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虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)以自然的視、聽(tīng)、觸等功能感受的三維環(huán)境,人們可以方便地對(duì)生成的“虛擬世界”進(jìn)行交互式的觀察、分析、操作和控制。它以仿真方式給用戶創(chuàng)造了一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體變化與相互作用的界面,使用戶可直接參與并探索仿真對(duì)象在所處環(huán)境中的作用與變化,它具有多媒體信息的感知性、沉浸性、交互性和自主性等特點(diǎn)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建出逼真的礦山工程環(huán)境對(duì)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)用價(jià)值。
為了給用戶創(chuàng)建一個(gè)能使其感到身臨其境和沉浸其中的環(huán)境,必要的條件就是根據(jù)需要能在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中逼真地顯示出客觀世界中的一切對(duì)象:不僅要求所顯示的對(duì)象模型在外形上與真實(shí)對(duì)象酷似,而且要求在形態(tài)、光照、質(zhì)感等方面十分逼真。
目前,相關(guān)軟件發(fā)展迅速、種類較多,其中常用的軟件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我國(guó)圖靈公司的VRMAP、適普公司的IMAGIS等。
1.1模型構(gòu)建軟件
MultiGenCreator是美國(guó)MultiGenParadigm公司開(kāi)發(fā)的三維建模軟件,廣泛用于視景仿真、虛擬城市、模擬設(shè)計(jì)、交互式游戲等。它在滿足實(shí)時(shí)性的前提下可生成逼真的場(chǎng)景,可進(jìn)行多邊形建模、矢量建模和地形生成。它的層次細(xì)節(jié)、多邊形篩選、邏輯篩選、繪圖優(yōu)先級(jí)、自由度設(shè)置等高級(jí)功能使得其數(shù)據(jù)格式OpenFlight在實(shí)時(shí)三維領(lǐng)域成為流行的圖像生成格式。該軟件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的數(shù)據(jù)與AutoCAD和GIS軟件結(jié)合方便。
1.2支持視景生成的語(yǔ)言——OpenGL
應(yīng)該使用已有的商品化或標(biāo)準(zhǔn)化的圖形庫(kù)和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境,其中OpenGI(服務(wù)器)及其支持系統(tǒng)就是這樣一種可選用的圖形生成環(huán)境。OpenGI可按函數(shù)庫(kù)的形式被C語(yǔ)言調(diào)用,也可以被窗口系統(tǒng)直接調(diào)用。OpenGI是使用專用圖形處理軟件接口,該接口目前由幾百個(gè)過(guò)程函數(shù)組成,用以支持用戶對(duì)高質(zhì)量三維對(duì)象的圖形和圖像進(jìn)行操作。
()penGI指令的模型是客戶/服務(wù)器模式,即一個(gè)程序(客戶)提供指令,該指令由OpenGI解釋并處理,它直接執(zhí)行3D及2D圖型的基本操作。這些操作包括轉(zhuǎn)換矩陣、光照模型和光線跟蹤、反混淆方法、z~Buf以及像素更新操作等。OpenGI也支持雙緩沖技術(shù),該技術(shù)提供了生成動(dòng)畫效果圖形所需要的機(jī)制,使所生成的圖形能夠像電影一樣平滑運(yùn)動(dòng)。
1.3視景漫游軟件
Vega是MultiGen--Paradigm公司開(kāi)發(fā)的應(yīng)用于實(shí)時(shí)視景、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的高性能軟件環(huán)境和開(kāi)發(fā)平臺(tái),由Lynx圖形化用戶接口和Vega庫(kù)組成。利用Vega庫(kù)函數(shù)可在Lynx中建立漫游所需要的場(chǎng)景、窗口、通道、運(yùn)動(dòng)和碰撞方式,可以定義對(duì)象的初始化參數(shù)并建立對(duì)象之間的相互聯(lián)系。
2地質(zhì)構(gòu)造情況的模擬
對(duì)于礦山技術(shù)人員來(lái)說(shuō)地質(zhì)構(gòu)造情況非常重要,如果對(duì)煤層、巖層、含水層、流沙層以及斷層和褶曲等情況的推斷有偏差,或圖形表現(xiàn)不直觀易懂,則在建井或生產(chǎn)過(guò)程中就可能發(fā)生塌方、突水等事故,造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件可以根據(jù)地質(zhì)體的三維分布,使礦井的規(guī)劃設(shè)計(jì)更加直觀方便。
綜合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀,三維地質(zhì)體的繪制有塊段、表面、實(shí)體和斷面建模法等。
MultiGenCreator中需要的曲面數(shù)據(jù)是ded或。dem格式,使用GIS軟件Arolnfo、用插值方法生成不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN),然后轉(zhuǎn)成USGSDEM格式,將其導(dǎo)入Creator就可以生成煤層曲面。然后,通過(guò)光照、著色、紋理、渲染等處理三維地質(zhì)體更加逼真。
3地形地貌及地物的模擬
地形地貌和地物的建立需要相應(yīng)的三維數(shù)據(jù)。如果有研究區(qū)域的紙質(zhì)地形圖,可以用掃描數(shù)字化的方法得到平面數(shù)據(jù),按照?qǐng)D上的標(biāo)注得到高程數(shù)據(jù);如果已有該區(qū)域的電子地圖,則可直接使用或通過(guò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換得到需要的數(shù)據(jù);如果沒(méi)有上述數(shù)據(jù)源,則需要由野外測(cè)量獲得。
地形生成與地質(zhì)曲面生成過(guò)程類似,先用ArcInfo將地形圖上的等高線和高程點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化,把圖上標(biāo)注的高程值輸入到屬性表中,生成不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN),然后轉(zhuǎn)成USGSDEM格式將其導(dǎo)入Creator生成三維地形。
對(duì)于建筑物、道路、圍墻、河流、湖泊等的建立,先用Auto—CAD進(jìn)行數(shù)字化,得到其平面位置。將得到的*.def文件導(dǎo)入Creator,并與地形匹配。如果建筑物比較規(guī)則,則直接將其底面按照高度拉伸為立體,如果建筑物造型比較復(fù)雜,則需要分成規(guī)則的幾部分進(jìn)行構(gòu)建。
4礦山井下巷道建模
目前,礦山信息主要是通過(guò)CAD格式的雙線采掘工程平面圖來(lái)表達(dá)。首先根據(jù)采掘工程平面圖上的高程信息,利用CAD中的三維多線段重新描繪巷道,同時(shí)將高程信息賦予每個(gè)節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)巷道的單線顯示,井筒和巷道設(shè)計(jì)要布置合理,盡量避免穿過(guò)斷層、褶曲、含水層等不良地質(zhì)構(gòu)造,盡量減少礦井建設(shè)和生產(chǎn)地面的影響。
