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建筑虚拟仿真技术范文1
【关键词】虚拟仿真技术；建筑施工；应用研究
【中图分类号】V448.15+3 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0168-01
随着现代科学技术的飞速发展，虚拟技术和仿真技术逐渐开始了有机整合，成功运用在了建筑工程的设计与施工中，并且完全改变了传统模式下的建筑设计和施工。究竟虚拟仿真技术是什么，它又是如何应用于建筑施工中，这些都是本文接下来会探讨的话题。
一、虚拟仿真技术概述
传统的仿真技术不能够模拟出人对于外界情况的感知，而虚拟仿真技术涉及到了关于仿真人的感知模型。虚拟仿真技术是在多媒体技术、传感技术、仿真技术以及计算机技术快速发展的基础上，虚拟技术与仿真技术有机结合的产物。虚拟技术与仿真技术完美结合在了一起，则能利用虚拟的现实技术建立与试验仿真的模拟模型，将仿真的过程和结果通过可视化、图像化的方式呈现出来，强有力地推动了仿真技术的高速发展。虚拟仿真技术具有四个基本特性，包括沉浸性、交互性、虚幻性与逼真性，这些特性在虚拟仿真技术中得到了有效的体现，同时也提升了虚拟仿真技术在仿真技术领域的竞争力。
二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究分析
虚拟仿真技术在现代建筑施工中的应用越来越普遍，意义也越重大。本文将从以下几个方面展开虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究分析：
（一）虚拟施工技术的应用研究
从一定层面上讲，建筑施工过程实际上就是把施工的设计图转化为实物的—个过程，只是这个“转化”的含义及意义都非常重大。传统的施工方法与方式太多，容易跟着实际情况产生变化，而且从图纸的设计到具体的施工环节，一般都很难按照原计划设计的图纸进行。此外，传统的施工技术为了确保施工顺利完成，一般总是凭借经验实施工程，然而某些经验往往会给施工带来决定性的失误。当前，大部分的建筑工程采用了全新结构，传统的施工技术已经无法适应当下复杂的施工条件，因此转变施工技术才是重点。虚拟施工技术应用于建筑施工中，能够改善传统技术下的盲目、主观与随意，能最大化地提高工程的质量，减少成本、耗材，提高施工的安全。利用虚拟施工技术的交互性和高度仿真性，可以建立施工设计的几何模型，建筑施工的相关人员能够根据所需进行施工的虚拟试验，从而筛选出最佳的设计方式。
（二）仿真技术的应用研究
仿真系统是虚拟仿真技术的基础之一，它能够仿真虚拟建筑物施工周围环境的外景，并且效果非常良好。通过仿真系统，可以将设计图纸上的建筑物进行详细建模，并能对建筑物周围的相关环境因素如道路、休闲场景等进行建模。相关的设计人员与业主可以从不同的视角观察仿真系统建模下的建筑物，也可以通过不同的入口走进虚拟建筑物中，还可以边走边看，相当于一次赏心悦目的漫游，并且还能通过鼠标与这个虚拟仿真建筑进行实时交互。在虚拟场景中，每一个物体都与实体之间有着高度仿真效果，其中还有声音与动作等仿真特效，这就使得虚拟场景有着很强的真实感，让人有种身临其境之感。
（三）虚拟仿真技术在复杂空间的钢结构施工中的应用研究
在某些建筑施工中，存在着复杂空间钢结构施工，它是从一个部分逐渐到整体的完善过程，因此耗时，同时必须注意细节。复杂空间钢结构的不同施工阶段，其负载情况、结构的形态、受力特性以及边界条件都不相同。在一个阶段施工完成之后，暂时会处于一种平衡状态，但是进行下一阶段施工时，原有的平衡就会被打破，只有新的阶段完成，才能再次实现平衡。复杂空间钢结构的施工是一个平衡不断被打破继而又保持平衡的过程，在处理过程中显得有些复杂，受力的因素也比较多，加之使用的施工方法不同，往往无法有效进行施工的指导。大量实践证明，事故频繁的高峰期往往就在施工阶段，若处理不慎，极易酿成大祸。以往的施工过程中缺乏对施工的分析或者分析不够详细，致使施工中总是出现施工安全问题，而如今有了虚拟仿真技术，它可以对复杂空间钢结构进行全程跟踪，及时找出施工中哪个阶段会是最危险的，然后加以控制。
（四）虚拟仿真三维动画在施工中的应用研究
