有关虚拟现实技术在土木建筑工程中应用的研究

王原

摘 要：各领域的发展速度较快，计算机技术的应用已在不少行业中领先使用，其中土木建筑行业也可以利用虚拟技术和现实技术的合理应用提高发展的脚步。虚拟现实技术利用智能化、人工化，技能化，促进了建筑工程施工中操作技术和各项管理水平的提高，现实技术在虚拟技术的帮助下，提升了工程进展速度，对建设行业来说是一件利与益共赢的事情。对于虚拟技术和现实技术的特点与应用本文做了详细的研究。

关键词：虚拟技术；现实技术；土木建筑；施工应用

现实技术是自古以来建设行业中的普遍应用现象，可随着时代与时俱进，计算机技术也已经走进生活中，在土木建筑工程中也逐渐应用着虚拟技术。虚拟技术和现实技术的关系是紧密相连的，在两者相结合下，对工程的进展有了很大的帮助。虚拟技术是通过CAD辅助系统、智能管理系统、办公自动化系统等功能的应用提高了传统的工程施工方式和理论。在虚拟技术和现实技术搭配应用的状态下，使土木建筑工程得到了有利的发展。

一、虚拟现实技术的简介及重要性

虚拟现实技术，又称为灵境技术，它是一种高级的人机互动的计算机界面。它是计算机多项技术的综合运用，其包含了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、多传感器技术等等科学技术。它可以通过动画技术对工程初建至竣工的整个过程实施（包括：建筑造型、合理结构以及施工方案等）进行情景化模拟预演，在虚拟施工预演的情况下，可进行施工时各阶段的预算，并应用计算机软件及时调整施工时可出现的变化与不良状况，并且精准记录实际施工时所需的详细过程和结果，从而减少或避免在实际工程施工中有重复施工的现象发生。在虚拟技术领域中，人类可以通过鼠标和键盘对电脑空间设计进行更新调整，不断利用创新思维，让人类在虚拟的技术中扩大想象空间，大胆的构思在虚拟技术中实现，在经过科学的研究，利用可行性原则落实在现实中，这样能够使建设行业中创新的空间不断地加大。

虚拟现实技术对于许多行业的发展都起到了推波助澜的作用，与土木建筑工程的配合更是相得益彰。将建筑工程的各项信息、设计理念等基本数据整合起来，输入到电脑中转化为电子信息，在建筑物开始修造以前就能模拟出其大致的模样。既方便了设计师检查和修改，又能直观地将建筑物以三维立体的方式呈现在人们眼前。现代许多城市在规划建筑布局及近期、中期、远景计划时都会用到此项技术，借此勾勒出未来城市的艺术风格和合理布局。

二、虚拟现实技术的特点

1、沉浸性

古语有云“百闻不如一见。”虚拟现实技术其功能运作的原理是依据人类的各项感官，通过计算机技术模拟出人眼能看到的逼真三维立体图像，给人一种身临其境的感觉。使用者需佩戴与之相关的头盔作为图像信息的输出显示器，还要穿戴相关的数据手套、衣服及其他身体部位的相关配具，并采取在虚拟技术中与实际施工现场环境的条件相同的现场进行模拟预演，让环境和人物事物相结合，器具与身体充分接触，利用计算机系统的功能方便使用者增加触觉感官，进行人机交互信息的工具，以此达到与虚拟环境和现实环境相融合的效果。

2、交互性

虚拟现实技术最大的特点在于人与电脑之间架起的互相沟通的桥梁，这就意味着不再是人单方面的对电脑信息进行输入或电脑反馈信息的工作原理。在计算机系统中，我们操作可以更加自然，直接对模拟好的各种参数及时的修改，而系统也会对信息做出自然地反馈。一般情况下，我们会使用电脑的鼠标、键盘等设备与电脑进行交互，而虚拟现实技术则可以借助其他有关的工具如头盔、手套、衣服等传感设备进行交互，而人在这样一种情况下，其感官所感受的感觉与现实时候没有太大的区别，也可以将现实中的语言、动作对虚拟环境进行操作。