使用MultiGenCreator進(jìn)行設(shè)計(jì),用圓柱體表示井簡(jiǎn),用半圓型截面的柱體表示巖巷,然后進(jìn)行模擬生產(chǎn),以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能遇到的問(wèn)題,對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和選擇。設(shè)計(jì)方案完成后可模擬不同設(shè)備、不同開(kāi)采方式的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn),從而達(dá)到優(yōu)化礦井設(shè)計(jì)和生產(chǎn)系統(tǒng)的目的。綜合考慮地質(zhì)和技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等各種因素,選擇合理的方案。
5虛擬巷道系統(tǒng)的建立
虛擬巷道系統(tǒng)是對(duì)礦井真實(shí)巷道多分辨率的三維虛擬表示,建立的主要任務(wù)之一是實(shí)現(xiàn)基于web環(huán)境下的可交互的、真實(shí)巷道的三維可視化表達(dá),用戶可以從各個(gè)角度對(duì)巷道虛擬環(huán)境進(jìn)行任意的瀏覽和觀察,并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各種交互。
5.1礦井巷道的建模
礦井中各種實(shí)體大多是三維實(shí)體,其表面為不規(guī)則曲面,且內(nèi)部礦體品位分布不均勻。對(duì)于礦體的外形,可用一個(gè)不規(guī)則的封閉曲面來(lái)確定。為確定礦體的范圍,要經(jīng)地表勘查、地下勘探及推估等手段來(lái)完成。在瀏覽器上三維實(shí)體模型,可通過(guò)將現(xiàn)有的三維礦體模型中存儲(chǔ)的信息按照一定的規(guī)范轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中構(gòu)建三維礦井巷道模型,首先應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,這是因?yàn)镸uhiGenCreator中采用的坐標(biāo)系和地學(xué)中實(shí)際采用的坐標(biāo)系的含義有所不同。MultiGenCreator中采用的坐標(biāo)系為符合右手規(guī)則的空間坐標(biāo)系,是以MuhiGenCreator瀏覽器中用戶區(qū)的中作為其坐標(biāo)系的圓心,基底坐標(biāo)為XOZ面,y表示高程。其坐標(biāo)長(zhǎng)度以米為單位,標(biāo)準(zhǔn)角度以弧度為單位。因此,為使它與人們通常采用的地學(xué)坐標(biāo)系保持一致,應(yīng)將原來(lái)礦井三維實(shí)體的(,Y,:)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為MuhiGenCreator坐標(biāo)系中的(,Y,Z)。轉(zhuǎn)換后的三維實(shí)體坐標(biāo)應(yīng)滿足虛擬場(chǎng)景中所采用的局部坐標(biāo)系顯示的需要。由于礦井實(shí)體坐標(biāo)的數(shù)值一般相當(dāng)大,而實(shí)際顯示坐標(biāo)值的前幾位高位數(shù)據(jù)對(duì)圖形形狀不產(chǎn)生任何影響,因此可將地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)各分量同時(shí)做一預(yù)選。
5.2虛擬巷道場(chǎng)景的繪制
對(duì)于規(guī)則格網(wǎng)構(gòu)成的礦山地表模型及礦井實(shí)體的頂?shù)装鍞?shù)字表面模型,可用ElevationGrid節(jié)點(diǎn)構(gòu)建。該節(jié)點(diǎn)能很容易有效地設(shè)計(jì)創(chuàng)建一個(gè)位于局部坐標(biāo)系X()Z平面上高低起伏的地域造型。該造型用高度值組成的標(biāo)量陣列描述,陣列指定了表面每個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)上的高度。和z方向的柵格點(diǎn)數(shù)量可以分別用xDimension和zDimension域建立。xSpacing和zSpacing域值指定了柵格行和列之間的空間。Height域的值指定了每一個(gè)柵格點(diǎn)的海拔高度,基底上的每一個(gè)柵格點(diǎn)都與height矩陣中的一個(gè)海拔值相對(duì)應(yīng);colorPerVertex域指定為TRUE或FAISE,表示color域中指定的顏色是用到ElevationGrid節(jié)點(diǎn)的每個(gè)頂點(diǎn)上(TRUE),還是應(yīng)用到每個(gè)四邊形上(FAISE);此外,通過(guò)建立solid域值,所有的海拔柵格都可以當(dāng)作實(shí)體。
對(duì)于由不同的三角面構(gòu)成的復(fù)雜地表模型,則需要用MUITIGENCREATO提供的萬(wàn)能幾何節(jié)點(diǎn)IndexedFaceSet來(lái)創(chuàng)建,它有coord與coordlndex兩個(gè)域,與IndexedFaceSet節(jié)點(diǎn)中的兩個(gè)域類似,前者提供了一個(gè)節(jié)點(diǎn),列出了構(gòu)造面幾種所有面的坐標(biāo)。Coordlndex域的值提供了一張描述一張或多張面周界的列表。其中每一個(gè)值都是整型索引,并且每個(gè)索引都指定了在coord域內(nèi)的坐標(biāo)列表中的一個(gè)坐標(biāo)。在實(shí)際的創(chuàng)建過(guò)程中,要求建立三角網(wǎng)的各個(gè)三角面按照法線方向向外的法則。
6結(jié)語(yǔ)
應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),生成一個(gè)逼真的礦山虛擬環(huán)境(VirtualEnvironment)。這樣在礦山設(shè)計(jì)或研究階段,科研人員可以置身于礦山虛擬環(huán)境下直觀審視礦山,按照設(shè)計(jì)給定的工藝方法和參數(shù),選擇設(shè)備及確定生產(chǎn)模式。從基建到閉坑的全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。設(shè)計(jì)結(jié)束后,設(shè)計(jì)單位、礦山企業(yè)可向?qū)彶檎?、公眾展示一個(gè)三維和動(dòng)態(tài)的礦山??傊?,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在礦山設(shè)計(jì)、技術(shù)改造、生產(chǎn)中可廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn):
[1]古德生.金屬礦山深部開(kāi)采中的科學(xué)問(wèn)題[A].香山科學(xué)會(huì)議第175次學(xué)術(shù)討論會(huì)[c].北京:2001.
[2]喬林,費(fèi)廣正等.OpenGI程序設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,2002:130~134.
[3]齊安文等.三維地學(xué)模擬述評(píng)及其礦山應(yīng)用關(guān)鍵問(wèn)題.《中國(guó)礦業(yè)》.2001(5):10.