虚拟仿真技术三维动画的出现，打破了传统施工只能依靠经验分析施工过程的模式，为现代化的建筑施工提供了一个便捷有效的分析手段。通过三维动画对施工过程进行分析，专家、施工的技术人员以及业主就能对施工全过程甚至是每一个细节都能清除了解。此外，工程中会遇到的重难点以及关键环节，都可以通过仿真技术以三维动画的形式展现出来，而且还可以根据业主的所需进行合适的调整，并及时修改原有的施工方案。目前，这种手段已经成功运用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央电视台的新址、上海环球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越来越多社会业界的关注。
（五）虚拟仿真技术在施工安全方面的应用研究
安全，不论在什么时代，都是必须保障的主题之一。传统建筑模式下，很难预见安全隐患，但是虚拟技术的应用，能让安全隐患一目了然。
1、进行施工安全控制的方案优化
在建筑工程施工分析中，如果采用虚拟仿真技术进行分析，可以发现很多传统模式下无法发现的隐患，同时也能够对不同类型的施工安全控制方案进行相应的模拟演练，并进行比较，最终确定出—个最佳的方案，实现安全控制方案同相关的成本控制、资金预算、损耗控制等方面的最大化。
2、实现安全演练与预防的最优化
实现安全演练与预防的最优化可以从以下三个方面进行：其一，工作经验丰富的工程师要充分去了解容易出现隐患和发生事故的工程环节，利用虚拟仿真技术建立三维动态仿真模型，为类似事故的发生提前做好预防；其二，应该进行紧急逃生演练的模拟，通过模拟演练，训练现场工作人员的自救能力、逃生路线的抉择以及应急行动的实施；其三，还能做好安全教育，比如通过事故过程模拟，让大家感受事故，预先做好安全防范。
三、结语
从目前来看，虚拟仿真技术在建筑施工中越来越普遍，这大大地降低了施工安全隐患、控制了施工的成本，同时也实现了施工控制的最优化。我们应该继续探索虚拟仿真技术在建筑工程中的应用，以便更好的让其为社会主义现代化服务。
参考文献
[1]杜晓刚.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用分析[J].中华民居，2011，（6）：161-162
建筑虚拟仿真技术范文2
【关键词】虚拟仿真技术；建筑施工；信息化综合化
1 虚拟仿真技术简要论述
1.1 系统仿真技术的新发展
随着计算机技术的普及和发展,在建筑工程施工中采用智能方法极大地促进了施工技术和管理水平的提高,从而推动着施工学科的不断进步和发展。目前施工领域应用较成熟的软件系统有:CAD 辅助设计技术、专家系统、智能管理系统、办公自动化系统等,这些计算机技术的应用改造了传统的施工方法和理论,带来了新的理念。通过在建筑工程施工中引入虚拟技术的工程实践证明,建筑工程施工应用虚拟技术已成为可能,用虚拟技术研究建筑工程施工,将创造极大的经济性和促进技术的进步。虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种学科的优势,为人机交互对话提供了更直接和真实的三维界面,并能在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境,使用户身临其境。虚拟现实技术不但具有仿真技术的优点还能提供真实的环境效果,在许多应用领域取得飞速发展。国内外的土木工程界在“大坝安全在线监控系统”和建筑消防研究方面也有一些尝试。仿真技术是对系统动态模型的一种实验手段,在安全性和经济性方面有较大的优越性,使其广泛地被航空、航天、军事、电力、交通等行业采用,在化工、煤炭、冶金等方面也有较好应用。
1.2 虚拟现实技术的前沿性问题
虚拟仿真技术能否在建筑工程施工领域得以推广和应用取决于计算机硬件和仿真软件本身的发展方面。目前应用虚拟仿真施工系统存在以下问题:第一，虚拟仿真系统开发和应用要求的硬件平台较高,需要在较高的专用工作站或实验室上进行,企业自行开发系统时,要建造专用虚拟实验室,购买国外进口设备和软件,这需投入一定的资金和人力。另外系统的演示受设备的限制,移动不方便。第二，在对单项工程进行开发时,需从国外进口VR 软件平台。由于虚拟仿真系统在工程施工中集成型软件几乎没有,再加上工程施工中影响因素较多,客观上造成开发一个项目所需成本较高,努力开发出一套面向建筑工程施工的专用集成型软件系统,为单项工程的开发提供一个方便的开发平台(模块) 是重要的前提。开发骨干,会增加施工企业的开支。
1.3 系统仿真技术与虚拟现实技术的结合
目前,我国一些大型建筑企业集团建立了自己的设计研究院,这为施工企业的技术人才培养和蓄纳创造了条件。我国施工企业的工程技术人员已具有一定的软件研发能力和应用水平,省、市级建筑施工集团已成为开发和应用施工定额软件、施工管理软件的主力。高等院校和科研机构也积极开发各种工程施工中所需的计算机辅助设计软件,另外在工程实践方面对计算机的工艺集成控制技术也有不少探索和应用,并取得了丰硕的成果。整个施工学科领域应用计算机辅助软件正逐步形成,完成完整的、适用的人工智能方法研究和实际推广已具备可能性。仿真技术的应用使仿真软件取得了飞速发展,新的并行计算方法、新的仿真平台和编程技术使其具有更好的可扩展性,因而能被更多的领域所使用。
