml開發(fā)平臺(tái)的使用61.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2.實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)63.實(shí)驗(yàn)儀器與主要軟件64.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟65. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果146.實(shí)驗(yàn)報(bào)告147.成績(jī)?cè)u(píng)定14實(shí)驗(yàn)三 系統(tǒng)設(shè)計(jì)151.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?52.實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)153.實(shí)驗(yàn)儀器與主要軟件154. 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求155.設(shè)計(jì)過程156.寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告167.成績(jī)?cè)u(píng)定16第三部分 學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告17實(shí)驗(yàn)一 桌面式虛擬系統(tǒng)硬件操作17實(shí)驗(yàn)二 Vrml開發(fā)平臺(tái)的使用1

8、9實(shí)驗(yàn)三 系統(tǒng)設(shè)計(jì)21附錄：課程實(shí)驗(yàn)大綱25第一部分 實(shí)驗(yàn)課程的一般要求一、課前準(zhǔn)備(1)上課前應(yīng)閱讀本指導(dǎo)手冊(cè)中相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程部分，明確實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容和要求。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容閱讀教材中的有關(guān)章節(jié)，弄清基本操作要求，使實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌瓿伞?3)按本指導(dǎo)手冊(cè)中的要求，在課前淮備好VRML程序編寫。二上課須知(1)遵守課堂紀(jì)律，注意聆聽指導(dǎo)教師的講解。(2) 實(shí)驗(yàn)過程中的具體操作應(yīng)按指導(dǎo)手冊(cè)的規(guī)定進(jìn)行，如遇問題要及時(shí)向指導(dǎo)教師提出。(3) 實(shí)驗(yàn)過程中的儀器故障必須及時(shí)向指導(dǎo)教師報(bào)告，不可隨意自行處理。(4)不得隨意刪除計(jì)算機(jī)中操作系統(tǒng)或安裝軟件。(5)記錄實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象和結(jié)果。(6) 桌面式

9、虛擬系統(tǒng)硬件操作時(shí)要注意各個(gè)設(shè)備使用。三、課后要求(1)實(shí)驗(yàn)完成后，要檢查計(jì)算機(jī)是否正常關(guān)機(jī)。(2)及時(shí)填寫完實(shí)驗(yàn)報(bào)告并上交給指導(dǎo)教師方可離開實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)報(bào)告包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)儀器與軟件、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及結(jié)果分析等。第二部分 實(shí) 驗(yàn) 項(xiàng) 目實(shí)驗(yàn)一 桌面式虛擬系統(tǒng)硬件操作1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 熟悉桌面式虛擬系統(tǒng)硬件組成。（2） 學(xué)會(huì)使用數(shù)據(jù)手套。（3） 使用6自由度三維空間交互系統(tǒng)。（4） 使用3D專業(yè)立體圖形觀察系統(tǒng)。（5） 使用三維漫游交互操縱系統(tǒng)。2.實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)3.實(shí)驗(yàn)儀器與主要軟件u 桌面虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)工作站臺(tái)SunGraph A250² 預(yù)裝虛擬現(xiàn)實(shí)及三維仿真

10、軟件平臺(tái) WTK² 三維立體圖形子系統(tǒng)² 預(yù)裝3D VR建模軟件平臺(tái)² 含21”純平專業(yè)監(jiān)視器u 3D專業(yè)立體圖形觀察系統(tǒng)3dc eyeware：² 中央紅外信號(hào)控制發(fā)射器² 無(wú)線立體眼鏡（5副）² 有線立體眼鏡（1副）² VR信號(hào)專用轉(zhuǎn)接電纜² 隨機(jī)VR應(yīng)用軟件及源代碼² VR Demo 及源程序u 6自由度三維空間交互系統(tǒng)：² 3D connection Spacepall 5000（左右手可互換）² 設(shè)備開發(fā)源程序（C+ resource）² 6DOF交互應(yīng)用軟件VR

11、Model Editor 5.0u 三維漫游交互操縱系統(tǒng)：² 操縱桿u 數(shù)據(jù)手套：² 虛擬人手三維模型HandMAX54.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（1）桌面式虛擬系統(tǒng)硬件組成：本系統(tǒng)是一套基于高端PC VR工作站平臺(tái)的三維桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括專業(yè)VR工作站（SunGraph VR workstation）、三維立體圖形子系統(tǒng)與含21”純平專業(yè)監(jiān)視器、空間位置跟蹤系統(tǒng)、操縱桿與數(shù)據(jù)手套。（2）各個(gè)硬件設(shè)備操作：具體看硬件使用說明書。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果操作硬件系統(tǒng)。6.寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。7.成績(jī)?cè)u(píng)定根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定成績(jī)。實(shí)驗(yàn)二 Vrml開發(fā)平臺(tái)的使用1