[4張瑞新、任延祥.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及采礦工程中的應(yīng)用.《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》,1998(3):27
在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,依賴的是硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備,這種實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴,建設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室至少需要30~40萬(wàn)元,在使用的過(guò)程中因?yàn)閷W(xué)生不能夠熟練操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器,容易造成損壞,維護(hù)費(fèi)用也很高,使得很多實(shí)驗(yàn)教學(xué)很難開(kāi)展。虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)(建設(shè)成本大大低于硬件實(shí)驗(yàn)室)放置在學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中即可,依靠信息技術(shù)在計(jì)算機(jī)上最大程度地模擬出與硬件實(shí)驗(yàn)相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,并且提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理一體化功能。平臺(tái)內(nèi)可以由教師設(shè)計(jì)驗(yàn)證性典型實(shí)驗(yàn)并制定實(shí)驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),平臺(tái)會(huì)根據(jù)學(xué)生實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況并依據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及存在的問(wèn)題,教師再針對(duì)性普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行講解,做到教學(xué)重點(diǎn)突出。虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)內(nèi)部具有各種電子元器件和儀器儀表用以進(jìn)行設(shè)計(jì)、連接、配置和調(diào)試,并可以根據(jù)需要進(jìn)行添加,器件庫(kù)比硬件實(shí)驗(yàn)室配備更加豐富。只要具備網(wǎng)絡(luò),學(xué)生可以利用任何能夠支配的時(shí)間反復(fù)設(shè)計(jì)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn),即使是多個(gè)班級(jí)的學(xué)生同時(shí)做實(shí)驗(yàn)也可以,這樣就解決了實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所受限的問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)過(guò)程不會(huì)造成設(shè)備的損耗;平臺(tái)內(nèi)部含有幫助功能,學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題可以自行查詢解決問(wèn)題,增強(qiáng)了學(xué)生的自學(xué)能力。
2采用虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)和虛擬仿真軟件的對(duì)比研究
虛擬仿真軟件中元件采用的是元器件符號(hào),儀器儀表采用例化的符號(hào),界面方便整潔、易于調(diào)試,但是對(duì)于學(xué)生認(rèn)知的能力幫助不大;虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)內(nèi)部的元器件和儀表儀器,是按照實(shí)際器件模型來(lái)進(jìn)行建模。比如對(duì)于電阻來(lái)說(shuō),采用和實(shí)際實(shí)物相同的色環(huán)電阻,這對(duì)于學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)器件和設(shè)備具有很大的幫助作用,對(duì)于儀器儀表也都是采用和實(shí)際儀表相同的操作界面,直觀性強(qiáng),可操作性高,避免了學(xué)生在實(shí)際實(shí)物操作過(guò)程中因?yàn)椴皇煜?shí)驗(yàn)設(shè)備而產(chǎn)生損失。虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)中,在設(shè)計(jì)搭建電路之前要考慮元器件在整個(gè)區(qū)域的排放位置,如果擺放不正確就需要?jiǎng)h除后重新搭建,這類似于在實(shí)際面包板中搭建電路,在設(shè)計(jì)電路之前必須先對(duì)整體進(jìn)行布局思考;在仿真軟件中搭建電路的整體擺放特別方便,如果有錯(cuò)誤也可以進(jìn)行整體移動(dòng)。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō),采用虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)沒(méi)有采用虛擬仿真軟件方便快捷,但是有利于學(xué)生提前思考能力的培養(yǎng),盡量把問(wèn)題解決在發(fā)生之前。對(duì)于虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)和虛擬仿真軟件相比,仿真軟件的功能更強(qiáng)大,虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)更加針對(duì)學(xué)生日常實(shí)驗(yàn),而仿真軟件更針對(duì)學(xué)生進(jìn)行大型設(shè)計(jì)。在仿真軟件中,如果有兩條導(dǎo)線相連一般通過(guò)節(jié)點(diǎn)的方式,在虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)中一般通過(guò)接到連接的器件管腳的方式,因?yàn)樵趯?shí)際中用面包板,不能夠使用裸線,因此它們之間的相連是通過(guò)接到對(duì)應(yīng)器件節(jié)點(diǎn)的方式。針對(duì)模擬電子技術(shù)課程中的三極管放大電路分別采用虛擬仿真軟件和虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并在學(xué)生實(shí)驗(yàn)后針對(duì)這兩種方法和采用硬件實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較,95%以上的學(xué)生認(rèn)為采用虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)的方式比采用虛擬仿真軟件的方式更加接近真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境,如果能在課程實(shí)驗(yàn)中先進(jìn)行虛擬平臺(tái)實(shí)驗(yàn),再進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)互補(bǔ)的實(shí)驗(yàn)的模式能更加有效地促進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
