水文地質(zhì)研究中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分析

錢敏娟

摘要 隨著時(shí)代進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)逐漸被應(yīng)用于現(xiàn)代學(xué)術(shù)研究中。在水文地質(zhì)研究中，最為重要的就是對(duì)自然水文地質(zhì)環(huán)境的模擬，而運(yùn)用一些現(xiàn)代技術(shù)可以有效幫助水文地質(zhì)專家更方便的研究水文地質(zhì)環(huán)境，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是其中最常見的一種。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以逼真地模擬出人在自然環(huán)境中的視覺、聽覺、運(yùn)動(dòng)等行為的人機(jī)界面，可以對(duì)水文地質(zhì)研究工作提供一定的契機(jī)。本文詳細(xì)分析水文地質(zhì)研究中對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，以促進(jìn)水文地質(zhì)研究工作的順利開展。

關(guān)鍵詞 水文地質(zhì)研究；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095—6363（2016）17—0057—02

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，其通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)模擬出一種環(huán)境，并通過(guò)交互式的三維動(dòng)態(tài)視覺景象讓用戶有一種身臨其境的感覺。同樣，在水文地質(zhì)研究中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以生成一種與自然環(huán)境相差無(wú)幾的模擬視覺景象，從而達(dá)到幫助水文地質(zhì)專家研究水文地質(zhì)環(huán)境的目的。

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征

1）真實(shí)性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)已經(jīng)被逐漸應(yīng)用于許多行業(yè)的學(xué)術(shù)研究工作中，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)便是一種特別先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，廣大專家學(xué)者可以營(yíng)造出一個(gè)極為逼真的環(huán)境，并借助頭盔、數(shù)據(jù)手套等新型硬件設(shè)備，使參與者能夠獲取一種最真實(shí)的感覺。

2）交互性。通過(guò)虛擬交互接口設(shè)備，研究人員可以構(gòu)建一個(gè)虛擬環(huán)境與人類的交流平臺(tái)，可以促使專家更加方便的研究自然環(huán)境。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展方向

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展非常迅速，從虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)劃分，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展方向包括基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和基于因特網(wǎng)和萬(wàn)維網(wǎng)的三維圖形環(huán)境的發(fā)展兩種，而從參與者的投入感劃分，又可以劃分為投入型虛擬環(huán)境和非投入型虛擬環(huán)境兩種，總而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的未來(lái)是一片光明的，將會(huì)應(yīng)用于更多的行業(yè)和領(lǐng)域。

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以模擬不同時(shí)間、不同條件的環(huán)境情況，能清晰的反映事物在一段時(shí)間內(nèi)的變化過(guò)程。同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所模擬的景象擁有與實(shí)物可以比擬的精度，可以更加細(xì)致的對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行研究和分析。

2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)構(gòu)造三維立體模擬景象，可以幫助研究人員從不同的角度對(duì)事物進(jìn)行更加深入的研究。

3）運(yùn)用虛擬顯示技術(shù)可以清楚的觀察事物的發(fā)展過(guò)程，并可以根據(jù)不同的研究需要模擬出不同的結(jié)果。

4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水文地質(zhì)研究中的應(yīng)用

1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在含水層研究中的應(yīng)用。在以往的水文地質(zhì)研究工作中，由于技術(shù)有限，我們并不能準(zhǔn)確表達(dá)出地下含水層各部分的分布特點(diǎn)，雖然可以通過(guò)剖面圖展示地下含水層與隔水層的垂向分布特點(diǎn)，但是對(duì)于地下含水層的厚度、空間變化情況等方面卻不能準(zhǔn)確的表達(dá)，而運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以通過(guò)構(gòu)造三維立體可視化模型整個(gè)地下含水層的空間分布情況進(jìn)行細(xì)致的表達(dá)和模擬，同時(shí)，隨著數(shù)據(jù)資料的不斷完善，地下含水層整個(gè)系統(tǒng)的空間變化都將完整的表現(xiàn)出來(lái)，極大地方便了研究人員的研究工作。

2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地下水流研究中的應(yīng)用。地下水流研究工作是水文地質(zhì)研究中最主要也是最重要的一部分，由于地下水流是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，因此在水文地質(zhì)研究工作中，地下水流研究一直是一個(gè)復(fù)雜的課題，受到了廣大水文地質(zhì)專家的重視。目前，我們對(duì)于地下水流研究工作還僅僅停留在運(yùn)用構(gòu)建剖面

圖和平面圖以及定期監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行研究，并不能系統(tǒng)的對(duì)整個(gè)地下水流的變化過(guò)程進(jìn)行研究。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的到來(lái)將完全刷新我們對(duì)地下水流研究工作的認(rèn)識(shí)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究人員可以對(duì)地下水流的運(yùn)動(dòng)變化特征進(jìn)行虛擬表達(dá)，構(gòu)建一個(gè)可以充分展示地下水流流向、流速以及流量的平臺(tái)。同時(shí)，研究人員可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)出不同的地下水開采方案和管理方案，此外結(jié)合已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)信息，可以更加詳細(xì)的對(duì)整個(gè)水文地質(zhì)模型進(jìn)行管理和完善，推動(dòng)水文地質(zhì)研究更好的進(jìn)行。