2 虚拟仿真技术在建筑施工中的应用
2.1 虚拟建造技术的现实意义
使用虚拟现实技术对施工过程进行模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系,实验多种施工方法,计算相应工况应力,对方案进行优化,这对以下几方面将产生重大意义。建筑工程施工方案的选择和优化建筑工程施工的施工方法及施工组织的选择和优化主要是建立在施工经验的基础上,存在一定局限性。同时,现代建筑基本都具有鲜明的个性,建筑工程施工成为不可完全重复的过程。使用施工虚拟仿真技术将可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果,可以定量地完成方案的对比,有助于施工方案的选择和优化,真正实现最优施工。施工技术革新和新技术引入施工虚拟仿真技术一方面能使广大施工技术人员低成本地试验施工新工艺和革新思路,有助于创造性的充分发挥,同时能真切展示新技术的成效,缩短建筑业新技术的引入期和推广期,降低新技术、新工艺的实验风险。施工管理施工虚拟仿真技术能事先模拟施工全过程,能提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患,因而可以采取有效的预防和强化措施,提高工程施工质量和施工现场管理效果。
2.2 三维动画技术在建筑施工领域的应用
建筑施工全程虚拟是在现实建筑工程施工之前技术对施工全过程的各环节进行模拟真实展示和体验施工各阶段预期结果并应用系统软件适时调整施工变更或偏差#实现施工方案决策优化施工全程，虚拟技术的首要功能是虚拟预演即从待施工的建筑造型设计结构施工方案施工场地及施工组织设计施工关键技术，设计建筑施工各阶段控制过程中有关信息的集成管理，直至建筑工程竣工验收全过程进行虚拟预演将虚拟施工过程真实呈现于施工方及管理人员，虚拟施工环境下的全方位仿真可准确预演实际施工过程及其结果，它与传统实际建造施工过程相比，可提前发现施工方案设计中的缺陷和施工过程中可能发生的质量和安全问题，缩短施工工期更便于施工方案的监控与调整技术的另一突出功能是反演决策即在虚拟施工环境中，通过时间反演改变参数设置使施工过程与结果可根据业主要求及施工组织设计需要进行适时调整由于参数选择的不同可建立多样化施工比较方案根据实际情况选择最优方案。
3 建筑施工领域引人虚拟技术的发展趋势
建立在计算机应用基础上的虚拟现实技术可以模拟现有的事实或即将实施的工程。在三维世界中，计算机用户依靠虚拟技术去认知虚拟的工程，诸如开灯或关灯、驾驶汽车、搬运物体等，为达到这样的目的，视频、音频、三维模型等组成部分经过整合才能产生真实感。虚拟技术起源于美国的飞机模拟器，1989 年,美国VPL Research 公司的奠基人Jaron Lanier提出了Virtual Reality一词,用以统一表述当前纷纷涌现的各种借助计算机技术及最新研制的传感装置所创建的一种崭新的模拟环境的概念,目前大家都称它为虚拟现实。虚拟现实是利用计算机技术生成一个逼真的, 具有视、听、触、嗅、味等多种感知的虚拟环境,置身于该环境中的人可以通过各种传感交互设备与这一虚构的现实进行相互作用, 达到彼此交替更迭、融为一体的程度。虚拟现实系统由五个关键部分构成：虚拟世界、虚拟现实软件、计算机、输入设备和输出设备。虚拟现实技术是八十年代末出现，并迅速成为科学界和工程界关注的热点，它汇集了计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、传感技术、多媒体技术、人工智能技术和人的行为研究等多项技术，虚拟现实技术是这些技术高层次的集成和渗透,它给用户以逼真的体验,为人们探索宏观世界和微观世界中由于种种原因不便直接观察的事物运动变化规律,提供了极大的便利。
4 结论
使用虚拟现实技术对施工过程进行模拟,在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系,实验多种施工方法,计算相应工况应力,对方案进行优化这对建筑施工技术性的发展将产生重大意义。
参考文献:
[1]张希黔,张利. 虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用现状和展望[J] . 施工技术,2001 ,30 (8) .
