时间：2023-07-27 16:22:21
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇航空航天工程专业论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词： 飞行器制造工程专业 校企 “3+1”合作办学
1.国内飞行器制造工程专业人才培养现状
随着我国飞机保有量和需求量快速增长，以及为实现从“航空航天大国”向“航空航天强国”发展、提升航空航天工业水平而实施的“大飞机”等项目产业政策的推进，我国对飞行器制造方面的专业人才需求不断加大。近些年，各类高校依托教学科研优势，不断加强或开设了飞行器制造方面的专业，提高了行业参与度。至今，办此本科专业的有西北工业大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、南昌航空大学等十多所高校。各高校依托自身的优势，积极开展专业特色化建设，培育自身的专业特长。如西北工业大学偏向于CAD/CAM集成的数字化制造技术、北京航空航天大学突出于板料成型技术专业教学和实验、中北大学以飞行器特种制造为特色等，形成了面向飞机制造、适应航空航天发展要求的课程培养体系，培养出一批具有飞行器制造工艺技术的航空航天类人才。
从2002年开始，我国高校开始重视本科专业教育教学实习基地的建设，并以此为依托加强学校与企业的交流与合作，如带领学生深入企业进行现场教学、企业人员为学生讲课（讲座）、征求企业意见制订专业培养计划、订单培养等。我校飞行器制造工程专业主要面向航天航空飞行器产品制造等相关产业培养钣金、铆接、装配技术类高素质应用型本科人才。由于本专业开办时间短，目前我校在飞行器制造工程人才培养方面仍处在探索阶段。加强实践教学已成为飞行器制造工程专业人才培养模式的必然选择，而其中最有效的途径是校企合作。
2.校企“3+1”合作办学的优势
3+1校企合作办学指前三学年的培养在校内进行，第四学年除部分课程及实验教学在学校完成之外，其他现场课教学、生产实习、课程设计、毕业设计等环节均在企业内实施，以强化学生工程实践、动手能力及综合素质的培养，简称“3+1”合作办学模式。校企合作办学“3+1”模式，这种合作教育能够实现工学结合，为学生提供在真实工作环境下学习的机会，是实现应用型工程技术人才培养目标的有效途径，也是与就业联系最密切的一种教育模式。
由于有很多限制条件，学校无法投入过多资金购置像企业的一些精密加工设备作为教学仪器设备，所以学生在校内学习期间只能在理论上了解基本成形原理和方法，根本看不到实际的设备及生产工艺过程，也就无法掌握一些知识。而合作教育提供的教学手段和设备资源，弥补了学校的教学条件的不足，解决了教学与生产实际脱节甚至落后于生产现状的严重问题，实现了校企教育资源的优势互补。
学生在航空航天企业生产实践过程中会认识到，一个不受社会和企业欢迎的人是无法发挥才干的。到企业后，学生清楚地了解了用人单位人才需求目标，了解了作为飞行器制造专业的工程技术人员必须重点掌握的知识，明确了学习目的和方向，增强了学习主动性。在专业知识对生产过程发生作用的亲身体验中找到了成就感和危机感，提高了学习兴趣，明确了专业思想，树立了学以致用、理论联系实际的观念，使就业观念和定位更符合社会与航空航天企业的需求，且学生就业之后，表现出的工程意识、创新意识和适应工作岗位的能力都明显增强。
3.飞行器制造工程专业校企“3+1”合作办学模式探析
我校长期以来，一直与一些航天企业有着较好的合作关系，并与其建立了校外实习基地，如中国航天科工集团柳州长虹机器制造公司、桂林航天电子有限公司等。这些公司每年都会吸收一批本科毕业生，以补充和优化专业技术人员结构。本科生在外语、计算机及基础知识等方面表现出了一定的优势，但普遍存在本科生专业知识与航空航天生产过程的需求脱节比较严重、独立解决现场实际问题的能力非常薄弱，同时表现出对社会及企业的了解甚少，融入工作环境的协作精神比较欠缺等问题。这正是毕业生和企业共同担心的问题。这些公司在航天专业技术领域与我校飞行器制造工程专业在培养学生过程中需要的全部专业知识具有良好的适应性。可见校企及学生三方都有合作办学需求的基础。
3.1合作办学模式的定位
飞行器制造工程专业人才培养采取校内培养和企业联合培养的方式，即学生在校期间的学习分为校内学习和企业学习两部分。学制4年采用“3+1”模式，即3年校内通识类课程、大类学科基础课程、核类专业基础和专业课程的理论与实验教学，着重加强学生基本知识、基本理论和基本技能的学习、锻炼和培养；累计1年（主要集中在第四年）校外企业核类部分理论课程和实践教学。重点是最后一个“1”的环节，具体而言在这一年的校外企业实践教学环节中实行“部分专业课+课程设计+生产实习+毕业论文（设计）”的集成化教学方式，着重培养学生获取知识、分析问题和解决问题的能力及创新能力。
3.2“3+1”校企合作办学的主要特征
3.2.1规范选拔机制，组建一支优秀学生队伍。第四学年初，学校需要在飞行器制造工程专业组建实验班进行统一编班授课。学生自愿报名的基础上，根据学生前三年在校成绩及获奖等综合素质表现，择优选拔出一定数量的学生，成立“飞行器制造工程专业‘3+1’校企合作试验班”。规范的选拔机制应公平公正，公开透明，也是对低年级学生的一种激励。再则，一支高素质学生队伍是校企合作有效办学的重要保障。
3.2.2校企双方共同制订和实施培养计划。试验班的培养计划和教学大纲应由我校机械工程学院牵头，与企业共同协商制订，将学校教学过程和企业生产过程紧密结合，校企共同完成教学任务，使学生在掌握一定飞行器构造、飞行器制造工艺与工艺装备的基础理论和专业知识基础上，具有钣金、铆接和装配等基本操作技能，能够从事飞行器产品零件的设计、生产及装配、工厂生产管理和服务于第一线的工作的能力。实验班往往会加入部分企业需要的专业课程，学校无法完成的可由在企业中聘请的兼职教师到学校讲授。部分实践教学依据学校实验设备条件和企业生产进度协调安排。课程设计、毕业设计选题应尽量来源于企业的生产实际。
3.2.3建立校企双向管理制度。学生实践活动期间，不仅要保障学生安全和日常教学活动，还不能影响企业正常生产，因此，应严格实行校企双向管理制度。学生的劳动纪律考核应由企业负责，尽量与员工保持同步。校企双方应各派一名专职辅导员，有利于学生日常行为和具体事务协调与管理。由于航天企业有其特殊性，教学管理程序要适应航天企业产品研制与生产中的相关保密规定。
3.3“3+1”校企合作办学实施的保障措施
许多学校在开展校企合作办学的过程中，企业合作积极性不高，教学主体在实施过程中缺乏企业的实际参与和互动等问题。为了实现校企双赢的合作关系，保障校企关系持久稳定，要在以下两方面下工夫。
3.3.1寻求学校、学生与企业三方协调。学校有教学任务，学生有就业任务，而企业有其生产任务，校企合作教育应该在学校、学生与企业三者间寻求协调和统一，在学校教学管理部门、二级学院和专业教师的精心组织与周密安排下，加强与企业的沟通和联系，加强与企业兼职教师之间的合作与协调。校企之间要协同制定相应制度，明确各自在应用型人才培养过程中的职责，成立专门部门，负责协调校企合作各项事宜，真正做到有政策制度的保障。特别要健全学生在企业实践学习阶段的教学质量考核与评价体系，优化企业对试验班毕业生的择优录用机制。
3.3.2培养高质量“双师型”教师队伍。近年来，为了加强师资力量，学校引进不少拥有博士学位的毕业生补充到我校飞行器工程专业教师队伍中，他们虽然有扎实的基础理论，但工程实践背景比较薄弱。因此，师资队伍建设中，除注重学历、年龄和职称结构外，还特别强调教师的航空航天企事业单位工作经历和工程实践背景。为了加强专业课教师工程实践能力的培养，学校要鼓励或创造条件让来自高校或没有一线工作经历的教师到相关企事业单位挂职，增强实践能力，以促进校企合作教育的开展。
4.结语
合作办学是以学生为中心的，在合作教育所有效益中，适合人才市场需求，提高学生的就业能力是利益的核心。校企合作办学让高校走向企业，也让企业走进高校，将高校的理论教学与企业实践有机融为一体。这种办学模式对促进飞行器制造工程专业创新人才培养模式、拓宽人才培养思路非常有利。
参考文献：
[1]蔡向朝.积极探索校企合作的形式与内容[J].西安航空技术高等志科学校学报，2005，23（5）：23-27.
[2]张凌云，周丽琦，王巍，贺平.厂校合作办学模式在飞行器制造工程专业中[J].沈阳航空工业学院学报，2009，26（4）：27-31.
