【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地理信息系统（gis）、计算机图形学、人机交互以及移动计算等多个，具体涉及一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具。
技术介绍
1、在传统的地形分析和设计领域，专业人员通常依赖于二维地图和复杂的计算机辅助设计（cad）软件来完成工作。这些工具虽然功能强大，但存在一定的局限性，例如缺乏直观性、交互性差，且通常需要用户具备专业的技能和经验才能高效操作。此外，传统的地形分析工具往往难以实现多人实时在线协作，限制了团队工作的灵活性和效率。
2、随着虚拟现实（vr）与增强现实（ar）技术的不断发展，提供了新的可能性来克服上述问题。vr和ar技术能够将用户沉浸在一个三维的虚拟环境中，使得地形数据的展示更为直观，并且可以通过自然的手势和语音等方式进行交互，极大地提高了用户体验和工作效率。然而，目前市场上还没有充分结合这两项技术来解决地形分析和设计问题的工具。
3、因此，针对现有技术的不足，有必要开发一种新的基于vr和ar技术的地形分析与设计工具，以提供一种更加直观、互动和易于使用的解决方案，同时支持多用户协作和移动设备使用，从而满足现代地形分析和设计工作的需求。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于虚拟现实 (vr) 和增强现实 (ar) 技术的地形分析与设计工具，通过以下创新技术和具体操作流程，显著提升了地形分析与设计的效率、准确性和用户友好性:
2、优选地，三维交互式用户界面 (ui) : 构建了一个沉浸式的三维环境，使用户能
3、优选地，数据输入与管理模块: 支持从gis系统导入多种格式的地形数据，同时结合vr/ar设备的传感器数据，实现地形模型的实时更新和精确的空间定位。该模块采用传感器融合算法，通过公式，其中代表定位点，代表来目不同传感器的数据流，代表融合算法，以实现高精度定位。该模块还包括数据校验机制，确保导入数据的准确性和完整性。
4、优选地，地形分析和设计模块: 集成了先进的算法，允许用户进行数字化高程模型 (dem) 的生成和编辑，执行坡度、流向和高程等地形属性的分析。坡度计算可通过公式slope进行，其中表示高程差，表示水平距离。此外，该模块还包括地形特征提取算法，用于识别和标记地形的关键特征, 如山峰、山谷等。
5、优选地，实时渲染引擎: 采用高性能图形处理技术，包括顶点着色器和像素着色器，实现地形模型的即时渲染。渲染引擎通过动态lod (level of detail) 技术，根据用户视角和模型最杂度动态调整渲染细节，优化公式为distance, complexity)，其中是lod调整函数。该引擎还包括各线程渲染技术, 以提高渲染效率和呵应速度。
6、优选地，交互控制模块: 运用深度学习和自然语言处理 (nlp) 技术，识别用户的手势和语音命令。手势识别算法通过卷积神经网络 (cnn) 处理传感器数据, 以公式表示, 其中代表输入的手势图像，c 代表识别的命令。该模块还包括语音识别算法，能够理解和执行用户的语音指令。
7、优选地，多人在线协作系统: 通过网络同步技术，支持各用户实时编辑同一地形模型，包括权限管理、数据同步和版本控制功能。数据同步采用优化的算法，以公式表示, 其中代表更新的模型，代表模型当前状态，代表时间璒，代表同步函数。该系统还包括冲突解决机制，以处理各用户编辑时可能出现的冲实。
8、优选地，教育和培训模式: 提供了模拟真实操作环境的虚拟场景, 包括逐步的学习课程和自动评估反馈。评估反债系统采用机器学习算法，根据用户操作生成个性化的学习建议，以公式表示, 其中代表用户操作，代表学习进度，代表推荐内容。该模式还包括模拟考试和认证功能，以评估用户的学习成果。
9、优选地，移动设备适配层: 确保工具能够在移动设备上运行，并针对触控界面进行了优化。该层采用算法优化内存使用和电池消耗，以公式表示，其中代表调整后的功耗，代表最大功耗，代表根据设备状态调整的系数。该层还包括网络优化算法，以适应不同网络条件，确保数据同步的稳定性。
10、优选地，可扩展性接口: 提供了api/sdk，允许第三方开发者集成额外的分析工具、设计功能或教育内容。接口设计遵循模块化和开放标准，以支持未来的技术发展和社区驱动特性。该接口还包括安全性和兼容性测试，以确保第三方开发的模块能够安全、稳定地运行。
11、具体操作流程：
12、1. 初始化与数据导入：用户启动应用程序，通过ui模块进行初始设置，选择vr或ar模式，并连接必要的设备。用户导入gis数据或使用vr/ar设备进行现场数据采集，通过传感器融合算法精确定位。
13、2. 地形分析与模型创建：用户使用地形分析和设计模块，利用dem生成工具创建或编辑地形模型，并应用坡度计算等分析工具。
14、3. 实时渲染与交互：用户对地形模型进行操作，实时渲染引擎展示变化，交互控制模块响应手势和语音命令，如通过手势缩放视图或语音命令修改地形属性。