建筑虚拟仿真技术范文3
关键词：三维仿真 城市规划 城市仿真技术
中图分类号：TU98 文献标识码： A
前言
随着三维建模与可视化技术的不断发展，尤其是随着虚拟现实(Virtual Reality—VR)技术研究的不断深入开展，当前技术水平已能通过计算机整合图像、声音、动画等将三维现实环境、物体等模拟成二维形式表现的虚拟现实，再由数字传媒通过视、听、触觉等作用于用户，使之产生犹如身临其境的交互式视景仿真，并可选择任何一个角度，观看任何一个范围内的虚拟现实场景。正是由于对身临其境的真实感和对超越现实的虚拟性追求，以及个人能够沉浸其中，超越其上进出自如交互作用的多维信息系统的出现，进一步推动了虚拟现实技术在城市规划中的应用与发展。
三维仿真技术的概述
三维仿真技术是利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术，以模拟的方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图形界面，使之在感知行为的逼真环境中，获得一种身临其境的感受。例如《重庆市三维数字规划管理系统》，利用地理信息系统、三维空间建模、遥感等现代信息技术，以数字地形数据、遥感影像数据、数字高程模型数据以及三维城市要素模型等数据为基础，在三维虚拟空间内实现局部的规划和建筑设计方案与区域景观的实时、多方案综合分析与决策。
二、基本概念和意义
城市三维仿真是城市空间信息在计算机环境中的三维直观表达，是数字城市概念城市规划、建设、管理领域的延伸，同时也是数字城市建设的重要基础内容。城市三维仿真技术在规划中的应用前景主要有以下几个方面：
2.1 实现城市规划精细化管理
实现从总规-控规-修规以及从项目的初步方案-正式方案-工程许可的全面三维数字化控制目标，在以往基于控规的规划电子政务管理平台的基础上进一步细化、深化和优化规划管理工作，运用可视化的图、表、文一体化界面配置工具，实现多个展示组件的互动包含：统计图、表格、文书、GIS、三维仿真等内容的综合展示模型，使图表展示工具、规划业务文书展示工具、GIS展示工具、三维仿真展示工具之间通过配置实现动态调用和信息传递，完成从文到图、从图到表、从表到文的图、表、文关联互动，使各种统计分析结果融为一体，使城市规划管理进入精细化管理阶段。
2.2 提高规划编制的科学水平
利用三维数字模型、GIS等信息化技术，为规划编制过程中的信息采集、指标分析、方案决策、成果展示等工作提供高效，直观，便捷的新方法，实现控规编制的技术方法信息化和过程管理信息化，体现规划编制“科学性”、“过程性”、“动态性”特点。
2.3 展示现状及规划情况
通过利用计算机仿真和虚拟现实技术形成的三维数字规划管理系统，将现状与规划成果带入城市景观的电脑虚拟环境中，提供一个逼真的模拟环境，从而很好地向规划管理者和市民展示该地区的现状及规划建设情况。此外，利用空间信息可视化技术可以实现分析、查询大量数据信息并以直观的方式显示结果，将传统的数据库带入到可视化空间中，以对各个方面的情况有一个全面的了解。
2.4 提高规划项目的管理效率
通过制作项目模型或者提供静态的三维效果图来展示项目的整体规划过程，这具有很大的局限性，无法完成规划对象的修改和管理。城市三维仿真技术可以设计一个可操作的三维仿真系统，为开发机构或城市规划单位提供高精度的数据服务和视觉质量。在需要修改或增减项目工程的过程中，可以直接导入或更新相关的数据信息，可以及时做出方案调整和实施，提高规划项目的整体管理质量和效率。
2.5 多样化的数据服务
利用三维仿真技术进行三维模拟和三维仿真系统的设计，可以利用三维仿真系统查询相对对象的信息资料，为规划管理者提供城市单位或部门的信息资料。在重庆市三维数字规划管理系统中，运用城市三维仿真、地理信息系统、空间数据库、关系数据库、工作流、系统集成、网络、多媒体等技术，以现有的规划电子政务平台为框架，以分布式数据库应用为基础，实现了网络环境下多数据源海量精细化城市三维仿真数据的高效管理和服务，通过强大的三维仿真，GIS分析和辅助审批功能，为现状调查、规划编制、项目方案审批、行政决策提供了直观、高效和科学的技术手段，实现了精细化建筑管理，提升了重庆市规划局规划管理技术水平。
三、仿真技术在重庆市规划管理的应用
