央视网|中国网络电视台|网站地图
客服设为首页
登录

更多 精彩视频排行

网友评分最高


首播

重播

  据国外媒体报道,由美国国家科学基金会(NSF)提供资金,开启了一个关于加强地质多样性可视化的研究计划,联合了俄亥俄州超级计算机中心(OSC)和佐治亚州立大学(GSU)的地球科学研究院开发了基于肯德基州的猛犸洞穴模拟可视化场景。这张图像上显示了在克里斯托弗艾奇逊博士的带领下,地质科学专业的学生穿过模拟洞穴系统的情景。在NSF资助下发展的虚拟洞穴系统,初步模拟了猛犸洞国家公园的一部分,这项模拟计划以帮助那些不能深入洞穴进行考察的地质学专业的大学生。

位于肯塔基州的猛犸洞国家公园洞内的景观

  猛犸洞国家公园是世界上已知的最长洞穴,超过了392英里(630公里),并存在这个各种旁道洞穴。该洞穴大约形成于数百万年前,是由水流慢慢侵蚀砂岩层下方的石灰岩底层所形成的。而猛犸洞国家公园成立于1941年,保护了洞内发现的各旁道洞穴系统以及洞内独特的植物和动物,同时这个洞穴也是天然的对于地质科学专业的大学生而言,深入洞穴考察是件较为不容易的实践活动。而由计算机模拟开发的洞穴模拟系统在很大程度上满足了这个需求。

通过计算机模拟3D仿真设计的猛犸洞情景

  经过为期两年的项目研究论证,建立一个模拟的猛犸洞来代替对现场的地质活动的考察,这对患有身体残疾行动不便的地质专业学生提供了一个较好的模拟场所。据乔治亚州立大学的助理教授克里斯托弗(Christopher L. Atchison)博士,介绍:传统的地质实验一般都是在室外完成,而且地质活动代表了各种自然过程在数十亿年内的相互作用。但是进行室外地质勘测活动,对身体不便的学生而言具有相当大的风险。这个问题同样适用于在许多子学科上。

  在这个模拟洞穴的创建过程中,除了使用以往研究小组在洞穴内部进行实地考察获得的结构数据外,研究人员也使用了高精度的激光遥感技术收集相关数据,其被称为激光雷达,使用激光进行测距和探测。并通过高分辨率的数字摄影进行绘制地质构造,从猛犸洞的实际情况进行模拟重现。并且让学生在不同的模拟环境下要测试虚拟场景的真实性。

  通过这项模拟计划,不仅可以让行动不便的学生感觉到置身于地下洞穴,还能达到体验地质环境的效能,使学生可以更好地在模拟地质环境中了解创造和发展,进行各种体验考察的活动。来自俄亥俄州超级计算机中心(OSC)的生物应用科学的科学家Don Stredney介绍,在这种模拟的环境下,也有助于学生根据自己的能力开展地质考察活动,并不用担心在真实的岩洞环境中可能出现的危险情况,同时也有亲临现场的感觉,可以在一个较为安全的环境中提升创造能力。

  制作在早期的计划研究中使用基本的模拟演示场景,研究团队使用了3D游戏的技术处理多边形的网格模拟,按照网络映射的程序,将相关材料地图打到网格上,由另一个研究人员控制着地质探险中使用的前照灯进行模拟探险。同时,研究人员也设计了一个独立的程序,通过电脑平台进行浏览。

  这样,通过对数据库的调用以及与相关洞穴专家的合作,研究小组所模拟出的虚拟洞穴景象不仅可以显示洞穴的全貌,还可以切换到不同的岩洞系统的信息,可以对多个洞穴进行场景重现模拟。而且岩溶在经过沉积作用,形成了各种各样的古怪的外形,是一个被侵蚀的石灰岩区域。因此,对可溶性岩石的模拟,还要表现出其具有的透水性和溶蚀效果。

  对此,在俄亥俄州超级计算机中心从事仿真开发,毕业于俄亥俄州立大学计算机科学的托马斯科尔文(Thomas Kerwin)博士认为:我们汇集了高清的图像、各种历年考察的数据以及地理信息系统资源,集成到相应的模块中。同时,我们还可以加入音频信号,配合自主式的虚拟洞穴场景导航。这项研究工作显然是跨学科的,不仅包括了涉及专业知识的建模和仿真学,还要得到来自地质学,特别是溶洞方面的数据支持。

  该研究开发计划得到了猛犸洞国际科学交流中心、美国国家洞穴研究与喀斯特地貌研究院和洞穴研究基金会的合作参与,俄勒冈州立大学先进计算机中心的研究人员则进行图像绘制和设计。该合作小组希望能证明虚拟技术所引领的巨大潜力,将其推广到教育领域的研究。

视频集>>

热词:

channelId 1 1 虚拟洞穴系统:有助行动不便的学生进行考察 1 据国外媒体报道,由美国国家科学基金会(NSF)提供资金,开启了一个关于加强地质多样性可视化的研究计划,联合了俄亥俄州超级计算机中心(OSC)和佐治亚州立大学(GSU)的地球科学研究院开发了基于肯德基州的猛犸洞穴模拟可视化场景