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建筑虛擬仿真技術范文1
【關鍵詞】虛擬仿真技術；建筑施工；應用研究
【中圖分類號】V448.15+3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0168-01
隨著現代科學技術的飛速發展，虛擬技術和仿真技術逐漸開始了有機整合，成功運用在了建筑工程的設計與施工中，并且完全改變了傳統模式下的建筑設計和施工。究竟虛擬仿真技術是什么，它又是如何應用于建筑施工中，這些都是本文接下來會探討的話題。
一、虛擬仿真技術概述
傳統的仿真技術不能夠模擬出人對于外界情況的感知，而虛擬仿真技術涉及到了關于仿真人的感知模型。虛擬仿真技術是在多媒體技術、傳感技術、仿真技術以及計算機技術快速發展的基礎上，虛擬技術與仿真技術有機結合的產物。虛擬技術與仿真技術完美結合在了一起，則能利用虛擬的現實技術建立與試驗仿真的模擬模型，將仿真的過程和結果通過可視化、圖像化的方式呈現出來，強有力地推動了仿真技術的高速發展。虛擬仿真技術具有四個基本特性，包括沉浸性、交互性、虛幻性與逼真性，這些特性在虛擬仿真技術中得到了有效的體現，同時也提升了虛擬仿真技術在仿真技術領域的競爭力。
二、虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究分析
虛擬仿真技術在現代建筑施工中的應用越來越普遍，意義也越重大。本文將從以下幾個方面展開虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究分析：
（一）虛擬施工技術的應用研究
從一定層面上講，建筑施工過程實際上就是把施工的設計圖轉化為實物的—個過程，只是這個“轉化”的含義及意義都非常重大。傳統的施工方法與方式太多，容易跟著實際情況產生變化，而且從圖紙的設計到具體的施工環節，一般都很難按照原計劃設計的圖紙進行。此外，傳統的施工技術為了確保施工順利完成，一般總是憑借經驗實施工程，然而某些經驗往往會給施工帶來決定性的失誤。當前，大部分的建筑工程采用了全新結構，傳統的施工技術已經無法適應當下復雜的施工條件，因此轉變施工技術才是重點。虛擬施工技術應用于建筑施工中，能夠改善傳統技術下的盲目、主觀與隨意，能最大化地提高工程的質量，減少成本、耗材，提高施工的安全。利用虛擬施工技術的交互性和高度仿真性，可以建立施工設計的幾何模型，建筑施工的相關人員能夠根據所需進行施工的虛擬試驗，從而篩選出最佳的設計方式。
（二）仿真技術的應用研究
仿真系統是虛擬仿真技術的基礎之一，它能夠仿真虛擬建筑物施工周圍環境的外景，并且效果非常良好。通過仿真系統，可以將設計圖紙上的建筑物進行詳細建模，并能對建筑物周圍的相關環境因素如道路、休閑場景等進行建模。相關的設計人員與業主可以從不同的視角觀察仿真系統建模下的建筑物，也可以通過不同的入口走進虛擬建筑物中，還可以邊走邊看，相當于一次賞心悅目的漫游，并且還能通過鼠標與這個虛擬仿真建筑進行實時交互。在虛擬場景中，每一個物體都與實體之間有著高度仿真效果，其中還有聲音與動作等仿真特效，這就使得虛擬場景有著很強的真實感，讓人有種身臨其境之感。
（三）虛擬仿真技術在復雜空間的鋼結構施工中的應用研究
在某些建筑施工中，存在著復雜空間鋼結構施工，它是從一個部分逐漸到整體的完善過程，因此耗時，同時必須注意細節。復雜空間鋼結構的不同施工階段，其負載情況、結構的形態、受力特性以及邊界條件都不相同。在一個階段施工完成之后，暫時會處于一種平衡狀態，但是進行下一階段施工時，原有的平衡就會被打破，只有新的階段完成，才能再次實現平衡。復雜空間鋼結構的施工是一個平衡不斷被打破繼而又保持平衡的過程，在處理過程中顯得有些復雜，受力的因素也比較多，加之使用的施工方法不同，往往無法有效進行施工的指導。大量實踐證明，事故頻繁的高峰期往往就在施工階段，若處理不慎，極易釀成大禍。以往的施工過程中缺乏對施工的分析或者分析不夠詳細，致使施工中總是出現施工安全問題，而如今有了虛擬仿真技術，它可以對復雜空間鋼結構進行全程跟蹤，及時找出施工中哪個階段會是最危險的，然后加以控制。
（四）虛擬仿真三維動畫在施工中的應用研究