3.1通过建立建筑物及周边环境的三维仿真模型，规划管理人员可以在三维可视化环境下观察和研究建筑物与周边环境的协调状况，还可以通过模拟建筑物的日照阴影走向和计算阴影面积来研究建筑物的高度对周边建筑物的日照的影响等（图1）。对于规划新区的建筑设计方案，由于没有实际的周边环境，可以用规划的周边环境来进行仿真模拟，还可以通过三维空间环境下的实时建筑物模型置换、建筑物纹理置换、建筑物高度调整等功能，来进行多方案的比较(图2)。此外，还可以进行特定视点的景观图生成、空间坐标查询、距离量算、属性数据管理、实时的规划指标统计等，实现对建筑方案的全面的审查（图3）。
（图1）
（图2）
（图3）
3.2 城市景观设计的应用。城市景观设计反映城市的整体风貌，城市的整体风貌依靠科学的环境资源布局来实现。利用仿真技术对城市景观进行设计和环境模拟，可以对城市建筑的空间形态、建筑形式、城市天际线、城市景观、城市色彩等多方面进行综合考虑，做出更为准确的、直观的设计方案。仿真技术的应用有助于城市规划管理人员进行多功能技能操作，从整体上把握城市空间形态的展示要点和亮点的设计，体现出城市的整体风貌和城市特色之处。同时，仿真技术利用计算机软件进行实际景观设计的环境模拟，创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图形界面，将设计的内容和效果展示在大众面前，实现人机交互，让大众和客户有一种身临其境的感受。对于城市规划评审、公示、展览、规划项目的宣传及招商引资等各方面都有着重要的指导意义和经济效益。（图4）
（图4）
3.3城市规划需要把握整个城市土地利用的决策动向，就需要对城市土地利用现状信息资料进行完整的把握，所以城市土地利用现状信息资料尤为重要。规划管理人员可以依靠当地的航空卫星影像、DEM 高程数据等基础地理数据，构建仿真三维模型，通过三维模型，可以更广泛的了解和把握整个城市的土地利用范围、现状以及城市周边的概况，对城市的整体信息资料的掌握和城市规划设计方案的确定有着重要意义。仿真技术还可以通过模拟建筑物的日照阴影走向和计算阴影面积来研究建筑物的高度对周边建筑物的日照的影响等，通过三维空间环境下的实时建筑物模型置换、建筑物纹理置换、建筑物高度调整等功能，来进行城市土地利用现状和规划设计方案的筛选。
四、小结
总而言之，三维仿真在城市规划中的应用前景是广阔的。我们有理由相信，三维仿真技术会使城市规划的产生一次技术革新，会极大地拓展和丰富城市规划的工作思路。三维仿真技术的应用，明显的提高规划审批的效率和方案设计的科学科学性，避免了传统规划评审采用大量设计文稿的方式，极大提高了设计单位、业主单位和管理单位的沟通效率，协调了与周围建筑群的空间、色彩、材料，有利于体现城市的特点，促进城市的可持续发展。
参考文献：
[1] 杨建国，黄玲，高剑锋.三维仿真技术在城市规划中的应用[J]规划信息化，2007
建筑虚拟仿真技术范文4
基于物联网的远程监控在建筑工程行业的应用还处于发展阶段，虽未完全普及，但部分施工单位已尝试应用物联网技术远程监控现场工人、设备和环境等，取得了很大成效。
一般来说，基于物联网的远程监控分为三个步骤：“前端采集”、“信号传输”以及“终端控制”。鉴于物联网的基本原理以及施工现场安全管理的特点，首先进行前端采集，采用标签等对施工现场内的人员、设备、材料等进行标识，静态属性可以直接存储在标签中，动态属性由传感器实时探测。再应用射频识别技术（RFID）以及无线感应网络（WSN）对物体属性进行捕捉和获取，并将信息转换为网络传输的数据格式，采用网络通信技术传输到终端信息系统。最后，通过相关软件对接收信息进行处理和计算，并通过终端显示设备实现直观的界面展示。
基于物联网的远程监控包含以下具体应用：远程定位是实现远程监控的基础，通过该功能随时定位某个区域内人员、设备及材料的身份、数量、分布情况及活动轨迹，为终端的分析提供原始数据。人员管理是在远程定位的基础上，记录现场工人及管理人员的到岗及离岗信息，同时，在事故发生后，能够立即显示事故地点的人员信息、人员数量及具置，提高抢险效率和救援效果。模拟现场巡查是在远程定位的基础上，模拟巡查员巡查施工现场，主管部门、建设单位、施工单位、监理单位的管理人员能够在办公室、家里随时通过网络查看施工现场材料、设备等的位置及使用情况，从而分析施工进度，对重大危险源进行监控，及时了解现场的安全状态，实现远程协调、指导工作，减轻建设单位现场监督检查的工作量。报警功能是当系统监控到施工现场出现违反安全规定的行为时（如生产参数偏离正常范围），自动报警，防患于未然。