3結(jié)論
在計(jì)算機(jī)技術(shù)當(dāng)中應(yīng)用虛擬化技術(shù),需要能夠支持可虛擬化的機(jī)器,保證機(jī)器為虛擬化提供發(fā)展環(huán)境。系統(tǒng)管理程序是當(dāng)前平臺(tái)硬件與系統(tǒng)管理程序的抽象化體現(xiàn),具有隱性含義[1]?;谝欢ń嵌确治?,該管理系統(tǒng)被稱之為是具體操作系統(tǒng),即主機(jī)操作系統(tǒng)。管理系統(tǒng)的上一層結(jié)構(gòu)是客戶操作系統(tǒng),即所謂的虛擬機(jī)。不同的虛擬機(jī)與主機(jī)系統(tǒng)之間存在一定區(qū)別,表現(xiàn)出相互隔離的關(guān)系。
二、計(jì)算機(jī)技術(shù)中虛擬化工作的運(yùn)行方式
2.1橋接模式
橋接模式是虛擬化技術(shù)的一種表現(xiàn)形式,此種方式主要是利用虛擬化軟件在局域網(wǎng)基礎(chǔ)之上構(gòu)建一個(gè)全新的虛擬服務(wù)器,保證為計(jì)算機(jī)用戶提供健全的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系,并將虛擬機(jī)當(dāng)做主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行操作應(yīng)用,與其他計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備相連接。在同一網(wǎng)絡(luò)中,分配相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩護(hù)以及網(wǎng)關(guān)內(nèi)容,確保每一項(xiàng)內(nèi)容與實(shí)際運(yùn)行并無(wú)差異,實(shí)現(xiàn)虛擬主機(jī)與主機(jī)的正常網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。
2.2網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式
運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)訪問(wèn)局域網(wǎng)絡(luò)。采用此種工作方式,其根本目的在于虛擬技術(shù)接入到互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中較為快捷,不需要進(jìn)行額外的配置與具體操作,在宿主機(jī)能夠正常訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上,達(dá)到訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的目的。在這一方面,虛擬機(jī)則更像是一臺(tái)真實(shí)的計(jì)算機(jī),通過(guò)DHCP獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)[2]。
2.3主機(jī)模式
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,想要實(shí)現(xiàn)特定環(huán)境下對(duì)真實(shí)與虛擬環(huán)境進(jìn)行分析,運(yùn)用主機(jī)模式較為快捷。運(yùn)用此種方式,在保證主機(jī)與虛擬機(jī)有效隔離的同時(shí),還能夠控制虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。在主機(jī)模式下,虛擬系統(tǒng)只能夠基于主機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn),基于DHCP服務(wù)器確定動(dòng)態(tài)分配。
三、計(jì)算機(jī)技術(shù)中虛擬化技術(shù)的運(yùn)用措施
3.1構(gòu)建虛擬應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境
虛擬應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境的構(gòu)建,是虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)當(dāng)中運(yùn)用的前提條件。良好的虛擬應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境,對(duì)提升在計(jì)算機(jī)技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用效用至關(guān)重要。虛擬應(yīng)用的開(kāi)發(fā)條件,需摒棄傳統(tǒng)的觀念。因此,計(jì)算機(jī)操作人員可基礎(chǔ)虛擬化技術(shù)的研究下,在一定范圍內(nèi)構(gòu)建小規(guī)模的開(kāi)發(fā)環(huán)境,為虛擬化技術(shù)的應(yīng)用效果提供前提保障。
3.2對(duì)異構(gòu)資源進(jìn)行整合
虛擬化技術(shù)在當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用,其中存在的主要問(wèn)題是硬件不同品牌以及不同供貨商所能夠提供的硬件設(shè)備與資源不匹配,產(chǎn)生嚴(yán)重的功耗損耗。因此,對(duì)于上述問(wèn)題,需要充分運(yùn)用虛擬化技術(shù),將異構(gòu)資源進(jìn)行整合,在降低成本的同時(shí),為計(jì)算機(jī)用戶提供良好以及統(tǒng)一的系統(tǒng)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)性發(fā)展。
3.3提升系統(tǒng)安全性
虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)當(dāng)中的運(yùn)用,其根本的阻礙因素是系統(tǒng)缺乏安全的環(huán)境,知識(shí)虛擬化技術(shù)安全問(wèn)題得不到保障。對(duì)此方面的內(nèi)容,計(jì)算機(jī)技術(shù)人員需要盡最大努力,提升系統(tǒng)安全性因素??刹扇〗MM,通過(guò)專業(yè)化手段為虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)中的運(yùn)用提供安全可靠的數(shù)據(jù)平臺(tái),基于安全角度提升系統(tǒng)實(shí)效性[3]??傊?,提升系統(tǒng)的安全性不但為用戶提供了良好并安全的發(fā)展環(huán)境,還能夠推動(dòng)虛擬化技術(shù)水平的健全與完善。上述三種方法,是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)以及虛擬化技術(shù)的角度進(jìn)行分析,提出具體建議。虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用,涉及的內(nèi)容以及涵蓋范圍較為廣泛,還需相關(guān)學(xué)者進(jìn)一步研究,為虛擬化技術(shù)提供良好的發(fā)展環(huán)境。
