5-2 ICALS 系統虛擬實境之地物建構
當ICALS 系統載入 terrain.inp 檔案後，即可呈現該虛擬實境數值地形。此時 仍沒有任何的地物存在，若要加入地物則需要利用人工的方式加入。依據現地實 測之實際環境加入適當的地物來增加真實性，以利於各個教學活動順利進行。
ICALS 系統之地物建構原理是以矩形為主，在 ICALS 系統中存在之地物皆 是由矩形拚湊成形，也就是地物在任何一角度觀看，其表面皆是四邊形。基於此，
建構一個階梯，就需要由數個矩形拚湊而成，方能建構完成。因此建構一個非連 續性的地物往往需要耗費不少的時間及人力。
5-2-1 ICALS 系統地物建構步驟
(1) 開啟 ICALS 系統之載入檔 terrain.inp，如圖 5-2。
地形要點數 三角形數 地物數量
160 97 23 1
2
： 1 2
：
1602.661 1054.932
： 89 102
：
1602.257 1028.425
： 102
89
：
77.2 76.71
： 101
88
：
要點1 要點2
：
三角形1
三角形2
：
X 值 X 值
： 頂點1 頂點1
：
Y 值 Y 值
： 頂點2 頂點2
：
Z 值 Z 值
： 頂點3 頂點3
： 地物參數
地物編號 起始點 X
起始點 Y
起始點 Z
地物長 X
地物寬 Y
地物高 Z
旋轉角度 Φ
1 1078.81 946.02 75 21.1 53 26.5 -20 2 1104.44 1025.73 74 20 54.33 16.3 -15
圖5-1 ICALS 系統之載入檔 terrain.inp
(2) 地物之建構必需分別修改與增加載入檔(terrain.inp)裡兩項參數。第一、
修改地物數量(圖 5-2 中，地物數量為 23)的設定，方能在 ICALS 系統中看 到增加的地物。第二、照著阿拉伯數字由小到大增加，依次增加地物編號，
(如圖 5-2 之地物編號所示)。
(3) 地物參數的各項定義如圖 5-3 所示[1]。在地物編號後分別輸入預建構地 物點之起始三維座標及長、寬、高、旋轉角度後，儲存變更重新執行ICALS 即完成地物之建構。
圖5-2 建築物參數示意圖
若要使真實感提升到猶如現場一般，許多地物與建物之細部建構，將會需要 大量的矩形來組成(中華大學校園南區地形地物共 68 個)，如此一來之建構之時 間與人力將會大大的提高，造成成本的增加。為了改進此問題，將會在本研究之 結論中提出可能之改進方向。
長
寬 高
X Y
Z
ψ
ψ：逆時針為正
起始點
5-3 ICALS 系統虛擬實境與現地地形地物之對照
5-3-1 中華大學北區校園
中華大學北區校園虛擬數值地形模型以地形要點160 個，不規則三角網 97 個，建構地物數23 個所共同組成，ICALS 系統載入檔地形資料，如圖 5-4(附錄 G)。利用數位相機於實際環境中拍攝特定景像後，與 ICALS 系統所呈現相對位 置之虛擬實境景像加以對照，如圖5-5~5-14，以了解真實感程度並作為日後 ICALS 系統真實感改進之參考依據。
圖5-3 中華大學北區校園地形資料
160 97 23 地形要點數 不規則三角形數 建構地物數量 990 1130 1 方格網橫座標起始值 方格網橫座標終止值 方格橫向長度 940 1080 1 方格網縱座標起始值 方格網縱座標終止值 方格縱向長度 1000 1120 三角網橫座標起始值 三角網橫座標終止值
950 1070 三角網縱座標起始值 三角網縱座標終止值
1 1062.661 1062.257 77.2 點1 X 值 Y 值 Z 值 2 1054.932 1028.435 76.71 點2 X 值 Y 值 Z 值
：
159 1150 900 83.13 點81 X 值 Y 值 Z 值 160 1150 1060 83.13 點82 X 值 Y 值 Z 值 1 89 102 101 三角形1 頂點 1 頂點2 頂點3 2 102 89 88 三角形2 頂點 1 頂點2 頂點3
：
96 158 157 142 三角形2 頂點 1 頂點2 頂點3 97 137 138 160 三角形2 頂點 1 頂點2 頂點3
1 1078.81 946.02 75 21.67 53.33 26.5 -10 地物1 X值 Y值 Z值 長 寬 高 角度 2 1077.32 959.92 85 4.2 10.33 0.3 -10 地物 2 X 值 Y 值 Z 值 長 寬 高 角度
：
22 1109.789 1048.56 83 0.3 5 5 -13 地物22 X值 Y值 Z值 長 寬 高 角度 23 1112.938 1062.2 83 0.3 5 5 -13 地物23 X 值 Y 值 Z 值 長 寬 高 角度
圖5-4 ICALS 系統地形資料載入之景像(視區一)
