地震应急演练虚拟仿真系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种地震应急演练虚拟仿真系统，包括数据库、连接数据库的资源管理子系统、连接资源管理子系统的演练想定生成子系统、三维视景渲染子系统、建模与仿真子系统、演练记录与回放子系统、虚拟演练评估子系统，以及连接三维视景渲染子系统的沉浸显示与交互子系统和连接三维视景渲染子系统、沉浸显示与交互子系统的多点音频通讯子系统。本发明可直接应用于地震救援的实战模拟演练、应急预案推演及公众科普教育等活动，为应急救援培训提供可靠的环境支撑，为地震救援相关研究提供数据支撑；丰富的软硬件扩展接口方便系统向其他应急救援相关领域迁移、扩展；填补了国际地震应急救援领域的一项空白。
【专利说明】地震应急演练虚拟仿真系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种仿真系统，尤其涉及一种地震应急演练虚拟仿真系统。
【背景技术】
[0002]地震作为小概率事件，大多数干部群众没有经历地震的切身体验。由于受到各种环境因素的限制，我们也不可能采用实际模拟的方式，使每个人均能置身于地震灾害的真实环境中，有时真实感受地震灾害反而不安全，甚至是根本无法提供这种现实的环境。近年来旨在检验政府应急处置程序和反应能力的地震应急演练工作已引起各级政府和有关部门的普遍重视，但这种实战模拟演练涉及部门多、组织难度大、经费需求高。不可能成为常态的演练方式。为此，一些部门采取“桌面演练”形式对预案和假定的应急行动进行推演。这种“纸上谈兵”的方式由于组织方便、经济实用、形式灵活，在一定范围内正在得到广泛采用。但由于“桌面演练”无法提供相对真实的灾害场景和生动的应急背景信息，真实性差，可信度较低。
[0003]由于地震破坏现场不规则的建构筑物之间的相互堆叠、覆盖、穿插与牵连，其结构极其复杂，利用计算机模拟现实的先进技术，创造一种险象环生、接近真实的虚拟地震灾害现场环境，首先就是要决解计算机运算中的海量数据处理问题，目前的软件尚不完全具备这样的功能，即使具备一定的功能，也需要高端的硬件设备予以支技，运维成本极高，现有软件技术接口的扩展性差，二次开发的成本相当的高，一般的开发成本都是用秒来计费，缺乏应用推广价值。
[0004]目前演练的方式有两种，一种实战演练，一种是桌面演练。地震应急救援实战演练，前期准备工作复杂、涉及的部门多、组织困难、废墟场景搭建的费用高、危险性大。桌面演练是指参演人员利用地图、沙盘、流程图、计算机模拟、视频会议等辅助手段，针对事先假定的演练情景，讨论的推演应急决策及现场处置的过程。这种方式简单适用，但真实性差，可信度较低，很难调动起学员的参与兴趣。
[0005]因此，需要建立一个逼真的、具有沉浸感的虚拟地震灾害现场环境，真正做到“看现场、作决策”，避免实战演练所带来的组织协调问题和经费过高的难题，同时，受训者可以实现人机交互，增强真实感和现场感的演练系统，又能克服现有技术中软硬件存在的问题，但现有技术中未见报道。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种地震应急演练虚拟仿真系统。
[0007]本发明为达到上述目的，所采用的技术手段是:一种地震应急演练虚拟仿真系统，包括数据库、连接数据库的资源管理子系统、连接资源管理子系统的演练想定生成子系统、三维视景渲染子系统、建模与仿真子系统、演练记录与回放子系统、虚拟演练评估子系统，以及连接三维视景渲染子系统的沉浸显示与交互子系统和连接三维视景渲染子系统、沉浸显示与交互子系统的多点音频通讯子系统，所述演练想定生成子系统以领域统一的概念描述库为背景，结合自然环境数据进行概念想定建模；然后概念想定模型通过地震灾害想定编辑器，结合实体模型数据，映射到可以运行的仿真想定模型进行仿真运行；所述沉浸显示与交互子系统直接与受训者交互，使受训者能够得到身临其境的临场感，并实时采集来自受训者的交互动作，并将交互动作信息传递给三维视景渲染子系统；所述三维视景渲染子系统实时渲染出不同破坏程度的建筑物分布范围，倒塌建筑物的各种状态、地震次生灾害的发生发展过程、不同虚拟角色的动作情况，并传递给沉浸显示与交互子系统呈现给受训者，接收来自受训者的交互动作信息，并实时做出响应；建模与仿真子系统生成虚拟演练所需要的各种模型，并实时运行这些模型，模型运行的结果提交给三维视景渲染子系统，并接收三维视景渲染子系统的实时反馈信息，根据反馈信息建立新的模型运行结果，再实时提交给三维视景渲染子系统；虚拟演练记录与回放子系统记录受训者的演练过程，并通过资源管理子系统存储到数据库中，或提出存储的受训者演练过程回放；所述虚拟演练评估子系统根据想定的信息与受训者对特定想定的反应，对受训者的能力进行评估，自动判分或评估专家评定。
[0008]本发明的有益效果是:本发明可直接应用于地震救援的实战模拟演练、应急预案推演及公众科普教育等活动，为应急救援培训提供可靠的环境支撑，为地震救援相关研究提供数据支撑；提供了丰富的软硬件扩展接口，方便系统向其他应急救援相关领域迁移、扩展；填补了国际地震应急救援领域的一项空白，进一步拓宽了虚拟现实应用的范围。
[0009]说明书附图
[0010]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0011]图1为本发明的系统框图；
[0012]图2为本发明的演练想定生成子系统框架图。
【具体实施方式】
[0013]一种地震应急演练虚拟仿真系统，包括数据库、连接数据库的资源管理子系统、连接资源管理子系统的演练想定生成子系统、三维视景渲染子系统、建模与仿真子系统、演练记录与回放子系统、虚拟演练评估子系统，以及连接三维视景渲染子系统的沉浸显示与交互子系统和连接三维视景渲染子系统、沉浸显示与交互子系统的多点音频通讯子系统，所述演练想定生成子系统以领域统一的概念描述库为背景，结合自然环境数据进行概念想定建模；然后概念想定模型通过地震灾害想定编辑器，结合实体模型数据，映射到可以运行的仿真想定模型进行仿真运行；所述沉浸显示与交互子系统直接与受训者交互，使受训者能够得到身临其境的临场感，并实时采集来自受训者的交互动作，并将交互动作信息传递给三维视景渲染子系统；所述三维视景渲染子系统实时渲染出不同破坏程度的建筑物分布范围，倒塌建筑物的各种状态、地震次生灾害的发生发展过程、不同虚拟角色的动作情况，并传递给沉浸显示与交互子系统呈现给受训者，接收来自受训者的交互动作信息，并实时做出响应；建模与仿真子系统生成虚拟演练所需要的各种模型，并实时运行这些模型，模型运行的结果提交给三维视景渲染子系统，并接收三维视景渲染子系统的实时反馈信息，根据反馈信息建立新的模型运行结果，再实时提交给三维视景渲染子系统；虚拟演练记录与回放子系统记录受训者的演练过程，并通过资源管理子系统存储到数据库中，或提出存储的受训者演练过程回放；所述虚拟演练评估子系统根据想定的信息与受训者对特定想定的反应，对受训者的能力进行评估，自动判分或评估专家评定。