四、結(jié)論
計(jì)算機(jī)技術(shù)用于建筑設(shè)計(jì)已有多年,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD),主要是幫助設(shè)計(jì)者把設(shè)計(jì)、計(jì)算、畫圖、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理等繁重工作交給計(jì)算機(jī)完成,而設(shè)計(jì)者把主要精力用于創(chuàng)造性構(gòu)思。計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果,可通過(guò)圖形設(shè)備向設(shè)計(jì)者展示,并可模擬,允許設(shè)計(jì)者作出修改。虛擬現(xiàn)實(shí)(簡(jiǎn)稱
VR)技術(shù)能創(chuàng)造身臨其境的感覺(jué)。
虛擬現(xiàn)實(shí)也稱虛擬環(huán)境或虛擬真實(shí)環(huán)境,是迅速發(fā)展的一項(xiàng)綜合性計(jì)算機(jī)、圖形交互技術(shù),它集成了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體、人工智能、多傳感器、網(wǎng)絡(luò)并行處理,利用計(jì)算機(jī)生成的三維空間形象實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)合成技術(shù),通過(guò)視、聽(tīng)、觸覺(jué),以圖表及動(dòng)畫方式呈現(xiàn),讓觀看者“眼見(jiàn)為明”。它改變了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)被動(dòng)靜態(tài)的信息傳遞方式。它的特性包括:(1)交互性(interactive);(2)想像性(imagination);(3)沉浸性(immersion)。虛擬現(xiàn)實(shí)就建筑視覺(jué)模擬的可行性而言,應(yīng)用領(lǐng)域可包括:建筑物模擬、室內(nèi)設(shè)計(jì)模擬、城市景觀模擬、施工過(guò)程模擬、物理環(huán)境模擬、防災(zāi)模擬、歷史性建筑模擬等。在建筑設(shè)計(jì)中既要進(jìn)行空間形象思維,又要考慮到以用戶的感受為核心,是一連串的創(chuàng)新過(guò)程,包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、維護(hù)等。巨大的成本和不可逆的執(zhí)行程序,不能出現(xiàn)過(guò)多的差錯(cuò),虛擬現(xiàn)實(shí)是一種可以創(chuàng)造和體現(xiàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),虛擬世界是整體虛擬環(huán)境或給定仿真的對(duì)象的全體,充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和虛擬現(xiàn)實(shí),可減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,縮短設(shè)計(jì)周期,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,節(jié)省投資。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。
2展示建筑物的整個(gè)信息
現(xiàn)階段的二維、三維的表達(dá)方式,只能傳遞建筑物部分屬性的信息,并且只能提供單一尺度的建筑物信息,使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可展示一棟活生生的虛擬建筑物,使人產(chǎn)生身臨其境之感,設(shè)計(jì)不僅僅是設(shè)計(jì)者的事,住戶、管理部門都可起到輔助決策的作用。
3遠(yuǎn)距離瀏覽
設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的建筑物與工程單位可以相互溝通交流,通過(guò)萬(wàn)維網(wǎng)達(dá)到遠(yuǎn)距離瀏覽,也可以以計(jì)算機(jī)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)與虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言整合,虛擬現(xiàn)實(shí)用于Internet網(wǎng)中提高其普遍性與實(shí)用性。
4實(shí)時(shí)多方案比較
在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中,一般都會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)的建筑物提出不同的設(shè)計(jì)方案,對(duì)未來(lái)建筑物的形象做多種設(shè)想,在虛擬的建筑三維空間中,可以實(shí)時(shí)地切換不同的方案,在同一個(gè)觀察點(diǎn)或同一個(gè)觀察序列中感受不同的建筑外觀,這樣,有助于比較不同的建筑方案的特點(diǎn)與不足,以便進(jìn)一步進(jìn)行決策。事實(shí)上,利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不但能夠?qū)Σ煌桨高M(jìn)行比較,而且可以對(duì)某個(gè)特定的局部作修改,并實(shí)時(shí)地與修改前的方案進(jìn)行分析比較。
5專用的人機(jī)接互
人機(jī)接口是使用者與計(jì)算機(jī)溝通的橋梁,它是代表使用者意圖的轉(zhuǎn)換及計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行,良好的人機(jī)接口的建立,可減少使用者對(duì)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)時(shí)間和增強(qiáng)系統(tǒng)的使用效率。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建筑設(shè)計(jì)中,必須有特定的人機(jī)接口模式:(1)使用者模式。使用者直接進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)中,進(jìn)行觀測(cè)
與互動(dòng)操作,以第一人稱的觀測(cè)方式,進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸觀察,隱藏的接口,只有在使用時(shí)才出現(xiàn);(2)者模式。在虛擬現(xiàn)實(shí)中,常因沉浸環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的感性差距,而造成空間迷失現(xiàn)象,以至于使用者無(wú)法掌握虛擬現(xiàn)實(shí)中的狀態(tài),以空間者的虛擬環(huán)境信息的提供,以第一和第二人稱的觀察方式,進(jìn)行虛擬環(huán)境中的觀測(cè);(3)監(jiān)控模式。使用者以第三人稱的方式,監(jiān)控虛擬現(xiàn)實(shí)中所有的現(xiàn)實(shí)狀態(tài),并進(jìn)行虛擬物的監(jiān)視與控制,而接口的產(chǎn)生與虛擬現(xiàn)實(shí)的種類并無(wú)絕對(duì)的關(guān)系;(4)浸入操作模式。將控制虛擬現(xiàn)實(shí)物的接口,置于虛擬現(xiàn)實(shí)中,以進(jìn)行仿真式的操作模擬,使用者以
