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基于Vega Prime虚拟现实城市交通仿真系统研究 　　摘要：将GIS技术和VR技术相结合应用于城市交通仿真中，以真实城市场景为基础，通过三维可视化技术，真实感受城市周边环境以及交通运行情况。系统提供用户置身于虚拟城市中，利用感官设备驾驶虚拟车辆穿行于城市交通干道，体验虚拟城市交通的通行能力及各交通路口的管控情况，合理有效的改变城市交通布局，完善城市道路，为城市路网的规划和管理提供可视化平台。本文采用VC.NET、Vega Prime以及API接口实现了城市道路模型自动生成、路网拓扑的自动构建，交通流模拟以及信号灯对车辆行为的约束，通过对信号灯的优化调控，为路网选择最佳控制方案。同时还实现了在三维场景中的实时漫游、交互控制、信息查询、空间分析以及基本GIS功能等。 　　 　　关键词：Vega Prime；虚拟现实；数字城市；交通仿真 　　中图分类号：P231.5 文献标识码： A 　　 　　 　　引言 　　随着我国经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，车辆急速增涨，虽然国家先后出台了多种控制举措，但仍然没有减轻车辆对城市交通造成的巨大压力。如何利用高新技术手段改善城市交通环境，提高通行能力，寻找最佳的交通控制和管理措施，是城市交通管理部门急需解决的问题。 　　虚拟现实（Virtual Reality）技术是近年来随着多媒体技术的成熟开始发展的一种新兴技术，它具有沉浸感强、人机互动良好等特点，这些特点决定了虚拟现实技术尤其适合于城市交通模拟研究和应用【1】。将虚拟现实技术应用在城市交通仿真中，以现实的城市道路为基本，三维虚拟城市的每个街区，用户将真实感受周围的各种建筑，路边的花草、树木，交通流运行情况。还可以通过相应的感官设备置身于虚拟城市交通之中，驾驶虚拟车辆穿行于城市交通干道，亲自体验虚拟城市交通的通行能力及各个交通路口的管理和控制情况【2】。除了提供用户感官体验外，城市规划者可以直接在三维虚拟城市中进行道路规划与设计。通过直观了解道路周边环境，可以更全面的考虑道路与周边环境的协调性关系以及对交通安全的影响，从而更好的优化道路设计。 　　本文在前期研究成果的基础上??利用VC.NET平台、视景仿真工具Multigen Creator/Vega Prime及其提供的应用程序接口OpenFlight API与Vega Prime API实现城市道路模型的自动生成、路网拓扑结构的自动构建，交通流模拟以及信号灯对车辆行为的管控，并通过对信号灯周期时常的优化，为路网设计选择最佳方案。同时还实现了三维虚拟环境中的场景编辑、空间分析、空间查询、基础GIS等功能。以进一步探索虚拟现实技术应用于交通领域的适用性以及发展前景。 　　交通仿真技术的研究现状 　　国外研究现状 　　国外的交通仿真研究发展阶段基本上经历了20世纪50-60年代、70-80年代以及90年代初以来这三个比较明显的发展阶段。 　　国外交通仿真研究始于20世纪60年代，这一时期的交通仿真系统主要以优化城市道路的信号设计为应用目的，模型多采用宏观模型，模型的灵活性和描述能力较为有限，仿真结果的表达也不够理想，这也是由当时的计算机性能所决定的。20世纪70年代至80年代，交通仿真模型的精度迅速提高，功能更加多样，这一阶段大部分常见的交通现象如跟车行驶、变换车道、车流冲突、公交运行、行人冲突、短车道溢出等，以及常见的交通管控措施如固定信号、控制感应、控制主次、优先控制、车道关闭等均可进行模拟。20世纪90年代以来 交通仿真技术更加注重软件的易操作性和可扩展性，用户界面更友好，软件的开放性更高，系统集成性能更佳，并且通过引入虚拟现实建模技术增强软件的表现力和感染力。另一方面 交通仿真软件的功能不断得以完善，对公交优先、复杂交通控制、停车仿真、智能交通系统（ITS）功能实现、地理信息系统GIS技术、宏微观交互、动态交通分配等领域都进行了深入和拓展【3】【4】。 　　国内研究现状 　　与国外相比国内在交通仿真方面的研究起步较晚，直至20世纪90年代以后，国内交通工程界逐渐注意到交通仿真研究的重要性。同济大学、东南大学、交通运输部公路科学研究院等一批科研机构开始展开这方面的实质性研究并取得了一定的成果，但都为针对一些局部或特定问题的研究【3】。21世纪以来，通过对国外成果的消化吸收并加入技术创新，出现了一些面向网络交通分析较为系统化的研究成果，如同济大学先后开发的TJTS模型【5】和TESS 　　模型【6】，山东省科学院开发的用于实时交通预测的仿真模型DynaCHINA【7】。此外在较大规模的系统集成应用方面有深圳市城市交通仿真系统和北京奥运交通仿真系统等【3】。另外在集成运用GIS、多智能体（MAS）和元胞自动机（CA）等新技术开展交通仿真领域的交