中图分类号：G3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00
STS是一门研究科学、技术与社会相互关系及其互动规律的多学科、多领域的综合性新兴学科。早在1938 年，美国学者默顿就在《17世纪英国的科学、技术与社会》一书中就第一次提出了“科学、技术与社会”这个概念，并提出了著名的默顿命题之一：经济、军事和技术问题是17世纪英格兰科学革命的重要原因。同样默顿指出：归根结底，十七世纪是现代科技及其各技术分支还只是处在开始的时期，虽然默顿命题针对的是十七世纪的英格兰，但默顿命题突出了科学技术对社会的重要影响并强调要对它们之间的互惠关系进行研究。近年来，全球的科学技术与社会研究更是获得了非常显著的进展，许多重要的专业期刊都不同程度地编发了科学技术与社会的文章，并对相关的一些学术活动做了重要的编述和整理，在这些学术论文和学术活动中对STS研究的重点和热点问题都有涉及和讨论。
随着科学技术的飞速发展，有关科学技术与社会的研究也进入了新阶段。国内外对科学技术与社会（STS）的研究现状有一个更清楚的了解，相关的学术论文也有很多，主要包括两个方面：
1 国际有关STS的现状研究
2010年4S学会（ Society for Social Studies of Science，科学的社会研究学会）年会在日本东京召开，这次会议内容表现出了更多的学术比较性，许多学者开始反思欧美的STS研究传统，主张建立多文化视角中的STS研究。开始关注各种各样的全球问题，其中探究全球问题解决中的科技与公共政策的论文数量为最多，表现出了区域化、复杂化、多元化、经验化和现实化等特征。
相关的学术论文还有马会端，陈凡的《科学技术与社会发展：国际STS研究的多元化走向――第24届国际科学技术与社会会议述评》等。《科学技术与社会发展：国际STS研究的多元化走向――第24届国际科学技术与社会会议述评》这篇文章主要表现了STS的多元化研究趋势，在既定的大会主题下，学者们分别对埃吕尔技术社会思想，技术与能源环境政策等问题进行了讨论。同时，也涉及STS教育、技术民主化、科学技术的社会建构、技术伦理、技术创新等诸多层面的问题。既从技术哲学的角度，又从科学技术与社会的角度，对当前人类社会发展面临的问题及未来的发展趋势，进行了广泛交流。
2 中国有关STS的现状研究
自从STS在中国诞生以来，国内的学者一直都从学派述评和思想评介两个方面进行研究，可以说，我国STS学者较为全面的了解了国际STS研究的主要研究方法和理论，初步构建起了STS研究的理论图景。目前，STS既要坚持“形而上”的理论研究，又要拓展实践研究领域，使其在现在的学术潮流中保持旺盛的生命力。如东北大学的陈昌曙教授、中国社会科学院的殷登祥教授、东北大学的陈凡教授等对“STS的基本理论问题”、“ STS与中国国情”和“技术的社会化”等问题的探讨并取得主要的成果。相关的学术论文有陈凡，陈佳的《论技术的社会化与STS的中国化》（2013年2月，自然辩证法研究）；金俊岐的《关注产业：STS研究的新视野》（2012年1月，河南师范大学学报）；田鹏颖的《科学技术与社会（STS）――人类把我现代世界的一种基本方式》（2012年6月，科学技术哲学研究）等。
陈凡教授指出STS中国化路径可以走以下几条道路：1.立足于中国时间情景的STS，澄清中国语境；2.坚持传统的STS，要用中国理论直指导我国的STS研究；3.植根于中国文化的STS，深刻把握中国传统哲学文化尊重自然和求真向善的精神，真正做到“古为今用”；4.聚焦于中国问题的STS，比如“西部大开发、中部崛起、航空航天工程、转基因食品”等，这些都是中国STS研究本土化应该关注的重大现实问题。
研究的目的在于应用，研究科学、技术对社会产生的正面或负面的影响的目的是要使科学、技术更好地促进社会的发展，造福于人类。在探索未来我国STS研究的发展道路的过程中，我们将STS中国化的问题提出来，指出在中国的科学技术实践领域中，将STS的基本理论和中国STS的实际相结合，并最终形成中国语境的STS。这是当前我国STS研究的一个重要课题。同时，关注产业研究也是STS拓展新领域的一个重要方向，关注产学研结合，产业创新与革命等问题也是STS的一个重要内容④。总而言之，STS要有中国风格和中国特色，研究STS要真正的为我所用。
关键词：航天科普 发展困境 破解之道
中图分类号：G230 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0242-03
21世纪是科学技术蓬勃发展的新时代，国家的强盛离不开科学的力量。加强科学知识的普及教育，提高全民族尤其是青少年的科学素质，是增强国家创新能力和国际竞争力的基础性工程。
航天科技是国家综合科技实力的重要体现。随着中国航天事业不断取得举世瞩目的成就，尤其是载人航天工程、月球探测工程等重大航天工程的顺利实施，航天科技越来越受到全社会特别是广大青少年的关注，并由此催生出一股航天科普热，使航天科技逐渐揭开神秘面纱，进入社会公众的视野。
国内出版界近年来也积极加入到普及航天科技知识的热潮中，编辑出版了一大批种类丰富的航天科普图书。据不完全统计，从2000年以来，出版界出版的集中讲解航天科技知识的在销科普图书达到近300种，涉足航天科普图书出版的出版社数量超过200家。此外，还有很多百科知识类科普图书设有宇宙太空、航天飞行的分册，或有专门章节讲解航天科技知识。如果算上这些图书，航天科普图书的出版数量是非常大的。这对培养社会公众对航天科技的兴趣和爱好，激发广大国民尤其是青少年崇尚科学、热爱航天、探索未知的热情与梦想，有着深远的历史意义和现实意义。
在这股热潮的席卷之下，我国航天科普图书的质量与传统科普图书相比已经有了长足的进步，取得的成绩应该予以肯定。但我们也应清醒地认识到，航天科普图书出版在科普理念、选题定位、内容质量、作者队伍、原创力量、编辑水平、市场份额等方面仍然存在不容忽视的问题。成就让人欣慰，但存在的问题也应引发我们的理性思考。
1 发展现状分析
1.1 内容形式极大丰富，但与国外相比仍有较大差距
在2003年神舟5号载人飞船发射之前的很长一段时间里，航天科技还带有一层神秘的色彩，众多的航天知识并不被大家所熟知，此前仅有与航天科技相关的少数科技类出版社出版了一些航天科普图书。这时期的航天科普书，大多是概略性地介绍航天科普知识，科普讲解主要以文字内容为主，图片为辅。因图书出版资金投入所限，图书大多为黑白印刷，只有少量航天科普图书配有彩色图片或彩色印刷。这些图书虽然具备知识的权威性和讲解的系统性，但是出版内容不够丰富，图书表现形式相对单调，趣味性和可读性明显不足。有人戏称那时的航天科普图书“恨不得一本书把读者培养成航天专家”。“科而不普”，是传统航天科普图书被广泛诟病的一个缺点。
2003年以来，随着“航天热”的不断升温，航天科普图书出版的品种不但越来越丰富，而且各出版社借鉴国内外科普图书创作出版的成功经验和做法，在图书的内容和形式上也有所创新突破，开始大量使用图片、绘画和故事来普及航天科技知识，文字讲解更通俗易懂，配发的图片越来越丰富，装帧设计和印刷越来越精美，对读者的吸引也越来越强。从布满文字、黑白印刷的传统航天科普读物，到配有精美图片的彩色航天科普图书，再到加入手绘图、故事元素和趣味性强的航天科普绘本，航天科普图书的表现形式越来越丰富，图书的可读性越来越强。
比如浙江少年儿童出版社2005年7月出版的《蓝猫淘气3000问――杨利伟航天科普系列》绘本图书，借鉴国外少儿科普图书绘本理念，把丰富的航天知识融入到富有趣味的绘画和故事之中，受到了少年儿童的普遍喜爱。该系列图书一套6本，每本开卷监测累计销量都在1万册以上，在少儿类航天科普图书销量排行榜上居于首位，也是比较成功的一套少儿航天科普丛书。
虽然进步是明显的，但是不得不说，像这类质量优秀的航天科普图书，在国内仍可算是凤毛麟角。同国外优秀的航天科普图书相比，不论是文字内容的可读性、趣味性，还是书中图片的丰富性、图片信息的内涵、图书装帧设计的精美程度，以及图书中蕴含的科学精神和人文气质，国内出版的航天科普图书，都还存在一定的差距。
1.2 屡屡获奖，却“叫好不叫座”
在“科教兴国”方针的指引下，国家十分重视科普事业的发展。科普图书的出版经常得到一些科普出版基金的支持，也频频捧得国内诸多图书奖项。航天事业是国家科技发展的重要支柱产业之一，航天科普图书更是屡屡获奖。
政府的高度重视和支持，是促进航天科普图书不断发展进步的一大动力。但是与此形成对比的是，航天科普图书大都销售得不温不火，没有出现引人注目的畅销图书。现在的航天科普图书首印量一般只在3000～5000册，首印上万册的几乎难觅踪影。还有一些图书做出来就是单纯地为了迎合政府部门的喜好，这大大降低了航天科普图书的社会效益，出版社也难以在出版中获得更好的经济效益。
2 困境解读及对策思考
从现状分析来看，航天科普图书出版似乎走入了一个瓶颈期。造成这一局面的原因是多方面的，既有作者、编辑等人才资源的匮乏，也有图书自身选题定位及内容形式上的不足，而社会大环境的限制更是不容忽视。如何突破困境，找到破解的对策，值得我们深思。本文尝试从以下几个方面进行探讨。
2.1 应对多种传播媒介的冲击，加速数字化出版进程
目前我国社会正朝着信息化、网络化、数字化时代大步迈进，传播知识信息的媒介和渠道越来越多，新的传播媒介都能快速有效地向读者传播科学知识，这使航天科普纸质图书出版面临巨大的挑战。
不得不承认，诸如电视、多媒体光盘、网络，乃至电影、科学馆等，在信息时代快节奏的生活模式下，这些高科技传媒手段是科学普及的最佳传播方式。它们能使抽象枯燥的科学原理变得形象具体，趣味横生。相形之下，靠文字描述和图片静态展示科学知识的纸质出版物未免显得苍白无力。
尤其近年来，每到重大航天活动实施的前后一段时间，各大网站、电台电视台等新闻媒体都会推出或制作相关专题，开辟专门栏目介绍相关活动，其中大量内容都是与航天科普知识相关的航天活动背景知识。这些节目或栏目大都具有跟进速度快、内容丰富生动、形象直观等特点，在很多方面具有航天科普图书无法比拟的优势。特别是互联网上推出的航天科普专题和栏目，对图书销售的冲击尤其严重，这是导致航天科普图书销售不佳的原因之一。
面对这种情况，航天科普图书出版应加速向数字出版转型，以便利用网络多媒体手段，借助重大航天活动的契机，快速有效地推出融合多媒体技术和多种表现能力的数字化航天科普图书。
2.2 挖掘优秀的作者资源
没有好的作者就没有好的作品，高水平的科普作者是科普图书出版的必要条件。科普图书不同于一般的文学作品，它需要同时具备科学性和通俗性两大特点，优秀的科普图书更是需要浓厚的趣味性来吸引读者，其特殊性便在客观上提高了对作者的要求。优秀的航天科普作者不仅要对航天科技知识非常精通，还必须具备较为深厚的写作功底和人文素养，但投身于航天科学领域又文笔出众并爱好写作的人是少之又少，这自然加大了挖掘优秀作者的难度。
目前，航天科普图书的作者多为高校或航天科研机构的技术专家，当下正是我国航天事业迅猛发展的时期，航天技术专家往往奋斗在科研一线，攻关任务艰巨，很难挤出宝贵的时间从事科普图书的创作。加之目前国内现行的评价奖励机制，并不鼓励科学家们投身科普创作，晋级晋升只看有多少学术成果，不会看写了几本科普读物。这些都成为寻找优秀航天科普图书作者的阻碍。