通过以上应用，可以提高施工管理的工作效率和管理水平，有效节约管理费用。
基于虚拟仿真技术的建筑施工模拟
在建筑工程行业中，施工方法及施工组织的选择和优化主要是建立在施工经验的基础上，存在一定的局限性。同时，现代建筑基本都具有鲜明的个性，建筑工程施工成为不可完全复制的过程。使用施工虚拟仿真技术可以直观、科学地展现不同施工方案的真实效果，定量地完成方案的对比，有助于施工方案的选择和优化，真正实现最优施工。
通过施工虚拟仿真技术，一方面能使广大施工技术人员低成本地试验设计思路，真切展现设计成效，方便对拟改进部位进行修改，缩短设计周期，降低设计风险；另一方面设计的仿真也有利于设计单位与业主、施工单位进行设计交底，在评标过程中可以直观对比各投标方的设计方案，增加评标的透明度与公正性。
施工虚拟仿真技术能事先模拟施工全过程，提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患，因而可以采取有效的预防和强化措施，提高工程施工质量和施工现场管理效果。
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关键词：建筑基础施工；虚拟仿真；实训系统
一、前言
虚拟仿真是进入20世纪80年代后发展起来的一种新技术，它通过软件编程形成三维数字的图形化模型，生成一种人造的虚拟环境。它涉及到人工智能、传感技术、人机交互和计算机图形学等学科。虚拟仿真技术在教育教学方面的应用，不仅可以更直观的呈现所学的知识，调动学生的积极性，还能够改变传统的教学模式，提高了学生的实践能力。
建筑基础施工是土建类相关专业的核心教学内容，具有实践性很强的特点，特别是其中的主体工程即钢筋混凝土工程的施工，对于施工现场的一线人员来说，掌握其工艺和方法，也是应具有的基本素质。目前建筑基础施工教学存在的主要问题有：
第一、实践教学环节难以满足实际教学需要：由于建筑专业的特点，教学计划难以和企业的实际生产时间相对应；基础设施施工的周期长，工程量大，短时间的实训不能真实的全面了解其施工过程。
第二、第二学生难以实际动手操作，学习效果不佳：在校外建筑工地的实习，由于时间和费用的限制，以及施工单位出于人身安全等方面的考虑，学生往往不能实际动手完成施工操作，难以达到预期的学习效果。
第三、学习成绩的评定不够合理：基础设施施工内容的学习一般是通过校外实践，学习成绩一般是根据学生的考勤情况和见习单位出具的相关报告和总结材料等进行打分，具有较大的主观性，不利于学生学习积极性的发挥。
建筑基础施工仿真教学软件的开发，能够利用当前的先进的虚拟仿真技术，将三维可视化技术应用于教学中，使得学生在学习过程中能够先仿真后实训，可以全面的了解建筑基础施工的全过程。通过本虚拟仿真软件的建设，可以结合工程施工现场的实际，把实践和理论进行结合，把真实的工作环境利用软件进行模拟开发，使学生能够真正体验到施工现场的技术和技能，从而减少学生对现场的不熟悉感，使得教学更加直观化。
二、国内外研究概况和发展趋势
国内外对虚拟仿真技术在建筑方面的应用主要体现在以下两方面：
第一、建筑施工仿真理论方面的研究
1991年美国学者提出了虚拟企业的定义，清华大学、同济大学等在此方面有学者进行了大师的研究，到1997年，国内对虚拟企业的研究得到了各方面的关注，目前相关理论框架已形成，虚拟企业也开始了从制造行业到其他行业的扩展。在虚拟建设方面，从1996年美国发明者协会首次提出概念，到2000年TFV（Transformation-Flow-Value）理论的出现，论证了虚拟企业理论在建筑行业应用的可能性。国内研究人员对虚拟建设研究多在组织管理层面，较少研究具体技术的实现。
第二、建筑施工仿真方法的研究
建筑施工仿真技术是虚拟建设中的具体应用，主要通过虚拟仿真和虚拟现实技术来实现。虚拟仿真技术一般是通过建立模型来描述整个系统，再通过一些重复试验得到一些有规律的数据。国内研究者高兴夫研究了超高层建筑施工的动态仿真、张正峰则应用可视化仿真中的图形技术，对复杂群建筑施工过程进行了研究。虚拟现实则是在虚拟建设中将枯燥的数据转化为直观的图像，方便进行操作和对比分析，能够研究数据中深层次的内容。赵凌军对建筑物的辨识和几何尺寸的提取进行了研究、王辰辉仿真了液压挖掘机的工作场景，钟登华等人对水电工程的可视化仿真进行了分析，其研究成果得到了成功的应用。虚拟现实技术在建筑施工中的应用较多，其发展方向目前主要是事件驱动的沉浸和时间驱动的沉浸。