虛擬仿真技術三維動畫的出現，打破了傳統施工只能依靠經驗分析施工過程的模式，為現代化的建筑施工提供了一個便捷有效的分析手段。通過三維動畫對施工過程進行分析，專家、施工的技術人員以及業主就能對施工全過程甚至是每一個細節都能清除了解。此外，工程中會遇到的重難點以及關鍵環節，都可以通過仿真技術以三維動畫的形式展現出來，而且還可以根據業主的所需進行合適的調整，并及時修改原有的施工方案。目前，這種手段已經成功運用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央電視臺的新址、上海環球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越來越多社會業界的關注。
（五）虛擬仿真技術在施工安全方面的應用研究
安全，不論在什么時代，都是必須保障的主題之一。傳統建筑模式下，很難預見安全隱患，但是虛擬技術的應用，能讓安全隱患一目了然。
1、進行施工安全控制的方案優化
在建筑工程施工分析中，如果采用虛擬仿真技術進行分析，可以發現很多傳統模式下無法發現的隱患，同時也能夠對不同類型的施工安全控制方案進行相應的模擬演練，并進行比較，最終確定出—個最佳的方案，實現安全控制方案同相關的成本控制、資金預算、損耗控制等方面的最大化。
2、實現安全演練與預防的最優化
實現安全演練與預防的最優化可以從以下三個方面進行：其一，工作經驗豐富的工程師要充分去了解容易出現隱患和發生事故的工程環節，利用虛擬仿真技術建立三維動態仿真模型，為類似事故的發生提前做好預防；其二，應該進行緊急逃生演練的模擬，通過模擬演練，訓練現場工作人員的自救能力、逃生路線的抉擇以及應急行動的實施；其三，還能做好安全教育，比如通過事故過程模擬，讓大家感受事故，預先做好安全防范。
三、結語
從目前來看，虛擬仿真技術在建筑施工中越來越普遍，這大大地降低了施工安全隱患、控制了施工的成本，同時也實現了施工控制的最優化。我們應該繼續探索虛擬仿真技術在建筑工程中的應用，以便更好的讓其為社會主義現代化服務。
參考文獻
[1]杜曉剛.虛擬仿真技術在建筑施工中的應用分析[J].中華民居，2011，（6）：161-162
建筑虛擬仿真技術范文2
【關鍵詞】虛擬仿真技術；建筑施工；信息化綜合化
1 虛擬仿真技術簡要論述
1.1 系統仿真技術的新發展
隨著計算機技術的普及和發展,在建筑工程施工中采用智能方法極大地促進了施工技術和管理水平的提高,從而推動著施工學科的不斷進步和發展。目前施工領域應用較成熟的軟件系統有:CAD 輔助設計技術、專家系統、智能管理系統、辦公自動化系統等,這些計算機技術的應用改造了傳統的施工方法和理論,帶來了新的理念。通過在建筑工程施工中引入虛擬技術的工程實踐證明,建筑工程施工應用虛擬技術已成為可能,用虛擬技術研究建筑工程施工,將創造極大的經濟性和促進技術的進步。虛擬現實技術綜合了計算機圖形技術、計算機仿真技術、傳感器技術、顯示技術等多種學科的優勢,為人機交互對話提供了更直接和真實的三維界面,并能在多維信息空間上創建一個虛擬信息環境,使用戶身臨其境。虛擬現實技術不但具有仿真技術的優點還能提供真實的環境效果,在許多應用領域取得飛速發展。國內外的土木工程界在“大壩安全在線監控系統”和建筑消防研究方面也有一些嘗試。仿真技術是對系統動態模型的一種實驗手段,在安全性和經濟性方面有較大的優越性,使其廣泛地被航空、航天、軍事、電力、交通等行業采用,在化工、煤炭、冶金等方面也有較好應用。
1.2 虛擬現實技術的前沿性問題
虛擬仿真技術能否在建筑工程施工領域得以推廣和應用取決于計算機硬件和仿真軟件本身的發展方面。目前應用虛擬仿真施工系統存在以下問題:第一，虛擬仿真系統開發和應用要求的硬件平臺較高,需要在較高的專用工作站或實驗室上進行,企業自行開發系統時,要建造專用虛擬實驗室,購買國外進口設備和軟件,這需投入一定的資金和人力。另外系統的演示受設備的限制,移動不方便。第二，在對單項工程進行開發時,需從國外進口VR 軟件平臺。由于虛擬仿真系統在工程施工中集成型軟件幾乎沒有,再加上工程施工中影響因素較多,客觀上造成開發一個項目所需成本較高,努力開發出一套面向建筑工程施工的專用集成型軟件系統,為單項工程的開發提供一個方便的開發平臺(模塊) 是重要的前提。開發骨干,會增加施工企業的開支。
1.3 系統仿真技術與虛擬現實技術的結合
