有關虛擬現實技術在土木建筑工程中應用的研究

王原

摘 要：各領域的發展速度較快，計算機技術的應用已在不少行業中領先使用，其中土木建筑行業也可以利用虛擬技術和現實技術的合理應用提高發展的腳步。虛擬現實技術利用智能化、人工化，技能化，促進了建筑工程施工中操作技術和各項管理水平的提高，現實技術在虛擬技術的幫助下，提升了工程進展速度，對建設行業來說是一件利與益共贏的事情。對于虛擬技術和現實技術的特點與應用本文做了詳細的研究。

關鍵詞：虛擬技術；現實技術；土木建筑；施工應用

現實技術是自古以來建設行業中的普遍應用現象，可隨著時代與時俱進，計算機技術也已經走進生活中，在土木建筑工程中也逐漸應用著虛擬技術。虛擬技術和現實技術的關系是緊密相連的，在兩者相結合下，對工程的進展有了很大的幫助。虛擬技術是通過CAD輔助系統、智能管理系統、辦公自動化系統等功能的應用提高了傳統的工程施工方式和理論。在虛擬技術和現實技術搭配應用的狀態下，使土木建筑工程得到了有利的發展。

一、虛擬現實技術的簡介及重要性

虛擬現實技術，又稱為靈境技術，它是一種高級的人機互動的計算機界面。它是計算機多項技術的綜合運用，其包含了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、多傳感器技術等等科學技術。它可以通過動畫技術對工程初建至竣工的整個過程實施（包括：建筑造型、合理結構以及施工方案等）進行情景化模擬預演，在虛擬施工預演的情況下，可進行施工時各階段的預算，并應用計算機軟件及時調整施工時可出現的變化與不良狀況，并且精準記錄實際施工時所需的詳細過程和結果，從而減少或避免在實際工程施工中有重復施工的現象發生。在虛擬技術領域中，人類可以通過鼠標和鍵盤對電腦空間設計進行更新調整，不斷利用創新思維，讓人類在虛擬的技術中擴大想象空間，大膽的構思在虛擬技術中實現，在經過科學的研究，利用可行性原則落實在現實中，這樣能夠使建設行業中創新的空間不斷地加大。

虛擬現實技術對于許多行業的發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。將建筑工程的各項信息、設計理念等基本數據整合起來，輸入到電腦中轉化為電子信息，在建筑物開始修造以前就能模擬出其大致的模樣。既方便了設計師檢查和修改，又能直觀地將建筑物以三維立體的方式呈現在人們眼前。現代許多城市在規劃建筑布局及近期、中期、遠景計劃時都會用到此項技術，借此勾勒出未來城市的藝術風格和合理布局。

二、虛擬現實技術的特點

1、沉浸性

古語有云“百聞不如一見。”虛擬現實技術其功能運作的原理是依據人類的各項感官，通過計算機技術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的頭盔作為圖像信息的輸出顯示器，還要穿戴相關的數據手套、衣服及其他身體部位的相關配具，并采取在虛擬技術中與實際施工現場環境的條件相同的現場進行模擬預演，讓環境和人物事物相結合，器具與身體充分接觸，利用計算機系統的功能方便使用者增加觸覺感官，進行人機交互信息的工具，以此達到與虛擬環境和現實環境相融合的效果。

2、交互性

虛擬現實技術最大的特點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電腦信息進行輸入或電腦反饋信息的工作原理。在計算機系統中，我們操作可以更加自然，直接對模擬好的各種參數及時的修改，而系統也會對信息做出自然地反饋。一般情況下，我們會使用電腦的鼠標、鍵盤等設備與電腦進行交互，而虛擬現實技術則可以借助其他有關的工具如頭盔、手套、衣服等傳感設備進行交互，而人在這樣一種情況下，其感官所感受的感覺與現實時候沒有太大的區別，也可以將現實中的語言、動作對虛擬環境進行操作。

3、構想性

虛擬現實技術不但提升了對建筑工程設計理念的策劃，而且放大了對模擬場景創新與改造的空間。虛擬現實技術不僅只有對已知場景具有模擬的能力，它還可以對某些現代科技無法達到場景進行模擬。只要在電腦中輸入你設計好的構想，將所需的資料準備齊全，就可以還原你想要的場景。如想模擬一億多年前的侏羅紀世紀，現代科技暫時無法建造出那個時代的地質及生物，但是如果想要體驗那種場景則可以通過虛擬現實技術來完成。可以說，虛擬現實技術正應了那句話：“只有想不到，沒有變不了”。合理的應用虛擬現實技術，對土木建筑工程有很大的開創力，提高了建筑行業的創新。

三、虛擬現實技術在土木建筑工程的應用

1、建筑布局與規劃

在傳統的土木建筑工程開始施工以前，都需要對建筑物的各項參數及數據如規劃設計、景觀設計、建筑設計的信息進行整合，再以某種載體的形式呈現出來，其中最常用的就是描繪圖紙，在計算機行業還未興起時，它幾乎是最好用的記錄方式。而現在虛擬現實技術能在建筑工程的前期設計時就能對未來的建筑物有三維立體建模一般比較直觀的呈現。其能通過建筑的各項信息，做出仿真模型，還能在系統中對其建筑物的布局與規劃進行合理的編排，使建筑的布局結構一目了然的表現出來。現在許多大型的公共建筑項目如城市住房規劃、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進行前期的演示、驗證。如有不滿意的地方則可以及時修改。

2、抗災防災演練

虛擬技術不僅能在土木建筑工程前期進行建筑模擬演示，它也能對出現在施工過程中的種種問題分析和模擬，及時地對施工過程中可能出現的問題進行排除和安全防范。土木建筑工程的安全是基礎，其中包括對建筑物本身的結構和建材的安全，也包括了施工人員的安全。在以往對安全性能的檢測上，大多采取以小見大的建筑模型來模擬其工程結構的荷載能力，但隨著建筑項目的擴大化和復雜化，模型很難精準的反映出結構的實際情況。而虛擬現實技術卻能排除客觀物質所帶來的不便，對其進行精確地模擬實踐。其技術包括抗災與防災的模擬仿真系統、工程結構分析的系統、施工過程的模擬仿真系統等，能充分的應對生活中出現的各種情況。

3、室內設計的應用

土木建筑工程進入后期就開始進行室內的裝飾設計，現實技術對室內的設計以圖紙形式設計出室內結構的大概輪廓，一般比較簡單，旦實際上對室內進行施工時就會出現很多問題，比如圖中結構的高矮長寬和實際施工的比例有誤差等，這樣就會容易出現返工現象，要么更改圖紙，要么拆毀重新施工，這樣不但浪費人力物力，還會延誤工程的進展時間。而通過虛擬技術對室內結構以及裝飾進行詳細的設計，包括：墻體設計的風格樣式、室內格局的布置和面積、裝飾的顏色等都會做出精準的設計結果。再經過現實技術的操作施工，能夠在最短的時間內完成竣工。

結語：傳統的土木建筑工程中會出現各種不同的麻煩和錯誤，導致工程時間延誤或者無法繼續施工。而通過使用虛擬現實技術，不但為工程施工時節省時間和人力物力，而且也提高對建筑質量的保障。我國的建設行業發展速度越來越快的重要因素之一就是對虛擬技術和現實技術的合理應用。而虛擬現實技術放大了當今在建筑行業所需要的創新空間，在虛擬現實技術的推動下土木建筑會取得更大發展。

參考文獻：

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