虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水文地質(zhì)研究中的運(yùn)用

賈夢(mèng)琦

湖北省武漢市中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢），湖北武漢 430074

水資源作為維持人類生存必不可少的一種資源，任何水資源問(wèn)題的出現(xiàn)都將威脅到人民的生命安全。因此，水文地質(zhì)研究工作一直是國(guó)家工作中的重要環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一項(xiàng)行之有效的高科技研究手段，隨著近來(lái)水資源問(wèn)題的頻發(fā)，在我國(guó)的水文地質(zhì)研究工作中得到了極為廣泛的應(yīng)用，并為我國(guó)的水文地質(zhì)研究工作起到了極大的作用。本文就闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題以及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和條件，分析了其在我國(guó)水文地質(zhì)研究工作中的應(yīng)用，并談?wù)摿似湓谒牡刭|(zhì)研究工作中的研究步驟。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)問(wèn)題分析

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是信息時(shí)代的高科技產(chǎn)物，它是由美國(guó)人在上世紀(jì)80年代末創(chuàng)造出來(lái)的，其英文縮寫(xiě)為VRT。這種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它使用計(jì)算機(jī)營(yíng)造一種虛擬逼真的環(huán)境來(lái)模擬人在真實(shí)界面中的活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于人的聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等行為的把握。在應(yīng)用這種虛擬技術(shù)時(shí)，研究人員首先借助一些特制的裝備，將自己沉浸在這種虛擬環(huán)境里，獲得比較真實(shí)的感受；然后，通過(guò)使用虛擬的設(shè)備對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行操作，最終實(shí)現(xiàn)一種比較立體的工作構(gòu)想。

這種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在應(yīng)用中具備非常多的優(yōu)勢(shì)，而這些優(yōu)勢(shì)主要可以從幾個(gè)方面來(lái)分析：首先，VRT具有實(shí)時(shí)表達(dá)的功能，它能夠根據(jù)時(shí)間、地點(diǎn)的轉(zhuǎn)換來(lái)反映事物的變化。再者，它還具有立體表達(dá)的功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于事物多個(gè)側(cè)面的展示，并且還能夠精細(xì)地展現(xiàn)事物各個(gè)方面的細(xì)微差別。此外，VRT還可以模擬尚不存在但有可能出現(xiàn)的事物，從而得到虛擬的研究結(jié)果，為現(xiàn)實(shí)世界的研究提供信息支持。

但是，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的工作要獲得健康的運(yùn)行，還必須具備一些必要的條件。最為重要的就是，VRT作用的發(fā)揮必須依靠大量的信息資料，信息資料的儲(chǔ)備越豐富，其虛擬工作的結(jié)果也就越貼近于現(xiàn)實(shí)，進(jìn)而也就可以更好地為各項(xiàng)工作提供借鑒。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水文地質(zhì)研究中的應(yīng)用

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，再加上水文問(wèn)題的頻發(fā)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水文地質(zhì)研究工作中得到了極為廣泛的應(yīng)用。本文接下來(lái)就簡(jiǎn)單闡述幾點(diǎn)其在水文地質(zhì)研究工作中的具體應(yīng)用情況，以及其應(yīng)用的步驟。

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水文工作中的應(yīng)用

首先，VRT利用其虛擬技術(shù)中三維可視化的功能，可以真實(shí)地展現(xiàn)含水層以及隔水層在低下的分布，同時(shí)呈現(xiàn)出含水層厚度以及其空間變化。再者，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還利用其虛擬系統(tǒng)對(duì)地下水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及水運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、流向、流速與流量等做出真實(shí)的展現(xiàn)，有時(shí)還可以展示儲(chǔ)水量的變化。此外，VRT技術(shù)在地下水水質(zhì)的檢測(cè)工作中也發(fā)揮著極大的作用。VRT技術(shù)通過(guò)虛擬地下水在天然的狀態(tài)下的變化，分析出影響水質(zhì)變化的主要因素，從而達(dá)到對(duì)于水質(zhì)的保護(hù)性管理。而且，它還可以虛擬一個(gè)地下水的水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)對(duì)一些相關(guān)的資料進(jìn)行分析，從而模擬出地下水流的變化，以及含水層的相關(guān)特征，并通過(guò)展現(xiàn)地下水流中溶質(zhì)的變化及發(fā)展，為地下水水質(zhì)管理提供一些新的管理思路。最后，VRT技術(shù)還在水文地質(zhì)的環(huán)境研究中發(fā)揮著作用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)其技術(shù)中虛擬為出現(xiàn)事物的功能，達(dá)到對(duì)于水文地質(zhì)的環(huán)境變化的模擬，比如對(duì)于地下水沉降規(guī)律的模擬、地面沉降實(shí)時(shí)的檢測(cè)等，從而使工作人員掌握到地下水文環(huán)境有可能發(fā)生的變化，進(jìn)而針對(duì)這些變化采取一些保護(hù)措施。在水文地質(zhì)環(huán)境中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用，還可以用來(lái)對(duì)水資源實(shí)施科學(xué)的規(guī)劃。

2.2 VRT技術(shù)水文地質(zhì)工作中的研究步驟

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一項(xiàng)高效的信息技術(shù)，它在水文地質(zhì)工作中的具體實(shí)施過(guò)程是極其復(fù)雜的，工作人員必須將每一個(gè)步驟都嚴(yán)格的控制好，才能真正實(shí)現(xiàn)其作用的發(fā)揮。首先，工作人員必須按照技術(shù)要求，以及實(shí)際的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，還有計(jì)算機(jī)自身硬件的承受能力，來(lái)建立一個(gè)虛擬的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，將所有的與當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)有關(guān)的數(shù)據(jù)收集在內(nèi)，比如氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、地質(zhì)資料等，使這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)為工作提供充足的數(shù)據(jù)。其次，工作人員還要根據(jù)水文地質(zhì)條件來(lái)建設(shè)一個(gè)三維的地質(zhì)模型以及地下水的水流模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)于地下水的實(shí)時(shí)模擬。最后，工作人員還必須建立一些應(yīng)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的專項(xiàng)模型以及實(shí)時(shí)的預(yù)測(cè)模型等，實(shí)現(xiàn)對(duì)于具體工作的模擬監(jiān)控。

3 結(jié)論

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種高效的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)于水文地質(zhì)工作發(fā)揮著極大的作用，因此，工作人員必須加強(qiáng)對(duì)這種技術(shù)的研究及把握，推動(dòng)這種技術(shù)的作用的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)對(duì)于水資源的保護(hù)及合理地開(kāi)發(fā)。

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[3]張瑩.無(wú)定河—烏蘭木倫河地下水系統(tǒng)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)三維可視化的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究[D].吉林大學(xué)，2007.