地质信息系统是计算机科学、地质学、地图学等多门学科综合的交叉学科,随着相关技术的发展,人们对现有地质信息系统的可视性、交互性、实时性都提出了更高的要求。近年来快速发展的虚拟现实技术、网络技术和地质信息系统理论为构建三维的虚拟地质信息系统提供了技术基础。本文的目的是系统地研究虚拟现实、计算机网络和地质信息系统的集成技术,并以吉林大学兴城野外地质教研基地为示范区,建立示范的三维全景虚拟野外地质信息系统,实现三维虚拟野外环境的漫游功能,为虚拟漫游系统在地学及相关领域的应用提供技术支撑。作者首先对Web2.0的核心技术丰富互联网应用程序(Rich Internet Applications,简称RIA)和虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)做了系统的研究,分析了这两种技术给地质信息系统的发展所带来的契机,并在此基础上提出了全景地质信息系统的概念及其理论和方法。结合地质信息系统自身的数据特点、操作特点和用户需求,提出了实现三维全景虚拟野外地质信息系统的技术路线:采用全景图像作为存储方式、利用基于图像绘制的虚拟现实技术来构建虚拟野外地质信息系统,并发挥RIA主流技术Flex和Ajax(Asynchronous JavaScript and XML)各自的优势,解决构建虚拟场景过程中所带来的实时性、交互性和画面加载的瓶颈问题。论文的主要贡献和研究成果如下:1.提出了全景地质信息系统的概念、理论和方法。对于现有的虚拟现实技术和地质信息系统的集成进行研究,结合目前所存在的问题,分析了相关技术,在此基础上提出了全景地质信息系统的概念,从基本理论、技术系统和应用研究三方面详细阐述了全景地质信息系统的研究内容,讨论了全景地质信息系统软件工程建设,并提出了在现有3S(闾国年,2003)技术基础上增加全景信息系统(Panoramic Information System-PIS),成为4S技术,以提供更加全面的空间地理信息服务。2.自主研发了全景图像采集设备。作者和项目组成员自主研发了车载高分辨率全景图像采集系统。该采集系统由GPS控制,可在车辆运动过程中按一定距离,自动采集全景图像。可对工作区进行高密度的快速数据采集,相对手工测绘工作方式,在不降低数据精度的情况下,大大提高了数据采集的效率及有效数据采样点。该系统已获得国家实用新型专利。3.实现了三维全景虚拟野外地质信息系统,提升了地质信息系统的可视性和交互性,该系统在真实感、交互性、制作成本及开发周期方面都显示出巨大的优势。虚拟漫游技术是目前虚拟现实领域的一大研究热点,虚拟现实技术在地学领域中均是采用了传统的基于几何绘制的实现方法,这种方法在单机版本中可以有效地增强系统的可视性和真实感,但是由于涉及复杂的几何建模等计算过程,当利用Internet进行网络发布时,画面加载速度成为此类系统的瓶颈,这也是虚拟现实技术难以和地质信息系统进行集成的主要原因。论文利用全景图像作为存储方式,实现了基于图像绘制技术的虚拟野外地质信息系统,实现了地质信息系统中虚拟漫游系统零的突破,在很大程度上提升了地质信息系统的交互性和可视性。4.利用图块技术实现虚拟场景构建时的分块投影,和传统的3D引擎相比,减少了计算机运算量,提高了场景的画面加载速度。5.在图块技术的基础上,论文融入了最新的互联网技术,通过Ajax的异步传输技术,利用网络空闲时间把当前视窗周围的图块预先进行网络传输,实现画面的无刷新加载,提高用户下一步浏览时场景画面的加载速度,极大的提升了用户的体验。作者结合吉林大学兴城野外地质实习基地的建设,给出了示范的全景地质信息系统的具体建设流程和实现方法。理论分析和实践证明该集成方案可行、有效、新颖,极大地增强了现有地质信息系统的可视性、交互性和实时性。全景地质信息系统可以应用于许多研究领域,如国土资源调查、地质学普及教育、地质环境评估、地质灾害预防等。该论文将为RIA技术、三维全景虚拟现实技术和相关领域系统的集成提供技术支撑,图块技术和Ajax的引入也将对虚拟现实技术发展提供新的思路。