目前,我國一些大型建筑企業集團建立了自己的設計研究院,這為施工企業的技術人才培養和蓄納創造了條件。我國施工企業的工程技術人員已具有一定的軟件研發能力和應用水平,省、市級建筑施工集團已成為開發和應用施工定額軟件、施工管理軟件的主力。高等院校和科研機構也積極開發各種工程施工中所需的計算機輔助設計軟件,另外在工程實踐方面對計算機的工藝集成控制技術也有不少探索和應用,并取得了豐碩的成果。整個施工學科領域應用計算機輔助軟件正逐步形成,完成完整的、適用的人工智能方法研究和實際推廣已具備可能性。仿真技術的應用使仿真軟件取得了飛速發展,新的并行計算方法、新的仿真平臺和編程技術使其具有更好的可擴展性,因而能被更多的領域所使用。
2 虛擬仿真技術在建筑施工中的應用
2.1 虛擬建造技術的現實意義
使用虛擬現實技術對施工過程進行模擬,在施工前了解各種構件在實際結構中的相對位置及相互關系,實驗多種施工方法,計算相應工況應力,對方案進行優化,這對以下幾方面將產生重大意義。建筑工程施工方案的選擇和優化建筑工程施工的施工方法及施工組織的選擇和優化主要是建立在施工經驗的基礎上,存在一定局限性。同時,現代建筑基本都具有鮮明的個性,建筑工程施工成為不可完全重復的過程。使用施工虛擬仿真技術將可以直觀、科學地展示不同施工方法和施工組織措施的效果,可以定量地完成方案的對比,有助于施工方案的選擇和優化,真正實現最優施工。施工技術革新和新技術引入施工虛擬仿真技術一方面能使廣大施工技術人員低成本地試驗施工新工藝和革新思路,有助于創造性的充分發揮,同時能真切展示新技術的成效,縮短建筑業新技術的引入期和推廣期,降低新技術、新工藝的實驗風險。施工管理施工虛擬仿真技術能事先模擬施工全過程,能提前發現施工管理中質量、安全等方面存在的隱患,因而可以采取有效的預防和強化措施,提高工程施工質量和施工現場管理效果。
2.2 三維動畫技術在建筑施工領域的應用
建筑施工全程虛擬是在現實建筑工程施工之前技術對施工全過程的各環節進行模擬真實展示和體驗施工各階段預期結果并應用系統軟件適時調整施工變更或偏差#實現施工方案決策優化施工全程，虛擬技術的首要功能是虛擬預演即從待施工的建筑造型設計結構施工方案施工場地及施工組織設計施工關鍵技術，設計建筑施工各階段控制過程中有關信息的集成管理，直至建筑工程竣工驗收全過程進行虛擬預演將虛擬施工過程真實呈現于施工方及管理人員，虛擬施工環境下的全方位仿真可準確預演實際施工過程及其結果，它與傳統實際建造施工過程相比，可提前發現施工方案設計中的缺陷和施工過程中可能發生的質量和安全問題，縮短施工工期更便于施工方案的監控與調整技術的另一突出功能是反演決策即在虛擬施工環境中，通過時間反演改變參數設置使施工過程與結果可根據業主要求及施工組織設計需要進行適時調整由于參數選擇的不同可建立多樣化施工比較方案根據實際情況選擇最優方案。
3 建筑施工領域引人虛擬技術的發展趨勢
建立在計算機應用基礎上的虛擬現實技術可以模擬現有的事實或即將實施的工程。在三維世界中，計算機用戶依靠虛擬技術去認知虛擬的工程，諸如開燈或關燈、駕駛汽車、搬運物體等，為達到這樣的目的，視頻、音頻、三維模型等組成部分經過整合才能產生真實感。虛擬技術起源于美國的飛機模擬器，1989 年,美國VPL Research 公司的奠基人Jaron Lanier提出了Virtual Reality一詞,用以統一表述當前紛紛涌現的各種借助計算機技術及最新研制的傳感裝置所創建的一種嶄新的模擬環境的概念,目前大家都稱它為虛擬現實。虛擬現實是利用計算機技術生成一個逼真的, 具有視、聽、觸、嗅、味等多種感知的虛擬環境,置身于該環境中的人可以通過各種傳感交互設備與這一虛構的現實進行相互作用, 達到彼此交替更迭、融為一體的程度。虛擬現實系統由五個關鍵部分構成：虛擬世界、虛擬現實軟件、計算機、輸入設備和輸出設備。虛擬現實技術是八十年代末出現，并迅速成為科學界和工程界關注的熱點，它匯集了計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、傳感技術、多媒體技術、人工智能技術和人的行為研究等多項技術，虛擬現實技術是這些技術高層次的集成和滲透,它給用戶以逼真的體驗,為人們探索宏觀世界和微觀世界中由于種種原因不便直接觀察的事物運動變化規律,提供了極大的便利。
4 結論
使用虛擬現實技術對施工過程進行模擬,在施工前了解各種構件在實際結構中的相對位置及相互關系,實驗多種施工方法,計算相應工況應力,對方案進行優化這對建筑施工技術性的發展將產生重大意義。
參考文獻:
[1]張希黔,張利. 虛擬仿真技術在建筑工程施工中的應用現狀和展望[J] . 施工技術,2001 ,30 (8) .