[0014]所述数据库用于存储系统中的案例及数据，在系统运行的过程中，可以时时的来调用数据库中的数据，系统中有大量的数据需要动态管理，主要包括两方面:1)各种途径收集到的灾情数据及对灾情数据进行分析整理后的中间数据；2)应急推演演练系统所需要的各种视频、图片、声音和文字素材数据，以及题库中题目、用户、答题结果数据。
[0015]所述资源管理子系统的数据分析采用了海量信息的数据挖掘技术，对收集到的震情数据进行分析整理，对其中的关键信息进行提取、分类；子系统采用MySQL数据库进行数据管理，MySQL不仅支持多平台，还具有无范式要求，采用标准的SQL结构化查询语言，支持大至2GB的二进制数据和分布优化多线索查询等优点，在管理数据的安全性、稳定性方面有着比较突出的性能。需要进行管理的数据主要包括以下几方面:(I)震情信息数据，(2)震情中间分析结果数据，(3)地震基本知识数据，(4)地震应急推演基本知识数据，(5)震例数据，(6)试题库，(7)地震现场的视频、图片、声音、文本素材数据。
[0016]所述资源管理子系统根据数据类型以及使用方式的不同，以关系数据库管理和文件数据库管理两种方式对数据进行管理:
[0017]一、关系数据库管理
[0018]关系数据库用来管理系统中的信息类数据，包括震情信息、基本知识、推演知识、人员帐户信息、震例、试题数据。
[0019]I)人员帐户管理
[0020]在演练过程中，不同的使用人员有不同的账户。数据管理系统要实现对受训人员账户信息的管理，即添加、删除、修改账户等。还要实现对每个账户具体信息的管理，比如登陆时间、登陆次数等。
[0021](2)震情信息管理
[0022](3)地震基本知识管理
[0023](4)地震应急推演知识管理
[0024](5)试题信息管理
[0025](6)用户演练结果信息管理
[0026]二、文件数据库管理
[0027]LDAP(轻量级目录访问协议，Lightweight Directory Access Protocol)是实现提供被称为目录服务的信息服务。目录服务是一种特殊的数据库系统，其专门针对读取，浏览和搜索操作进行了特定的优化。目录一般用来包含描述性的，基于属性的信息并支持精细复杂的过滤能力。目录一般不支持通用数据库针对大量更新操作操作需要的复杂的事务管理或回卷策略。而目录服务的更新则一般都非常简单。这种目录可以存储包括个人信息、web链结、jpeg图像等各种信息。为了访问存储在目录中的信息，就需要使用运行在TCP/IP之上的访问协议-LDAP。LDAP目录中的信息是是按照树型结构组织，具体信息存储在条目(entry)的数据结构中。条目相当于关系数据库中表的记录条目是具有区别名DN(Distinguished Name)的属性(Attribute), DN是用来引用条目的，DN相当于关系数据库表中的关键字(PrimaryKey)。属性由类型(Type)和一个或多个值(Values)组成,相当于关系数据库中的字段(Field)由字段名和数据类型组成，只是为了方便检索的需要，LDAP中的Type可以有多个Value，而不是关系数据库中为降低数据的冗余性要求实现的各个域必须是不相关的。
[0028]所述演练想定生成子系统是整个地震现场救援虚拟仿真系统中最重要的功能模块之一，该模块能保证系统在震害场景、震害模型、救援设备、专业救援人员、演练方案及评估标准等诸多方面具有可扩充性。如当系统需要增加震害场景时，系统管理人员只需要通过一个具有图形化界面的想定生成模块，把事先生成好的震害场景拖放到大的震害环境中，由演练想定生成子系统管理新的想定，并通知其他模块。这样，在演练开始时，受训者就能看到并与新的震害场景交互，而不需要修改任何系统代码。增加一个虚拟受害者的过程类似，不需要修改任何系统代码，直接由可视化的想定编辑界面，修改生成新的想定，由新的想定控制新的演练过程。基于此，演练想定生成子系统是地震现场救援仿真系统的核心之一，是直接与系统管理人员交互的模块。实际上，在日常演练管理中，系统管理人员只需要与演练想定生成子系统打交道，如果需要修改三维场景模型或设备模型或虚拟救援人员模型，则由系统管理人员自己或通过其他专业人士来修改。管理人员需要修改虚拟场景、虚拟救援人员的信息、虚拟受害者的数量与位置等信息，都只需要操作演练想定生成子系统。所以，演练想定生成子系统需要被设计成图形化的用户界面，几乎不需要记忆什么命令，直接通过鼠标拖放就能完成大多数工作。
[0029]演练想定生成工具为了实现上述任务目标，需要满足以下要求:
[0030]第一，良好的灵活性和可扩充性，提供图形化的用户界面，在想定编制的过程中，避免了用户输入代码，同时他们提供了扩展工具，方便用户按需扩展想定功能、丰富想定生成工具的数据库；
[0031]第二，仿真模型满足分布式的要求，想定生成模块内部提供了底层的支持，方便用户引用；
[0032]第三，较好的交互性，在仿真运行过程中，软件提供接口方便用户修改和控制；
[0033]第四，想定中的模型都有符合DIS/HLA的标准接口。
[0034]演练想定生成子系统分为三个层次，底层的各种规范和协议，使想定有统一的接口规范描述；中间层的想定方法，如建立仿真模型间的关系，如何描述任务等；高层是想定的应用，针对不同的背景定制不同的想定编辑器，所述中间层要符合底层提出的规范和协议，高层的应用要符合中间层的描述方法和接口，以便信息共享。
