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本视频是模拟免棱镜全站仪的测量动作，在计算机中建立一个具有真实感的测量实习环境，该环境中模拟全站仪所具有的基本测绘功能，通过全息室利用手柄，可 360度旋转仪器、放大缩小视图，对目标点进行坐标计算。

 

 

虚拟现实技术全站仪模拟操作系统的设计和开发本着为教学服务，利用三维建模技术，真实、生动的再现野外数字测图的场景和过程，摆脱了传统的外业教学模式（一人一机），实现了一对多教学模式。并且突破实训所需的场地限制，虚拟宏大的实训场景。

 

在课堂上能提供直观、便捷、灵活、可靠的模拟测量技术，该系统可以独立运行在计算机中，并且可以单独控制全站仪姿态，模拟现实中全站仪测量操作步骤，完成数字测图功能，实时控制教学进程，随心所欲进行教学内容的演示及操作。

 

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模型建立

 

为了使该系统能在教学任务中充分发挥作用，我们需要模拟一个真实的地表环境，给使用者和观看者产生一个真实的印象，提供一种身临其境的感觉。这样，使用者可以将虚拟建筑等物体假想成地表实体，能在课堂中直接感受野外测图的全过程。

 

▲全站仪模型

 

全站仪模型是整套系统交互操作的关键部分，全站仪通常可以上下左右转动，从而获得相关数据。在观测过程中，利用手柄通过手势转动望远镜，对目标地物所在位置进行照准，进而开始对地物进行测量，保存相关数据随引。

 

▲倾斜摄影模型

 

建立模型方法有多种，从数据源及采集方式有：

1.直接利用无人机倾斜摄影从地面测量，如立体坐标仪观测及空三加密法、解析测图、数字摄影测量等等；

 

2.利用Smart3D，3DMax，AutoCAD等技术模拟数字矿山等众多环境，使各种课件变得更加真实；

 

3.利用三维激光扫描进行加载完成模型。

 

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系统特点

 

1.全息室用户端

 

用户是软件的最终使用者，而用户界面是联系用户和软件之间的纽带。主要表现在交互方式、风格、布局、颜色、操作模式，控件使用和提示信息等方面。

 

真实的虚拟现实技术往往是一种可以进行人机互操作的智能化系统，它提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者身临其境。这些信息的模拟可以通过外置的VHR、VR设备进行互操作，比如数据干套，眼镜追踪显示器，跟踪定位器手柄等。直接突破传统教学模式授教的局限性。

 

这些复杂的信息设备内置了大量的传感器，各个传感器实时采集数据信息反馈给主计算机，主计算机在根据这些数据信息进行计算，快速产生备种模拟信息传递到显示设备，反馈给用户。

 

用户和主机用这种信息传递和反馈的机制来交互操作。通过这种手段，用户可以从不同的角度和方位对三维物体观察、浏览、操纵。

 

▲在线平台游览

 

2.电脑用户端

 

全站仪模拟系统可操作性强，控制灵活，直观方便，易学易用，并且具有较强的交互能力。包含全站仪控制部分和其他操作部分，充分利用教学资源，实现一对多教学模式。

 

人机交互不仅允许用户指定屏幕上的物体，而且还可以通过鼠标配合键盘移动、旋转、选择等方式操作这些物体，以实现不同角度、不同方位、不同距离的观察。通过三维空间中物体的几何变换，计算物体被操作后的目标坐标值，从而完成操作测量过程。实时控制教学进程，随心所欲进行教学内容的演示及操作。

 

3.系统反应迅速（快）

一般来讲，如果软件在操作过后3秒仍然没响应，用户便会处于一种焦急，不知所措的状态。由于数据量庞大，计算复杂， 虚拟现实技术全站仪模拟操作系统由Geoverse MDM软件进行加载，MDM可以加载无限量超大点云数据集，秒加载的速度使用户可以在1秒内读取任意大小的三维数据模型并且流畅游览，不卡壳。

 

而且，这样的能力不受到电脑硬件的限制，普通电脑即可完成。它使得专业人士可以轻松驾驭巨量的激光雷达点云数据，摄影测量或任何其他类型的数据源。

 

▲在线平台游览

 

4.超大规模流式数据的在线发布平台（大）

用户可以远程通过浏览器或手机APP在线浏览大规模点云模型。通过图形化的按钮或鼠标键盘即可随意在超大规模三维模型中漫游，亦可通过鼠标操作进行距离测量。

 

5.无限细节现实还原（精）

虚拟现实技术全站仪模拟操作系统利用Solidscan软件将高清照片的精度加载到三维点云，这是一个将激光扫描的数据进行无限细节还原的软件，从而再现立体、逼真的真实世界。

 

这个创新的技术使3D文件形成如同视频拍摄般写实的效果， 巧妙地从激光扫描的原始数据中剔除扫描时场景中动态的物体和数据噪声，只留下场景中的固定物体。

 

6.强大的内容创建能力

优立创作内容的技术优势可以总结为以下几点：

►①　可以运行无限点云数据的能力 

►②　以激光扫描现实世界进行内容创建的工具

►③　可以通过导入现实世界内容来创建作品的能力

►④　可以通过扫描真人演绎场景创建作品的能力

►⑤　通过优立CDS内容创作系统，创作人员可以用极低成本高效制作内容，无需游戏领域程序员。

 

传统虚拟现实程序是用多边形运算，由艺术家和程序员团队以较高成本进行制作。优立的主要优势在于可以把现实世界中的环境、人物和物体导入，通过点云数据的方式运行。

 

在动态3D扫描技术中，穿着戏服的演员仅需进入扫描室进行场景表演。角色会根据不同的提问而做出相应的动作反应以便录制，整个录制过程与电影制作更加接近。

 

Euclideon CDS内容创作系统是优立研发的另一项颠覆性技术。该系统可以免除绝大部分程序员的工作，内容创作人员只要将具体场景和造型导入CDS，然后根据互动情节回答CDS的情景菜单，CDS就可以自动按照创作者设想的互动完成所有程序和动画。

 

在Euclideon CDS平台上，创作所有游戏内容将变得异常简单，几天内就可以出品一款3D游戏。优立CDS平台有望成为虚拟现实领域内容大爆发的发动机。

 

虚拟现实技术是基于虚拟现实仿真技术的全站仪模拟操作系统研制过程中的关键技术。

 

►从过去人们只能从计算机系统的外部去观测处理的结果，到现在人们能够沉浸到计算机系统所创建的环境中；

 

►从过去人们只能通过键盘、鼠标与计算环境中的单维数字信息发生作用，到现在人们能够用多种传感器与多维信息的环境发生交互活动；

 

►总之，在未来的虚拟现实系统发展过程中，人们的目的是使这个由计算机及其它复杂传感器所组成的信息实时处理。

 

——（完）——