虚拟仿真技术在工程测量中的应用

黄志剑

摘 要：工程测量作为应用领域广泛的技术学科之一，主要应用在各种工程项目建设施工中，随着现代社会的快速发展，我国城市建设的进度也在逐步加快，这也促进了工程测量技术的发展。虚拟仿真技术则是利用计算机虚拟现实技术和硬件的仿真技术模拟出实验系统，不受仪器价格、体积和天气的影响，虚拟仿真技术可以从理论和实践上都促进工程测量的发展，本文介绍虚拟仿真技术在工程测量上的应用。

关键词：虚拟仿真；工程测量；无人机

随着社会经济的快速发展，工程建设项目成为现代社会的主流，其中包括城市建设项目、土地整理项目、土地增减挂钩试点项目等一系列建设项目，工程测量都是其中必不可少的一项，为了对工程项目更好的勘测、规划和设计，第一步测量工作必须做到精益求精，但是不同地方的地理条件各不一样，再加上天气和人为因素，测量工作会变得困难一些，工程项目建设的发展也面临着更加严峻的挑战。为提高建筑施工的进度和质量，保证工程项目安全顺利的实施，就需要考虑结合虚拟仿真技术来对工程测量进行完善和提高，用其技术来提升工程测量的质量，给工程施工提供准确、科学的信息数据，[1]本文概括工程测量结合虚拟仿真技术的应用，并分析虚拟仿真技术对工程测量的利弊。

1 虚拟仿真技术

1.1 虚拟仿真技术的概念

虚拟仿真又称模拟技术或虚拟现实技术，其本质就是用一个虚拟的系统来模仿另一个真实系统的技术。[2]作为21世纪才步入社会的新技术，虚拟仿真技术主要利用三维图形构造技术、多传感交互技术以及可视化技术，生成三维的虚拟现实环境，使用者利用键盘、鼠标头盔、数据手套等传感设备作为输入设备，进入虚拟环境，在虚拟环境中进行实时交互，同时能够感知和操作三维虚拟现实环境中的各种对象，获得身临其境的体验和感受。[3]

1.2 虚拟仿真技术的发展

近几年来虚拟仿真技术主要向两个方向发展：（1）高校实验教学项目：为提高信息化背景下高等学校的实验教学质量和实践培养人才的水平，教育部从2017年起开展示规范性虚拟仿真实验教学项目建设工作，以推动高等院校积极探索线上线下相结合的个性化、智能化实验教学的新模式，形成专业布局合理、专业突出、开放共享的高等教育信息化实验教学项目示范新体系。（2）工程训练项目：虚拟仿真技术一直有效地应用在人类认识自然界客观规律的历程中，在计算机技术领域的发展中，其渐渐形成自己独有的体系，为人类未来科技发展开辟新的发展路线。在工程测量、施工設计、施工人员培训都有逐步加深的应用。在国内国外、工程测量使用虚拟仿真技术的例子屡见不鲜。上海浦东正大广场的修建，通过建立三维模型，使用虚拟仿真技术对建筑施工测量实现可视化模拟，并提供相应的施工和安全控制参数。可见现代工程训练项目中，虚拟仿真技术可以说是高速发展。

2 工程测量

2.1 工程测量的概念

工程测量学是测量学的一个分支，主要应用于国民经济建设这一领域，工程测量作为一门应用学科，它从古代人们利用一些简单的工具来记录长度、宽度、面积等这些简单的测量方式发展到现在，国民经济快速发展，在一定程度上工程测量促进了国民经济的发展，同时工程测量也经历了从简单到复杂、从手工操作到测量的自动化、从一般测量到精密测量的发展过程。

2.2 工程测量的发展

工程测量经过长时间的不断发展和完善，我国的工程测量技术获得了非常大的进步与升华，同时逐渐朝着数字化的方向进行创新和发展，许多具有突破性的工程测量测绘技术不断涌现出来，例如数字摄影测量技术、三维激光扫描技术、全球定位系统实时动态测量技术以及数字化测图技术。在当今以创新为主题的时代背景下，工程测量的一体化发展趋势逐渐显露出来，通过实现了对数据的自动化获取与处理，来可以提高测量过程的智能化程度，从而获得数字化的工程测量结果。

3 虚拟仿真技术在工程测量中的应用

3.1 虚拟仿真技术在工程测量教学中的应用

工程测量作为一门应用型学科，传统的工程测量包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测五大部分。现代化的工程测量技术主要包括3S技术（GPS、GIS、RS）、数字摄影测量技术等，近年来，我国高校也慢慢建立虚拟仿真实验中心，以武汉大学测绘地理信息虚拟仿真实验教学中心的无人机摄影测量系统试验为例：无人机是当今摄影测量工程作业中应用最广泛的搭载平台，能便捷高效地完成中低空航摄影像的获取。由于测绘专用无人机操作门槛较高，且需要国家认证的资质才能合法飞行，不利于在校学生学习相关操作知识。虚拟无人机摄影测量系统能提供基本的无人机模拟操作功能，让每个学生有机会进行模拟操作、学习基本原理和数据处理。此外，虚拟无人机系统还能直观地展示摄影测量中的几何概念和原理，用于辅助教学。

3.2 虚拟仿真技术在工程测量实践中的应用

近年来，国内大力发展虚拟仿真技术，南方测绘技术有限公司和徕卡测量系统有限公司合作开发国内外著名品牌的GPS全球定位系统测量仿真技术并开始实践，以GPS动态测量为例，为结合虚拟仿真技术进行动态测量并绘制地形图。

4 工程测量结合虚拟仿真技术的利弊

在工程测量中，虚拟仿真技术有效克服了传统实验中的一些难以解决的问题，提升了技术人员实验操作的参与度，将虚拟实验与现代科学技术手段进行紧密结合，全面促进机械工程实验的综合发展。但是工程测量在结合虚拟仿真技术后也会带来一些弊端，虚拟仿真实验后数据的转化都会成为一个问题，还有部分人群不习惯一种虚拟的环境，这样虚拟仿真技术只能起反作用，这是我们都不愿意看到的，还有工程测量中最重要的就是用数据来反应该工程项目的可行性和建设性，[4]如果没有准确的数据都会导致该工程项目的失败。

5 结语

在现代化社会建设过程中，工程建设是至关重要的部分，虚拟现实技术是可以提高建设质量的重要技术手段，对工程测量的作用是巨大的，为了促进我国的现代化工程建设质量的提升，必须不断研发全新的虚拟仿真技术，明确工程测量中虚拟仿真技术的发展方向，才能使我国的工程建设行业稳定、可持续发展，从而提高国民经济水平。

参考文献：

[1]徐则中，庄燕滨.三维建模系统的综述[J].测绘通报，2008（2）：1619.

[2]刘倩宏.虚拟仿真技术的应用[J].黑龙江科学，2017，8（21）：124125.

[3]李翠超，凌芳.虚实结合的虚拟仿真技术在工程训练中的应用[J].实验室科学，2015，18（2）：128131.

[4]王晏民，洪立波，过静珺，等.现代工程测量技术发展与应用[J].测绘通报，2007（4）：15.