本文選題：模型優(yōu)化 + GIS��； 參考：《長安大學》2009年博士論文

【摘要】： 采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將真實的道路線形、路面狀況和交通環(huán)境通過計算機仿真對公路交通相關(guān)問題進行研究，是公路交通科技發(fā)展中的高科技手段。我國山區(qū)高速公路安全保障體系不完善，行車安全存在極大隱患。建立山區(qū)高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運行虛擬仿真系統(tǒng)，進行虛擬試驗，是對山區(qū)高速公路運行進行量化和可視化安全評價的有效技術(shù)手段。然而，提高虛擬試驗的真實性和準確性，是仿真系統(tǒng)實用化的關(guān)鍵，直接影響安全評價結(jié)果的準確性，以及相應(yīng)安全工程措施的有效性，因此提高山區(qū)高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運行虛擬仿真系統(tǒng)在山區(qū)高速公路安全評價過程中的逼真性、實時性和有效性有重要意義。 本研究在證明了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在駕駛員道路安全感認知評價中可行性的基礎(chǔ)上，研究了虛擬仿真系統(tǒng)模型優(yōu)化技術(shù)、GIS融合的地形生成技術(shù)和逼真化場景模型的生成技術(shù)，并應(yīng)用于山區(qū)高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運行虛擬仿真系統(tǒng)的創(chuàng)建，進行山區(qū)高速公路安全檢測與評價，研究的主要內(nèi)容有： (1)提出將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于山區(qū)高速公路安全性評價，建立虛擬仿真體系的方法。分析了將人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運行虛擬仿真系統(tǒng)應(yīng)用于山區(qū)高速公路安全性檢測和評價存在的運行速度、地形生成和真實感問題。在采用虛擬試驗手段、以模糊數(shù)學為工具，研究虛擬道路試驗技術(shù)可行性的基礎(chǔ)上，提出將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于山區(qū)高速公路安全問題研究是可行的。 (2)研究了山區(qū)高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運行虛擬仿真系統(tǒng)的模型優(yōu)化技術(shù)。通過對LOD技術(shù)(多層次細節(jié)技術(shù))進行研究，研究在山區(qū)高速公路虛擬模型繪制過程中的多層次細節(jié)技術(shù)，選擇實時繪制模型時選擇LOD的方法，并研究LOD技術(shù)在虛擬高速公路虛擬仿真模型中的應(yīng)用。通過對Multigen Creator／Vega系統(tǒng)中實時剔除過程和繪制過程的分析、對紋理映射原理和算法分析、減少多邊形數(shù)量的方法分析、邊界體原理分析等，研究調(diào)整數(shù)據(jù)庫層次結(jié)構(gòu)方法、紋理映射技術(shù)、邊界體技術(shù)等模型優(yōu)化技術(shù)在高速公路虛擬仿真模型中的應(yīng)用。 (3)研究了山區(qū)高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運行虛擬仿真系統(tǒng)的地形模型生成技術(shù)。在對地形模型的基礎(chǔ)數(shù)字高程模型(DEM)和三維地形的生成方法進行分析的基礎(chǔ)上，通過研究GIS原始地形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為建模使用的數(shù)據(jù)格式的方法，對基于GIS數(shù)據(jù)融合的高速公路地形生成系統(tǒng)進行研究。另外，通過對地形建模轉(zhuǎn)換算法的研究，選擇高速公路虛擬地形的轉(zhuǎn)換算法，并研究基于GIS數(shù)據(jù)融合的高速公路地形模型生成系統(tǒng)在實際的高速公路地形生成中的應(yīng)用。 (4)研究了山區(qū)高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運行虛擬仿真系統(tǒng)中的逼真化場景實現(xiàn)技術(shù)�；诠庹漳Ｐ秃椭Ｊ降脑�，研究光照技術(shù)在高速公路虛擬仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過MultiGen Creator／Vega虛擬仿真實時漫游系統(tǒng)走樣現(xiàn)象的分析，研究反走樣技術(shù)來提高場景的真實感。通過非真實感繪制技術(shù)的研究，研究動漫原理在山區(qū)高速公路虛擬仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用。并基于模糊數(shù)學的模糊綜合評判方法，研究虛擬山區(qū)高速公路場景的逼真度評價方法。 (5)研究模型優(yōu)化技術(shù)、GIS融合的虛擬地形仿真系統(tǒng)和逼真化場景實現(xiàn)技術(shù)在虛擬山區(qū)高速公路建模和場景驅(qū)動中的應(yīng)用，并通過仿真試驗，進行模型優(yōu)化效果評價研究和場景逼真度評價研究，還研究了西漢高速虛擬仿真系統(tǒng)在安保工程設(shè)施設(shè)計中的應(yīng)用。 綜上所述，本研究的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾個方面： (1)將LOD技術(shù)、調(diào)整數(shù)據(jù)庫層次結(jié)構(gòu)方法、紋理映射技術(shù)、邊界體技術(shù)等模型優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于山區(qū)高速公路虛擬仿真系統(tǒng)中，以減小大規(guī)模虛擬場景數(shù)據(jù)庫模型的多邊形數(shù)量，從而提高虛擬場景的運行速度。 (2)通過轉(zhuǎn)化GIS原始地形數(shù)據(jù)和高速公路地形轉(zhuǎn)換算法研究，開發(fā)GIS數(shù)據(jù)融合的高速公路虛擬地形生成系統(tǒng)，，將虛擬地形生成系統(tǒng)應(yīng)用于山區(qū)高速公路大地形的生成。 (3)將光照技術(shù)、反走樣技術(shù)、動漫原理應(yīng)用于山區(qū)高速公路虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，并進行虛擬高速公路模糊綜合評判的方法研究來驗證其逼真度。
[Abstract]:Based on the virtual reality technology , the real road alignment , pavement condition and traffic environment are studied by computer simulation . It is a hi - tech means in the development of highway traffic science . It is an effective technique to quantify and visualize the safety of highway traffic in mountainous areas .