建筑虛擬仿真技術范文3
關鍵詞：三維仿真 城市規劃 城市仿真技術
中圖分類號：TU98 文獻標識碼： A
前言
隨著三維建模與可視化技術的不斷發展，尤其是隨著虛擬現實(Virtual Reality—VR)技術研究的不斷深入開展，當前技術水平已能通過計算機整合圖像、聲音、動畫等將三維現實環境、物體等模擬成二維形式表現的虛擬現實，再由數字傳媒通過視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產生猶如身臨其境的交互式視景仿真，并可選擇任何一個角度，觀看任何一個范圍內的虛擬現實場景。正是由于對身臨其境的真實感和對超越現實的虛擬性追求，以及個人能夠沉浸其中，超越其上進出自如交互作用的多維信息系統的出現，進一步推動了虛擬現實技術在城市規劃中的應用與發展。
三維仿真技術的概述
三維仿真技術是利用計算機軟件模擬實際環境進行科學實驗的技術，以模擬的方式為使用者創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真環境中，獲得一種身臨其境的感受。例如《重慶市三維數字規劃管理系統》，利用地理信息系統、三維空間建模、遙感等現代信息技術，以數字地形數據、遙感影像數據、數字高程模型數據以及三維城市要素模型等數據為基礎，在三維虛擬空間內實現局部的規劃和建筑設計方案與區域景觀的實時、多方案綜合分析與決策。
二、基本概念和意義
城市三維仿真是城市空間信息在計算機環境中的三維直觀表達，是數字城市概念城市規劃、建設、管理領域的延伸，同時也是數字城市建設的重要基礎內容。城市三維仿真技術在規劃中的應用前景主要有以下幾個方面：
2.1 實現城市規劃精細化管理
實現從總規-控規-修規以及從項目的初步方案-正式方案-工程許可的全面三維數字化控制目標，在以往基于控規的規劃電子政務管理平臺的基礎上進一步細化、深化和優化規劃管理工作，運用可視化的圖、表、文一體化界面配置工具，實現多個展示組件的互動包含：統計圖、表格、文書、GIS、三維仿真等內容的綜合展示模型，使圖表展示工具、規劃業務文書展示工具、GIS展示工具、三維仿真展示工具之間通過配置實現動態調用和信息傳遞，完成從文到圖、從圖到表、從表到文的圖、表、文關聯互動，使各種統計分析結果融為一體，使城市規劃管理進入精細化管理階段。
2.2 提高規劃編制的科學水平
利用三維數字模型、GIS等信息化技術，為規劃編制過程中的信息采集、指標分析、方案決策、成果展示等工作提供高效，直觀，便捷的新方法，實現控規編制的技術方法信息化和過程管理信息化，體現規劃編制“科學性”、“過程性”、“動態性”特點。
2.3 展示現狀及規劃情況
通過利用計算機仿真和虛擬現實技術形成的三維數字規劃管理系統，將現狀與規劃成果帶入城市景觀的電腦虛擬環境中，提供一個逼真的模擬環境，從而很好地向規劃管理者和市民展示該地區的現狀及規劃建設情況。此外，利用空間信息可視化技術可以實現分析、查詢大量數據信息并以直觀的方式顯示結果，將傳統的數據庫帶入到可視化空間中，以對各個方面的情況有一個全面的了解。
2.4 提高規劃項目的管理效率
通過制作項目模型或者提供靜態的三維效果圖來展示項目的整體規劃過程，這具有很大的局限性，無法完成規劃對象的修改和管理。城市三維仿真技術可以設計一個可操作的三維仿真系統，為開發機構或城市規劃單位提供高精度的數據服務和視覺質量。在需要修改或增減項目工程的過程中，可以直接導入或更新相關的數據信息，可以及時做出方案調整和實施，提高規劃項目的整體管理質量和效率。
2.5 多樣化的數據服務
利用三維仿真技術進行三維模擬和三維仿真系統的設計，可以利用三維仿真系統查詢相對對象的信息資料，為規劃管理者提供城市單位或部門的信息資料。在重慶市三維數字規劃管理系統中，運用城市三維仿真、地理信息系統、空間數據庫、關系數據庫、工作流、系統集成、網絡、多媒體等技術，以現有的規劃電子政務平臺為框架，以分布式數據庫應用為基礎，實現了網絡環境下多數據源海量精細化城市三維仿真數據的高效管理和服務，通過強大的三維仿真，GIS分析和輔助審批功能，為現狀調查、規劃編制、項目方案審批、行政決策提供了直觀、高效和科學的技術手段，實現了精細化建筑管理，提升了重慶市規劃局規劃管理技術水平。
三、仿真技術在重慶市規劃管理的應用