[0035]在以往的研究过程中，还有这样的缺陷:由于对军事任务和描述的认识缺乏，军事想定很难被仿真开发人员直接使用；对用户开发仿真项目的目的认识不明确，加大了导致后期返工的可能性；想定与模型的紧耦合，使想定被具体的模型所束缚，同时导致的想定模型可重用性很差等。为了解决以上的问题，在参考了美军军方提出的任务空间概念模型CMMS，以及相关的研究成果后，提出在仿真想定建立的前一阶段建立一个概念想定开发阶段，也就是依据对联合作战的概念描述，建立想定模型，即概念想定模型。概念想定模型独立于具体的仿真，它的建立不但能大大提高想定的重用性，而且有利于仿真技术人员和军事人员进行有效的沟通，使仿真目的和需求能够在概念想定中得到最多的体现，解决用户和仿真开发者交互的问题。
[0036]以前述的军事应用系统构想为蓝本，建立演练想定生成子系统的框架如图1所示，该模块首先从仿真需求出发，以相关领域的统一的概念描述库为背景结合合成自然环境数据，进行概念想定建模；然后概念想定模型通过仿真想定编辑器，结合实体模型数据，这些实体模型可以是虚拟角色生成器生成的虚拟受训者或虚拟受灾者，也可以是虚拟设备仪器，映射到可以运行的仿真想定模型，最终进行仿真运行，得到仿真结果。这个想定系统输入的是仿真需求，输出的是仿真结果，中间是各个阶段的想定模型和相关数据，由于这些模型和数据从开始到结束都是一致的，是以想定模型为中心的，因而，称之为一致的想定数据模型，它是一种需求转化成的组件模型数据及其关系的描述。
[0037]演练想定生成子系统按照使用功能和过程来划分，分为概念想定编辑器、仿真想定编辑器、分布仿真运行管理器:
[0038](I)概念想定编辑器
[0039]概念想定编辑器，负责想定的概念模型开发，它不涉及到具体的实体模型。概念想定的开发类似于军事标图，但它不是简单的把军事想定照搬过来，而是要以地震现场救援的想定习惯和操作规程为蓝本进行领域内的概念开发，使想定描述标准化、形式化、无二义性。
[0040]它的基础是相关领域的统一的概念描述库，这个描述库相当于美国军方CMMS建立的权威数据源。它包含描述实体、聚集实体和过程等元素的概念的信息，这些信息能够确认和描述这些元素可能的状态、任务、事件、行为以及性能、参数和属性等等。概念想定模型就是建立这些元素的关系，约束，分配任务等等。它的描述包括:想定模型层次关系，合成自然环境描述(地理信息、地物信息、大气信息、天气或气候等)，参训实体及配置，实体关系，任务集合等等。
[0041]概念想定模型的建立不但需要统一的概念描述作为基础，而且还要使用由环境编辑器生成的合成自然环境数据。概念想定建模支持想定模型的层次化，支持协同建模过程，支持想定模型的耦合等，从而满足大规模想定模型的开发。
[0042](2)仿真想定编辑器
[0043]仿真想定模型是直接用于仿真运行的，仿真想定编辑器则负责管理和建立仿真运行想定。前面建立的想定概念模型导入仿真想定编辑器，在仿真想定中主要考虑仿真模型资源的映射，使概念模型在添加了必要的信息后，变成可以仿真运行的想定模型。映射包括模型类映射，模型参数映射，任务映射，关系映射，等等。
[0044]仿真想定建模过程吸收了概念想定建模的特点，并且提供给用户修改想定的功能，用户不但能对原来的概念想定进行映射，而且还能对想定模型进行二次建模，添加、删除、修改原来的想定模型。并且允许用户在此直接建立仿真想定。
[0045](3)仿真运行管理器
[0046]仿真运行管理器，负责控制和管理想定仿真运行，底层基于HLA/RTI。
[0047]仿真资源管理层是虚拟仿真系统的重要组成部分，为虚拟仿真系统提供模型、数据等资源服务，该模块底层通过0raCle9i支撑，负责管理包括模型库、数据库、想定库、方案库及演练环境库等各类基础资源。
[0048](I)救援装备模型库
[0049]各类救援装备模型是紧急救援工作得以高效开展的前提条件。按模型功能的不同，装备模型包含实体、关系、环境影响三类模型。按功能分，可分为仿真对象模型、装备实体模型、效能评估模型、环境描述模型、人员行为模型、管理控制模型、综合分析模型和可视化模型等几大类。救援装备模型库的建设，就是逐步完成上述模型建设，并在确定模型的分类方式基础上，提供包括模型的生成、组装、修改、检索等维护和管理手段。
[0050](2)多媒体数据库
[0051] 在演练之前根据演练想定的要求，需要准备大量的数据，演练过程中也会产生大量的数据，演练完成后还需要保存大量的数据，所以数据是进行演练仿真与演练的基础。毫无疑问，这些数据不是单一的文本数据或表格数据，而是图形、图像、视频、音频与文字等多种媒体组成的多媒体数据。数据库则是高效合理进行这些多媒体数据利用的技术手段和前提。因此，我们必须在系统设计时就重视收集管理与数据库的建设。
[0052](3)演练想定库
[0053]演练想定库通过演练想定的标准化描述技术，将多种演练样式下的典型想定进行计算机化表示，以实现仿真系统的想定自动输入和想定重用。演练想定库负责管理演练想定相关的各种信息与表不。
[0054]想定数据是仿真应用系统的基础，想定数据库存储“数字化”的想定，不但为用户研究提供典型想定，还要便于想定剪裁与重构，主要包括以下数据表:
[0055]?想定索引表。保存想定概貌性数据，便于用户快速了解想定的概要，主要用于想定的重构、检索和库维护时参考想定的选取；包括想定代码、想定名称、想定描述(想定的研究目的)、演练目标、演练人员情况、演练区域、想定制定人员、想定制定日期、想定演示文件名等。
[0056]?想定背景表。保存有关想定背景、想定基本假设、人员使用原则、救援任务等想定内容，其中常变化的各项等作为单个属性存在表中，便于修改，不常变化各项集中在一起，便于重用，表中只保留集中的文件名；主要包括想定代码、人员投入规模、地震救援企图、想定背景多媒体文件名。
[0057]?设备表。保存设备的型号和数量；主要包括想定代码、多功能参数表。
[0058]?行动区域及路径表。保存行动区域、行动路线的关键节点坐标；主要包括想定代码、编号、节点坐标。
[0059]?救援计划表。体现按时间顺序的基本的指挥、救援过程，表中只保存命令的最初发出单位、命令最终接收单位，中间的命令过程由指挥关系得到；
[0060]?主要包括想定代码、命令编号、命令发出单位代码、命令接收单位代码、命令发出时间、命令内容、行动时间、初始位置、路径号、行动目标的名称、行动目标坐标。
[0061]?后勤保障表。体现救援单位的物资、运输、设备的消耗标准和保障情况。