12、.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 熟悉VRML開發(fā)平臺(tái)。（2） 掌握COSMO瀏覽插件使用。（3） 掌握基本造型節(jié)點(diǎn)和文本造型節(jié)點(diǎn)應(yīng)用。（4） 掌握聲音造型節(jié)點(diǎn)應(yīng)用。（5） 掌握復(fù)雜造型節(jié)點(diǎn)應(yīng)用。（6） 掌握動(dòng)畫交互造型節(jié)點(diǎn)。2.實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)10學(xué)時(shí)3.實(shí)驗(yàn)儀器與主要軟件硬件：計(jì)算機(jī)。軟件： VRMLPAD調(diào)試程序、COSMO調(diào)試程序。4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（1）VRML的編輯方法：VRML的文件格式是一般文本文件，所以基本上使用任何的純文本編輯器都可以編輯VRML文件。在設(shè)計(jì)一些最簡(jiǎn)單的模型時(shí)，這種方法是最簡(jiǎn)便可行的。但是當(dāng)場(chǎng)景變得復(fù)雜后，就需要利用一些專用的模型設(shè)計(jì)軟件，即VRMLPAD編輯器。直接選擇VRMLP

13、AD圖標(biāo)就可打開該軟件。（2） 瀏覽器插件的使用：要瀏覽VRML，計(jì)算機(jī)要安裝Microsoft公司的Internet Explore瀏覽器或 Netscape公司的Navigator瀏覽器，還要安裝一個(gè)可以讓瀏覽器具備瀏覽VRML功能的外掛（Plug-in）程序，即VRML瀏覽器（IE，NetScape等Web瀏覽器都有自帶的VRML瀏覽器，但這些瀏覽器的功能有限，對(duì)VRML的支持很不充分；）。它是解釋VRML文件并構(gòu)造三維模型的軟件，VRML瀏覽器通常是以插件的形式附著在Web瀏覽器中，一些公司開發(fā)的VRML瀏覽器則通常功能強(qiáng)大，如SGI（Silicon Graphics Inc.）公司的

14、Cosmo Player，SONY的Community Place Brower等等。（3）vrml節(jié)點(diǎn)：具體見下表。組節(jié)點(diǎn) 幾何節(jié)點(diǎn) 屬性節(jié)點(diǎn)Shape Box AppearanceAnchor Cone ColorBillboard Cylinder CoordinateCollsion ElevationGrid FontStyleGroup Extrusion ImageTextureTransform IndexedFaceSet MaterialInline IndexedLineSet MovieTextureLOD PointSet NormalSwitch Sphere Pi

15、xelTexture Text TextureCoordinate TextureTransform聲音 觸發(fā)事件 動(dòng)畫數(shù)據(jù)AudioClip CylinderSensor ColorInterpolatorSound PlaneSensor CoordinateInterpolator ProximitySensor NormalInterpolator SphereSensor OrientationInterpolator TimeSensor PositionInterpolator TouchSensor ScalarInterpolator VisibilitySensor Scr

16、ipt（4）實(shí)例調(diào)試：在調(diào)試過程中通過改變不同參數(shù)來觀察結(jié)果。實(shí)例1：構(gòu)建虛擬對(duì)象的幾何模型#VRML V2.0 utf8#Draw the columnShape appearance DEF Yellow Appearance material Material diffuseColor 1.0 1.0 0.0geometry Cylinder radius 0.5height 4.0#Draw the baseTransform translation0 -3 0children Shapeappearance USE Yellowgeometry Box size 2.0 2.0 2.

17、0 實(shí)例2：構(gòu)建虛擬對(duì)象的幾何模型節(jié)點(diǎn)#VRML V2.0 utf8Shape appearance Appearance material Material geometry ElevationGrid xDimension 2zDimension 20xSpacing 1.0zSpacing 2.0solid FALSEcreaseAngle0.7height 0.0,0.5,1.0,1.0,0.5,0.0,-0.5,-1.0,-1.0,-0.5,0.0,0.5,1.0,1.0,0.5,0.0,-0.5,-1.0,-1.0,-0.5,0.0,0.5,1.0,1.0,0.5,0.0,-0.5

18、,-1.0,-1.0,-0.5,0.0,0.5,1.0,1.0,0.5,0.0,-0.5,-1.0,-1.0,-0.5,實(shí)例3：構(gòu)建虛擬對(duì)象的幾何模型節(jié)點(diǎn)#VRML V2.0 utf8Shape appearance Appearance material Material emissiveColor 1.0 1.0 1.0geometry IndexedLineSetcoord Coordinate point 0.0 1.0 0.0,#Index 01.0 0.0 1.0,#Index 11.0 0.0 -1.0,#Index 2 -1.0 0.0 -1.0,#Index 3 -1.0 0