3.1通過建立建筑物及周邊環境的三維仿真模型，規劃管理人員可以在三維可視化環境下觀察和研究建筑物與周邊環境的協調狀況，還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計算陰影面積來研究建筑物的高度對周邊建筑物的日照的影響等（圖1）。對于規劃新區的建筑設計方案，由于沒有實際的周邊環境，可以用規劃的周邊環境來進行仿真模擬，還可以通過三維空間環境下的實時建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調整等功能，來進行多方案的比較(圖2)。此外，還可以進行特定視點的景觀圖生成、空間坐標查詢、距離量算、屬性數據管理、實時的規劃指標統計等，實現對建筑方案的全面的審查（圖3）。
（圖1）
（圖2）
（圖3）
3.2 城市景觀設計的應用。城市景觀設計反映城市的整體風貌，城市的整體風貌依靠科學的環境資源布局來實現。利用仿真技術對城市景觀進行設計和環境模擬，可以對城市建筑的空間形態、建筑形式、城市天際線、城市景觀、城市色彩等多方面進行綜合考慮，做出更為準確的、直觀的設計方案。仿真技術的應用有助于城市規劃管理人員進行多功能技能操作，從整體上把握城市空間形態的展示要點和亮點的設計，體現出城市的整體風貌和城市特色之處。同時，仿真技術利用計算機軟件進行實際景觀設計的環境模擬，創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，將設計的內容和效果展示在大眾面前，實現人機交互，讓大眾和客戶有一種身臨其境的感受。對于城市規劃評審、公示、展覽、規劃項目的宣傳及招商引資等各方面都有著重要的指導意義和經濟效益。（圖4）
（圖4）
3.3城市規劃需要把握整個城市土地利用的決策動向，就需要對城市土地利用現狀信息資料進行完整的把握，所以城市土地利用現狀信息資料尤為重要。規劃管理人員可以依靠當地的航空衛星影像、DEM 高程數據等基礎地理數據，構建仿真三維模型，通過三維模型，可以更廣泛的了解和把握整個城市的土地利用范圍、現狀以及城市周邊的概況，對城市的整體信息資料的掌握和城市規劃設計方案的確定有著重要意義。仿真技術還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計算陰影面積來研究建筑物的高度對周邊建筑物的日照的影響等，通過三維空間環境下的實時建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調整等功能，來進行城市土地利用現狀和規劃設計方案的篩選。
四、小結
總而言之，三維仿真在城市規劃中的應用前景是廣闊的。我們有理由相信，三維仿真技術會使城市規劃的產生一次技術革新，會極大地拓展和豐富城市規劃的工作思路。三維仿真技術的應用，明顯的提高規劃審批的效率和方案設計的科學科學性，避免了傳統規劃評審采用大量設計文稿的方式，極大提高了設計單位、業主單位和管理單位的溝通效率，協調了與周圍建筑群的空間、色彩、材料，有利于體現城市的特點，促進城市的可持續發展。
參考文獻：
[1] 楊建國，黃玲，高劍鋒.三維仿真技術在城市規劃中的應用[J]規劃信息化，2007
建筑虛擬仿真技術范文4
基于物聯網的遠程監控在建筑工程行業的應用還處于發展階段，雖未完全普及，但部分施工單位已嘗試應用物聯網技術遠程監控現場工人、設備和環境等，取得了很大成效。
一般來說，基于物聯網的遠程監控分為三個步驟：“前端采集”、“信號傳輸”以及“終端控制”。鑒于物聯網的基本原理以及施工現場安全管理的特點，首先進行前端采集，采用標簽等對施工現場內的人員、設備、材料等進行標識，靜態屬性可以直接存儲在標簽中，動態屬性由傳感器實時探測。再應用射頻識別技術（RFID）以及無線感應網絡（WSN）對物體屬性進行捕捉和獲取，并將信息轉換為網絡傳輸的數據格式，采用網絡通信技術傳輸到終端信息系統。最后，通過相關軟件對接收信息進行處理和計算，并通過終端顯示設備實現直觀的界面展示。