第一人稱的操作方式,對(duì)虛擬物進(jìn)行控制。從系統(tǒng)整合的觀點(diǎn)來(lái)分析建筑設(shè)計(jì),系統(tǒng)的接口連結(jié)不
當(dāng),影響設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工程序。
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基本上有兩種:模型式和圖像式。以模型式虛擬現(xiàn)實(shí),以虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言(簡(jiǎn)稱VRML)為主要描述語(yǔ)言,使得建筑設(shè)計(jì)可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維建模,利用效果圖和三維施工圖與資料庫(kù),并利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)連結(jié)到資料庫(kù)作為實(shí)時(shí)模擬操作。虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言,可用來(lái)在萬(wàn)維網(wǎng)(3W)中定義與更多信息相關(guān)聯(lián)的三維世界的布局和內(nèi)容,使之能夠在一個(gè)交互的三維空間中很容易地被表達(dá)出來(lái)。當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言瀏覽器啟動(dòng)后,它會(huì)將虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言中的信息解釋成虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言空間中的建筑物的幾何形體的描述,一旦VRML空間被用戶的瀏覽器解釋,它將提供實(shí)時(shí)顯示,一秒鐘可以顯示多次,這樣,用戶的機(jī)器上將會(huì)有一個(gè)活動(dòng)的場(chǎng)景。
6應(yīng)用實(shí)例
荷蘭的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起步較快,Eindoven大學(xué)的Calibre研究院已用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和咨詢,他們開(kāi)發(fā)的軟件包由一組類CAD的函數(shù)組成,稱為CAAD軟件,為建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建、修改和可視化提供了工具包,它支持AutoCADDXF文件的輸入輸出,而且能夠用于虛擬環(huán)境中增加動(dòng)畫和對(duì)象的動(dòng)態(tài)行為。已用該系統(tǒng)模型化了一座小城市,具體目標(biāo)是在河中小島上設(shè)計(jì)一棟博物館。這座城市由好幾百棟建筑物組成,坐落在河邊斜坡上,可以俯瞰小島。首先,數(shù)字化該城市的地圖,創(chuàng)建基本的AutoCAD模型;其次,按真實(shí)三維位置安排每棟建筑物,同時(shí)也考慮山坡的輪廓;再次,加上建筑細(xì)節(jié),如門框和窗框設(shè)計(jì),以便標(biāo)準(zhǔn)地表現(xiàn)該城市的美學(xué)特征。該應(yīng)用實(shí)例讓人們領(lǐng)略了該領(lǐng)域和他們所取得的成果。
在美國(guó)洛杉磯和費(fèi)城的虛擬建筑三維模擬系統(tǒng)被認(rèn)為是全球最成功的虛擬建筑模擬系統(tǒng)之一。各國(guó)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都在研究和應(yīng)用,我國(guó)也一樣,在虛擬世界建筑方面,都已制作和展示了復(fù)雜的虛擬世界模型。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所涉領(lǐng)域十分廣泛,技術(shù)潛力巨大,在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用前景廣闊,但軟硬件投資巨大,可重復(fù)性低,如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造數(shù)據(jù)庫(kù)/計(jì)算機(jī)輔助工程,多媒體/臺(tái)式視頻,圖形藝術(shù),形象/動(dòng)畫制作,科學(xué)可視化,實(shí)時(shí)模擬等的硬件價(jià)格很高。
關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)土木工程可視化計(jì)算
一、引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長(zhǎng)和基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的加入,建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模越來(lái)越大、結(jié)構(gòu)形式日益復(fù)雜,對(duì)土木工程學(xué)科管理的科學(xué)性、精確性要求越來(lái)越高。實(shí)現(xiàn)土木工程的信息化、智能化、可視化和集成化成為土木建筑工程項(xiàng)目管理現(xiàn)代化的要求和本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualReality,VR)是綜合性與集成性極強(qiáng)的高新技術(shù),在軍事、醫(yī)學(xué)、設(shè)計(jì)、藝術(shù)、娛樂(lè)等多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。土木工程中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涉及土木工程領(lǐng)域的各個(gè)學(xué)科,已顯示出一定的實(shí)用性,技術(shù)潛力十分巨大,應(yīng)用前景非常廣闊[1]。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其特點(diǎn)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),又稱靈境技術(shù),是20世紀(jì)末興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)。它融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個(gè)信息技術(shù)分支,大大推進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。VR技術(shù)是把抽象、復(fù)雜的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)空間轉(zhuǎn)化為直觀的、用戶熟悉的事物。它的技術(shù)實(shí)質(zhì)在于提供一種高級(jí)的人機(jī)接口。利用VR技術(shù)所產(chǎn)生的局部世界是人造和虛構(gòu)的,并非是真實(shí)的,但當(dāng)用戶進(jìn)入這一局部世界時(shí),在感覺(jué)上與現(xiàn)實(shí)世界卻是基本相同的。