[0062]各表间通过想定代码建立联系，想定代码唯一标识某想定。想定代码建立想定索引表与想定背景表1:1关系、想定索引表与救援人员编成表1: η关系，救援力量编成表与行动区域及路径表1: η关系、人员编成表与行动计划表1: η关系、人员编成表与后勤保障表1.η关系。
[0063]想定数据库的管理与维护模块块直接对数据库操作，完成数据库维护及辅助想定裁剪与重构，该模块规定各种级别的用户不同权限，如浏览库、修改属性值、增删记录、修改表的结构等。
[0064]该模块既可以直接操作想定库，也可在标绘图上修改。例如对数据库人员编成表某行动小组的位置属性值进行修改时，标绘图上相应行动小组的位置自动改变；当直接在救援人员编成表中删除某行动小组后，它的标号自动从标绘图上消失。
[0065](4)演练环境库
[0066]演练环境包括地震现场的各种地物地貌、人员等。演练环境库是视景仿真与结构仿真的重要信息来源。
[0067](5)专家信息库
[0068]专家信息库把来自地震专家、结构专家、搜救专家装备专家、医疗急救专家、后勤保障专家等知识进行规范化描述使之成为为救援演练中的施救方案制定、行动实施(搜索、营救、医疗)、质量评定等方面提供技术准则和评估依据。
[0069](6)演练记录库
[0070]演练过程以时态连接事件的方式存储在数据库中，形成演练记录库。时态连接在数据库中以对象的形式出现，为了便于处理，时间属性应作为时态连接事件的关键字，并以时间属性自动排序。
[0071]从上述可以看出，仿真资源具有多样性、异构性和分布化仿真服务等特点，必须采用形式化的高层建模方法，构建与平台无关的仿真服务请求描述规范；用形式化的仿真资源服务描述语言，建立与平台无关的仿真服务描述规范；并实现对仿真服务的动态操作。
[0072]这种仿真服务描述一方面要符合公共的仿真服务引擎调度机制，另一方面要满足异类仿真资源的特殊要求。因此，我们采用服务的概念来对仿真资源的功能进行描述，屏蔽仿真资源实现方式的差异，不同的仿真资源只是提供规定的若干功能接口，并不需要暴露具体的内容。
[0073]所述沉浸显示与交互子系统直接与受训者交互，使受训者能够得到身临其境的临场感，并实时采集来自受训者的交互动作。这些交互信息会传递给三维视景实时渲染子系统。
[0074]沉浸显示与交互子系统直接与受训者交互，使受训者能够得到身临其境的临场感，并实时采集来自受训者的交互动作。这些交互信息会传递给三维视景实时渲染子系统，三维视景实时渲染子系统实时渲染出虚拟灾害现场、破坏的建筑物、虚拟救援设备、虚拟救援人员等视觉触觉信息，表现给受训者。这种表现是通过沉浸显示与交互子系统实现的。另一方面，三维视景实时渲染子系统也通过沉浸显示与交互子系统获取来自受训者的交互信息，并实时做出响应。同时三维视景实时渲染子系统把虚拟环境中产生的声音传递给多点音频通信子系统，通过多点音频通信子系统表现给受训者。
[0075]所述三维视景渲染子系统在构建虚拟环境中是最为复杂的技术，如果细分的话，可以分为，声音渲染，地形渲染，物理渲染等。其最终目的就是最大程度地模拟真实世界的物理特性。如盖一所房子需要很多原材料，我们把房子盖好需要把各种材料有机的组合在一起才行。同样用电脑做3D图形的时候也是很多东西组合在一起的，包括三维建模，材质搭配，光线效果，动画效果等等，把这些东西合理的组合在就是3D渲染过程，这个过程是完成地震灾害现场环境最重要的环节。
[0076]VR-Platform虚拟现实平台
[0077]基于PC平台的虚拟现实制作软件VR-Platform(VRP)，可为用户提供成熟的虚拟现实仿真项目解决方案。
[0078]VRP以VRP引擎为核心，衍生出5个相关三维产品的软件平台:VRP_IE三维网络浏览器、VRP-BHLDER虚拟现实编辑器、VRP-PHYSICS物理系统、VRP-DIGICITY数字城市平台、VRP-SDK 二次开发工具包。
[0079]VRP-1E三维网络浏览器:将VRP-BnLDER的编辑成果发布到互联网，并且可让用户通过互联网进行对三维场景的浏览与互动。
[0080]VRP-BnLDER虚拟现实编辑器:三维场景的模型导入、后期编辑、交互制作、特效制作、界面设计、打包发布的工具。
[0081]VRP-PHYSICS物理系统:可逼真的模拟各种物理学运动，实现如碰撞、重力、摩擦、阻尼、陀螺、粒子等自然现象，在算法过程中严格符合牛顿定律、动量守恒、动能守恒等物理原理。
[0082]VRP-DIGICITY数字城市平台:具备建筑设计和城市规划方面的专业功能，如数据库查询、实时测量、通视分析、高度调整、分层显示、动态导航、日照分析等。
[0083]VRP-SDK 二次开发工具包:提供C++源码级的开发函数库，用户可在此基础之上开发出自己所需要的高效仿真软件。
[0084]地震灾害仿真建模与再现运用了 VRP-PHYSICS物理系统，模拟建筑物或基础设施在地震动的作用下倒塌成不同的状态，模拟地震引发的火灾、爆炸、有毒有害物质泄漏等次生灾害。使用VRP-BnLDER虚拟现实编辑器作为地震灾害三维场景的模型导入、后期编辑、交互功能的制作、特效制作、界面设计、打包发布的工具。搭建虚拟数字城市时，还用到VRP-DIGICITY平台搭建虚拟中小数字城市。而后续开发虚拟地震灾害应急救援处置平台还需运用VRP-1E三维网络浏览器开发网络协同演练平台当已有的功能不满足需求时，我们还将使用VRP-SDK 二次开发工具包，开发符合自己需求的功能。
[0085]VRP可以利用3dsMax中各种全局光渲染器所生成的光照贴图，因而使得场景具有非常逼真的静态光影效果。支持的渲染器包括Scanline, Radiosity, Lighttracer,Lightscape, Finalrender, VRay, Mentalray等。同时，VRP拥有的实时材质编辑功能，可以对材质的各项属性进行调整，如颜色、高光、贴图、UV等，以达到优化的效果。
[0086]VRP运用了游戏中的各种优化算法，提高大规模场景的组织与渲染效率。无论是场景的导入导出、实时编辑，还是独立运行，其速度明显快于某些同类软件。经测试，在一台Geforcel28M显卡上，一个200万面的场景经过自动优化，仍然可以流畅运行。用VRP制作的演示可广泛的运行在各种档次的硬件平台，尤其适用于Geforce和Radeon系列民用显卡，也可在大量具有独立显存的普通笔记本上运行。