基于物聯網的遠程監控包含以下具體應用：遠程定位是實現遠程監控的基礎，通過該功能隨時定位某個區域內人員、設備及材料的身份、數量、分布情況及活動軌跡，為終端的分析提供原始數據。人員管理是在遠程定位的基礎上，記錄現場工人及管理人員的到崗及離崗信息，同時，在事故發生后，能夠立即顯示事故地點的人員信息、人員數量及具置，提高搶險效率和救援效果。模擬現場巡查是在遠程定位的基礎上，模擬巡查員巡查施工現場，主管部門、建設單位、施工單位、監理單位的管理人員能夠在辦公室、家里隨時通過網絡查看施工現場材料、設備等的位置及使用情況，從而分析施工進度，對重大危險源進行監控，及時了解現場的安全狀態，實現遠程協調、指導工作，減輕建設單位現場監督檢查的工作量。報警功能是當系統監控到施工現場出現違反安全規定的行為時（如生產參數偏離正常范圍），自動報警，防患于未然。
通過以上應用，可以提高施工管理的工作效率和管理水平，有效節約管理費用。
基于虛擬仿真技術的建筑施工模擬
在建筑工程行業中，施工方法及施工組織的選擇和優化主要是建立在施工經驗的基礎上，存在一定的局限性。同時，現代建筑基本都具有鮮明的個性，建筑工程施工成為不可完全復制的過程。使用施工虛擬仿真技術可以直觀、科學地展現不同施工方案的真實效果，定量地完成方案的對比，有助于施工方案的選擇和優化，真正實現最優施工。
通過施工虛擬仿真技術，一方面能使廣大施工技術人員低成本地試驗設計思路，真切展現設計成效，方便對擬改進部位進行修改，縮短設計周期，降低設計風險；另一方面設計的仿真也有利于設計單位與業主、施工單位進行設計交底，在評標過程中可以直觀對比各投標方的設計方案，增加評標的透明度與公正性。
施工虛擬仿真技術能事先模擬施工全過程，提前發現施工管理中質量、安全等方面存在的隱患，因而可以采取有效的預防和強化措施，提高工程施工質量和施工現場管理效果。
建筑虛擬仿真技術范文5
關鍵詞：建筑基礎施工；虛擬仿真；實訓系統
一、前言
虛擬仿真是進入20世紀80年代后發展起來的一種新技術，它通過軟件編程形成三維數字的圖形化模型，生成一種人造的虛擬環境。它涉及到人工智能、傳感技術、人機交互和計算機圖形學等學科。虛擬仿真技術在教育教學方面的應用，不僅可以更直觀的呈現所學的知識，調動學生的積極性，還能夠改變傳統的教學模式，提高了學生的實踐能力。
建筑基礎施工是土建類相關專業的核心教學內容，具有實踐性很強的特點，特別是其中的主體工程即鋼筋混凝土工程的施工，對于施工現場的一線人員來說，掌握其工藝和方法，也是應具有的基本素質。目前建筑基礎施工教學存在的主要問題有：
第一、實踐教學環節難以滿足實際教學需要：由于建筑專業的特點，教學計劃難以和企業的實際生產時間相對應；基礎設施施工的周期長，工程量大，短時間的實訓不能真實的全面了解其施工過程。
第二、第二學生難以實際動手操作，學習效果不佳：在校外建筑工地的實習，由于時間和費用的限制，以及施工單位出于人身安全等方面的考慮，學生往往不能實際動手完成施工操作，難以達到預期的學習效果。
第三、學習成績的評定不夠合理：基礎設施施工內容的學習一般是通過校外實踐，學習成績一般是根據學生的考勤情況和見習單位出具的相關報告和總結材料等進行打分，具有較大的主觀性，不利于學生學習積極性的發揮。
建筑基礎施工仿真教學軟件的開發，能夠利用當前的先進的虛擬仿真技術，將三維可視化技術應用于教學中，使得學生在學習過程中能夠先仿真后實訓，可以全面的了解建筑基礎施工的全過程。通過本虛擬仿真軟件的建設，可以結合工程施工現場的實際，把實踐和理論進行結合，把真實的工作環境利用軟件進行模擬開發，使學生能夠真正體驗到施工現場的技術和技能，從而減少學生對現場的不熟悉感，使得教學更加直觀化。
二、國內外研究概況和發展趨勢
國內外對虛擬仿真技術在建筑方面的應用主要體現在以下兩方面：
第一、建筑施工仿真理論方面的研究
1991年美國學者提出了虛擬企業的定義，清華大學、同濟大學等在此方面有學者進行了大師的研究，到1997年，國內對虛擬企業的研究得到了各方面的關注，目前相關理論框架已形成，虛擬企業也開始了從制造行業到其他行業的擴展。在虛擬建設方面，從1996年美國發明者協會首次提出概念，到2000年TFV（Transformation-Flow-Value）理論的出現，論證了虛擬企業理論在建筑行業應用的可能性。國內研究人員對虛擬建設研究多在組織管理層面，較少研究具體技術的實現。
第二、建筑施工仿真方法的研究