面对这些难题，一方面，我们应把目光投向年轻的航天科普图书创作队伍中，注重培养专业的航天科普创作人才，这样也有助于改善我国优秀科普作者青黄不接、出现断层的现状。可以在高校中发现和培养青年教师和学生从事航天科普创作，也可采取科学家与青年作家合作的形式，以老带新，在完成科普创作的同时，锻炼新人，使其快速成长起来。
另一方面，我们应向西方国家学习，调动科学家投身科普事业的积极性。在西方发达国家，科学家做科普已经蔚然成风，这被看成是一种社会责任。而我国尚未能形成这种环境和机制，科技界甚至流传着这样一句话：“拿不到课题的做科普，退休的老者做科普，爱出风头的做科普”。搞科普被视为不务正业，或者认为搞不出像样科技成果的才搞科普。科学家在青少年心目中有着非常崇高的地位，理应承担起科普职责，因为如果没有科学家群体的参与，任何科普都是无源之水。
为此，国家有关部门应出台相应政策，明确科普著作是科技成果的一部分，提升科学家从事科普创作的社会地位和职称待遇，从观念上扭转学术界对科普创作的态度，这样才能真正调动起科学家从事科普创作的积极性。
同样，由于航天科普图书的特殊性，对从事这类图书出版工作的编辑也提出了较高的要求，要求他们不仅要具备扎实的文字功底和编校技能，同时还要懂得基本的航天科技知识。但目前，国内出版社编辑的素质还很难达到这样的要求。
对于航天科普编辑自身而言，应明确工作要求，不断学习，注重自我提高。首先，要更新科普观念及出版观念，勇于创新。其次，要适时学习和补充航天科技知识，关注航天科技发展的热点和前沿，保持职业敏感性。最后，要树立市场意识，拓展工作职能。
2.4 找准选题的读者定位
图书出版应以读者受众为中心，在选题的策划上，应准确定位读者群并明确读者需求。但现今国内的航天科普图书在选题内容的设定与读者群之间存在一定程度上的错位。
航天科普的主要对象应是青少年，特别是小学高年级以及初高中学生。因为这一阶段的学生是最需要普及和了解航天科技知识的，而这一阶段也正是他们掌握科学知识、培养科学素养、树立科学精神的关键期、黄金期。通过科普阅读强化青少年学生这方面的科学素养，无疑是最为重要和有效的途径。目前国内出版社出版的航天科普图书在选题策划时，大多也是针对这一阅读群体的。
事实上，航天科普图书的主流购买和阅读人群却是孩子家长和学龄前幼儿、小学低年级学生。
初高中学生升学压力大，作业多，为了提高学习成绩，实现升学目标，他们无暇阅读科普图书。即使有一些阅读时间，也大多被文学阅读和网络阅读占据。很多老师和家长认为科普教育与升学关系不大，不鼓励甚至不支持青少年学生阅读科普图书，导致针对该读者群的科普图书销售不景气。反过来，受科普图书出版经济效益不佳的影响，出版社在出版针对该年龄段读者群的科普图书上表现得越来越审慎，导致适合该年龄段学生阅读的优秀图书品种越来越少。除少量引进品种之外，基本上没有适合或受到中高年级学生普遍喜爱的航天科普图书，更不用说经典和畅销的航天科普图书。
相反，由于学龄前儿童和小学低年级学生没有升学考试的压力，该群体反而有大量时间阅读科普图书，年轻父母也很重视该年龄段儿童科学知识普及和科学精神的培养，因此是学龄前和小学低年级学生成为了航天科普图书的主要阅读对象。
然而出版社在做航天科普图书的选题策划时，很少将这一群体定位为目标读者群，因此，市场上针对低幼群体的航天科普类图书品种较少，这也是导致航天科普图书销量不佳的一个重要原因。比如内容广受家长好评的《中国少年儿童科学阅读》和《当代中国科普精品书系・航天卷》，很多家长购买后普遍反映：“内容介绍的很深很全面，但是更适合大一些的孩子阅读。”
出现这样的错位现象，说明出版社编辑在选题策划环节没有将市场调研做深做透，没有对读者群的需求和认知能力做准确深入的了解。鉴于此，航天科普图书的编辑在工作中一定不能闭门造车，要培养自己对市场的敏锐洞察力，多做调研，实地了解读者需求，在此基础上做好选题的读者群定位。
另外，航天科普图书的作者和编辑对图书阅读对象的把握还不够深入和细致。
不同年龄的航天科普图书读者，对科学认知的水平存在较大的差异。航天科普图书作者以及出版社编辑，要更新科普观念，加强对航天科普图书读者群的认识和研究，特别是要研究青少年群体的科学认知水平、理解能力、心理特点和阅读喜好，根据他们的知识水平和阅读喜好来创作、开发出适合不同年龄特征，具有较强针对性的科普读物。
科学普及出版社从美国引进出版的《科学素养的导航图》一书，根据青少年的生理、心理特点，将其从学前教育一直到高三所有年龄段的特征进行了分析，对每一年龄段适合于接受哪些科技知识进行了科学规范的分类，最后用图表的形式进行完整的展示。这本书对于推动青少年科学教育的研究以及相关资源的开发都有重要的参考价值，对从事航天科普创作的专家和科普图书编辑在进行选题策划时也具有一定的参考价值，对创作和开发出有针对性的航天科普图书是极有意义的。只有使航天科普图书充分体现科普的贴近性，让青少年读后爱不释手，航天科普图书的创作出版才能真正获得成功。
2.5 内容形式亟待改进
目前我国航天科普图书在内容上的一大弊病是厚重有余，趣味性不足。
华罗庚曾说过：“深入固然不易，浅出更是困难。”我国的航天科普图书就是在“浅出”上做得还不够。很多航天科普图书在叙述和表达方式上刻板、生硬，失去了科普读物应有的通俗性、趣味性和文学性，有的图书甚至写得像科学论文，专业术语大量堆积，语言晦涩难懂。这样的作品其实并不符合科普创作的要求，达不到科学普及的目的，更不会受到读者受众的喜爱。长此下去，将直接影响航天科普市场的培育和开拓。
从大众传播学的角度来看，传播者传播的信息只有被受传者接受并满足了预期的心理期待，传播的效果才能得以实现。如果图书的内容、形式、叙述等方面给人感觉太厚重，不能引人入胜，那将很难为读者所接受，科学传播的目的就更无从实现了。这就要求航天科普图书在内容形式的创作上要在科学性与通俗性、知识性与趣味性之间找到平衡点。
其一，可注重通过绘画、故事等内容调动读者的阅读兴趣。
兴趣是最好的老师，好的科普书能够激发读者兴致盎然地去探索和理解各种科技知识，而不仅仅是堆砌难懂的名词、枯燥的数字和干巴巴的定理。
比如中航出版传媒有限责任公司2012年出版的《世界航天科普丛书》，就做到了把航天知识融入故事之中，用简洁的文字、生动的情节、有趣的插图来传播航天科技知识，减轻青少年读者阅读过程中产生的“疲劳感”，从而激发出青少年的阅读兴趣，极大地提高了该系列丛书的阅读效率。
一位青少年读者在当当网评论中说：“整套图书内容都挺不错，个人最喜欢宇宙飞船这一本，该书汇总了各个航天大国的全部宇宙飞船，讲述了人类在太空探索过程中遇到的各种惊险故事和令人敬佩的英雄人物，看得我热血沸腾，为探索中失去生命的勇士惋惜，为探索中取得的一次次突破感到无比的高兴。他们的努力付出，为人类的发展做出了巨大的贡献。”
一位妈妈从网上订购该系列图书后说：“本来图书是买给孩子看的，但我先生翻看后同样爱不释手。他说里面的故事很多，不是那种枯燥的航天科技知识授课。”
这就是一个成功的案例。如果能将面向青少年的航天科普图书当作绘画书、故事书、文学书甚至游戏书来做，那么航天科普图书就不再是一幅冷冰冰的生硬面孔，在好读好看的同时，潜移默化地普及了航天科技知识，培养读者的科学精神，达到事半功倍的效果。这样的航天科普图书还有其他几种，如《中国少年儿童科学阅读》《当代中国科普精品书系 航天卷》等，但这种出版潜力还远没有被充分挖掘出来。
其二，应从简单地传授航天科普知识，向弘扬航天精神和科学探索精神发展。
一般说来，科普分三个层次：第一个层次为科学知识的普及；第二个层次为科学方法的普及；最高层次为科学精神的普及。科普，除了普及科学知识，更重要的是通过大众传播媒介，将科学的方法、科学的精神、科学的思想传递给受众。也就是说，科普图书内容的重点应从介绍客体向解剖主体迈进。
在这一方面，中国宇航出版社作为一家航天科技集图公司所属的出版社，表现出了航天专业出版社的深厚底蕴、探索和追求。《天魂：航天精神纪事》是2011年中国宇航出版社为纪念中国航天事业成立55周年而编写的一部纪实性文学作品。该书运用纪实文学手法，讲述了中国航天事业从无到有、从弱到强的发展历程，再现了中国航天人自力更生、艰苦创业的精神和“严、慎、细、实”的工作作风，集中展现了中国航天人不怕困难、敢于牺牲的精神追求，揭示了“两弹一星”精神和载人航天精神孕育形成的曲折过程。该书主题内容丰富，资料详实，情节跌宕起伏，文字真挚感人，具有极强的感染力和表现力，堪称为“一部揭秘航天人艰苦创业奋发图强的英雄史诗，一首航天人不懈求索开拓天疆的嘹亮赞歌，一本记述航天人自主创新为国争光的生动教材”。
该社引进出版的《登陆火星》一书，是由美国航空航天局“火星探险车”项目首席科学家史蒂夫・斯奎尔斯（Steve Squyres）博士创作的一部纪实性文学作品。该书作者作为一名参与火星探测项目的科学家，在“精神号”和“机遇号”成功登陆火星并顺利完成探测任务后，详细回顾和记录了参与该项目的整个过程。美国航空航天局“火星探险车”项目团队华裔科学家王阿莲评价该书时说：“该书讲述了从科学目标的确定、科学团队的组建，到成功登陆火星的大量台前幕后、惊心动魄和感人至深的故事，真实记录了本项目中那些如临深渊、如履薄冰、血脉激荡的分分秒秒，为中国未来的深空探测提供了不可多得的实证经验，是中国航天科学家、工程师、科研计划的组织者、领导者、管理人员，以及航天爱好者、青少年和大中学生的最佳参考书。”
中国宇航出版社出版的这些航天主题的文学性作品，不仅具有丰富的航天科技知识，而且让读者能够从阅读中体会到科学家和科技工作者尊重科学、重视技术的理性精神，实事求是、尊重规律的严谨态度，奋发向上、开拓创新的进取意识，这正是科学思想、科学精神、人文精神的真正内涵。中国宇航出版社的努力与尝试，也极大地丰富了航天科普出版的深度、广度和精神内涵。
其三，航天科普图书还需解决图片和绘图缺乏的难题。
图片以其直观、形象的特点，在科普图书中具有举足轻重的作用。受欢迎的知识类航天科普图书，大都具有图片丰富、清晰、拍摄角度好、图片构图和创意佳等优点。目前国内出版的航天科普图书中，大多采用的是美国二十世纪五六十年代航天活动的图片，其中很多图片是从国内外网站、杂志上借用过来的，图片清晰度不够，分辨率不高，色彩失真，是这类图片存在的一个极难解决的问题，严重影响了航天科普图书的表现力。国内航天活动的照片大多分散保存在不同航天科技岗位和细分领域的技术专家手中，这些图片流传不广，再加上受制于保密审查问题，很多难得的镜头和画面，在国内出版物中很难见到。
另外，航天领域的科普专家，大多缺乏自己动手制图绘图的能力，使展示航天科技原理的示意图奇缺，而这些图片对于提高航天科普图书的品位和水平，具有极为重要的作用。比如专门介绍载人航天的科普读物中，几乎没有哪一本书能够以画面的形式直观逼真地展示载人飞船的内部景象，更难得一见载人航天器生命支持系统的原理图和结构图，也没有哪一本图书能够展示舱内航天服和舱外航天服的结构示意图。对于以介绍载人航天为主要内容的科普读物来说，这不能不说是一个极大的遗憾。建议航天科普作家培养和掌握手工绘图能力，以提高航天科普图书的内容丰富性和品位。航天科普网站也要大力收集并展示航天科技人员制作的相关原理图、结构图和手绘示意图，由国内外航天科普专家以及航天科普图书出版社自由下载使用。