15、4. 多人在线协作：在团队环境中，多人在线协作系统允许用户共享和编辑地形模型，实现实时沟通和协作。
16、5. 培训与教育使用：用户启用教育和培训模式，进行模拟操作学习和练习，自动评估反馈系统提供个性化学习建议。
17、6. 移动设备适配：用户通过移动设备适配层在移动设备上进行操作和查看，实现现场数据采集和初步分析。
18、7. 扩展性与第三方开发：开发者利用api/sdk开发新功能，如集成特定的分析算法或教育模块，以满足特定需求。
19、通过上述技术方案和操作流程，本专利技术的地形分析与设计工具为用户提供了一个直观、互动、协作的平台，适用于专业测绘、城市规划、环境管理以及教育培训等多个领域。
20、本专利技术针对地形分析与设计领域中存在的多项技术难题提出了创新解决方案。首先，针对传统二维地图和cad软件在地形数据可视化方面的局限性，本专利技术利用vr和ar技术实现了三维空间内地形数据的直观展现，使用户能够通过沉浸式交互体验直接探索地形特征。其次，为增强用户操作的交互性，本专利技术引入了手势识别和语音命令处理技术，打破了仅依赖鼠标和键盘的传统交互模式，提升了设计的自然性和灵活性。此外，本专利技术通过网络同步技术解决了多人在线协作时地形数据共享和实时编辑的挑战，优化了团队合作流程。针对非专业人士使用传统工具时的专业技能门槛，本专利技术通过简洁直观的用户界面和配套的教育培训模式，降低了操作难度，使得更广泛的用户群体能够轻松上手。同时，本专利技术确保了工具在移动设备上的兼容性和便携性，满足了现场工作人员随时随地进行数据采集和分析的需求。最后，为适应未来技术发展和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述用户界面(UI)模块进一步包括三维视图控制工具、属性面板和分析结果展示区域，允许用户通过VR/AR设备直观地管理和操作三维地形数据，并通过手势和语音命令操控三维视图控制工具。
3.根据权利要求1和2所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述数据输入与管理模块利用先进的数据处理算法和传感器融合技术，确保从数据导入到空间定位每一步的准确性和高效性。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述实时渲染引擎基于高性能图形硬件加速技术构建，优化渲染管线以减少延迟并提高帧率。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述交互控制模块通过训练神经网络模型来解析手部动作模式，并将其映射到相应的控制命令上，同时理解和处理用户的语音输入。
6.根据
7.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述教育和培训模式允许课程内容和评估标准根据教学目标和学生的学习进度进行调整，提供个性化指导和评估。
8.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述移动设备适配层利用硬件加速和内存优化技术，以及为触控界面定制的用户交互模式，保证应用在移动环境下的流畅运行。
9.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述可扩展性接口允许开发者通过API或SDK开发并集成额外的分析工具、设计功能或教育内容，增加工具的适用范围。
10.一种使用如上权利要求1至9中任一所述的基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述用户界面(ui)模块进一步包括三维视图控制工具、属性面板和分析结果展示区域，允许用户通过vr/ar设备直观地管理和操作三维地形数据，并通过手势和语音命令操控三维视图控制工具。
3.根据权利要求1和2所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述数据输入与管理模块利用先进的数据处理算法和传感器融合技术，确保从数据导入到空间定位每一步的准确性和高效性。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述实时渲染引擎基于高性能图形硬件加速技术构建，优化渲染管线以减少延迟并提高帧率。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实与增强现实技术的地形分析与设计工具，其特征在于：所述交互控制模块通过训练神经网络模型来解析手部动作模式，并将其映射到相应的控制命令上，同时理解和处理用户的语...
【专利技术属性】
技术研发人员：敬小东，
申请(专利权)人：四川建筑职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。