因此,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了人與計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動(dòng)的現(xiàn)狀,給用戶提供了一個(gè)趨于人性化的虛擬信息空間。它以模擬方式為使用者創(chuàng)造了一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖像世界,在視、聽(tīng)、觸、嗅等感知行為的逼真體驗(yàn)中,使參與者可直接參與和探索虛擬對(duì)象所處環(huán)境的作用和變化,仿佛置身于現(xiàn)實(shí)世界中。一個(gè)身臨其境的虛擬環(huán)境系統(tǒng)是由包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理與模式識(shí)別、智能接口技術(shù)、人工智能技術(shù)、多傳感器技術(shù)、語(yǔ)音處理與音像技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等不同功能、不同層次的具有相當(dāng)規(guī)模的子系統(tǒng)所構(gòu)成的大型綜合集成環(huán)境。所以,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是綜合性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具備以下三個(gè)方面的特性。
1.沉浸性
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的生理心理特點(diǎn),由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像,使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備,便可將自己置身于虛擬環(huán)境中,成為虛擬環(huán)境中的一員。使用者與虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象的相互作用,就如同在現(xiàn)實(shí)世界中的一樣,一切感覺(jué)都是那么逼真,有一種身臨其境的感覺(jué)。
2.交互性
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互,使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標(biāo)進(jìn)行交互,而且能夠通過(guò)特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。使用者通過(guò)自身的語(yǔ)言、身體運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作等自然技能,就能對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行考察或操作。
3.多感知性
由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽(tīng)、觸、動(dòng)覺(jué)的傳感及反應(yīng)裝置,因此,使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、動(dòng)覺(jué)等多種感知,從而達(dá)到身臨其境的感受。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用
1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用前景
在土木工程中,長(zhǎng)期以來(lái)人們不得不用抽象的概念表示非常豐富的內(nèi)容,如用平面圖、剖面圖、立面圖等平面圖形成一些規(guī)定的符號(hào)來(lái)表示三維的立體建筑,用比較抽象的圖形和精練的語(yǔ)言來(lái)描述復(fù)雜的場(chǎng)景,以傳遞大量的信息。但這一種信息處理與傳遞方式受到信息接受者所從事的職業(yè)、知識(shí)結(jié)構(gòu)及理解能力的影響,交流起來(lái)非常困難。
VR技術(shù)的發(fā)展為我們克服這一困難提供了極其有效的手段。用虛擬現(xiàn)實(shí)既能表示真實(shí)的世界,也可以表示虛擬的世界。表示真實(shí)世界時(shí),可以突破物理空間和時(shí)間的約束,做到能“超越現(xiàn)實(shí)”;在表示虛擬世界時(shí),又能使其中的虛擬物體表示出三維逼真感,以達(dá)到身臨其境的感受,最后形成一種“人能沉浸其中、超越其上、進(jìn)出自如、交互作用的三維信息空間”。VR技術(shù)為用戶提供了一種新型的人機(jī)接口,它利用計(jì)算機(jī)生成交互式三維環(huán)境,不僅使參與者能夠感受到景物或模型的逼真存在,并且對(duì)參與者的運(yùn)動(dòng)和操作做出實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的響應(yīng)。
2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用領(lǐng)域
由于具有上述的優(yōu)勢(shì)特征,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程中得到了廣泛的應(yīng)用,并且具有廣闊的應(yīng)用前景?,F(xiàn)階段,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面[2]。
(1)在虛擬施工過(guò)程和施工結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用[3]
在實(shí)際工程施工中,復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)和施工結(jié)構(gòu)計(jì)算是一個(gè)難度較大的問(wèn)題,前者難點(diǎn)關(guān)鍵就在于施工現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機(jī)械設(shè)備間的空間關(guān)系的表達(dá);后者在于施工結(jié)構(gòu)在施工狀態(tài)和荷載下的變形大于就位以后或結(jié)構(gòu)成型以后。
基于虛擬現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),在虛擬的環(huán)境中,建立周圍場(chǎng)景、結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機(jī)械設(shè)備等的三維CAD模型(虛擬模型),形成基于計(jì)算機(jī)的具有一定功能的仿真系統(tǒng),讓系統(tǒng)中的模型具有動(dòng)態(tài)性能,并對(duì)系統(tǒng)中的模型進(jìn)行虛擬裝配,根據(jù)虛擬裝配的結(jié)果,在人機(jī)交互的可視化環(huán)境中對(duì)施工方案進(jìn)行修改。復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工涉及的因素較多,起重機(jī)的布置位置、高度,纜風(fēng)繩著力點(diǎn)的選擇,構(gòu)件堆場(chǎng)的位置,起重機(jī)的開(kāi)行路線,構(gòu)件起吊路線等,都是施工方案設(shè)計(jì)必須考慮的問(wèn)題。若對(duì)這些問(wèn)題考慮得不夠,則工程施工的進(jìn)度、成本等都會(huì)受到影響,甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。
