虚拟GIS和网络虚拟GIS

　
1．前言
　
　　当前计算机技术发展迅速，特别是图形技术的发展和人机接口技术的发展，改变了人们与计算机信息交互的手段。人们不再是单纯地同枯燥的文字信息打交道，更多的是可以同图形信息交互，利用图形图象来表达和分析问题；人们不但可以在计算机外部简单地利用键盘、鼠标同图形交互，而且可以利用高级的人机接口设备沉浸到由计算机生成的由多种信息源构成的多维信息空间中探索和分析问题。计算机技术中网络技术的发展更为迅猛，特别是广域网技术的发展为信息的发布，人与人之间的交流提供了更为丰富的途径。计算机技术的这些发展都在影响着GIS系统的设计，同时也为GIS系统的使用提供了更为广阔的空间，推动着新型GIS系统的产生和发展。

2. 虚拟GIS和网络虚拟GIS介绍
　　
    1）虚拟GIS介绍 
　　
　　计算机科学中图形技术和人机接口技术的发展，特别是虚拟现实技术应用的推广，为GIS提供了一种新的分析地学数据和探索地学问题的技术平台，推动着GIS技术同虚拟现实技术和可视化技术的融合，拓展了多维GIS、特别是三维GIS研究的内涵，提供了全新的空间数据分析模式和新的GIS应用模式。当前国际上把这种结合虚拟现实技术和科学计算可视化技术而设计的多维GIS系统称之为虚拟GIS系统“Virtual GIS （VGIS）。

　　虚拟GIS是建立在多维GIS，特别是三维GIS研究的基础上，在强调传统三维GIS几何空间分析的同时，虚拟GIS也强调“逼真”的多维图形分析环境，“直觉”的交互手段对空间分析的作用。同传统意义上的三维GIS研究相比，虚拟GIS在分析方法和应用上都带来了新的变化，如：
　
(1) 充分利用虚拟GIS提供的“逼真”图形显示和高级的交互分析手段，进行探索数据分析[5][6][7]，充分发挥人在图形空间思维能力上的优势来分析和解决地学问题；
　
(2) 充分利用虚拟GIS提供的“逼真”感的虚拟地理图形空间，让人在真实地理世界中的地理空间认知能力能在虚拟的地理图形空间中得到充分的发挥，同时虚拟GIS也促进人在虚拟地理图形空间中获取的知识能快速的应用到真实地理世界中；
　
(3) 虚拟现实技术拓展了虚拟GIS在时间维上的表达能力，结合地学分析模型，虚拟GIS为过去或是未来的某一地理场景提供了更为便利的手段，从而为发展高级的空间决策支持环境提供了可能；
　
　　虚拟GIS在GIS系统设计上带来了新的问题，由于虚拟GIS中表达的内容比传统的三维GIS更为丰富，需要在数据模型、软件结构、算法等方面研究虚拟GIS的设计。
　
　　虚拟GIS目前已经广泛的应用到传统GIS的诸多应用领域之中，如城市设计和规划、环境监测、交通管理、地表建模、文明重建、旅游等方面。虚拟GIS为这些领域中问题的分析和解决提供了新的方式和手段，拓展了GIS的分析能力和应用领域。
　
　　另外，这里有必要介绍一下与虚拟GIS紧密相关的另一个概念，即虚拟现实GIS “Virtual Reality GIS”，在本文理解中，虚拟GIS强调虚拟现实、科学计算可视化与GIS三者的结合，既强调高级人机接口在地学分析中的作用，又强调可视化思维和可视化分析在地学分析中的作用；而虚拟现实GIS主要强调虚拟现实与GIS的结合，强调高级人机接口在地学分析中的作用，所以虚拟现实GIS可被理解为虚拟GIS的高级形式，是一种虚拟GIS。
　
2）网络虚拟GIS介绍
　
　　同网络结合是当前虚拟GIS发展的方向。结合网络技术的网络虚拟GIS不但为人们通过网络来分析空间数据和解决空间问题提供了技术平台，同时通过“沉浸式”的虚拟现实模式，为人们通过虚拟的地理空间交互提供了可能性，从而为研究虚拟地理环境提供了理想平台。
　
　　当前网络化的虚拟GIS主要采用两种架构方式：一种虚拟GIS是以网络GIS为基础，将虚拟现实系统同GIS的Client端连接起来，在虚拟现实系统中提供简单的空间分析功能或是将GIS的分析结果转化为虚拟现实系统支持的数据格式，供虚拟现实系统观察；另一种虚拟GIS是基于分布式虚拟现实系统，在虚拟现实系统中扩展空间数据类型的支持能力，提供简单的空间分析功能。
　
　　当前分布式虚拟现实领域的一个重要技术是基于”avatar”的用户交互模式。”avatar”为用户在简单平台上观察虚拟世界和与虚拟空间中其他用户交流提供了非常便捷的途径。网络虚拟GIS同”avatar”技术结合起来，将不但在技术上，在理论上都为虚拟GIS带来了新的研究问题，所以是当前的研究热点。
　
　　当前虚拟GIS在结构上一般都采用GIS+VR的方式。通过VR来创建虚拟信息空间和管理用户与虚拟信息空间的交互，而GIS则是用来管理空间数据．网络虚拟GIS基本上延用了这种结构，在GIS信息表达上是在3DGIS为基础进行扩展，特别是以面三维为主体的三维地理实体表达方面,3DFDS （Formal Data Structure）概念数据模型已经为相当多的3D GIS原型系统所采用，可以作为扩展虚拟GIS数据模型的选择；在VR信息表达上大多是以VRML为基础。
　
　　虚拟GIS是在传统多维GIS系统基础上发展起来的新型的GIS系统，虚拟GIS在扩展GIS应用领域的同时，也给GIS设计带来了新的问题，特别是网络虚拟GIS的设计更需要特别研究。本文根据当前计算机技术的新发展，特别是在网络信息表达技术和网络平台技术的最新发展，来设计面向Web的网络虚拟GIS。通过与这些新技术的结合，为开发有着丰富功能，完全开放的网络虚拟GIS建立了新的途径。