基于VR的煤矿巷道视景仿真系统研究PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 选题背景与研究意义 1

1.2 国内外研究现状 4

1.2.1 数字矿山研究现状 4

1.2.2 虚拟现实技术在矿山中的应用 6

1.2.3 当前研究中存在的问题 11

1.3 主要研究内容和技术路线 12

1.4 本书的组织结构 13

2 虚拟现实技术在三维GIS中的应用 15

2.1 地理信息系统（GIS）概述 15

2.1.1 GIS基本概念及特征 15

2.1.2 GIS主要功能 15

2.1.3 GIS发展历程与趋势 16

2.2 虚拟现实技术概述 17

2.2.1 基本概念及特征 17

2.2.2 发展历程和发展趋势 18

2.2.3 虚拟现实系统的分类 18

2.3 虚拟现实地理信息系统（VR-GIS）概述 19

2.3.1 基本概念和特征 19

2.3.2 虚拟现实技术与地理信息系统的结合 20

2.3.3 应用现状和发展趋势 22

2.3.4 VR-GIS软件平台的选择 22

2.4 本章小结 23

3 矿井巷道虚拟环境仿真基础 24

3.1 基于Creator的三维建模技术 24

3.1.1 MultiGen Creator概述 24

3.1.2 OpenFlight数据格式 26

3.1.3 OpenFlight数据库中基本节点类型 29

3.1.4 MultiGen Creator建模关键技术 30

3.2 Vega及其仿真技术概述 33

3.2.1 Vega简介 33

3.2.2 Vega中的类及其基本功能 35

3.2.3 基于Vega虚拟仿真的基本流程 39

3.2.4 Vega图形渲染的基本理论 40

3.3 本章小结 41

4 巷道三维建模和数据库管理 42

4.1 数据采集 42

4.2 数据处理 43

4.3 巷道三维建模和井上下场景构建 44

4.3.1 巷道建模技术 44

4.3.2 其他空间对象建模技术 49

4.3.3 纹理和材质的应用 51

4.3.4 模型的集成和优化 52

4.4 基于DXF文件自动获取巷道坐标 54

4.4.1 DXF文件结构 54

4.4.2 实体数据段分析 57

4.4.3 VC++编程实现 59

4.5 系统数据库的设计与管理 63

4.5.1 Access数据库的优势 63

4.5.2 模型信息数据库设计 64

4.5.3 信息数据库ADO关联 66

4.6 本章小结 68

5 基于粒子系统的巷道火灾模拟 69

5.1 粒子系统的基本原理 69

5.2 粒子系统的基本模型 70

5.2.1 粒子的产生 70

5.2.2 粒子的属性 71

5.2.3 粒子的运动与更新 73

5.2.4 粒子的消亡 73

5.2.5 粒子的渲染 73

5.3 矿井火灾场景模拟 74

5.3.1 Vega中的粒子系统 74

5.3.2 矿井火灾场景模拟 75

5.4 本章小结 78

6 虚拟巷道环境视景仿真 79

6.1 巷道场景漫游功能设计 79

6.1.1 基于Vega的三维仿真场景生成原理 79

6.1.2 虚拟巷道场景漫游系统需求分析 80

6.1.3 虚拟巷道场景漫游系统功能设计 81

6.2 虚拟巷道场景驱动 82

6.2.1 LynX初始化配置 82

6.2.2 Vega/Visual C++ MFC视景仿真应用程序主框架构建 83

6.2.3 基于MFC框架实现通用浏览功能 87

6.3 巷道场景漫游 88

6.3.1 Vega中视点原理分析 88

6.3.2 虚拟现实漫游方式设计 89

6.3.3 自由视点漫游方式的设计与开发 90

6.3.4 视点保存/视图恢复 94

6.3.5 自动漫游的实现 96

6.4 虚拟仿真环境中碰撞检测应用 98

6.4.1 Vega中碰撞检测原理 98

6.4.2 Vega碰撞检测设置及应用 99

6.5 模型节点的隐藏与显示 101

6.6 模型和场景显示效果控制 104

6.7 本章小结 106

7 矿井巷道仿真系统GIS功能开发 109

7.1 GIS功能模块设计 109

7.2 模型对象拾取功能的应用 109

7.2.1 三维场景中模型拾取的原理 109

7.2.2 模型拾取和信息反馈的过程 110

7.3 视图操作 112

7.3.1 视景旋转 113

7.3.2 视景平移 114

7.3.3 二维导航图 116

7.4 数据库的连接和查询 117

7.5 巷道空间属性查询 118

7.6 空间查询和量算的实现 123

7.7 巷道最短路径分析 126

7.7.1 最短路径算法理论基础 126

7.7.2 巷道拓扑关系查询和长度计算 127

7.7.3 巷道最短路径实现算法 128

7.8 本章小结 131

8 总结与展望 132

8.1 研究总结 132

8.2 下一步工作展望 133

参考文献 134