圖5-5 現地拍攝景像(視區一)
圖5-6 ICALS 系統地形資料載入之景像(視區二)
圖5-7 現地拍攝景像(視區二)
圖5-8 ICALS 系統地形資料載入之景像(視區三)
圖5-9 地拍攝景像(視區三)
圖5-10 ICALS 系統地形資料載入之景像(視區四)
圖5-11 現地拍攝景像(視區四)
圖5-12 ICALS 系統地形資料載入之景像(視區五)
圖5-13 現地拍攝景像(視區五)
5-3-2 中華大學南區校園
中華大學南區校園虛擬數值地形模型以地形要點101 個，不規則三角網 183 個，建構地物數68 個所共同組成，ICALS 系統載入檔地形資料，如圖 5-15(附錄 G)。現地實際拍攝景像與 ICALS 系統擷取景像對照，如圖 5-16~5-27 所示。
圖5-14 中華大學南區校園地形資料
101 183 68 地形要點數 不規則三角形數 建構地物數量 880 990 1 方格網橫座標起始值 方格網橫座標終止值 方格橫向長度 675 790 1 方格網縱座標起始值 方格網縱座標終止值 方格縱向長度 890 980 三角網橫座標起始值 三角網橫座標終止值
685 775 三角網縱座標起始值 三角網縱座標終止值
1 922.181 758.229 82.928 點1 X 值 Y 值 Z 值 2 930.391 756.563 85.812 點2 X 值 Y 值 Z 值
：
100 972.698 671.20 87.0 點 81 X 值 Y 值 Z 值 101 952.030 670.267 83.065 點82 X 值 Y 值 Z 值
1 64 65 66 三角形1 頂點 1 頂點2 頂點3 2 62 64 65 三角形2 頂點 1 頂點2 頂點3
：
182 53 101 100 三角形2 頂點 1 頂點2 頂點3 183 53 55 101 三角形2 頂點 1 頂點2 頂點3
1 938.671 742.790 92.5 9.3 7 0.35 -20 地物1 X值 Y值 Z值 長 寬 高 角度 2 940.169 737.542 92.5 6.15 4.5 0.35 -20 地物 2 X 值 Y 值 Z 值 長 寬 高 角度
：
67 927.38 761.37 84 1.7 0.2 0.25 80 地物22 X值 Y值 Z值 長 寬 高 角度 68 954.92 779.45 90 10 60 10 -19 地物23 X 值 Y 值 Z 值 長 寬 高 角度
圖5-15 ICALS 系統地形資料載入之景像(南區校園視區一)
圖5-16 現地拍攝景像(南區校園視區一)
圖5-17 ICALS 系統地形資料載入之景像(南區校園視區二)
圖5-18 現地拍攝景像(南區校園視區二)
圖5-19 ICALS 系統地形資料載入之景像(南區校園視區三)
圖5-20 現地拍攝景像(南區校園視區三)
圖5-21 ICALS 系統地形資料載入之景像(南區校園視區四)
圖5-22 現地拍攝景像(南區校園視區四)
圖5-23 ICALS 系統地形資料載入之景像(南區校園視區五)
圖5-24 現地拍攝景像(南區校園視區五)
圖5-25 ICALS 系統地形資料載入之景像(南區校園視區六)
圖5-26 現地拍攝景像(南區校園視區六)
5-4 ICALS 系統地形材質
ICALS 系統初期研發時，在地形材質方面僅有兩種選擇，貼草皮(圖 5-28) 與不貼兩種(圖 5-29)。我們知道於現實環境中，會隨著地表物的不同，在色彩與 外觀也不盡相同。所以在ICALS 系統中所呈現的虛擬實境中，也應該要有不同 的地表材質與色彩適時適地展現(圖 5-30、5-31)，以達到虛擬實境的效果。
現階段地形材質範圍是無法選擇，也就是整個虛擬實境區內的地形材質，不 論某處的地形特徵是道路、湖泊或草原全部單一材質色彩。如此一來，當使用者 在虛擬實境區內自由遊走時，將不易分辦出該處地形特徵為何，也較不接近真實 情境下的真實環境。
圖5-27 ICALS 系統地形材質貼草皮
圖5-28 ICALS 系統地形材質不貼草皮
圖5-29 ICALS 系統之黃土地形材質
圖5-30 ICALS 系統之沙漠地形材質
5-5 討論
在本章中ICALS 系統虛擬實境與現地地形地物對照，系利用 ICALS 系統所 呈現之虛擬實境景像與數位相機在現地實測區域(中華大學校園)中實際拍攝之 景像來相互比較其相似程度。於ICALS 系統中擷取景像之原則是要能充分展現 出，其虛擬地形地物之特色，然後再前往現地摸擬ICALS 系統所擷取景像之視 角與拍攝位置。此項工作看似容易，但卻要花費不少時間與人力，因為在真實環 境裡不如虛擬實境中自由，必需考慮到天候因素、視野遮避(樹木、車輛、路燈 等等)及視線高度的問題，所以在進行此項作業時，需要多次的踏勘方可順利完 成。