土木建筑工程中虛擬與現(xiàn)實(shí)的技術(shù)結(jié)合研究

摘 要：隨著科技的研發(fā)，建筑項(xiàng)目的規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)形式也越發(fā)復(fù)雜，土木建筑工程這一需要高精準(zhǔn)技術(shù)運(yùn)算的建筑活動(dòng)逐漸向計(jì)算機(jī)行業(yè)尋求幫助。虛現(xiàn)技術(shù)就是其借助科技力量有力工具。本文意在簡單的介紹虛現(xiàn)技術(shù)及其重要性、特點(diǎn)等，了解其如何將虛擬與現(xiàn)實(shí)在土木建筑工程中進(jìn)行技術(shù)結(jié)合。

關(guān)鍵詞：土木建筑工程；虛現(xiàn)技術(shù)

虛擬與現(xiàn)實(shí)的關(guān)系一直以來就是一個(gè)爭議“唯物論與唯心論”的哲學(xué)命題。所以才會(huì)有莊子夢(mèng)蝶中“不知周之夢(mèng)為蝴蝶與，蝴蝶之夢(mèng)為周與？”的疑惑。即我們到底是身處于客觀的真實(shí)世界中，還是處于自己所感受的世界。我們通過視覺、觸覺、嗅覺等感官來認(rèn)識(shí)客觀事物，但是虛現(xiàn)技術(shù)卻能創(chuàng)造出我們能看到，嗅到、但是卻又是虛構(gòu)的東西，這就不禁讓人想到虛與實(shí)的問題。虛現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用在土木建筑工程中可以說是很多的，幫助其實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、可視化。土木建筑工程的發(fā)展就是需要這樣的科技力量的支持。

1 虛現(xiàn)技術(shù)的簡介及重要性

虛現(xiàn)技術(shù)，即虛擬與現(xiàn)實(shí)技術(shù)，又將其稱之為靈境技術(shù)，它是一種高級(jí)的人機(jī)互動(dòng)的計(jì)算機(jī)界面。它又是計(jì)算機(jī)多項(xiàng)技術(shù)的綜合運(yùn)用，其包含了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、多傳感器技術(shù)等等科學(xué)技術(shù)，能通過對(duì)現(xiàn)實(shí)空間的觀察模擬創(chuàng)造出與之對(duì)應(yīng)的虛擬感受，并傳達(dá)給人的各項(xiàng)感覺器官如眼睛、耳朵、鼻子等傳遞出一種真實(shí)存在的感官體驗(yàn)。而且其不只是可以輸出信息，人也能通過肢體、語言等方式與其進(jìn)行人機(jī)的實(shí)時(shí)互交，信息的輸入和反饋更加便捷。簡單來說，其最本質(zhì)的作用就是為人創(chuàng)造出一個(gè)能感受到客觀物質(zhì)世界的虛擬空間，在其中，我們能對(duì)這個(gè)空間中的各項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，建造合理虛擬現(xiàn)實(shí)、夸張?zhí)摂M現(xiàn)實(shí)甚至可以大膽的構(gòu)思出現(xiàn)在科技無法達(dá)到的那種現(xiàn)實(shí)場景，從中帶給人一種真實(shí)存在的感官體驗(yàn)。

虛現(xiàn)技術(shù)對(duì)于許多行業(yè)的發(fā)展都起到了推波助瀾的作用，與土木建筑工程的配合更是相得益彰。將建筑工程的各項(xiàng)信息如建筑物的占地面積、結(jié)構(gòu)造型、設(shè)計(jì)理念等等基本數(shù)據(jù)整合起來，輸入到電腦中轉(zhuǎn)化為電子信息，在建筑物開始修造以前就能模擬出其大致的模樣。既方便了設(shè)計(jì)師檢查和修改，又能直觀地將建筑物以三維立體的方式呈現(xiàn)在人們眼前。現(xiàn)代許多城市在規(guī)劃建筑布局及近期、中期、遠(yuǎn)景計(jì)劃時(shí)都會(huì)用到此項(xiàng)技術(shù)，借此勾勒出未來城市的藝術(shù)風(fēng)格和合理布局。

2 虛現(xiàn)技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 沉浸性

古語有云“百聞不如一見?！碧摤F(xiàn)技術(shù)其功能運(yùn)作的原理是依據(jù)人類的各項(xiàng)感官，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬出人眼能看到的逼真三維立體圖像，給人一種身臨其境的感覺。使用者需佩戴與之相關(guān)的頭盔作為圖像信息的輸出顯示器，還要穿戴相關(guān)的數(shù)據(jù)手套、衣服及其他身體部位的相關(guān)配具，讓器具與身體充分接觸，方便使用者增加觸覺感官，是進(jìn)行人機(jī)交互信息的工具，以此達(dá)到與虛擬環(huán)境和現(xiàn)實(shí)環(huán)境相融合的效果。

2.2 交互性

虛現(xiàn)技術(shù)最大的特點(diǎn)在于其在人與電腦之間架起的互相溝通的橋梁，這就意味著不再是人單方面的對(duì)電腦信息進(jìn)行輸入或電腦反饋信息的工作原理。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，我們操作可以更加自然，直接對(duì)模擬好的各種參數(shù)及時(shí)的修改，而系統(tǒng)也會(huì)對(duì)信息做出自然地反饋。一般情況下，我們會(huì)使用電腦的鼠標(biāo)、鍵盤等設(shè)備與電腦進(jìn)行交互，而虛現(xiàn)技術(shù)則可以借助其他有關(guān)的工具如頭盔、手套、衣服等傳感設(shè)備進(jìn)行交互，而人在這樣一種情況下，其感官所感受的感覺與現(xiàn)實(shí)時(shí)候沒有太大的區(qū)別，也可以將現(xiàn)實(shí)中的語言、動(dòng)作對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行操作。