[0087]VRP中可对物体的三维坐标进行任意的调整，包括平移、旋转、缩放和镜像，并且还可以对物体进行复制。这样我们可以在三维场景中任意摆放建筑物、救援设备、废墟的组合
搭建等。
[0088]VRP支持适时导航地图，在行走相机或飞行相机状态下，通过单击导航地图上任意一点可以快速切换到当前相机视角；同时也支持固定热点，单击某一热点也可以快速切换到当前相机视角。因此满足地震灾害应急处置演练平台中，针对宏观场景中的决策分析，任务分配的需求。
[0089]VRP的多通道模块，可以在百M的局域网内，实现最多达32台主机的帧同步互联。所有机器运行同一个场景，通过一个服务器，可以为每一台客户机指定一个显示窗口，将这些显示窗口拼接起来，即可形成一个多通道的展示环境。VRP帧同步效率非常高，在机器性能一致的情况下，每台机器均不会发生丢帧现象，联网运行时的刷新率(FPS)与单机运行时基本一致。这样一方面，针对协同演练时，不同的队员运行不同的机器，可以同时在一个场景中演练，而不造成不同步的画面，另一方面更好地支持4D影院环形幕的多通道展示。
[0090]所述建模与仿真子系统通过地震灾害过程的仿真建模方法与再现技术，能更加形象地再现灾害的全过程和相对真实的灾害场景，为相关人员提供一个相对逼真的虚拟地震现场环境。所述建模与仿真子系统中虚拟环境的三维建模是整个三维视景生成系统建立的基础，主要包括三维视觉建模和三维听觉建模，以3D Studio MAX和Maya的建模为基础，再导入VR-Platform虚拟现实平台中，从而制作地震灾害的虚拟场景。
[0091]选择3D Studio MAX做为地震灾害视景仿真建模工具，主要体现在以下几个方面:
[0092](I)工作流模式使得工作组的协调更容易，效率更高。3D Studio MAX R3引入了工作流模式，在具体的实现上从外部参考体系(XRef)、示意视图(Schematic View)的引入以及现在3D MAX可以使用其他程序从外部加以控制，而不必激活它的工作界面。
[0093](2)易用性的改进。操作界面的改进是Release.0版本的最显著的变化，除了外观的变化之外，R3.0版本还增加了诸如用户自定义界面、宏记录、插件代码、变换Gizmo、轨迹条等功能。
[0094](3)渲染的改进。Autodesk公司在收购了以渲染和视频技术闻名的DiscreetLogic公司，吸收了该公司的先进技术，3D MAX R3对其渲染器几乎做了重新设计，不仅增加了渲染的速度，而且提高了画面渲染的质量。
[0095](4)建模技术的增强。建模技术的增强是3D Studio MAX最重要、最突出的改进，这也是在虚拟现实系统构建中应用它的一个有力的原因。
[0096]主要的改进包括:
[0097]①细分曲面技术(Subdivision Surface)。3DS MAX包含了细分曲面技术，细分曲面技术是1998年以来业界最流行的建模技术，大有赶超NURBS技术之势，它可以使模型建立更容易，而且效果更好。
[0098]②柔性选择。此项技术可以“部分地”选择顶点，从而在变换顶点时获得光滑、柔和的效果，这对建立复杂物体的模型时非常有用。
[0099]③曲面工具和改进的NURBS技术。使用曲面工具可以产生很复杂的“面片”模型，这亦是一种重要的建模方法，Release3.0版本中的NURBS技术不但速度加快，而且增加了一系列方便、易用的功能。
[0100](5)对游戏的更好支持。3D Studio MAX R3大大增强了对游戏的支持，而且这些特性也可以用于其他场合。
[0101]增加了角色动画功能。ReleaSe3.0版本内置了制作角色动画的功能，可以方便制作人物或动物的动作、柔软物体的效果以及变形效果。顶点信息以及加强的贴图坐标功能。现在可以对顶点着色，并增加了顶点的通道，增强了 UVW Unwarp的功能，并增加了 WorldXYZ贴图坐标。此外，3D Studio MAX R3也显著增强了动画功能。
[0102]三维建模中的视觉建模主要包括几何建模(Geometric Modeling)、运动建模(Kinematic Modeling)、物理建模(Physical Modeling),对象特性(Object Behavior)建模以及模型切分(Model Segmentation)等。[0103]一、几何建模:几何建模描述虚拟对象的形状(多边形)三角形和顶点、以及它们的外表(纹理、表面反射系数、颜色)。
[0104]1.对象形状
[0105]对象形状(Object Shape)能通过PHIGS、Starbase或GL.XGL等图形库从头创建。但开发一个完整的三维仿真数据库费时费工，一般都要利用一定的建模工具。最简便的就是使用传统的CAD软件，如AutoCAD或3D Studio,交互地建立对象模型。
[0106]2.对象外表
[0107]虚拟对象的外表真实感主要取决于它的表面反射和纹理。以前，提高一个对象感的主要办法是增加物体的多边形。在需要实时仿真时，增加多边形会使图形速度变得缓慢。现代图形硬件平台具有实时纹理处理能力，允许二维的图像数据覆盖到多边形上。这意味着在维持图形速度同时，可用少量的多边形和纹理增强真实感。纹理中的最小元素被称为纹理元素(textures)。每个纹理元素由红、绿、蓝、亮度和Alpha调制组成。Alpha调制表示纹理透明度的成分。纹理给地震灾害场景仿真带来了许多好处:首先，它增加了细节水平以及景物的真实感。其次，由于透视变换，纹理提供了更好的三维线索。最后，纹理大大减少了视景多边形的数目，因而提高了刷新频率。纹理能用下面两种方法生成:一个是用图像绘制软件交互地创建编辑和储存纹理位图；另一个是用照片拍下所需的纹理，然后扫描得到。目前，已有商品化的纹理数据库出售。很多高级的图形硬件平台，通过提供复杂的实时纹理硬件来提高真实感。
[0108]二、运动建模
[0109]仅仅建立静态的三维几何体对虚拟地震灾害场景的模拟来讲还是不够的。在虚拟环境中，物体的特性涉及到位置改变、碰撞、捕获、缩放、表面变形等等。
[0110]1.对象位置
[0111]物体位置包括物体移动、旋转、缩放。在虚拟地震灾害场景中，我们不仅对绝对坐标感兴趣，也对三维对象相对坐标感兴趣。对每个对象都给予一个坐标系统，称之为对象坐标系统。这个坐标系统的位置随物体的移动而改变。
