虛擬現(xiàn)實技術在水利上的應用研究

【摘要】我國的水利工程眾多，運用計算機技術可以提高水利工程的管理水平，促進水利工程更好地發(fā)展。虛擬現(xiàn)實技術是一種新興的技術，應用在水利工程的建設和管理上，有助于推動水利工程的現(xiàn)代化發(fā)展。水利工程的建設和維護，需要投入巨額資金，為了提高水利工程建設的科學性，運用虛擬現(xiàn)實技術，可以使水利工程的建設實踐性更強。

【關鍵詞】虛擬技術；仿真模擬；水利工程

引言

虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，為其實踐運用提供了可能，水利工程的建設需要進行科學的規(guī)劃，在施工之前需要做好相應的設計工作，運用虛擬現(xiàn)實技術，可以將水利工程形象的展示給設計人員，從而使設計人員對水利工程建設的各個方面有一個直觀的了解。在虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)中，還可以將水利工程的資料錄入到數(shù)據(jù)庫中，進行綜合分析對比，對水利工程建設的進行統(tǒng)籌規(guī)劃。

1、虛擬現(xiàn)實技術及在水利工程運用的意義

1.1 虛擬現(xiàn)實技術的技術特點。虛擬現(xiàn)實技術是一門仿真計算機技術，利用計算機仿真技術，可以構(gòu)造出與現(xiàn)實一樣的虛擬世界，在這個虛擬世界中，通過收集相應的信息，在虛擬現(xiàn)實技術的系統(tǒng)中，以三維動態(tài)的方式顯示出來。虛擬現(xiàn)實技術所模擬的場景非常逼真，不僅讓人的視覺受到?jīng)_擊，還能使人的其他感官受到感染，帶給人思想感情方面的享受，使人能夠沉浸于虛擬現(xiàn)實所模擬的系統(tǒng)之中。虛擬現(xiàn)實技術所依托的技術基礎是計算機的圖形學和仿真學，計算機的圖形學發(fā)展為虛擬現(xiàn)實基礎提供了技術支持，而仿真學的發(fā)展進一步完善了三維動態(tài)場景的真實性。虛擬現(xiàn)實技術在技術平臺上由模擬場景、穿戴設備、傳感器等組成。虛擬現(xiàn)實技術中一個重要的創(chuàng)造在于感知技術的發(fā)展，感知技術不僅僅是感知現(xiàn)實環(huán)境，而是模擬人的感知所創(chuàng)造出的三維立體環(huán)境，使人能夠?qū)⒆陨淼母星槌两谄渲小８兄夹g包含有視覺、聽覺、觸覺、運動、味覺等方面的感知，基本囊括了人類生活的基本感知，因此虛擬現(xiàn)實技術所模擬的場景，與現(xiàn)實場景相比，極其逼真，往往能夠給人的各種感知帶來非常真實的感受。虛擬現(xiàn)實技術具有多感知性和真實的存在感的特征，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)信息，創(chuàng)造出一個仿真的虛擬環(huán)境，在這個虛擬環(huán)境中，具有交互性和自主性，用戶可以根據(jù)自身的需要，在這個虛擬環(huán)境中，根據(jù)系統(tǒng)運行規(guī)律，完成各項活動。此外虛擬現(xiàn)實技術還集成了多媒體技術，能夠模擬聲音、氣象等自然環(huán)境因素。

1.2 虛擬現(xiàn)實技術對水利工程的意義。將虛擬現(xiàn)實技術運用到水利工程中，能夠完善水利工程的信息管理，獲得更好的信息表現(xiàn)能力。水利工程施工范圍廣，施工周期長，所涉及到的各種信息眾多，雖然現(xiàn)代的水利工程建設有了信息技術的輔助，一旦信息過多過雜的時候，依然出現(xiàn)信息無法及時同步的情況，使用虛擬現(xiàn)實技術，可以將信息自動的納入到數(shù)據(jù)庫中，并依靠虛擬現(xiàn)實技術的強大處理能力，進行相應的處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時處理和保存。虛擬現(xiàn)實技術便利了信息的調(diào)用，以及一些特殊場景的模擬。完善了水利工程的可視化、智能化、集成化，提高了水利工程數(shù)據(jù)存儲的速度，提高了水利工程在數(shù)據(jù)制圖、設計，以及綜合規(guī)劃方面的能力。在虛擬現(xiàn)實技術中，將GIS系統(tǒng)納入其中，可以將與水利相關的各項數(shù)據(jù)都非常正規(guī)的保管起來，尤其在相應數(shù)據(jù)的查詢和調(diào)用上，比傳統(tǒng)的保管方式更加快捷。虛擬現(xiàn)實技術對于水利工程最大的助力在于其可以為水利工程建設提供重要的決策依據(jù)。利用虛擬現(xiàn)實技術，并結(jié)合水利工程的數(shù)據(jù)，可以模擬出一個仿真的水利工程設施場景，在這個場景中，通過更改數(shù)據(jù)參數(shù)，就可以觀測到不同的運行結(jié)果，雖然這是模擬運行，但是數(shù)據(jù)的真實性，保證了模擬結(jié)果和實際結(jié)果的相同性，這就可以使水利工程的建設更加科學化和合理化。