2.3 構(gòu)想性

虛現(xiàn)技術(shù)中的構(gòu)想性是針對(duì)模擬場景的創(chuàng)新與改造。虛現(xiàn)技術(shù)不僅只有對(duì)已知場景具有模擬的能力，它還可以對(duì)某些現(xiàn)代科技無法達(dá)到場景進(jìn)行模擬。只要在電腦中輸入你設(shè)計(jì)好的構(gòu)想，將所需的資料準(zhǔn)備齊全，就可以還原你想要的場景。如想模擬一億多年前的侏羅紀(jì)世紀(jì)，現(xiàn)代科技暫時(shí)無法建造出那個(gè)時(shí)代的地質(zhì)及生物，但是如果想要體驗(yàn)?zāi)欠N場景則可以通過虛現(xiàn)技術(shù)來完成。輸入好各種數(shù)據(jù)與參數(shù)，戴上相關(guān)的感官設(shè)備，你就可以在某一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中體驗(yàn)到恐龍?jiān)谀闵砼耘苓^的場景。可以說，虛現(xiàn)技術(shù)正應(yīng)了那句話：“只有想不到，沒有變不了”。

3 虛現(xiàn)技術(shù)在土木建筑工程的應(yīng)用

3.1 建筑布局與規(guī)劃

在傳統(tǒng)的土木建筑工程開始施工以前，都需要對(duì)建筑物的各項(xiàng)參數(shù)及數(shù)據(jù)如規(guī)劃設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)的信息進(jìn)行整合，再以某種載體的形式呈現(xiàn)出來，其中最常用的就是描繪圖紙，在計(jì)算機(jī)行業(yè)還未興起時(shí)，它幾乎是最好用的記錄方式。而現(xiàn)在虛現(xiàn)技術(shù)能在建筑工程的前期設(shè)計(jì)時(shí)就能對(duì)未來的建筑物有三維立體建模一般比較直觀的呈現(xiàn)。其能通過建筑的各項(xiàng)信息，做出仿真模型，還能在系統(tǒng)中對(duì)其建筑物的布局與規(guī)劃進(jìn)行合理的編排，使建筑的布局結(jié)構(gòu)一目了然的表現(xiàn)出來?，F(xiàn)在許多大型的公共建筑項(xiàng)目如城市住房規(guī)劃、城市交通布局、大型建筑物的朝向及占地等，都可以通過虛擬技術(shù)進(jìn)行前期的演示、驗(yàn)證。如有不滿意的地方則可以及時(shí)修改。

3.2 抗災(zāi)防災(zāi)演練

虛擬技術(shù)不僅能在土木建筑工程前期進(jìn)行建筑模擬演示，它也能對(duì)出現(xiàn)在施工過程中的種種問題分析和模擬，及時(shí)地對(duì)施工過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行排除和安全防范。土木建筑工程的安全是基礎(chǔ)，其中包括對(duì)建筑物本身的結(jié)構(gòu)和建材的安全，也包括了施工人員的安全。在以往對(duì)安全性能的檢測(cè)上，大多采取以小見大的建筑模型來模擬其工程結(jié)構(gòu)的荷載能力，但隨著建筑項(xiàng)目的擴(kuò)大化和復(fù)雜化，模型很難精準(zhǔn)的反映出結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。而虛現(xiàn)技術(shù)卻能排除客觀物質(zhì)所帶來的不便，對(duì)其進(jìn)行精確地模擬實(shí)踐。其技術(shù)包括抗災(zāi)與防災(zāi)的模擬仿真系統(tǒng)、工程結(jié)構(gòu)分析的系統(tǒng)、施工過程的模擬仿真系統(tǒng)等，能充分的應(yīng)對(duì)生活中出現(xiàn)的各種情況。

3.3 室內(nèi)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

土木建筑工程進(jìn)入后期就開始進(jìn)行室內(nèi)的裝飾設(shè)計(jì)，由于后期時(shí)間倉促，對(duì)室內(nèi)裝飾的施工設(shè)計(jì)比較簡潔，導(dǎo)致不少施工圖中材料的尺寸與比例稍有偏差，不僅不利于室內(nèi)建筑的美觀而且容易造成返工現(xiàn)象，延誤工程的竣工時(shí)間。虛現(xiàn)技術(shù)幫助其在施工前模擬室內(nèi)的裝飾結(jié)構(gòu)，以及各種墻面設(shè)計(jì)、面磚面積與色彩、室內(nèi)面積的分隔等，準(zhǔn)確的計(jì)算出室內(nèi)的裝飾效果。

4 結(jié)語

虛現(xiàn)技術(shù)通過模擬和還原建筑工程場所，為施工過程節(jié)約了時(shí)間和資源的同時(shí)，也為其建筑物的安全多增添了一份保障。現(xiàn)代土木建筑工程急需科學(xué)技術(shù)力量的支撐，而虛現(xiàn)技術(shù)的出現(xiàn)正是就是其利用科技手段飛速發(fā)展的助推器。

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作者簡介：鄭飛（1980—），男，湖北武漢人，武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院講師，研究方向：建筑裝飾管理。