[0112]2.碰撞检测
[0113]在虚拟地震灾害场景中，我们经常需要检查对象A是否与对象B碰撞，例如某个预制板坍塌是否已触到了墙体。碰撞检测需要计算两个物体的相对位置。如果要对两个对象上的每一个点都做碰撞计算，就要花许多时间。因而，在虚拟地震灾害场景模拟的实时计算中，有时采用矩形边界检测以节省时间，但往往把精确性给牺牲了。
[0114]三、物理建模
[0115]虚拟对象物理建模包括定义对象的质量、重量、惯性、表面纹理(光滑或粗糙)、硬度、形状改变模式(橡皮带或塑料)等等，这些特性与几何建模和行为规则结合起来，形成更真实的虚拟模型。
[0116]1.重量建模
[0117]救援队员在废墟中，想用顶升设备顶起某块预制板，当预制板的重量超出顶升设备所能举起的范围，预制板是不能动作。也就是说废墟上的预制板、砖块、墙体都是有一定的重量。还有就是如果用户用虚拟手抓住一个虚拟设备，由于在设备重心和手掌心之间的距离差，用户就会感到一个大小为F的反馈力和大小为M的力距。[0118]2.表面变形和软硬度
[0119]真正的对象表面并不是坚硬的不会变形的。为了用图形方法仿真，这种虚拟对象需要"网格"化，而不能直接用图形原语来表示，如液压管就不能简单地表示为一个圆柱体。每个网格表面的多边形个数，是由细节水平和图形加速器的性能来决定的。如果我们再把反馈工具加入仿真中，那么用户就能感觉到物体对变形的反抗，感觉到力的反馈，并看到液压管的变形。
[0120]四、对象特征
[0121]直到现在，我们的讨论还限于对象运动和物理特性对用户行为直接反应的数学建模。此外，我们还可以建立与用户输入无关的对象特征模型。
[0122]假定有一个虚拟的办公室，墙上有个钟，窗口有温度计，桌上有日历本时间和日期将随计算机系统的时间而改变，温度将随外部温度计与计算机相连而显示当时的实际温度。每当用户"走过"办公室时，时钟、日历和温度计数据都将改变。这使得虚拟物体具有一定程度的与用户行为无关的"智能"。
[0123]五、模型分割(ModelSegmentation)
[0124]虚拟环境的几何体和物理建模所得到的是一个复杂的模型，大量的多边形使渲染(rendering)速度大大减慢。如果现有的RAM不能满足渲染对大量内存的需求,还会导致大量的内存交换，而降低系统的交互速度。
[0125]这些问题在建筑仿真中也出现了。因为要虚拟化整个大型建筑的地板、办公室、家具、走廊、楼梯等等，这样一个模型可能在成千上万的多边形。同样的问题也存在于地震灾害场景模拟上。我们知道，地震灾害场景中的废墟结构是非常复杂的，我们不可能在满足交互速率的条件下以足够的细节去渲染整个废墟场景。
[0126]任何应用都可能面对建模复杂度问题。在建立模型中，可采用几个办法，如单元分割、变化细节和分辨率显示、脱线预先计算以及内存管理技术等，来提高系统运行的实时性。
[0127]1.单兀分割(cell segmentation)
[0128]将虚拟环境分割成较小的单元被称为模型分割。当模型被分割后，只有在当前模型中的物体被渲染，因此，可极大地减少被处理模型的复杂度。
[0129]这种分割方法对大型建筑模型是非常适用的。在分割后，模型的大部分在给定的视景中是不起作用的。每个视野中的多边形数基本不随视点的移动而变化，除非越过某个阈限(从一个房间到另一个房间，此时的单元大致是房间)。对于某些规整的模型，分割容易自动地实现。而对于那些完成后一般不再轻易变化的建筑模型，分割能在预先计算阶段离线完成。
[0130]2.细节水平分割
[0131]模型管理不仅限于单元的分割，另一个方法是在各种细节水平(Level of Deail简称为L0D)储存对象，它用于管理实时系统的显示负载。在远距离观察时，物体表示非常简单，但随着眼睛移近物体，就会不断增加物体的复杂性。我们可以举一个有两个水平LOD的例子。
[0132]有两个距离分别与两个模型表达相联系。这两个距离是较高水平距离m和较低细节水平距离1.当观察点到一个物体的距离小于m时，这个软件就转向具有更多多边形的模型；当这个范围大于I时，这个软件就转向有较少多边形的物体。实时系统从一个表示向另一个表示转变的距离被表示在三维模型中，称为转入(Switchin)和转出(Switchout)距离。在飞行模拟中，LOD技术早已被长期使用。例如飞行模拟中一棵树有4个模型，当飞行员从很远距离不能看清细节时，树的模型只有一个多边形，再接近一点，树就有两个多边形，依此类推，一直到能完全看清细节为止。
[0133]利用LOD的图形数据库大大减少了多边形的数量，渲染速度也大大加快。LOD也适用于移动的景物。在屏幕上快速移动的物体被观察的时间相对短一些。因此，把它们的细节都描述出来就没有必要，只需少一些多边形表示即可，并不降低视觉效果。
[0134]因时系统必须花一定时间测试注视点和这些距离，LOD也会带来一些新的系统开销，因此，必须以最经济的方式设定LOD转换。一般的原则是两个LOD之间至少减少50%的多边形数量，因为物体表征随着注视点移向或远离物体而改变。因此，建模者必须注意从一个LOD水平向另一个LOD水平的转变没有视觉上的混乱，保证物体在外观和颜色上的相似性和转入/转出距离的合理选择。
[0135]所述演练记录与回放子系统以题目的形式演练应急处置人员的应急判断能力。该部分由两大模块组成:推演演练和系统管理。
[0136]推演演练可以进行响应判断条件、特别重大地震事件和重大地震事件三种形式的推演练习。练习中的场景结合一个完整震例的实际推演过程，对其中的各个场景进行描述，并针对该场景向应急推演受训人员提出问题进行回答。
[0137]系统管理对题库中的场景、视频和图片素材、试题、人员帐号、试题答案进行管理。
[0138]推演练习模块由四大部分组成:场景列表、素材显示区、场景描述区、试题列表。用户可以观看视频素材和场景的文本描述，看完场景描述后可以对试题列表中的问题进行回答，用户回答的问题提交到数据库中保存，供日后查阅和评分。
[0139]场景管理模块负责场景的上传和场景编辑，上传场景时可以设的场景的名称、所属的推演类型、搜索关键字、场景描述以及指定视频素材文件，场景编辑可以对场景的各个要素进行编辑修改。
[0140]用户管理模块负责用户帐号的管理，可以添加删除用户，给用户赋予不同的权限。普通权限用户只能进行推演演练，管理员用户可以进行场景和试题的管理操作。