此外，对于国内民用航天科技项目，也要尽可能放松航天科普图书内容和图片的审查，以便相关的科普图书内容有相应的展示载体。建议由相关部门建立定期解密航天器原理图和实物结构图的规则和标准，适时以图片形式向国内外公众展示航天科技成果。这样国内出版的航天科普图书就可以尽量避免使用国外几十年前的老旧图片，不再因为缺乏图片或文图不匹配，而降低航天科普图书的内容表现力和吸引力。
3 结语
论文摘要：随着虚拟现实技术的出现，城市规划建设发生了革命性的变化。而虚拟现实建模语言vrml正是相应其产生的，人们可以根据自己的丰富的想象力模拟构造出任意模型，从而实现城市规划的预见。当然，也可以从模型中发现缺点和不足，从而做进一步的改进和完善。本文正是基于这种技术和vrml开发工具实现了城市的仿真，能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众可以从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图，公众的参与也能真正得以实现。
本文研究的主要是虚拟现实技术在城市规划领域中的应用。意义在于针对现代城市建设的盛行，利用环境学、工程学、规划设计等的综合，将虚拟现实技术运用其中，实现对城市的仿真，更真实、鲜明、生动地展现城市面貌，便于对城市规划的可行性研究，有利于城市的规划，建设和完善。
abstract ：the city planning and layout have been revolutionized by the advent of the virtual reality technology. and virtual reality modeling language happens to come into being going with it. people could construct any model according to his imagination, consequently the expectation of the city planning can be achieved. certainly we could find out the error and insufficiency, so that we could modify and improve it. the article bases on this technology and vrml exploitation tool to implement city emulation. it can make government layout department, project developer, engineering person and public set eyes on layout result in spots and commutatively by applying vr technology, and make them grip the city’s conformation and understand the purpose of the designer, and the participation of the public could come true.
this paper is mainly about the application of the virtual reality technology to the city planning. the significance is that it can realize city emulation by applicating euthenics, engineering, layout and vr technology. consequently we can show the more real, brilliance, dramatic city’s visage, so that it makes the feasibility research of the city planning more simple and it in favor of city planning, city’s construct and city’ perfect.
keywords ：virtual reality；city planning；modeling；emulation
第一章 绪 论
1.1 什么是虚拟现实技术
虚拟现实是计算机模拟的三维环境，是一种可以创建和体验虚拟世界（virtual world）的计算机系统。虚拟环境是由计算机生成的，它通过人的视、听、触觉等作用于用户，使之产生身临其境的感觉的视景仿真。它是一门涉及计算机、图像处理与模式识别、语音和音响处理、人工智能技术、传感与测量、仿真、微电子等技术的综合集成技术。用户可以通过计算机进入这个环境并能操纵系统中的对象并与之交互。
虚拟现实不是真的，也不是现实，它只是一个在桌面上可实时地做交互式三维图形用户界面的工具。就像窗口系统及鼠标驱动用户界面一样，虚拟现实可使计算机的运用更加有效、透明。根据设计者的构想，用户可以沉浸到数据空间中，将用户在一定时间内与现实环境相隔离，然后投入到可实时交互的虚拟环境中，并且驾驭其中的数据，使人有一种身临其境的感觉。
虚拟现实是一门综合技术，它以计算机技术为主，综合利用计算机三维图形技术、模拟技术、传感技术、人机界面技术、显示技术、伺服技术等，来生成一个逼真的三维视觉以及嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自身的功能和一些设备，对所产生的虚拟世界这一客体进行浏览和交互式考察[1]。
虚拟现实有三大特点：浸沉感、交互性和构想性。
浸沉感指的是人浸沉在虚拟环境中，具有和在真实环境中一样的感觉；
交互性指在虚拟环境中体验者不是被动地感受，而是可以通过自己的动作改变感受的内容；
构想性指虚拟的环境是人构想出来的，因而可以用以实现一定目标的用途。
1.2 虚拟现实技术的发展前景
虚拟现实（virtual reality，vr）是近来计算机网络世界的热点之一，在社会生活的许多方面有着非常美好的发展前景，更是数字地球概念提出的依据和基础技术。
虚拟现实的应用领域十分广泛，主要在工程设计、计算机辅助设计（cad）、数据可视化、飞行模拟、多媒体远程教育、远程医疗、艺术创作、游戏、娱乐等方面。 web的出现更使虚拟现实技术引起人们普遍的关注。人们对它寄予厚望，希望利用这个技术使世界各地的人，可以在三维环境下交流。多个用户可以进行基于文本的或是声音技术的闲谈，在网上建立一个真正的三维社区已不再只是梦想中的事[2]。
虚拟现实发展前景十分诱人，而与网络通信特性的结合，更是人们所梦寐以求的。在某种意义上说它将改变人们的思维方式，甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。利用它，我们可以建立真正的远程教室，在这间教室中我们可以和来自五湖四海的朋友们一同学习、讨论、游戏，就像在现实生活中一样。使用网络计算机及其相关的三维设备，我们的工作、生活、娱乐将更加有情趣。因为数字地球带给我们的是一个绚丽多彩的三维的世界!
我们相信社会的发展和技术的创新使这一切在世界的任何地方都能做到，再不需等待可望而不可及的将来，或许就在十年以后，或许二十年以后。
1.3 国内外虚拟现实技术的研究概况
美国是vr技术的发源地。美国vr研究技术的水平基本上就代表国际vr发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。
在当前实用虚拟现实技术的研究与开发中日本是居于领先位置的国家之一，主要致力于建立大规模vr知识库的研究。另外在虚拟现实的游戏方面的研究也做了很多工作。但日本大部分虚拟现实硬件是从美国进口的。
在vr开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备（包括触觉反馈）设计和应用研究方面，在欧洲英国是领先的。到1991年底，英国已有从事vr的六个主要中心，它们是windustries（工业集团公司），british aerospace（英国航空公司），dimension international，division ltd，advanced robotics research center和virtual presence ltd（主要从事vr职产品销售）[3]。
和一些发达国家相比，我国vr技术还有一定的差距，但已引起政府有关部门和科学家们的高度重视。根据我国的国情，制定了开展vr技术的研究，例如，九五规划、国家自然科学基金会、国家高技术研究发展计划等都把vr列入了研究项目。 在紧跟国际新技术的同时，国内一些重点院校，已积极投入到了这一领域的研究工作。
北京航空航天大学计算机系是国内最早进行vr研究、最有权威的单位之一，他们首先进行了一些基础知识方面的研究，并着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出了部分硬件，并提出了有关算法及实现方法；实现了分布式虚拟环境网络设计，建立了网上虚拟现实研究论坛，可以提供实时三维动态数据库，提供虚拟现实演示环境，提供用行员训练的虚拟现实系统，提供开发虚拟现实应用系统的开发平台，并将要实现与有关单位的远程连接[3]。
浙江大学cad&cg国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，另外，他们还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法。
哈尔滨工业大学计算机系已轻成功地虚拟出了人的高级行为定人脸图像的合成，表情的合成和唇动的合成等技术问题，并正在研究人说话时头势和手势动作，话音和语调的向步等。
还有其他一些大学在虚拟现实发面取得了骄人成绩，在这里就不再介绍了。总之，虽然我们和其他一些发达国家相比还存在差距，但我国的发展前景还是很光明的，需要大家的不懈努力。
1.4 本文研究的主要内容
本文主要是介绍了虚拟现实技术极其应用，及其相应的实现工具vrml语言。通过对城市的模拟设计，更深入的了解虚拟现实技术及掌握vrml语言的使用。
第一章主要讲了虚拟现实技术的基础知识、发展前景以及现今国内外的发展状况。以便让读者对虚拟现实技术有一定的了解。
第二章主要讲了虚拟现实技术的实现工具vrml语言的发展历史，虚拟现实与vrml的联系以及vrml的创作原理等，目的是使得读者可以很快掌握vrml。
第三章是系统的概要设计，主要讲了虚拟现实技术的应用和vrml的使用。通过介绍虚拟现实技术在城市规划领域的应用，物理建模技术以及城市模型的概要设计，使得读者对虚拟现实技术的了解更加深入和透彻。