建筑結(jié)構(gòu)施工前往往要對(duì)施工方案進(jìn)行受力狀態(tài)復(fù)核。如在大跨空間結(jié)構(gòu)施工中,不僅要考慮施工過(guò)程的安全性、可行性,還要考慮結(jié)構(gòu)本身在施工過(guò)程中安全性、可靠性。某展覽中心,鋼結(jié)構(gòu)屋蓋支承在鋼桅桿上,桅桿兩端為錐形,與下部混凝土結(jié)構(gòu)鉸結(jié)。為了減小鋼桁架的變形,更為了維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,在鋼屋蓋桅桿和混凝土之間,采用了一系列的斜拉索(前索、背索、穩(wěn)定索)和撐桿,形成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系。在鋼結(jié)構(gòu)的施工中,不同的支撐方案、不同的拼接方案,在結(jié)構(gòu)的不同部位會(huì)引起不同的效應(yīng),而隨著連接桿件的安裝,這些施工階段的應(yīng)力將殘余在結(jié)構(gòu)部位上,并影響到最終的結(jié)構(gòu)受力安全性;并在結(jié)構(gòu)就位過(guò)程中,有可能失穩(wěn)和變形。這就需要進(jìn)行施工過(guò)程的精確分析。用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對(duì)不同的方案,在短時(shí)間內(nèi)做大量的分析,從而保證施工方案最優(yōu)化。
(2)在工程項(xiàng)目招標(biāo)投標(biāo)中的應(yīng)用
建筑業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè),建筑市場(chǎng)的過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)已是長(zhǎng)期的事實(shí)。現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目的運(yùn)作,業(yè)主處于絕對(duì)有利的地位。在有限的時(shí)間內(nèi),如何使業(yè)主和評(píng)標(biāo)的專家很好地了解招投標(biāo)文件的編制和被認(rèn)可的程度直接關(guān)系到承包商有沒(méi)有中標(biāo)的機(jī)會(huì)。因此,承包商在注重投標(biāo)文件的技術(shù)可行、報(bào)價(jià)合理的同時(shí),也非常注重投標(biāo)文件的包裝。尤其是大型工程、國(guó)家重點(diǎn)工程和國(guó)際工程的招標(biāo)投標(biāo),往往在項(xiàng)目企劃階段就已經(jīng)開(kāi)始這方面的運(yùn)作[4]。
借助虛擬仿真系統(tǒng),把不能預(yù)演的施工過(guò)程和方法表現(xiàn)出來(lái),不僅節(jié)省了時(shí)間和建設(shè)投資,而且不用項(xiàng)目經(jīng)理的現(xiàn)場(chǎng)答辯,方案的優(yōu)劣就一目了然。這無(wú)疑大大增加了承包商中標(biāo)的幾率。
(3)在可視化計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用
可視化計(jì)算將是今后一個(gè)重要的發(fā)展方向。在科研中,人們會(huì)遇到大量數(shù)據(jù),為從中得出有價(jià)值的規(guī)律和結(jié)論,需要對(duì)龐大的數(shù)據(jù)量進(jìn)行認(rèn)真分析。對(duì)科學(xué)計(jì)算取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化加工或三維圖形顯示,可通過(guò)交互改變參數(shù)來(lái)觀察計(jì)算結(jié)果的全貌及其變化,實(shí)現(xiàn)參數(shù)化及可視化計(jì)算,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)生了飛躍式的發(fā)展。
在運(yùn)用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí),利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以通過(guò)顏色的深淺給出三維物體中各點(diǎn)力的大小,用不同顏色表示出不同的等力面;也可以任意變換角度,從任何點(diǎn)去觀察。還可以利用VR的交互性能,實(shí)時(shí)修改各種數(shù)據(jù),以便對(duì)各種方案及結(jié)果進(jìn)行比較。這樣就使工程師的思維更加形象化,概念更易于理解。把可視化計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于超大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、工程控制和結(jié)構(gòu)分析中,將增強(qiáng)計(jì)算軟件的前后置處理能力。例如,在橋梁工程控制和結(jié)構(gòu)分析的可視化計(jì)算中,倒退(拆)分析結(jié)構(gòu)倒拆動(dòng)態(tài)演示、結(jié)構(gòu)理想施工線型顯示、施工階段主梁形心線的設(shè)計(jì)曲線和實(shí)測(cè)擬合曲線的顯示、前進(jìn)分橋結(jié)構(gòu)拼裝動(dòng)態(tài)演示、施工預(yù)告圖形顯示、主梁內(nèi)力圖顯示、危險(xiǎn)截面應(yīng)力分布圖顯示等等。更重要的是能借助圖形或圖像來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地控制結(jié)構(gòu)的重分析和獲取施工控制數(shù)據(jù),同時(shí)能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)演示和控制設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程。
四、結(jié)語(yǔ)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不斷發(fā)展,專用于計(jì)算機(jī)圖形和多媒體信息處理的高性能DSP芯片可使處理能力提高上百倍,三維圖形算法和參數(shù)化建模算法等可使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更加成熟。目前,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還有很多不完善的地方,尤其在土木工程的研究方面,我們應(yīng)努力建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)發(fā)有價(jià)值的虛擬現(xiàn)實(shí)工程系統(tǒng),使其在工程設(shè)計(jì)、施工、管理和可視化計(jì)算等方面得到更廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1]張躍.土木工程中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[N].科技日?qǐng)?bào).1997年6月23日.
[2]沈金良.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技交流,2004,(3).
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