三、建筑基础施工实训教学的现状研究和分析
《建筑工程施工技术》是土建类相关专业的核心课程，其中主体工程即钢筋混凝土工程的施工就显得更加重要，对于该部分工程的施工，对于施工现场的一线人员来说，掌握其工艺和方法，是应具有的基本素质，特别是对于培养的施工员来说，就更加重要。在学生的培养中其教学时数和学分、教学设备和实训场所以及从教教师数均居各课程之首，该课程也是其他土建类专业的专业必修课，在学生职业能力的形成中起着决定性意义，在建筑行业对人才技能的要求越来越高的今天，其地位和作用日益凸显，因此如何让学生更准确的掌握建筑基础方面的技能就尤为重要。
四、建筑基础施工虚拟仿真实训系统构建与开发
系统采用Unity3D与3ds Max作为开发平台，实现系统逻辑功能与3D模型的设计制作；使用SQL Server 2008实现对身份信息、实训进度信息的存储；具体的虚拟实训系统通过以上的技术支持，可在PC、移动设备以及Web上运行。
设计框架采用经典的MVC设计模式，将整个系统开发划分为三大模块：模型组件、视图组件和控制器组件。模型组件是视图组件和控制器组件之间的通信桥梁，控制器发出的具体操作信息会被传送到模型组件中，模型组件经过一系列的逻辑计算，将计算出的一系列相关信息发送到视图组件，由视图组件接收信息并最终展示给用户。在本系统中，模型组件由C#功能脚本实现，视图组件由UGUI界面开发技术和3ds Max共同完成，控制器组件则由鼠标、键盘等硬件设备负责。MVC设计模式合理划分了软件开发过程，遵守软件开发“低耦合、高内聚”的原则，研发者只需依照系统总体设计约定好的接口方式，即可并行开发不同的系统组件，有效地提高了系统开发效率。
建筑基础施工虚拟仿真实训系统由6个模块组成，具体如下：
（1）身份认证模块
其主要功能有：判断登录用户的身份，调出对应的学习模块进度，及学习得分。
（2）公共模块
其主要功能有：工程图纸、技术规范、知识学习、视频库、测试题库、工具箱。
（3）土方开挖工程模块
其主要功能有：场地要求、场地清理、放线定位、机械挖土、修边及验槽。
（4）钢筋工程模块
其主要功能有：弹钢筋线、放置钢筋、绑扎钢筋、放置垫块、放置竖筋、钢筋焊接、箍筋绑扎。
（5）模板工程模块
其主要功能有：工程施工前的准备工作、模板安装、质检验收、模板拆除、工程验收。
（6）混凝土工程模块
其主要功能有：混凝土制备、混凝土运输、浇筑与捣实、混凝土养护、工程验收。
总之，建筑基础施工虚拟仿真实训系统构建了高职建筑类专业理论学习与生产实际相结合的教学平台，弥补了教学手段、实训条件及时间、空间上的限制，在课堂上实现了教学项目与施工项目、教学过程与施工过程、在校学习与实际工作一致性。但这种仿真教学系统也存在着易引发学生现场安全生产意识差和无法做到现场实操等不足等问题，应引起重视。要通过合理设计各教学环节，把虚拟仿真实训与理论教学和生产实际有机结合，才能提高教学效率，拓宽实践教学渠道，为高职院校提升办学能力和发展起到了积极助推作用。
参考文献：
[1]方小峰.基于虚拟现实的城市规划三维仿真设计系统[J].计算机仿真，2007，24（3）：230-235
[2]王健美，张旭，王勇等.美国虚拟现实技术发展现状、政策及对我国的启示[J].科技管理研究，2010，30（14）：37-40，56
建筑虚拟仿真技术范文6
关键词：计算机实用技术；油田生产；虚拟环境；仿真系统
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 18-0000-02
1 简析计算机虚拟现实技术
近几年来，计算机技术取得了不断的突破与发展，基于计算机实用技术也逐渐发展起来，为油田的生产与建设提供了又一项技术支持和保障。虚拟现实技术又被称为灵境技术，以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。其最重要的两个特征是系统的软硬件环境交互性及沉浸感。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、多传感器技术等，来模拟人的视觉、听觉等感官系统，使人沉浸在计算机生成的虚拟环境里，通过语言、肢体语等方式进行实时交互，来创造一种适人化的多维信息空间。