[0141](I)建筑编辑器:主要编辑精细建筑模型的地震后效果。建筑编辑器中，可以给建筑物设置各种坍塌属性。建筑强度，以及建筑受到各种等级的地震将会变成何种震后效果。场景编辑器中，可以调用建筑编辑器编辑好的建筑库，通过各种建筑的组合共同构建地震环境。
[0142](2)事件编辑器
[0143]事件编辑器主要针对于次生灾害(爆炸、火焰、浓烟、水灾、山体塌方等地震次生灾害)以及其他一些触发事件(楼层塌陷、危险构架塌陷)的制作和管理。事件编辑器设计的事件，可以由场景编辑器直接使用。
[0144]在场景编辑器中，需要将事件设定在相应的位置，并且设置事件的触发条件、影响范围等。场景编辑器中所设定的事件，在虚拟指挥中心、虚拟救援系统、公众应急处置系统中均能激活使用。
[0145](3)人物角色编辑器[0146]主要针对于需要救援的角色和工作者角色进行编辑。角色由骨骼动画人物组成，角色可以具有多套运动动作以及多套运动路径。角色可以具有自身的对话脚本，当和用户产生交流的时候将会实时读取对话脚本显示在屏幕上，作为地震信息提供者。
[0147](4)物品编辑器
[0148]物品编辑器主要针对于(预制板、砖墙、阻挡石块等需要和演练人员产生互动的物体)，物体可以具有物理属性，可以设置其受到各种灾害的不同反应。
[0149]编辑器使用者(教官)可以将物体旋转、平移、缩放以搭建成为需要考核的样式，教官可以设置每个物体是否可以搬移，以及搬移的顺序和工具。同样可以设置每个物体搬移顺序或者工具使用错误时候的严重等级和考核分数。
[0150](5)触发器
[0151]场景编辑器中可以在某些区域放置触发器，触发器用于对演练人员进入某些区域(危险区域、对话区域、事件触发区域等)的响应。触发器有激活和不激活两个状态，可以通过外部脚本激活和禁止触发器的激活状态。
[0152]虚拟演练评估子系统
[0153]虚拟演练评估子系统负责根据想定的信息与受训者对特定想定的反应，对受训者的能力进行评估。由系统自动判分，能够明确评定量化指标的处置过程由系统自动打分，如针对某次地震灾害，应该启动的响应级别、是否决定派遣救援队和现场工作队以及相应的规模等，和评估专家介入的方式，评定标准模糊的处置过程由评估专家实时点评。
[0154]专家评估库主要根据应急演练要求，对受训者的受训效果进行点评，对评估标准、评分方法、评估内容等进行规划，全过程记录学员的操作过程、事件处理后果、交互处置信息等内容，便于系统自动和专家手动对模拟演练的过程、内容、效果进行综合的点评。
[0155]根据指标的评价方法的不同，评估指标体系中有定量指标和定性指标两类，定量指标可以按照应急处置过程的顺序，系统自动对学员的操作和选择进行量化评价，评价结果是唯一的；而定性指标是通过专家打分给出评定结果。
[0156]评估定量指标根据应急演练的内容，从突发事件处置的评分指标可以分为:包括事件发生、应急反应、应急处置、扩大应急、应急结束等各个环节的决策和行动，考虑到一些贯穿全过程的应急管理职能，增加信息管理和保障措施两个评分指标。每个一级指标(共8项)又分解为不同的二级指标(共22项)，二级指标细化为三级指标(65项)。
[0157]1.事件发生
[0158]I)先期处置
[0159]>事件信息收集的完整性
[0160]>先期赶赴现场救援队伍选择
[0161]>救援路线选择
[0162]>先期救援队伍到场时间
[0163]>组织群众自救、互救方案编制
[0164]2)接警时间
[0165]>报警受理时间
[0166]2.应急反应
[0167]I)预案启动[0168]>是否启动正确的预案
[0169]>是否启动关联的预案
[0170]2)社会动员
[0171]>社会动员范围选择
[0172]>社会动员措施
[0173]>社会动员途径
[0174]3.应急处置
[0175]1)处置准备
[0176]>现场指挥部组织结构
[0177]?应急队伍调动和救援情况
[0178]>维护事发地区秩序情况
[0179]>事发地区交通保障情况
[0180]>事发地区人员疏散和群众安置情况
[0181]>相关人员赶赴现场时间
[0182]>外部专家邀请及决策咨询情况
[0183]2)现场处置
[0184]>处置方案的要素是否齐全
[0185]>现场协调的范围
[0186]>处置执行要到达的目标
[0187]3)外部联系
[0188]>与相关部门联系、沟通情况
[0189]>专家顾问组协调联络情况
[0190]>协调联络外部后勤支援部门情况
[0191]>协调联络周边地方政府情况
[0192]4.扩大应急
[0193]I)扩大判断
[0194]>对事态扩大趋势的判断
[0195]>提闻应急响应级别
[0196]>对事件可能波及地区通报情况
[0197]>事态扩大时，对社会发出预警情况
[0198]2)指挥转移
[0199]>不同应急指挥部门间转移、协调情况
[0200]>请求军队、武警参与处置工作情况
[0201]>需要进入紧急状态时申请的情况
[0202]>进入紧急状态的实施情况
[0203]5.应急结束
[0204]1)结束判断
[0205]>对处置工作完成判断的情况
[0206]>对次生、衍生和事件危害被基本消除判断的情况[0207]2)宣布结束
[0208]>宣布突发事件应急结束的情况
[0209]>将应急结束向社会发布的情况
[0210]6.信息管理
[0211]I)信息监测和报告
[0212]>信息上报是否符合规定时间
[0213]>上报信息完整度
[0214]>涉密信息的管理
[0215]2)信息共享
[0216]:>需要请求就救援时，及时准确有效传递了事件相关信息
[0217]3)信息发布
[0218]>预测信息发布
[0219]>新闻发布稿和事件情况报告内容
[0220]>与新闻媒体沟通途径与步骤
[0221]7.保障措施
[0222]I)通讯保障
[0223]>有效保障了后方指挥中心和事发现场间的通讯
[0224]>有效保障了现场指挥体系内的通讯
[0225]>及时有效恢复了被损坏的通讯设施
[0226]2)现场救援和工程抢险装备保障
[0227]>有效保障了现场救援和工程抢险装备、器材的需要
[0228]有效保障了现场指挥部对救援和抢险装备的调度
[0229]3)应急队伍保障
[0230]>有效调动专业应急队伍参与事件处置
