有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木建筑工程中應(yīng)用的研究

王原

摘 要：各領(lǐng)域的發(fā)展速度較快，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已在不少行業(yè)中領(lǐng)先使用，其中土木建筑行業(yè)也可以利用虛擬技術(shù)和現(xiàn)實(shí)技術(shù)的合理應(yīng)用提高發(fā)展的腳步。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用智能化、人工化，技能化，促進(jìn)了建筑工程施工中操作技術(shù)和各項(xiàng)管理水平的提高，現(xiàn)實(shí)技術(shù)在虛擬技術(shù)的幫助下，提升了工程進(jìn)展速度，對(duì)建設(shè)行業(yè)來(lái)說(shuō)是一件利與益共贏的事情。對(duì)于虛擬技術(shù)和現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用本文做了詳細(xì)的研究。

關(guān)鍵詞：虛擬技術(shù)；現(xiàn)實(shí)技術(shù)；土木建筑；施工應(yīng)用

現(xiàn)實(shí)技術(shù)是自古以來(lái)建設(shè)行業(yè)中的普遍應(yīng)用現(xiàn)象，可隨著時(shí)代與時(shí)俱進(jìn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)也已經(jīng)走進(jìn)生活中，在土木建筑工程中也逐漸應(yīng)用著虛擬技術(shù)。虛擬技術(shù)和現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)系是緊密相連的，在兩者相結(jié)合下，對(duì)工程的進(jìn)展有了很大的幫助。虛擬技術(shù)是通過(guò)CAD輔助系統(tǒng)、智能管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等功能的應(yīng)用提高了傳統(tǒng)的工程施工方式和理論。在虛擬技術(shù)和現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭配應(yīng)用的狀態(tài)下，使土木建筑工程得到了有利的發(fā)展。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的簡(jiǎn)介及重要性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，又稱為靈境技術(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)。它可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)技術(shù)對(duì)工程初建至竣工的整個(gè)過(guò)程實(shí)施（包括：建筑造型、合理結(jié)構(gòu)以及施工方案等）進(jìn)行情景化模擬預(yù)演，在虛擬施工預(yù)演的情況下，可進(jìn)行施工時(shí)各階段的預(yù)算，并應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件及時(shí)調(diào)整施工時(shí)可出現(xiàn)的變化與不良狀況，并且精準(zhǔn)記錄實(shí)際施工時(shí)所需的詳細(xì)過(guò)程和結(jié)果，從而減少或避免在實(shí)際工程施工中有重復(fù)施工的現(xiàn)象發(fā)生。在虛擬技術(shù)領(lǐng)域中，人類可以通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤對(duì)電腦空間設(shè)計(jì)進(jìn)行更新調(diào)整，不斷利用創(chuàng)新思維，讓人類在虛擬的技術(shù)中擴(kuò)大想象空間，大膽的構(gòu)思在虛擬技術(shù)中實(shí)現(xiàn)，在經(jīng)過(guò)科學(xué)的研究，利用可行性原則落實(shí)在現(xiàn)實(shí)中，這樣能夠使建設(shè)行業(yè)中創(chuàng)新的空間不斷地加大。

虛擬現(xiàn)實(shí)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、設(shè)計(jì)理念等基本數(shù)據(jù)整合起來(lái)，輸入到電腦中轉(zhuǎn)化為電子信息，在建筑物開(kāi)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?，F(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(lái)城市的藝術(shù)風(fēng)格和合理布局。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

1、沉浸性

古語(yǔ)有云“百聞不如一見(jiàn)。”虛擬現(xiàn)實(shí)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(guò)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(jué)。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，并采取在虛擬技術(shù)中與實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的條件相同的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬預(yù)演，讓環(huán)境和人物事物相結(jié)合，器具與身體充分接觸，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能方便使用者增加觸覺(jué)感官，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、交互性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的特點(diǎn)在于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，而虛擬現(xiàn)實(shí)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(jué)與現(xiàn)實(shí)時(shí)候沒(méi)有太大的區(qū)別，也可以將現(xiàn)實(shí)中的語(yǔ)言、動(dòng)作對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行操作。

3、構(gòu)想性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不但提升了對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)理念的策劃，而且放大了對(duì)模擬場(chǎng)景創(chuàng)新與改造的空間。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅只有對(duì)已知場(chǎng)景具有模擬的能力，它還可以對(duì)某些現(xiàn)代科技無(wú)法達(dá)到場(chǎng)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(chǎng)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(wú)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(chǎng)景則可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)完成?？梢哉f(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正應(yīng)了那句話：“只有想不到，沒(méi)有變不了”。合理的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)土木建筑工程有很大的開(kāi)創(chuàng)力，提高了建筑行業(yè)的創(chuàng)新。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木建筑工程的應(yīng)用

1、建筑布局與規(guī)劃

在傳統(tǒng)的土木建筑工程開(kāi)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(lái)，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)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能在建筑工程的前期設(shè)計(jì)時(shí)就能對(duì)未來(lái)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(guò)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(lái)?，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(guò)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。

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(guò)程中的種種問(wèn)題分析和模擬，及時(shí)地對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)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(jiàn)大的建筑模型來(lái)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。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)卻能排除客觀物質(zhì)所帶來(lái)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(guò)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、室內(nèi)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

土木建筑工程進(jìn)入后期就開(kāi)始進(jìn)行室內(nèi)的裝飾設(shè)計(jì)，現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)室內(nèi)的設(shè)計(jì)以圖紙形式設(shè)計(jì)出室內(nèi)結(jié)構(gòu)的大概輪廓，一般比較簡(jiǎn)單，旦實(shí)際上對(duì)室內(nèi)進(jìn)行施工時(shí)就會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，比如圖中結(jié)構(gòu)的高矮長(zhǎng)寬和實(shí)際施工的比例有誤差等，這樣就會(huì)容易出現(xiàn)返工現(xiàn)象，要么更改圖紙，要么拆毀重新施工，這樣不但浪費(fèi)人力物力，還會(huì)延誤工程的進(jìn)展時(shí)間。而通過(guò)虛擬技術(shù)對(duì)室內(nèi)結(jié)構(gòu)以及裝飾進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，包括：墻體設(shè)計(jì)的風(fēng)格樣式、室內(nèi)格局的布置和面積、裝飾的顏色等都會(huì)做出精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)結(jié)果。再經(jīng)過(guò)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的操作施工，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)完成竣工。

結(jié)語(yǔ)：傳統(tǒng)的土木建筑工程中會(huì)出現(xiàn)各種不同的麻煩和錯(cuò)誤，導(dǎo)致工程時(shí)間延誤或者無(wú)法繼續(xù)施工。而通過(guò)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不但為工程施工時(shí)節(jié)省時(shí)間和人力物力，而且也提高對(duì)建筑質(zhì)量的保障。我國(guó)的建設(shè)行業(yè)發(fā)展速度越來(lái)越快的重要因素之一就是對(duì)虛擬技術(shù)和現(xiàn)實(shí)技術(shù)的合理應(yīng)用。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)放大了當(dāng)今在建筑行業(yè)所需要的創(chuàng)新空間，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的推動(dòng)下土木建筑會(huì)取得更大發(fā)展。

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