第四章主要讲了系统的详细设计，主要是告诉读者怎样利用vrml语言实现模型的虚拟实现。通过本章的学习可以使读者的运用vrml语言的能力大大增强。
第五章主要讲了在系统的设计过程中遇到的问题及相应的解决方法。
第二章 vrml简介
2.1 vrml的发展历史
vrml使用场景图数据结构来建立3d实境，这种数据结构是以sci开发的open inventer 3d工具包为基础的一种数据结构。vrml的场景图是一种代表所有3d世界静态特征的节点等级：几何关系、材质、纹理、几何转换、光线、视点以及嵌套结构。几乎所有的生产三维产品的厂商，无论是cad、建模、动画、虚拟现实，还是vrml,它们的结构核心都是场景图。
1993年9月，tong parisi和mark pesce开发了第一个vrml浏览器，称为labyrinth，它是www上三维浏览器的原形。
1994年春，在日内瓦第一届www大会上，由tim berners-lee和dave raggett所组织的一个名为bird_of_feather (bof)的小组提出了vrml这个名字，当时所代表的含义是virtual reality makeup language，但是后来为了反映三维世界的建立而改成了virtual reality modeling language，缩写为vrml。在这次大会以后，一个www-vrml mail list的组织成立了，silicon graphics，inc(sgi)的gavin ball通过选择open inventor文件格式中的基本元素，增加必要的www特征，制定的方案经修订，在1994年第二次www大会上公布为vrml1.0的初稿。
另一位sgi的原open inventor设计师paul strauss开始作一个vrml公共域的词解程序，当时流行于业界的名字叫qvlib。这个程序的作用是把vrml的可读文件格式转换成浏览器可理解的格式。这个词解程序于1995年1月公开。它可以安装到各式各样的平台上，从此，各种浏览器私雨后春笋般兴盛起来[4]。
1996年8月在sgi的 moving worlds提案基础上形成vrml2.0。vrml2.0在vrml1.0的基础上进行了很大的补充和完善。
vrml2.0的dis就是以vrml2.0为基础制定的，于1997年4月提交国际标准化组织iso jyci/sc24委员会审议，依照惯例命名为vrml97。
1998年12月在原vrml组织的基础上成立了web3d联盟，致力于vrml ng标准的制定，并致力于制定x3d网络三维标准。在x3d的旗帜下，vrml将结合java3d和xml等技术，成为internet上三维虚拟世界的主要标准。
2.2 vrml与虚拟现实技术
虚拟现实的英文名称为virtual reality，简称vr，即利用计算机的高科技手段构造出一个虚拟的世界，使参与者获得与现实一样的感觉。虚拟现实是一个在当今国际上倍受瞩目的课题。
当计算机技术尚未出现的时期，仿真只能在实物上进行，这一阶段的仿真称为模拟仿真。其特点是：由于仿真是在实物上进行，因而实时性强且精度较高，但是实施的难度和费用都较大。在计算机技术问世且被引入仿真领域的初期，仿真技术步入了半模拟半数字的阶段。这时系统中的一些部分由计算机代替，另一部分则由实物充当，所以，在一定程度上仍然保留着实时性仿真的特点[5]。
80年代后期，仿真在诸多方面都发生了重大的转变，仿真研究的对象已由连续转向离散事件系统。仿真已由重视实验转向重视建模与结果分析。计算机已成为一种重要的仿真工具。计算机仿真是一门利用计算机模拟真实系统进行科学实验的技术。
由于从强调并重视与人工智能结合转向强调与图形技术和对象技术结合，仿真系统的交互性大大加强。就应用领域方面而言，仿真已从研究制造对象的动力学、运动学特性及加工、装配过程，扩大到研究制造系统的设计和运行，并进一步扩大到后勤供应、库存管理、产品开发过程的组织、产品测试等，涉及到企业制造活动的各个方面。这些转变明显地说明，计算机仿真已经进入了一个崭新的发展阶段，它的重要性与特殊功能已越来越突出。虚拟现实促进了仿真技术的发展。虚拟现实是采用计算机仿真技术生成的一个逼真的、具有视、听、触、嗅、味等多种感知的虚拟环境，置身于该环境中的人们可以通过各种传感交互设备与这一虚构的现实进行相互作用，达到彼此融为一体的程度。近年来随着信息技术的发展，特别是高性能海量并行处理技术、可视化技术、分布处理技术、多媒体技术和虚拟现实技术的发展，使得建立人机一体化的、分布的、多维信息交互的仿真模型和仿真环境成为可能，仿真因此形成一些新的发展方向，如可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真等[5]。
2.3 vrml原理
1.vrml对三维虚拟世界的描述
vrml规定了3d应用中大多数常见的功能。
(1)建模能力，vrml定义了类型丰富的几何、编组、定位等节点，建模能力较强。
基本几何形体：box、sphere、cone、cylinder
构造几何形体：indexlineset、indexfaceset、extrusion、piontset、elevationgrid
造型编组、造型定位、旋转及缩放：group、transform
特殊造型：billbord、backgroud、text
基本几何形体节点只能作十分有限的几种造型，用点、线、面索引节点及拉伸节点就可以构造任意复杂的实体形状。特殊造型节点可用于场景中的文字、背景颜色等设置。造型编组可以用来描述装配关系，其中transform节点可以确定装配位置、方向。
(2)真实感及渲染能力，通过提供丰富的相关节点的渲染，可以很精细地实现光照、着色、纹理贴图、三维立体声源。
光照：headlight、spotlight、pointlight、directionlight
材质着色：material、appearance、color、colorinterpolator
纹理：imagetexture、movicetexture、pixeltexture、texturetransform
雾：fog
明暗控制说明：normal、normalinterpolator
三维声音：sound
场景光照的设置直接影响观察者的视觉效果，这几种光照节点可以提供各种虚拟场景的光源。不同材质的物体色彩及反光效果不同，vrml的材质及着色节点的使用可以仿造如同真实物体给出的视觉效果。文理节点可以对实体表面粘贴图片或进行像素点的设置以使实体具有同实物一样的表面花纹。雾、明暗控制都对场景的光线反射有影响。声音节点可以在场景中模拟出实际空间可能产生的各种声响，如音乐、碰撞声等[6]。
(3)观察及交互手段，传感器类型丰富，可以感知用户交互。视点可以控制对三维世界的观察方式。
传感器：cylindersensor、planesensor、visibilitysensor、proxymitysensor、spheresensor、touchsensor
控制视点：viewpoint、navigationinfo
各种传感器节点可以感知用户鼠标的指针，touchsensor节点在数控车床操作按纽功能的仿真中十分有用。视点控制可以预先提供给用户一些更好的观察角度。
(4)动画，vrml提供了方便的动画控制方式。
关键帧时间传感器：timesensor
线性插值器及姿态调整：coordinateinterpolator、orientationinterpolator、scalarinterpolator
这两组节点的配合使用可以产生场景中的动画效果，关键帧时间传感器节点驱动线性插值器节点按时间顺序给出关键值插值，这些插值就是关键震动画时控制实置、状态所需要的中间过渡值。
(5)细节等级管理及碰撞检测：lod、collision
细节等级管理是对复杂实体的细节显示加以控制，使该实体可在视点外或远离视点时不显示或粗略显示。vrml自身提供的碰撞检测是指观察者在虚拟场景中的替身与实体的碰撞。
(6)超链接及嵌入：anchor、inline
这两个节点使vrml可以由一个虚拟场景直接链接到另一个场景，或者将另一个场景中的实体嵌入自己的场景中。
2.vrml的执行模式
通过使用vrml的script节点编程、与java间事件访问和建立场景图内部消息通道能够很方便的实现虚拟实体的交互和动画功能。vrml场景图可以接受两种事件驱动：从路由语句传过来的入事件及由外部程序接口写入的直接事件。路由语句说明由场景传出的每一条消息的传递路径，也就是从一个节点的出事件域传出的事件传递到一个节点的入事件域。场景中传感器节点通常定义了触发事件，它通过路由发送到场景图的其他节点的入事件域。如传感器节点的触发事件直接传递到插补器节点产生关键值插值，也可以传递script节点进行运算处理产生关键值插值。script节点的处理过程就是javascript语法编写脚本程序。script节点还可以通过url域引入java程序到其他需要的节点，比如传送给实体改变它的位置、形状。由外部程序接口写入的直接事件不需要路由图传递，但其他执行过程都是一样的。如果需要外部程序的响应，它应该能够有读取节点出事件域数据的接口[7]。
2.4 vrml的创作工具
创作vrml可以用你喜欢的文本编辑器，如windows95下的notepad，dos下edit等。当然，最后要奖文件保存为以 .wrl为后缀的文件。对于复杂的三维造型，如果vrml语句逐句写出，那么其工作量是非常大的，有时也是无法完成的，幸运的是有很多大型的具有三维造型功能的软件都开发了vrml文件的输入输出，人们可以利用这些造型工具直观快速的创建一个三维空间，然后输出为 .wrl后缀的文件。这样对于复杂的三维造型vrml环境中显示就不成问题了。
推荐读者使用的vrml创作工具是vrmlpad，它是一种功能强大且简单好用vrml开发设计专业软件，其完全vrml97标准。vrmlpad可以对vrml文件进行浏览编辑，对资源文件进行有效的管理，并且提供了vrml文件的向导，可以帮助开发人员编写和开发自己的vrml虚拟现实作品[8]。
第三章 系统的设计
3.1 虚拟现实技术在城市规划领域的应用
3.1.1 概况
随着全球知识经济的兴起，信息产业正以前所未有的速度蓬勃发展，上至政府、军队，下到各企事业单位都开始重视信息技术的创新研究和长远发展，并已经或准备给予大量的投入。而作为信息技术发展重要驱动力的“虚拟现实”技术，也随之成为人们关注的热点之一。
由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到城市设计，在规划的各个阶段，通过对现状和未来的描绘（身临其境的城市感受、实时景观分析、建筑高度控制、多方案城市空间比较等），为改善人居生活环境，以及形成各具特色的城市风格提供了强有力的支持。规划决策者、规划设计者、城市建设管理者以及公众，在城市规划中扮演不同的角色，有效的合作是保证城市规划最终成功的前提。vr技术为这种合作提供了理想的桥梁，运用vr技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众可从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图，这样决策者的宏观决策将成为城市规划更有机的组成部分，公众的参与也能真正得以实现。这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的[9]。