建筑施工仿真技術是虛擬建設中的具體應用，主要通過虛擬仿真和虛擬現實技術來實現。虛擬仿真技術一般是通過建立模型來描述整個系統，再通過一些重復試驗得到一些有規律的數據。國內研究者高興夫研究了超高層建筑施工的動態仿真、張正峰則應用可視化仿真中的圖形技術，對復雜群建筑施工過程進行了研究。虛擬現實則是在虛擬建設中將枯燥的數據轉化為直觀的圖像，方便進行操作和對比分析，能夠研究數據中深層次的內容。趙凌軍對建筑物的辨識和幾何尺寸的提取進行了研究、王辰輝仿真了液壓挖掘機的工作場景，鐘登華等人對水電工程的可視化仿真進行了分析，其研究成果得到了成功的應用。虛擬現實技術在建筑施工中的應用較多，其發展方向目前主要是事件驅動的沉浸和時間驅動的沉浸。
三、建筑基礎施工實訓教學的現狀研究和分析
《建筑工程施工技術》是土建類相關專業的核心課程，其中主體工程即鋼筋混凝土工程的施工就顯得更加重要，對于該部分工程的施工，對于施工現場的一線人員來說，掌握其工藝和方法，是應具有的基本素質，特別是對于培養的施工員來說，就更加重要。在學生的培養中其教學時數和學分、教學設備和實訓場所以及從教教師數均居各課程之首，該課程也是其他土建類專業的專業必修課，在學生職業能力的形成中起著決定性意義，在建筑行業對人才技能的要求越來越高的今天，其地位和作用日益凸顯，因此如何讓學生更準確的掌握建筑基礎方面的技能就尤為重要。
四、建筑基礎施工虛擬仿真實訓系統構建與開發
系統采用Unity3D與3ds Max作為開發平臺，實現系統邏輯功能與3D模型的設計制作；使用SQL Server 2008實現對身份信息、實訓進度信息的存儲；具體的虛擬實訓系統通過以上的技術支持，可在PC、移動設備以及Web上運行。
設計框架采用經典的MVC設計模式，將整個系統開發劃分為三大模塊：模型組件、視圖組件和控制器組件。模型組件是視圖組件和控制器組件之間的通信橋梁，控制器發出的具體操作信息會被傳送到模型組件中，模型組件經過一系列的邏輯計算，將計算出的一系列相關信息發送到視圖組件，由視圖組件接收信息并最終展示給用戶。在本系統中，模型組件由C#功能腳本實現，視圖組件由UGUI界面開發技術和3ds Max共同完成，控制器組件則由鼠標、鍵盤等硬件設備負責。MVC設計模式合理劃分了軟件開發過程，遵守軟件開發“低耦合、高內聚”的原則，研發者只需依照系統總體設計約定好的接口方式，即可并行開發不同的系統組件，有效地提高了系統開發效率。
建筑基礎施工虛擬仿真實訓系統由6個模塊組成，具體如下：
（1）身份認證模塊
其主要功能有：判斷登錄用戶的身份，調出對應的學習模塊進度，及學習得分。
（2）公共模塊
其主要功能有：工程圖紙、技術規范、知識學習、視頻庫、測試題庫、工具箱。
（3）土方開挖工程模塊
其主要功能有：場地要求、場地清理、放線定位、機械挖土、修邊及驗槽。
（4）鋼筋工程模塊
其主要功能有：彈鋼筋線、放置鋼筋、綁扎鋼筋、放置墊塊、放置豎筋、鋼筋焊接、箍筋綁扎。
（5）模板工程模塊
其主要功能有：工程施工前的準備工作、模板安裝、質檢驗收、模板拆除、工程驗收。
（6）混凝土工程模塊
其主要功能有：混凝土制備、混凝土運輸、澆筑與搗實、混凝土養護、工程驗收。
總之，建筑基礎施工虛擬仿真實訓系統構建了高職建筑類專業理論學習與生產實際相結合的教學平臺，彌補了教學手段、實訓條件及時間、空間上的限制，在課堂上實現了教學項目與施工項目、教學過程與施工過程、在校學習與實際工作一致性。但這種仿真教學系統也存在著易引發學生現場安全生產意識差和無法做到現場實操等不足等問題，應引起重視。要通過合理設計各教學環節，把虛擬仿真實訓與理論教學和生產實際有機結合，才能提高教學效率，拓寬實踐教學渠道，為高職院校提升辦學能力和發展起到了積極助推作用。
參考文獻：
[1]方小峰.基于虛擬現實的城市規劃三維仿真設計系統[J].計算機仿真，2007，24（3）：230-235
[2]王健美，張旭，王勇等.美國虛擬現實技術發展現狀、政策及對我國的啟示[J].科技管理研究，2010，30（14）：37-40，56
建筑虛擬仿真技術范文6
關鍵詞：計算機實用技術；油田生產；虛擬環境；仿真系統
中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 18-0000-02
1 簡析計算機虛擬現實技術
近幾年來，計算機技術取得了不斷的突破與發展，基于計算機實用技術也逐漸發展起來，為油田的生產與建設提供了又一項技術支持和保障。虛擬現實技術又被稱為靈境技術，以沉浸性、交互性和構想性為基本特征的計算機高級人機界面。其最重要的兩個特征是系統的軟硬件環境交互性及沉浸感。它綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網絡技術、多傳感器技術等，來模擬人的視覺、聽覺等感官系統，使人沉浸在計算機生成的虛擬環境里，通過語言、肢體語等方式進行實時交互，來創造一種適人化的多維信息空間。