3、构想性

虚拟现实技术不但提升了对建筑工程设计理念的策划，而且放大了对模拟场景创新与改造的空间。虚拟现实技术不仅只有对已知场景具有模拟的能力，它还可以对某些现代科技无法达到场景进行模拟。只要在电脑中输入你设计好的构想，将所需的资料准备齐全，就可以还原你想要的场景。如想模拟一亿多年前的侏罗纪世纪，现代科技暂时无法建造出那个时代的地质及生物，但是如果想要体验那种场景则可以通过虚拟现实技术来完成。可以说，虚拟现实技术正应了那句话：“只有想不到，没有变不了”。合理的应用虚拟现实技术，对土木建筑工程有很大的开创力，提高了建筑行业的创新。

三、虚拟现实技术在土木建筑工程的应用

1、建筑布局与规划

在传统的土木建筑工程开始施工以前，都需要对建筑物的各项参数及数据如规划设计、景观设计、建筑设计的信息进行整合，再以某种载体的形式呈现出来，其中最常用的就是描绘图纸，在计算机行业还未兴起时，它几乎是最好用的记录方式。而现在虚拟现实技术能在建筑工程的前期设计时就能对未来的建筑物有三维立体建模一般比较直观的呈现。其能通过建筑的各项信息，做出仿真模型，还能在系统中对其建筑物的布局与规划进行合理的编排，使建筑的布局结构一目了然的表现出来。现在许多大型的公共建筑项目如城市住房规划、城市交通布局、大型建筑物的朝向及占地等，都可以通过虚拟技术进行前期的演示、验证。如有不满意的地方则可以及时修改。

2、抗灾防灾演练

虚拟技术不仅能在土木建筑工程前期进行建筑模拟演示，它也能对出现在施工过程中的种种问题分析和模拟，及时地对施工过程中可能出现的问题进行排除和安全防范。土木建筑工程的安全是基础，其中包括对建筑物本身的结构和建材的安全，也包括了施工人员的安全。在以往对安全性能的检测上，大多采取以小见大的建筑模型来模拟其工程结构的荷载能力，但随着建筑项目的扩大化和复杂化，模型很难精准的反映出结构的实际情况。而虚拟现实技术却能排除客观物质所带来的不便，对其进行精确地模拟实践。其技术包括抗灾与防灾的模拟仿真系统、工程结构分析的系统、施工过程的模拟仿真系统等，能充分的应对生活中出现的各种情况。

3、室内设计的应用

土木建筑工程进入后期就开始进行室内的装饰设计，现实技术对室内的设计以图纸形式设计出室内结构的大概轮廓，一般比较简单，旦实际上对室内进行施工时就会出现很多问题，比如图中结构的高矮长宽和实际施工的比例有误差等，这样就会容易出现返工现象，要么更改图纸，要么拆毁重新施工，这样不但浪费人力物力，还会延误工程的进展时间。而通过虚拟技术对室内结构以及装饰进行详细的设计，包括：墙体设计的风格样式、室内格局的布置和面积、装饰的颜色等都会做出精准的设计结果。再经过现实技术的操作施工，能够在最短的时间内完成竣工。

结语：传统的土木建筑工程中会出现各种不同的麻烦和错误，导致工程时间延误或者无法继续施工。而通过使用虚拟现实技术，不但为工程施工时节省时间和人力物力，而且也提高对建筑质量的保障。我国的建设行业发展速度越来越快的重要因素之一就是对虚拟技术和现实技术的合理应用。而虚拟现实技术放大了当今在建筑行业所需要的创新空间，在虚拟现实技术的推动下土木建筑会取得更大发展。

参考文献：

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[2] 刘铮，孙俊，刘利先.基于虚拟现实技术的建筑施工安全研究[J].《昆明理工大学学报：理工版》，2004，29（5）：100-103.

[3] 李金龙.论虚拟现实技术在土木工程中的应用与发展[J].《河南水利与南水北调》，2013（12）.