21世纪信息时代来临,数字城市提供人们多维的虚拟环境,对人们的学习、生活、工作产生巨大影响。虚拟现实是一种高度逼真地模拟人在现实世界中视、听、触等行为的人机界面技术,要求系统能实时地对各种输入做出反应。它是数字城市的一个关键技术,使城市资源、环境、生态、社会等复杂系统实现可视化,在城市规划、环境保护、旧城改造、房地产中可以很好地辅助决策。城市设计方法及建筑观念受到了前所未有的挑战,创造了新的空间概念。 本文以国家自然科学基金项目与亚热带建筑教育部重点实验室资助项目的工作为背景,针对“虚拟现实技术理论”展开深入研究,研究虚拟现实技术在城市设计中应用。论文在以下几个方面进行了研究和探讨： 1.分析当前数字城市的各种建模方法,提出解决大规模场景三维可视化的方法和纹理映射方法。 2.场景数据优化技术是建造高质量场景的核心问题。论文给出了冗余删减、细节等级等场景数据优化技术的应用方法,实现了快速显示。 3.提出了提高虚拟场景真实感的方法,包括纹理映射、烘培贴图、多源信息数据融合,反走样等。 4.研究实现大场景的实时切换方法--模型采用实时调用的方法,从而避免了内存中的模型数据和纹理内存中的纹理数据冗余影响帧速率。 基于以上的研究内容,使用VC++程序设计语言,Multigen Creator和Vega软件制作了虚拟城市系统,融入了虚拟现实、遥感和地理信息系统等技术。以萝岗行政区为例设计的大规模复杂虚拟场景具有较高实时性和交互性。该系统表明城市仿真系统可以作为城市设计研究的重要平台。 本文的创新点如下： 1.为了实现复杂场景的管理,提出采用BSP空间分割技术等高效组织空间数据的方法。 2.实现多源空间数据的集成和空间数据、纹理数据、属性数据、多媒体数据的多样融合。 3.从技术实现的角度,完成了虚拟仿真系统的设计,实现了碰撞检测与响应、物体拾取、可视化查询、二维地图导览、视点控制,修改和分析等功能以及大地形数据库管理的功能。 4.通过对数字城市研究课题所涉及的各种技术所引发的建筑与城市的结构、功能、形式和审美观等几个方面的发展进行分析,得出动态全局的思维方法,并将这些方法运用到建筑设计及城市设计中去。