虚拟现实技术利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术等技术手段的结合生成了三维逼真的虚拟环境，用户需要通过特殊的交互设备就可以进入虚拟环境中。虚拟现实技术能够生成虚拟境界的图形工作站。近年来，虚拟现实技术已普遍应用于工业、建筑领域、教育培训。文化娱乐、能源生产等方面。根据目前虚拟现实的倾向特征，可将虚拟现实系统划分桌面级的虚拟现实、增强现实性的虚拟现实、投入的虚拟现实和网络分布式虚拟现实。虚拟现实技术的主要特征有：多感知性、浸没感、构想性。构成虚拟现实技术的关键技术有环境建模技术、立体声合成和立体显示技术、触觉反馈技术、交互技术和系统集成技术等。而一个完整的虚拟现实系统不仅包括虚拟环境，也包括以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备和以味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等设备技术组成。
2 简析计算机实用技术的油田生产仿真系统的设计
计算机的仿真技术和仿真系统的内涵比较广，其应用的范围还有待扩大。而计算机实用技术的重要组成部分虚拟现实技术在工业、商业、科技开发、军事、教育、医疗等各个领域。接下来就以计算机虚拟现实技术在油田生产仿真系统设计中的应用为例，做以简要的分析，旨在了解计算机虚拟技术的相关知识和油田生产仿真系统的设计方案与原理，了解科技在实际生产中的作用与价值，掌握相关的科技服务于生产与建设，创造更多的社会财富，解决生产中能源供需矛盾，提高作业人员的实际操作水平和相关的素质与技能，保证生产的安全、顺利进行。
虚拟现实技术应用在油田生产中，对安全操作等培训工作起到了一定的作用。而设计并开发基于桌面系统的油田安全操作的仿真系统，有助于提高油田的生产效率和管理水平。虚拟现实技术通过建立逼真的虚拟环境，利用各种高档工作站、高性能图形加速卡和交互设备，通过声音、力与触觉等方式，并且有效地屏蔽周围现实环境，使参与者完全投入到虚拟世界中，用以提高作业人员的相关职业技能和实际的操作水平，积累相关的现场实践经验。
同时将基于虚拟现实技术上的仿真技术，在油田注水生产中也有较大的作用与价值，随着油田生产进入中、高含水期，注水量逐渐的增加，注水的能耗尤其是电能的消耗越来越严重，使得油田注水系统的运行及其复杂，井下压裂测试、钻关井、洗井问题及其注水装置设备的维护、管网的改造等问题仅依靠作业人员的传统经验是无法有效解决的，但若在油田注水生产过程使用仿真系统ISPPS的设计，以系统基本水力元件数学模型为基础，应用节点方程模型建立系统仿真模型，对现有的注水系统的运行状态及情况进行定性分析。通过利用仿真设计对现实系统的某层次的抽象属性进行系统设计与模仿，利用相关系统设计的模型进行试验与分析，得到可靠、准确的信息。油田生产借助计算机仿真技术系统设计模型、三维数字化系统及虚拟现实技术来构建能源安全作业虚拟仿真训练系统，为多人在线交互式训练提供了条件，通过封闭式的演示、指导操作、开放式自由操作等培训模式，有利于开发能源安全作业虚拟仿真训练系统，有效解决能源安全作业培训成本、安全和效率问题。在三维仿真信息化系统内可对设备管理、管线管理、安全应急等演练，构建作业区三维环境。
3 简析计算机仿真技术的现状和未来发展的方向
计算机仿真技术的发展与科技力量的推动作用是密不可分的。自上世纪70年代初开始，数字模拟混合计算机仿真得以发展，70年代末，普及和推广了各种类型的专用和通用计算机仿真技术，90年代对交互式仿真和虚拟仿真进行研究，并取得了一定的科研成效。之后，随着科技和系统过程的发展，计算机仿真技术已日趋成熟，扩展到生产与建设的各个领域，为经济的发展和社会生产建设提供了技术保证和科技支持。未来的计算机应用技术的油田生产仿真系统的设计还有很大的发展空间与发展潜力，明确其发展方向，有助于进行相关的科研和发挥在实际中的应用价值。随着计算机应用技术与网络技术的发展，未来的仿真技术将向仿真技术网络化与虚拟制造的方向发展，其发展潜力有待进一步开发与完善。
参考文献：