[0231]>有效保障志愿者队伍参与事件处置
[0232]4)交通运输保障
[0233]>有效保障了现场的可达性
[0234]:>有效调控了现场的交通组织
[0235]>有效恢复了损坏的交通线路，技术满足了现场交通需要
[0236]5)医疗卫生保障
[0237]>充分有效提供了现场抢救和院前急救
[0238]>及时充分有效提供了后续救治和专科治疗
[0239]>及时有效做好了疾病控制和卫生防疫工作
[0240]>有效防止和控制了灾区传染病的爆发流行
[0241]>对事件发生地区技术充分提供了所需的药品、医疗器材
[0242]6)治安保障
[0243]>有效控制了现场治安状况，维护了公共次序
[0244]>有效实现了对重要场所、目标和救灾设施的警卫
[0245]>有效维护了地区的社会稳定[0246]>对现场有效完成灭火、排爆、清楚现场危险品等任务，避免了次生灾害的出现
[0247]7)物资保障
[0248]>有效满足了现场或事发地区对救灾物资的需要
[0249]>及时有效防止了事发地区各项物资短缺现象的出现
[0250]8)资金保障
[0251]>有效满足了应急处置中的资金需求
[0252]评估定性指标根据应急演练的需要重要体验的内容，对产于培训的人员从以下几个方面进行评估:
[0253]1、控制事态方面:本着救治第一原则，评估是否通过有效的手段迅速而有效地遏制事态的扩大、升级、蔓延，控制事态的效果、成功率等。
[0254]2、分析研究方面:本着把握主要矛盾原则，评估在事件处置前对人员伤亡、财产损失、事件发生背景、事态发展趋势、公众在事件中的反应、相关案例、相关预案的了解情况。
[0255]3、处置方案方面:本着机动权变原则，评估处置方案的可行性、全面性、专业性、科学性是否合理。
[0256]4、任务执行方面:本着协调作战原则，评估任务执行是否到位、社会力量是否参与等方面内容。
[0257]5、消息公开方面:本着新闻公开的原则，评估处理事件过程中对公众发布的消息是否及时、消息发布时机是否合理、内部交流是否畅通。
[0258]虚拟演练评估子系统根据评价指标体系的层次结构，采取多层次模糊综合评判法，建立起三级评价模型，其建立的方法如下:
[0259]建立三级评价指标层D单因素模糊评价评判矩阵R
[0260]确定评价因素集U
[0261]设UB、％、UD分别为评价指标体系中一级指标层、二级指标层、三级指标层的单因素集合，C层对应22个单因素集合:
[0262]Uc — {UD1，UD2，UD3，Ud4，...，UD65}中 Uci — {UD1，UD2，UD3，Ud4，Ud5}、Uc2 — {UD6}、Uc3 —{UD7，UD8}、Uc22 — {UD65}
[0263]建立单因素模糊评判矩阵R
[0264]对评价因素U。中的各对评价因素集Ud中的各单因素做单因素评价，由于本指标体系中有定量指标和定性指标两类，因此相对应的单因素评价方法也有所不同，定量指标可以通过量测进行量化评价，因此评价结果是唯一、准确的；而定性指标是通过专家打分给出评定等级，如1、2、3、4、5分，然后统计出该指标被评定为I级、2级、3级、4级、5级的比例，为此确定该指标Ui对评价等级 ' 的隶属度Ru ;首先建立Uc中单因素Udi的评价矩阵R1为:
[0265]
【权利要求】
1.一种地震应急演练虚拟仿真系统，其特征在于:包括数据库、连接数据库的资源管理子系统、连接资源管理子系统的演练想定生成子系统、三维视景渲染子系统、建模与仿真子系统、演练记录与回放子系统、虚拟演练评估子系统，以及连接三维视景渲染子系统的沉浸显示与交互子系统和连接三维视景渲染子系统、沉浸显示与交互子系统的多点音频通讯子系统，所述演练想定生成子系统以领域统一的概念描述库为背景，结合自然环境数据进行概念想定建模；然后概念想定模型通过地震灾害想定编辑器，结合实体模型数据，映射到可以运行的仿真想定模型进行仿真运行；所述沉浸显示与交互子系统直接与受训者交互，使受训者能够得到身临其境的临场感，并实时采集来自受训者的交互动作，并将交互动作信息传递给三维视景渲染子系统；所述三维视景渲染子系统实时渲染出不同破坏程度的建筑物分布范围，倒塌建筑物的各种状态、地震次生灾害的发生发展过程、不同虚拟角色的动作情况，并传递给沉浸显示与交互子系统呈现给受训者，接收来自受训者的交互动作信息，并实时做出响应；建模与仿真子系统生成虚拟演练所需要的各种模型，并实时运行这些模型，模型运行的结果提交给三维视景渲染子系统，并接收三维视景渲染子系统的实时反馈信息，根据反馈信息建立新的模型运行结果，再实时提交给三维视景渲染子系统；虚拟演练记录与回放子系统记录受训者的演练过程，并通过资源管理子系统存储到数据库中，或提出存储的受训者演练过程回放；所述虚拟演练评估子系统根据想定的信息与受训者对特定想定的反应，对受训者的能力进行评估，自动判分或评估专家评定。
2.根据权力要求I所述的地震应急演练虚拟仿真系统，其特征在于:所述资源管理子系统以关系数据库管理和文件数据库管理两种方式对数据进行管理，所述关系数据库用来管理系统中的信息类数据，包括震情信息、基本知识、推演知识、人员帐户信息、震例、试题数据。
3.根据权力要求I所述的地震应急演练虚拟仿真系统，其特征在于:所述演练想定生成子系统分为三个层次，底层的各种规范和协议；中间层的想定方法；高层是想定的应用，针对不同的背景定制不同的想定编辑器；所述中间层要符合底层提出的规范和协议，所述高层的应用要符合中间层的描述方法和接口，以便信息共享。
4.根据权力要求I所述的地震应急演练虚拟仿真系统，其特征在于:所述演练想定生成子系统分为概念想定编辑器、仿真想定编辑器、分布仿真运行管理器。
5.根据权力要求I所述的地震应急演练虚拟仿真系统，其特征在于:所述建模与仿真子系统中虚拟环境的三维建模是整个三维视景生成系统建立的基础，主要包括三维视觉建模和三维听觉建模，以3D Studio MAX和Maya的建模为基础，再导入VR-Platform虚拟现实平台中，从而制作地震灾害的虚拟场景。
【文档编号】G06F17/50GK103970920SQ201310044413
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月5日 优先权日:2013年2月5日
【发明者】周柏贾, 贾群林 申请人:周柏贾, 贾群林