虛擬現實技術利用三維圖形生成技術、多傳感交互技術以及高分辨率顯示技術等技術手段的結合生成了三維逼真的虛擬環境，用戶需要通過特殊的交互設備就可以進入虛擬環境中。虛擬現實技術能夠生成虛擬境界的圖形工作站。近年來，虛擬現實技術已普遍應用于工業、建筑領域、教育培訓。文化娛樂、能源生產等方面。根據目前虛擬現實的傾向特征，可將虛擬現實系統劃分桌面級的虛擬現實、增強現實性的虛擬現實、投入的虛擬現實和網絡分布式虛擬現實。虛擬現實技術的主要特征有：多感知性、浸沒感、構想性。構成虛擬現實技術的關鍵技術有環境建模技術、立體聲合成和立體顯示技術、觸覺反饋技術、交互技術和系統集成技術等。而一個完整的虛擬現實系統不僅包括虛擬環境，也包括以高性能計算機為核心的虛擬環境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺系統、以語音識別、聲音合成與聲音定位為核心的聽覺系統、以方位跟蹤器、數據手套和數據衣為主體的身體方位姿態跟蹤設備和以味覺、嗅覺、觸覺與力覺反饋系統等設備技術組成。
2 簡析計算機實用技術的油田生產仿真系統的設計
計算機的仿真技術和仿真系統的內涵比較廣，其應用的范圍還有待擴大。而計算機實用技術的重要組成部分虛擬現實技術在工業、商業、科技開發、軍事、教育、醫療等各個領域。接下來就以計算機虛擬現實技術在油田生產仿真系統設計中的應用為例，做以簡要的分析，旨在了解計算機虛擬技術的相關知識和油田生產仿真系統的設計方案與原理，了解科技在實際生產中的作用與價值，掌握相關的科技服務于生產與建設，創造更多的社會財富，解決生產中能源供需矛盾，提高作業人員的實際操作水平和相關的素質與技能，保證生產的安全、順利進行。
虛擬現實技術應用在油田生產中，對安全操作等培訓工作起到了一定的作用。而設計并開發基于桌面系統的油田安全操作的仿真系統，有助于提高油田的生產效率和管理水平。虛擬現實技術通過建立逼真的虛擬環境，利用各種高檔工作站、高性能圖形加速卡和交互設備，通過聲音、力與觸覺等方式，并且有效地屏蔽周圍現實環境，使參與者完全投入到虛擬世界中，用以提高作業人員的相關職業技能和實際的操作水平，積累相關的現場實踐經驗。
同時將基于虛擬現實技術上的仿真技術，在油田注水生產中也有較大的作用與價值，隨著油田生產進入中、高含水期，注水量逐漸的增加，注水的能耗尤其是電能的消耗越來越嚴重，使得油田注水系統的運行及其復雜，井下壓裂測試、鉆關井、洗井問題及其注水裝置設備的維護、管網的改造等問題僅依靠作業人員的傳統經驗是無法有效解決的，但若在油田注水生產過程使用仿真系統ISPPS的設計，以系統基本水力元件數學模型為基礎，應用節點方程模型建立系統仿真模型，對現有的注水系統的運行狀態及情況進行定性分析。通過利用仿真設計對現實系統的某層次的抽象屬性進行系統設計與模仿，利用相關系統設計的模型進行試驗與分析，得到可靠、準確的信息。油田生產借助計算機仿真技術系統設計模型、三維數字化系統及虛擬現實技術來構建能源安全作業虛擬仿真訓練系統，為多人在線交互式訓練提供了條件，通過封閉式的演示、指導操作、開放式自由操作等培訓模式，有利于開發能源安全作業虛擬仿真訓練系統，有效解決能源安全作業培訓成本、安全和效率問題。在三維仿真信息化系統內可對設備管理、管線管理、安全應急等演練，構建作業區三維環境。
3 簡析計算機仿真技術的現狀和未來發展的方向
計算機仿真技術的發展與科技力量的推動作用是密不可分的。自上世紀70年代初開始，數字模擬混合計算機仿真得以發展，70年代末，普及和推廣了各種類型的專用和通用計算機仿真技術，90年代對交互式仿真和虛擬仿真進行研究，并取得了一定的科研成效。之后，隨著科技和系統過程的發展，計算機仿真技術已日趨成熟，擴展到生產與建設的各個領域，為經濟的發展和社會生產建設提供了技術保證和科技支持。未來的計算機應用技術的油田生產仿真系統的設計還有很大的發展空間與發展潛力，明確其發展方向，有助于進行相關的科研和發揮在實際中的應用價值。隨著計算機應用技術與網絡技術的發展，未來的仿真技術將向仿真技術網絡化與虛擬制造的方向發展，其發展潛力有待進一步開發與完善。
參考文獻：