3.1.2 虚拟城市的有机组成
仿真的虚拟环境
类似于时下流行的三维动画，同样是通过强大的三维建模技术建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。但是vr技术建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求，属于科学仿真系统；而传统动画的三维场景则是由动画制作人员根据资料或想象绘制而成，与真实的环境和数据有较大的差距，严格意义上来说属于一种演示作品。
多方式、运动中感受城市空间
在虚拟现实系统中，可以全方位,多种样式（步行、驱车、飞行、ufo等）,完全由用户自由控制在场景中漫游。vr技术与传统的三维动画最根本的区别就是：传统动画的观察路径都是预先设定好的，用户只能按照事先设定的路径浏览场景；而vr技术可以由用户在三维场景中任意漫游，人机交互，甚至还可以使用专用的头盔把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的错觉。这样一来，很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。
实时多方案比较
运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，……所看即所得，只要修改系统中的参数即可，而不需要象传统三维动画那样，每做一次修改都需要对场景进行一次渲染。这样不同的方案、不同的规划设计意图通过vr技术实时的反映出来，用户可以做出很全面的对比，并且虚拟现实系统可以很快捷、方便的随着方案的变化而作出调整，辅助用户做出决定。从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金。
三维空间信息交流
虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口与gis信息相结合，即所谓的vr-gis，从而可以在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理等需要。此外，虚拟现实系统还可以与网络信息相结合，实现三维空间的远程操作。
公众参与与方案展示
对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，虚拟现实系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正的参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。
3.1.3 虚拟现实技术对城市规划的影响
1．城市规划管理
信息技术对城市规划管理的影响主要表现在办公自动化方面，目前的办公自动化方面，目前的办公自动化主要是提高城市规划管理部门内部的管理水平、质量和效率。随着社会的信息化，通过因特网可以建立城市规划管理部门与城市建设者之间的有效信息通信渠道，可以通过因特网实现网上报建，报建单位只要在本单位与因特网相连的计算机就可完成报建过程和提供所需的材料，规划审批可以在因特网上完成。
规划管理与规划设计更紧密的结合，实现管理与设计的一体化，审批的结果可以电子数据的形式迅速的反馈给设计部门，而设计部门可尽快地将设计结果以电子数据的形式提交给管理部门，这些信息的传输可以通过因特网来完成。
通过因特网可以进行规划评审，各地的专家可以在家里对规划成果进行评审，规划成果将利用虚拟现实技术展现专家所需的各种信息（如建筑物三维动态模型），通过网络会议交流意见，专家甚至可以实时与规划师交流，提出自己意见和设想，并可以较快地通过建立数字模型加以证实[10]。
2．城市规划设计
城市规划设计将更广泛应用cad和gis技术，而计算机图形输入技术的改进和智能化，五笔输入技术，使规划设计师进行设计更为方便，而不影响灵感产生。
设计过程中所需的数据将数字化，使其获取变得更加容易、更加方便，可以采用遥感图像直接作为背景进行设计，而各种地下管线的资料由于数据库的建立而更加方便的获得。现在比较难以得到的人口空间分布、交通流量等信息由于相应信息系统建立而能很方便地获得。
虚拟现实技术的发展与应用，使规划设计成果的三维动态建模更加方便，设计成果更加形象和直观。
在规划设计和规划审批中由于规划成果的数字化，使得对各种规划成果和方案的定量分析、模拟和预测成为可能，经济可行性分析也更为方便，促进规划决策的科学化。
通过因特网由分布在全球各地的规划设计专家共同合作完成设计也将成为可能，这样可以构建了一个不受规划师的空间分布制约的虚拟设计事务所。
3．公众参与
公众可以通过因特网动态了解规划设计方案和参与规划审批，而且规划方案与成果的表现形式由于采用虚拟现实技术和多媒体技术更为直观和形象，使公众能更好的理解规划师的意图，公众通过因特网发表个人的意见，与规划师、管理人员和其它有关人员进行直接对话，使公众参与更加有效，促进决策过程的民主化。
4．城市规划研究与教育
因特网构成了一个巨大的电子图书馆，各种城市规划研究成果将以电子出版物的形式出现，城市规划研究者将通过因特网查到各种城市规划资料，并可通过电子邮件、bbs（电子公告栏）及其它一些网络通信方式进行交流。
因特网同时也将成为一个庞大的远程教育网，城市规划专业的学生可以通过因特网利用多媒体技术学习城市规划的理论与知识。
在信息时代，电子游戏也将成为一个很好的教育手段，城市规划方面的游戏软件将出现，可以对规划设计与审批及城市建设过程进行模拟，使城市规划学习及城市规划的宣传与教育通过玩电子游戏的过程来完成。
总之，信息时代的到来，使人类构造了一个与现实世界相对应的虚拟的信息世界，人们将生活在由原子组成的现实空间和由比特（bit）构成的信息空间(cyberspace)中，现实空间与信息空间的物理界面（interface）是由计算机及网络和数据库构成的信息基础设施，人们通过这一界面可跨越现实空间与一些时间的限制，了解现实世界的过去和现在，预测未来，进行思想交流。城市规划将在信息空间中构造城市发展的蓝图，并通过建设者在现实世界中实现。
3.2 物理建模技术
3.2.1 人工的几何建模方法
由构造vr的观点看，几何建模是构造vr的致命技术，它的限制可能妨碍vr的进展。vr研究将受益于共享的开放的建模环境，包括物理建模环境等。为了加深理解，需要回顾三维几何模型怎样获取。下面回顾几个vr工作所报告的模型获取过程。vr的几何建模一般通过基于pc或基于工作站的cad工具获取。在北卡大学漫游建筑的项目中，autocad用于产生构成一座教堂几何模型的12000个多边形。讨论的一个问题是"由为其它目的写的cad程序中取出要求的数据"。由autocad产生的文件取出三维几何并不困难，但问题是并非所有要求的数据都以vr要求的形式提供。特别是没有提供有关建筑物实际物理的数据，用于实时漫游算法的划分信息，以后由手工或专用程序加入。
vpl reality built for two (rb2) 系统使用macintosh ⅱ，作为固体建模的设计站，用iris工作站作为绘制/显示站。rb2是用于设计和实现实时vr的软件开发平台。在rb2下开发是快速的交互的，具有可实时编辑的属性约束和交互。rb2的几何建模功能利用了软件模块rb2 swivel和数据流/实时动画控制台body electric。rb2在组织上有大量跟随者，他们没有足够的资源开发自己的vr。rb2是交钥匙系统，它的几何物理文件格式是专有的。
在npsnet项目中，初始的三维插图集由simnet数据库得到。这些模型知道的武器系统的三维外表比simnet少得多。结果，研究者开发了保存这些三维模型的开放格式，把物理模型增加到格式中，并改写了系统，包含了面向对象的动画能力。例如，npsnet研究组正在利用multigen cad工具开发无物理的模型，这用于sgi基于performer的npsnet-4系统。有物理的cad系统已开始开发，但还很贵，只是专用的。许多ve应用要复制真实世界。不是用手建立模型，最好利用视觉或其它感觉自动获取模型。自动获取复杂环境模型(如工厂环境)当前还不现实，但这是合适的课题。同时，自动或接近自动获取几何模型，现在在某些情况是现实的。部分自动的交互式获取在不久将是可行的。现在已有利用激光扫描建立实际物体三维外形的设备出售。
3.2.2 自动的几何建模方法
三维扫描仪（3 dimensional scanner）又称为三维数字化仪（3 dimensional digitizer）。它是当前使用的对实际物体三维建模的重要工具。它能快速方便的将真实世界的立体彩色信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了有效的手段。它与传统的平面扫描仪、摄像机、图形采集卡相比有很大不同。首先，其扫描对象不是平面图案，而是立体的实物。其次，通过扫描，可以获得物体表面每个采样点的三维空间坐标，彩色扫描还可以获得每个采样点的色彩。某些扫描设备甚至可以获得物体内部的结构数据。而摄像机只能拍摄物体的某一个侧面，且会丢失大量的深度信息。第三，他输出的不是二维图像，而是包含物体表面每个采样点的三维空间坐标和色彩的数字模型文件。这可以直接用于cad或三维动画。彩色扫描仪还可以输出物体表面色彩纹理贴图。
1．三维信息获取技术
早期用于三维测量的是坐标测量机（cmm）。目前，cmm仍是工厂的标准立体测量装备。它将一个探针装在三自由度（或更多自由度）的伺服装置上，驱动探针沿三个方向移动。当探针接触物体表面时，测量其在三个方向的移动，就可知道物体表面这一点的三维坐标。控制探针在物体表面移动和触碰，可以完成整个表面的三维测量。其优点是测量精度高。其缺点是价格昂贵，物体形状复杂时的控制复杂，速度慢，无色彩信息。
机械测量臂借用了坐标测量机的接触探针原理，把驱动伺服机构改为可精确定位的多关节随动式机械臂，由人牵引装有探针的机械臂在物体表面滑动扫描。利用机械臂关节上的角度传感器的测量值，可以计算探针的三维坐标。因为人的牵引使其速度比坐标测量机快，而且结构简单，成本低，灵活性好。但不如光学扫描仪快。也没有彩色信息。faro和immersion公司提供这类产品。
借助雷达原理，发展了用激光或超声波等媒介代替探针进行深度测量。这是激光或超声波测距器。测距器向被测物体表面发出信号，依据信号的反射时间或相位变化，可以推算物体表面的空间位置，称为"飞点法"或"图像雷达"。不少公司开发了用于大尺度测距的产品（如用于战场和工地）。小尺度测距的困难在于信号和时间的精确测量。leica和acuity推出了采用激光或红外线的测距器。senix公司推出了超声波测距器。它受遮挡的影响较小。但要求测量精度高，扫描速度慢，而且受到物体表面反射特性的影响。