3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水文地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題研究中的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，人們生活條件越來(lái)越好，但各種環(huán)境問(wèn)題和資源問(wèn)題也逐漸嚴(yán)重。近年來(lái)，由于地下水的大量不合理開采和利用，已經(jīng)有部分區(qū)域出現(xiàn)了地下水位嚴(yán)重下降、地面沉降、水資源枯竭、海水入侵以及土壤大面積沙漠化等現(xiàn)象的發(fā)生，這些水文地質(zhì)問(wèn)題不僅給人類的發(fā)展帶來(lái)了影響，更直接影響到了人類的生存。目前，對(duì)于水文地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的研究一直是一個(gè)極其火熱的研究課題，而在水文地質(zhì)環(huán)境研究中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，便為研究人員的研究工作帶來(lái)了一個(gè)新的契機(jī)，其可以運(yùn)用最真實(shí)的模擬技術(shù)再現(xiàn)水文地質(zhì)環(huán)境的變化過(guò)程，對(duì)環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生原因和發(fā)展原因進(jìn)行深入的研究和分析。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有將同一個(gè)事物模擬出不同發(fā)展過(guò)程的能力，既可以模擬出已經(jīng)存在的事物，也可以模擬出不存在的事物；既可以模擬出動(dòng)態(tài)的事物，也可以模擬出靜態(tài)的事物；既可以模擬出事物的過(guò)去形態(tài)，也可以模擬出事物的未來(lái)形態(tài)；既可以模擬出事物的存在狀態(tài)，也可以模擬出事物的發(fā)展過(guò)程等，通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的模擬技術(shù)，可以為研究環(huán)境問(wèn)題提供一個(gè)強(qiáng)有力的技術(shù)支持和工作平臺(tái)，從而幫助研究人員更好的研究水文地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，達(dá)到處理環(huán)境問(wèn)題的最終目的。

4）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水資源規(guī)劃研究中的應(yīng)用。面對(duì)水資源日益減少的現(xiàn)狀，水資源規(guī)劃的重要程度越來(lái)越高。目前，我國(guó)一部分小區(qū)在規(guī)劃過(guò)程中已經(jīng)考慮到了對(duì)于水資源的規(guī)劃和利用，但是由于對(duì)地區(qū)水資源條件以及變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)并不全面，許多小區(qū)即使考慮到對(duì)水資源進(jìn)行規(guī)劃，但是并不科學(xué)，既達(dá)不到規(guī)劃水資源的目的，又浪費(fèi)了一定的人力物力。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，可以系統(tǒng)的建立一個(gè)能夠完整表達(dá)小區(qū)區(qū)域內(nèi)環(huán)境條件、水文地質(zhì)條件以及水文地質(zhì)變化過(guò)程的模型，并結(jié)合小區(qū)的建設(shè)方案進(jìn)行合理的水資源規(guī)劃，促進(jìn)水資源可循環(huán)利用的實(shí)現(xiàn)，從而有效控制水資源問(wèn)題，推動(dòng)小區(qū)環(huán)境的進(jìn)步。

5）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地下水水質(zhì)研究中的應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為了阻礙人類生存和發(fā)展的一個(gè)難題，由于工業(yè)污水亂排亂放現(xiàn)象的增加，地下水水質(zhì)已經(jīng)受到了一定的污染。面對(duì)地下水水質(zhì)污染問(wèn)題，如何運(yùn)用科學(xué)的技術(shù)設(shè)備對(duì)水質(zhì)中的各種元素進(jìn)行細(xì)致的分析，一直是有關(guān)環(huán)境專家研究的重點(diǎn)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，研究人員可以不再受以往野外實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用、場(chǎng)地等條件的限制，可以通過(guò)建立虛擬模型，真實(shí)地展示地下水水質(zhì)的變化過(guò)程和發(fā)展趨勢(shì)，從而采取更加有效的措施對(duì)地下水水質(zhì)污染問(wèn)題進(jìn)行研究和控制。

6）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地下水轉(zhuǎn)移機(jī)理研究中的應(yīng)用。大部分地下水都處于不斷運(yùn)動(dòng)中，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以解決以往實(shí)地勘察信息不準(zhǔn)確不全面的問(wèn)題，可以通過(guò)系統(tǒng)的模擬將地下水的轉(zhuǎn)移規(guī)律進(jìn)行完整的模擬和展示，從而幫助研究人員更加方便的研究水文地質(zhì)環(huán)境的特點(diǎn)。

5結(jié)論

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，是水文地質(zhì)研究工作不斷深入的必然。面對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和資源問(wèn)題，研究人員必須運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)地下水的變化過(guò)程、轉(zhuǎn)移機(jī)理、開發(fā)方案進(jìn)行更加深入的研究，從而有效的控制水資源的減少，為人類的生存和發(fā)展提供保障。endprint