Based on the feasibility of virtual reality technology in driver ' s road safety perception evaluation , this paper studies the technology of terrain generation and the generation of realistic scene model based on virtual simulation system model optimization technology and GIS , and it is applied to the creation of the virtual simulation system in mountain highway man - vehicle - road ( environment ) . The main contents of the research are as follows :



( 1 ) Put forward the method of applying virtual reality technology to the safety evaluation of mountain highway and establishing the virtual simulation system .



( 2 ) Research on the model optimization technology of the virtual simulation system of highway man - vehicle - road ( environment ) in mountain area . Based on the research of LOD technology ( multi - level detail technology ) , the method of selecting LOD in virtual model drawing process of expressway is studied , and the application of LOD technology in virtual freeway virtual simulation model is studied .



( 3 ) Based on the analysis of the terrain model ( DEM ) and three - dimensional terrain generation method , the terrain generation system based on GIS data fusion is studied based on the analysis of the terrain model ( DEM ) and the generation method of three - dimensional terrain .



( 4 ) The realization technology of realistic scene in the virtual simulation system of highway man - vehicle - road ( environment ) in mountain area is studied . Based on the principle of illumination model and coloring mode , the application of illumination technology in the virtual simulation system of expressway is studied . Through the research of MultiGen Creator / Vega virtual simulation real - time roaming system , the application of anti - aliasing technology in the virtual simulation system of expressway is studied .



( 5 ) Research on the application of virtual terrain simulation system and realistic scene realization technology in virtual mountain highway modeling and scene driving based on the research model optimization technology and GIS integration , and through simulation test , carry on model optimization effect evaluation research and scene fidelity evaluation research , and also studied the application of Xihan high - speed virtual simulation system in the design of security engineering facilities .



In conclusion , the innovation points of this study are mainly embodied in the following aspects :



( 1 ) applying LOD technology , adjusting database hierarchy method , texture mapping technology , bounding volume technology and other model optimization techniques to the virtual simulation system of mountain highway , so as to reduce the number of polygons of the large - scale virtual scene database model so as to improve the operation speed of the virtual scene .



( 2 ) By transforming GIS original terrain data and highway terrain conversion algorithm , the virtual terrain generation system of the expressway is developed , and the virtual terrain generation system is applied to the generation of the large terrain of the mountain highway .



( 3 ) The light technology , anti - aliasing technology and animation principle are applied to the virtual reality system of mountain highway , and the method of fuzzy comprehensive evaluation of virtual highway is carried out to verify the fidelity .
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：U491.25;TP391.9

【引證文獻】

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本文編號：1982435