基于计算机视觉原理提出了多种三维信息获取原理。这包括单目视觉法，立体视觉法，从轮廓恢复形状法，从运动恢复形状法，结构光法，编码光法等。其中的结构光法，编码光法成为目前多数三维扫描设备的基础。这些方法可以分为被动式和主动式两大类。被动式法的代表是立体视觉法。主动式法的代表是结构光法，编码光法。光学扫描的装置比较复杂，价格偏高，存在不可视区，也受到物体表面反射特性的影响[11]。
用于获得物体内腔尺寸的方法之一是工业ct。它以高能x射线对零件内部进行分层扫描。它的缺点是精度不高，价格昂贵，且存在放射性危害。
美国cgi公司生产的自动断层扫描仪（automatic cross section scanner, acss）可以克服这些缺点。但要求对被测物体进行破坏。
2．三维扫描系统的关键技术
在硬件和控制技术方面，扫描运动的伺服装置要求精度高，运行平稳，可定位性好。用电子扫描代替机械扫描是当前的趋势。各类传感器要求精度高，分辨率高，噪声小。
三维信息获取技术方面，三维信息获取的原理应综合考虑精度，速度，易实现性，易使用性，成本，使用背景等。原理确定后，还要注意实施方案，采用巧妙的技术策略，提升产品的性能。还要研究计算模型和误差模型，了解误差的原因，误差的传递，误差的校正和消除。往往还要包括数据的预处理和后处理技术。
色彩信息获取方面，物体的色彩由三个因素确定: 照明类型，物体表面的反射特性，眼睛按三条不同的光谱灵敏度曲线感知光线的能力。彩色是一种心理感觉。它与光源辐射能量的分布及观看者的视觉感受有关。目前的三维扫描仪一般得到的不是物体表面的材质和对入射光的反射特性，而是在某种照明条件下所呈现的色彩。
三维构型，显示及修改技术方面，扫描仪获取的是物体表面离散采样点的坐标和色彩。这些采样点的集合称为"点云"（point cloud）。必须用点，多边形，曲线，曲面等形式描述立体模型，即将"点云"构成"形"。同样的点集进行不同的连接，可能得到不同的三维模型。复杂表面的散乱点的构形是很困难的。还要将得到的三维模型显示出来，并对缺陷进行人工修改。还必须支持多种数据格式，将结果按指定的格式输出[12]。
定标技术方面，确定有关的装置参数就是定标。它与计算模型和误差模型有关。定标精度和可靠程度直接影响测量精度。定标还可以校正装置的误差。对彩色扫描，还有色彩定标问题。
3.3 城市建模
本设计采用了人工几何建模方法建立城市模型的。这部分包括两部分，即总体建模和局部建模。
3.3.1 总体建模
总体建模初步构造了将要建立的城市模型的大体布局，包括主要的街道，建筑等，还有整体的天空地面的色彩。局部建模是在整体建模的基础之上对局部布景的详细设计,是个逐步细化的过程。
整体建模如下：用background设置天空和地面的色彩。background节点用于生成vrml的背景空间，背景采用了立方体空间的表现形式，在其外放置了一个地面球体，在地面球体之外是天空球体。立方体和球体在概念上都是无限大的，并包围着vrml世界，观察者可以看到立方体和球体的任意部分但永远不能接近它们。用viewpoint节点定义了浏览者在虚拟环境中的游行方式。viewpoint视点节点定义了处于局部坐标系中的一个指定位置，用户可以从该点来观察场景。在每一个新的观察点，浏览器获得的图象就像是使用一部虚拟的取景器在屏幕上播放一样。替身在虚拟空间中的移动，就使得取景器不断的调整起位置和朝向。在这里本人定义了aa视点，采用了飞行的非跳跃的漫游方式。为了是浏览者的感觉和现实世界一样，本人又在浏览者的头部安置了头灯，否则，展现在我们面前的将是一个个黑漆漆的模型。同时用worldinfo定义了境界信息，在运行界面的标题栏可以看见该设计的名称，作者等等。worldinfo节点用来声明一个空间的标题以及想提供的其他注解，它对vrml场景的创建并不产生影响。
运行效果如图3-1。
图3-1 背景图
上图只是一个非常非常粗略的框架，在此之上，用transform节点创建了几栋楼房，有高有矮，和城市的比较接近，还有南北东西走向的街道。transform节点是一个组节点。transform节点包含一个子节点列表，这些子节点可以是shape节点、group节点或transform节点。在transform节点中的所有子节点将在transform节点的坐标系原点处建立。该节点包括位置的确定、造型节点的旋转轴和方向、造型节点大小的缩放比例及缩放旋转轴，以及形体造型的构造等，它的功能比较强大，使用相对简单。transform节点在放置场景中的对象并确定其方向时具有很大的灵活性。transform节点也是一个形成vrml场景层次结构的基础节点。这里的楼房和街道就是用简单的形体造型节点box构成的，只是在大小，位置，方向上做了相应的改变。为了是楼房看起来更逼真，又在上面嵌入了楼房的图片。
城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到城市设计，在规划的各个阶段，通过对现状和未来的描绘，为改善人居生活环境，以及形成各具特色的城市风格提供了强有力的支持。这里也采用了城市规划的思想，哪里放置街道、哪里放置楼房等都需要缜密的考虑，要求布局合理，位置适当。
图3-2是设置后的运行效果。
图3-2 简单的楼房
很显然，城市里只有楼房和街道是不够的，一定要有树，那是反映一个称呼司绿化程度和建设特色的标志，而树则不是简单的立方体，但为了构造的简便，本人用圆柱体和球体来构造树，只要将球体在竖直方向上拉伸，在水平方向上压缩，然后将这个改造过的形体放在圆柱体上就形成了一棵树。当把树嵌入到城市模型中，景致就完全不一样了。这就是城市的整体构造。
在这里所用到的立方体box、球体sphere、圆柱体cylinder都是简单形体造型节点，但是运用它们可以构造更复杂的对象，需要初学者灵活的掌握和运用它们。除了上面提到的简单造型节点之外还有圆锥体cone。
图3-3是一棵树的造型。其实，它不仅仅是一棵树，更是一个希望，象征着人类对环境美好的憧憬和欣欣向荣景象的期待。
图3-3 树
图3-4 绿化的城市
图3-3-4是在嵌入了带有绿意的小树的城市的整体构造。虽然有点空旷，但是，地广人稀正是我们人类所向往的。现在世界人口的膨胀，土地资源的紧缺，已经上升到令人瞩目的日程。开拓一片沃土，合理利用土地资源是每一个建设者的最终目的和任务。而且我们也应该珍惜每一片土地。
3.3.2 局部建模
局部建模也称为细致建模，具体步骤如下。
一个城市只有楼房、街道和树是不够的，因此需要我们对粗略的城市进行细化。首先，先建立一个花坛，花坛也是有简单的造型构成的，包括立方体和球体，相互嵌套而成。花坛的颜色设置为浅绿色，错落有致。有树有花坛，当然也得有草了，所以，还要做一个草坪。为了不和花坛相冲突，草坪的颜色设置为深绿色，是一个大的扁平的立方体。街道上没有车也是不行的，但车的造型是比较复杂的，但是什么复杂的东西都可以简单化，本人用两个球体和两个圆柱体做成了一个小汽车。两个球体需要变形，而且上面的球体比下面的小。两个圆柱体作为车轮子，架在大的变形球体的下面，并在上面嵌入了车的图片，具体造型效果如图3-5。
图3-5 小车
草坪建好了，也要为其进行装饰，因此在上面放了凳子和一个供观赏的造型，凳子是由黄色的立方体做成的，供观赏的造型则是在浅灰色的圆锥体上架了一个球体，并在草坪的四角各放了一个半球。为了体现国民的保护环境意识，在草坪的边上有放置了一个圆柱形的垃圾箱。在此基础之上，为了体现虚拟现实世界的动感，草坪四角的半球及中间圆锥体上的球的颜色是自动变化的。颜色的不断变化是通过颜色插补器corlorinterpolator和时间传感器timesensor来实现的。corlorinterpolator节点是vrml提供的附加的插补器节点，利用它可以构造色彩的变化效果。corlorinterpolator节点在它的key和keyvalue域中使用一系列关键时刻值和色彩值。corlorinterpolator节点通过在两个色彩值中内插，来计算一个中间的色彩值，此值被它value_changed域输出。timesensor节点可以像时钟一样标记时间的流逝，还附加有定时发送相关时刻信息的功能。同时它可以是一个定时开关，开始及结束一些过程。通常与插补器、传感器联合使用。timesensor节点能够作为任何组的子节点。
效果如图3-6和图3-7。从两副图中可以明显看出，除了图中的球体的颜色是不同的之外，其他的都是一样的。
图3-6 奇异的草地甲
图3-7 奇异的草地乙
虚拟现实，也就是模拟现实，使得呈现的景象和现实世界的一样逼真。在这了，本人将要设计的城市的四个游乐场所中的一个做了一点变化。那就是将里面的球体改成了立方体，这不是主要的，值得一提的是当替身与游乐场的距离在一定范围内时，中间的立方体会自动的旋转一定的角度。这种变化是如何实现的呢？其实很简单，这里使用了临近传感器proximitysensor。临近传感器感知观察者进入并在一个空间的长方体区域中移动的时间。当观察者接近区域时，能使用这些传感器启动一个动画，当观察者离开时停止这个动画。proximitysensor节点能够作为任何组的子节点。并且它可以感知观察者何时进入、退出和移动鱼当前坐标系内一个长方体区域。可以检测到观察点接近的信号，利用它可控制其他操作。
一个城市只有高楼没有平房也是不切实际的，本人又在城郊建立了几个平房区。每个平房也是由简单的几何造型节点box构成的。而且，每个平房的门是可以用鼠标拉动一个角度的。房门转动是通过圆柱传感器cylindersensor的实现的。cylindersensor节点可以感知一个观察者的拖动动作，并且计算旋转轴和角度，且通过它的rotaion_changed域输出。将鼠标的动作转换成适于操作造型的输出。cylindersensor节点可以是任何组节点的子节点，它可以感知观察者在组及子节点的任何造型上的动作。通过将传感器节点的输出路由到transform节点来引起造型物体的旋转。平房区建完了，又在天边添加了几座山。山群是几个圆锥体组成的，只是远近和大小不同，颜色也做了调整，并在上面嵌入了山的图片。具体结果如图3-8。
图3-8 山与平房
一个城市没有人是不可能的，只是多少的问题。人的造型本人是用球体和立方体组成的，胳膊，腿，身体已经脖子是几个立方体，头部是一个球体，效果如图3-9。
图3-9 人
除了以上的各个造型外，在模型中还有一些电线杆，只是起到辅助的作用，也是为了使设计更加完美。
设计的最终结果如图3-10。
图3-10 美丽的城市
以上就是虚拟现实技术的应用，是基于vrml技术的，在整个设计和建模过程中，要求设计者有很好的逻辑构想思维方式，时刻以城市规划为理念，要从全局考虑，掌握逐步细化的能力。在这里要求大家要熟练掌握虚拟现实技术和vrml技术，理解城市规划的要领，能够灵活的运用vrml语言，达到举一反三的程度。
四章 系统的编码实现
本设计是以虚拟现实技术为基础，应用vrml语言实现的城市环境的模拟，下面是通过编码而得到的一个城市模拟视图图4-1。
图4-1 城市运行图
在这里的核心技术是vrml语言。在第二章已经对vrml语言做了简要的介绍，这里就不再赘述。