2、虛擬現(xiàn)實技術在水利工程中的運用

2.1 三維仿真場景的運用。虛擬現(xiàn)實技術在水利工程上的運用主要集中再三維仿真場景的運用。水利工程開發(fā)的特點，決定了虛擬現(xiàn)實技術在水利工程的運用重點，集中在三維仿真場景的模擬，以及工程信息技術管理。三維仿真場景的模擬無疑是中心，這也是虛擬現(xiàn)實技術的中心。通過手機與水利工程相關的數(shù)據(jù)信息，在信息量達到建模的標準后，使用3DVRi或者IMAGIS等軟件，將這些信息首先進行相應的地理信息處理，建立起水利工程的三維幾何模型。三維幾何模型主要包含有水庫模型、壩區(qū)模型、地上建筑物模型、地下建筑物模型、施工現(xiàn)場、各種機械設施模型、施工進度模型等。在計算機上使用3D建模軟件，利用Arc Info軟件制作出PEN Fligt模型，并結(jié)合GIS信息中的圖片，為3D模型打上相應的紋理圖片，完成仿真工作的第一步。為了能夠達成仿真的目的，要按照1：1的比例進行場景的建模工作。要按照設計中的各項數(shù)據(jù)資料進行建模，保持高度、長度、寬度的一致，為了能夠更好的視圖，還要對一些建筑物做剖面模型。在初步建模完成后，要對初級模型進一步的完善，構(gòu)建出一個逼真的三維仿真場景。

2.2 仿真模擬技術的運用。在完成三維立體建模以后，可以運用虛擬現(xiàn)實技術的仿真模擬技術，進行相應的演示功能。演示功能的主要目的，在于將規(guī)劃中的水利工程完整的展示給水利開發(fā)人員，使他們在仿真模擬系統(tǒng)中，提前看到規(guī)劃中的水利工程。演示功能具有數(shù)據(jù)的收集、分析、演示等功能。在將數(shù)據(jù)輸入到虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)后，水利開發(fā)人員可以在三維場景中看到相對應的坐標，并觀察這些坐標的運行和變化，從中找到不利之處，然后加以改進。在水利虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)中，水利設計者可以從中切實的感受到相應的變化，并且可以在仿真系統(tǒng)中，隨時隨地的調(diào)用相應的數(shù)據(jù)，在三維屏幕中，能夠動態(tài)的顯示水利工程的施工進度，以及水利工程周邊環(huán)境的變化。得益于強大的計算功能，虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)，可以根據(jù)一定的運行規(guī)律，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，模擬出水利設施周邊可能發(fā)生的變化，并發(fā)出相應的警示，以供水利設施建設人員，能夠及時的進行防治工作，提高水利設施抗擊風險的能力。

3、結(jié)語

水利工程建設的復雜性，要求在水利設施的建設過程中，要引進先進的建設技術，提高水利設施建設的科學性。虛擬現(xiàn)實技術為水利工程的建設提供了更多的可能性，提高了水利設施建設的可徐行，避免水利設施建設出現(xiàn)較大的失誤。

參考文獻：

[1]李冰.虛擬現(xiàn)實技術在黃河海勃灣水利樞紐工程中的應用[J].中國水運，2015，10（5）：33-35.

[2]伊力哈木江.虛擬現(xiàn)實技術在克孜爾水庫中的應用研究[J].新疆農(nóng)業(yè)大學，2013，6（1）：5-7.