19、.0 1.0#Index 4 coordIndex #side 0,1,-1, 0,2,-1, 0,3,-1, 0,4,-1, #bottom 1,2,3,4,1,-1 實(shí)例4：虛擬對(duì)象的外觀節(jié)點(diǎn)#VRML V2.0 utf8Shape appearance Appearance material Material texturePixelTexture image 4 4 3 0xFF0000 0x00FF00 0x0000FF 0xFFFF00 0xFF00FF 0x00FFFF 0x00FF00 0xFF00000xFF0000 0x00FF00 0xFFFF00 0xFF00FF0x0

20、000FF 0xFFFF00 0x00FFFF 0x00FF00geometry Box size 1 1 1實(shí)例5：組合虛擬對(duì)象的群節(jié)點(diǎn)#VRML V2.0 utf8DEFArchway Group children Transform translation-2 3 0children DEF column Shape appearance DEF White Appearance material Material geometry Cylinder height 6radius 0.5,Transform translation2 3 0children USE column,Tran

21、sform translation0 6.3 0children DEF Span Shapeappearance USE Whitegeometry Box size 5 0.6 1,Transform translation-1.6 7 0rotation 0 0 1 0.524children DEF Roof Shape appearance USE Whitegeometry Box size 4 0.6 1,Transform translation1.6 7 0rotation 0 0 1 -0.524children USE RoofTransform translation0

22、 0 -3scale 1.2 1.2 1.2children USE ArchwayTransform translation0 0 3scale 0.8 0.8 0.8children USE Archway實(shí)例6：環(huán)境節(jié)點(diǎn)#VRML V2.0 utf8Background frontUrl "mounts.jpg"backUrl"mounts.jpg"leftUrl"mounts.jpg"rightUrl "mounts.jpg"實(shí)例7：環(huán)境節(jié)點(diǎn)#VRML V2.0 utf8Group children Spo

23、tLight location 0.0 0.0 0.0direction -1.0 0.0 0.0radius 12.0cutOffAngle 0.9827color 0.0 0.0 1.0,SpotLight location 0.0 0.0 0.0direction 1.0 0.0 0.0radius 12.0cutOffAngle0.9827color 1.0 0.0 0.0,Transform translation-2.5 -2.5 0.0children Inlineurl "ball.wrl"實(shí)例8：世界的觀看點(diǎn)節(jié)點(diǎn)#VRML V2.0 utf8Group c

24、hildren Viewpoint position 0 20 0orientation1 0 0 -1.5708fieldOfView1.5708,NavigationInfo type "NONE"speed 1.0headlight TRUEavatarSize 0.5,2.0,1.0,Inline url"7-1.wrl" 實(shí)例9：動(dòng)態(tài)的虛擬現(xiàn)實(shí)節(jié)點(diǎn)VRML V2.0 utf8Groupchildren DEFSunLight DirectionalLight direction 0.8 -0.2 -0.2intensity 1.0ambient

25、Intensity 0.5color 1.0 0.0 0.0,DEFClock TimeSensor cycleInterval 5.0loop TRUE,DEFLightAmbient ScalarInterpolatorkey0.0,0.5,1.0keyValue 0.2,0.5,0.8,DEFLightColor ColorInterpolator key0.0,0.5,1.0keyValue 1.0 0.0 0.0,0.0 1.0 0.0,0.0 0.0 1.0,Inline url"6-5.wrl"ROUTE Clock.fraction_changed TOLi

26、ghtAmbient.set_fractionROUTE Clock.fraction_changed TOLightColor.set_fractionROUTE LightAmbient.value_changed TOSunLight.set_ambientIntensityROUTE LightColor.value_changed TO SunLight.set_color實(shí)例10：建立交互式的虛擬現(xiàn)實(shí)節(jié)點(diǎn)#VRML V2.0 utf8Group children DEF traffic_sign Transformchildren Inlineurl "traffic_s

27、ign.wrl",DEFTouch TouchSensor DEFClock TimeSensor enabledFALSEcycleInterval 3.0loop TRUE,DEFtraffic_sign_path OrientationInterpolator key0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0keyValue 0.0 1.0 0.0 0.000,0.0 1.0 0.0 1.256,0.0 1.0 0.0 2.512,0.0 1.0 0.0 3.768,0.0 1.0 0.0 5.024,0.0 1.0 0.0 6.280,ROUTE Touch.isOver TO Clock.set_enabledROUTE Clock.fraction_changed TO traffic_sign_path.set_fractionROUTE traffic_sign_path.value_changed TO traffic_sign.set_rotati