编码实现的过程实际上是如何应用vrml语言的建模过程，编码设计的核心也是vrml语言。在这里，对编码的实现过程作一下简要的介绍。在城市的模拟过程中，许多造型都是用简单的造型节点构造的，用到的简单造型节点有立方体box，圆锥体cone，球体sphere和圆柱体cylinder，尽管它们比较简单，但是它们是基础造型，不可缺少。下面，本人就从程序中取出一部分来阐述整个编码实现过程。
background节点是用来设置天空和地面的色彩的，skycolor中包含一系列三元颜色值，用来设置变化的颜色。skyangle中包含一系列角度值，用来设置颜色变化的角度。groundcolor和groundangle的功能和作用同skyground和skyangle大同小异。如：
background{
skycolor [0.0 0.2 0.7,0.0 0.5 1.0,1.0 1.0 1.0]
skyangle [1.309,1.571]
groundcolor [0.1 0.0 0.0,0.4 0.25 0.2,0.6 0.6 0.6]
groundangle [1.309,1.571]
}
directionallight节点是用来设置平行光的照射方向的，其中的direction指定了一个三元值来设置方向，下面的例子中所设定的方向为光线沿着y轴负方向照射。相当于光线是从顶部照射下来的。
directionallight {
direction 0 -1 0
}
navigationinfo节点是用来定义导航信息的，type域可以定义为飞行fly，行走walk等方式，speed域设置观察着在场景中畅游的速度，单位为米每秒。headlight域指明是否浏览器要将观察者的头灯打开。头灯是一束指向用户正在观看方向的有向光。avatarsize域指定一些距离参数，这些参数决定了在考虑碰撞检测和视点随地形起伏的用户可移动范围。该域的第一个只是碰撞被探测出以前用户的位置与一个碰撞几何体间允许的距离；第二个只是视点与地面间应保持的高度；第三个只是视点可以跨过得最高障碍物的高度。公共域avatarsize值描述了观察者替身的大小特性。如：
navigationinfo{
type "fly"
speed 1.0
headlight false
avatarsize [0.25,3.2,3.0]
}
transform节点是一个组节点，该节点包括一个子节点的列表。这些子节点可以是shape节点、其他group节点或transform节点。translation用来指定造型的位置，children域是指定受该节点的变换影响的子节点。这个节点是整个程序设计中的基础节点，几乎每一个模型的建立都用到了transform，因此，对transform的灵活运用尤为重要。下面的例子使用transform节点设置地面。
transform {
translation 0 -24 0
children[
shape{
appearance appearance{
material material {diffusecolor 0.4 0.25 0.2,}
}
geometry box {size 400 48 400} } ] }
viewpoint节点是视点定义节点，定义了处于局部坐标系中的一个指定位置，用户可以从该点来观察场景。position用来设置视点的位置，它是一个三元值，jump域决定了视点的类型，即跳跃型的和飞跳跃型的。orientation域是一个四元值，前三个值指定了视点的旋转轴，第四个值说明了旋转角度的正负。description域的值指定了一个用于描述视点的文本串。下面是一个关于视点aa的例子。
def aa viewpoint {
position 25 5 70
jump false
orientation 0 1 0 0.4
description "aa"
}
在vrml编程中，group节点也是一个很重要的节点。group节点提供了最简单的节点编组，可以包含任意数目的子节点，与一个没有转换域的transform节点相当。该节点与transform节点一样，也有一个children域。它用来收集节点和创建不需要实施变幻的层次结构。似乎有了transform节点，group节点并没有什么用处。但有时在对一个整体进行操作时，以transform节点组织的整体相比group节点组织的整体并不能显示出优势。如果在使用传感器或插补器节点时，祖作为一个整体，可以使用def来给它定义一个名称，并且在vrml文件中使用use重复的引用。
一个组可以具有任意数目的成员，成为子节点。既可以是造型以可以是其他包含造型和组的足。包含子节点的组节点被称为父节点。因为组节点可以其他的组，一个组的父节点可能是一个更高一级组的子节点。高级组的父节点可以是一个更高级组的子节点。从此上溯直到最高级父节点，称为根节点。造型可以组织在一起来创建更大、更复杂的造型。由于group节点和transform节点很相似，在这里就不再举例子了。
以上介绍的几个节点是vrml语言的核心节点，整个程序的设计都是通过这些节点的不同设置和组合来实现的。除此之外，还有两个重要的工具，这就是节点名定义def及引用use，这是vrml世界提供给我们的两个避免重复劳动的工具，节点命名是以关键字def加上所命名名称在一起，置于节点类型定义之前开完成的。这两个说明符可以放在任何允许节点的地方。use语句并不是复制该节点，而是把该节点再次插入它所在的场景图。节点名只在本文范围内有效。
总之，系统的编码实现就是利用vrml中的基本造型节点对已经涉及好的模型进行的模拟实现过程。在这个过程中，需要设计者能够熟练的掌握和运用vrml语言，懂得融会变通，才能使预想创建的模型得以实现。
当然，vrml中还有很多更深一层次的部分，那需要有兴趣的读者继续学习和探索，笔者在这里就不再过多描述了。
第五章 系统的测试与分析
5.1 系统的测试
随着程序的逐步完成，系统的测试也开始了。系统的测试采用的单元测试法，即逐步测试的过程。将程序分成若干个程序模块，单独进行测试，观察结果，与预期结果进行对比。当发现问题是逐步解决。然后，再将小的模块渐进式的整合成几个较大的模块，重复上面的工作，最终形成整体的模块，构成城市的整体建模。
5.2 测试中遇到的问题
在测试中遇到问题是在所难免的，本人也遇到了一些问题。
问题一：在程序的编码过程中，无论定义的立方体的颜色是哪一种，颜色的显示总是在顶部，其余部分为暗黑色。
问题二：在程序的编码过程中，当对一个简单的形体造型节点进行纹理贴图时，运行提示，找不到贴图文件。也就是说，纹理贴图不成功。
问题三：在运行界面的标题栏添加境界信息时，为何只显示其中的一部分，其余的没有显示。
问题四：程序中的许多节点的位置是一层一层嵌套的，因此就涉及到了如何才能进行正确的定位，本人总是在这个方面大费周章。希望可以找到一个好的方法来解决这个问题。
问题五：程序中的许多route与语句的使用总是和预想的存在差距。
当然还有很多更有难度的问题，由于本人能力有限，没有进行深入的探究，希望有兴趣的人继续努力。
5.3 问题的解决方法
对于第一个问题，通过察看资料以及对其他程序的研究，本人认为，应该是光线的照射方向问题，只要将浏览者的头灯打开应该就行了，经验证结论成立。
对于第二个问题，本人经过细心研究，反复实验，终于找到了答案。由于不同的vrml浏览器对图片的识别也是不同的，有些浏览器只是别.jpg形式的图片文件，有些浏览器只是别.gif形式的图片文件，而有些是兼容的。因此，只要正确选择浏览器及其相应的图片格式，就可以实现贴图纹理了。也许还有其他原因，由于本人能力有限，只发现了这些。
对于第三个问题，经过本人的细心研究发现，有些vrml浏览器提供特殊菜单选项来显示虚拟空间的标题和注解，一些浏览器也把虚拟空间的标题定位于浏览器窗口的标题栏。可以在空间使用任意多的worldinfo节点。但只有第一个worldinfo会被浏览器显示。因此，在使用worldinfo节点时只要针对不同的浏览器采用相应的准则就不会出错或不合心意了。
对于第四个问题，在vrml世界中，内层节点的定位可以说是独立于外层节点的。一旦外层节点定义好了，就可以只考虑内层节点了。当然，怎样才能找到正确的位置不是一件容易的事，它需要有好的空间立体思维能力和条理清晰的层次构想，也许需要多多练习，熟能生巧。
对于第五个问题，route的使用是一门技术，需要初学者多看一些相关的书籍和例子，掌握其中的要领和规律，还要多多练习。俗话说的好好记性不如烂笔头，它需要大家多多的练习。
以上这些只是笔者个人的一点见解，由于知识有限，能力有限，可能看法有些浅薄，希望有兴趣和爱好的读者给与建议和指正。
结论
“虚拟现实技术的应用---基于vrml技术的城市之旅”的设计与实现，充分体现了虚拟现实技术在城市规划建设中的作用，它能够减轻设计人员劳动强度，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。而vrml在实现城市规划中更是起到了不可或缺的作用，它是一种编程工具，利用它可以实现任意模型的虚拟，虚拟现实技术的优势也才得以实现，使得城市的设计布局合理、美观，支出价有所值。
在该设计的过程中，本人充分体会到要想熟练地掌握运用vrml和虚拟现实技术，就必需扎实的学习vrml语言和虚拟现实技术的基础知识。随着科学技术的飞速发展，虚拟现实技术在各个领域都显示了其特殊的作用。时代的发展也使得我们掌握虚拟现实技术成为一种时尚的潮流。
设计的过程就是一个发现问题---解决问题---发现问题---解决问题的循环反复过程，但是它让学习的人逐步进步，就好像滚雪球一样，一点一点，越滚越大。通过“虚拟现实技术的应用-----基于vrml技术的城市之旅”的设计与实现，本人在vrml语言的运用以及对虚拟现实技术的发展方面有了很深的了解，受益匪浅。当然遇到很多尚未解决的问题，希望感兴趣的读者能够继续研究。
参考文献
[1] 张旆，杜可亮，刘见灼．/dianzijixie/">电子工业出版社,1998：20-25
[2] 陈运迪.网络世界[m].天津：航天工业总公司第8357研究所,1999：50
[3] 胡小强.虚拟现实技术[m].北京：北京邮电大学出版社,2005：107
[4] 黄文丽,卢碧红,杨志刚.vrml语言入门与应用[m].北京：中国铁道出版社,2003：311
[5] 严子翔.vrml虚拟现实网页语言[m].北京：清华大学出版社,2001：59
[6] 吴北新.虚拟现实建模语言vrml[m].北京：教育出版社,2004：101-102
[7] 陆昌辉.vrml入门与提高[m].北京：北京大学出版社,2003：201-202
[8] (美)chrismarrin,(美)brucecampbell.21天学通vrml 2 [m].北京：人民邮电出版社西蒙,1998：305
[9] 方志刚.三维空间控制器及其在三维空间交互技术中的应用[n].计算机辅助设计与图形学学报,1998,10(2)
[10] 方涛.城市建设与规划[n].规划信息报,2003,6(3)
