虛擬現實技術及其應用范文

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虛擬現實技術是使用計算機對現實世界進行逼真模擬的技術，是近年來研究的熱點具有廣闊的應用前景。文章主要介紹了虛擬現實技術的發展歷程以及應用現狀。

【關鍵詞】虛擬現實 計算機仿真 發展 應用

1 虛擬現實技術的基本概念

虛擬現實（Virtual Reality）技術是計算機仿真技術與計算機圖形學、人機交互技術、多媒體傳感技術以及移動網絡技術等多種技術的集合。虛擬現實技術可以對計算機虛擬環境下的感知行為進行高度逼真的模擬，使人有身臨其境的感覺。近年來結合移動互聯技術，移動智能終端、大數據、人工智能等新技術的應用，虛擬現實技術具有廣闊的應用前景，是當前研究與應用的熱點。

2 虛擬現實技術的基本特點

虛擬現實技術是多種技術的綜合，包括實時三維計算機圖形技術，立體顯示技術，對使用者的肢體跟蹤技術，以及聲光電的觸覺反饋、移動數據傳輸、多種形式的數據交互等技術。作為近幾年應用的熱點的技術，虛擬現實技術具有以下幾點顯著的特點。

2.1 逼真性

虛擬現實技術通過對物體的幾何形態進行處理，使計算機呈現的物體具有更加逼真的形象。使用計算機三維成像技術，就像處于真的世界一樣可以對虛擬環境進行控制和操作。

2.2 可模擬性

虛擬現實技術的可模擬性主要體現在它可以對物體的的運動狀態進行模擬，可以形象的模擬物體的運動狀態和運動形態。

2.3 可操作性

虛擬現實技術能夠按照操控者的意愿控制虛擬世界的物體進行移動，從而實現操控者控制虛擬世界。

2.4 可通信性

虛擬現實技術還可以進行遠程交互，不同地方的人可以利用虛擬現實技術實現如同面對面的進行會談。

3 虛擬現實技術發展

虛擬現實技術技術的發展主要有以下三個階段：

3.1 探索階段

虛擬現實技術在20世紀50到70年代起源于美國。1962年由美國人Morton Heiling設計的“全傳感仿真器”問世，同年Like Lider教授首次提出了交互計算的思想，并得到了應用。而虛擬現實的思想是Ivan E.Sutherland在1965年的終極現實的文章中首次提出。

3.2 實用階段

這一階段主要是虛擬現實技術從實驗室和理論走向實用的過程。先是“媒體研究室”的創建，這個研究室開發了一種集成的媒體技術，即計算機和聽覺、視覺、廣播與網絡的一體化。然后是虛擬可視環境頭盔系統（VIVEDHMD）的開發，至此虛擬現實技術系統開始逐漸的被呈現出來。

3.3 快速發展階段

這一時期主要是20世紀80年代到21世紀初這一階段。在航天領域，宇航員利用虛擬現實系統模擬太空中從運輸艙取出望遠鏡等物品的空間操作；在飛機制造領域，虛擬現實技術在波音777飛機設計過程中發揮了重要作用。特別是英國超景公司，該公司開發了在電腦屏幕可以游覽的“超級城市”立體圖像，這個系統可以真實模擬生活環境和場景。到目前，虛擬現實技術在醫藥、工業、設計等領域都有廣泛而深入的應用。

4 虛擬現實技術的應用

4.1 工業應用

在工業設計中的應用主要是將虛擬現實技術與概念設計結合起來，簡稱為虛擬概念技術。傳統的概念設計需要花費大量的人力和物力，嚴重影響了企業的競爭力。現在國外很多公司已經開始在產品的設計作過程中應用虛擬現實技術，利用虛擬現實技術產品的成本、性能和質量主要是在概念設計方面就被確定下來，從而大幅節省設計成本。

4.2 軍事應用

虛擬現實技術近幾年在軍事領域的應用越來越廣泛。虛擬現實技術可以讓士兵在虛擬環境中進行訓練，這種虛擬環境類似于真實的戰場；戰術訓練模擬器能夠為士兵提供真實的戰場戰術訓練；利用虛擬現實技術還可以模擬真實的軍事演練，提高士兵的協同作戰能力。

4.3 航空應用

航空應用領域主要是提供逼真的模擬訓練環境。飛行員可以利用飛行仿真器進行飛行控制訓練，宇航員可以進行太空行走訓練。這種環境無疑要比真實的訓練環境安全很多，同時還兼備真實感。

4.4 通信應用

虛擬現實技術的可通信性決定了它在通信行業也有十分廣泛的應用。利用這一技術處于不同環境和空間的辦公人員可以實現逼真的交流和指揮。“虛擬會議室”系統就是一個典型的應用，與會人員不受地點限制的同時，遠程逼真交流還可以提高會議效率。

4.5 醫學教學應用

虛擬現實技術在醫學教學領域具有廣闊的應用前景。在醫學教學和訓練中，研究人員和學生能夠使用虛擬現實技術對虛擬人體模型來進行操作。在虛擬環境下，學生可以對虛擬人體模型的組織器官和結構進行實時三維觀察，甚至可以利用虛擬現實技術建立虛擬手術室，學生可以對虛擬人體組織進行逼真手術操作。虛擬現實技術的應用能夠使操作者體驗真實的人體結構，預測手術結果。利用虛擬現實技術還可以實現專家遠程實時會診和手術。所以，虛擬現實技術在醫學及教學中具有重要的現實意義。

4.6 教育和娛樂應用

虛擬現實技術在人們日常生活的娛樂和教育方面同樣應用廣泛。這些領域與人們的生活息息相關，人們可以觀賞虛擬現實電影，或者去看場虛擬舞臺劇；還可以在虛擬教室里聽老師講課，模擬真實的物理實驗室等等。有些游戲公司還推出了虛擬現實游戲。這種游戲可以讓人在虛擬環境下直接與對手對決，真實感與刺激性兼備非常受玩家歡迎，收到非常好的經濟效益。

6 結束語

總而言之，虛擬現實技術近年來的快速發展，在許多領域都有十分廣泛的應用且前景廣闊。我們相信在不久的將來，隨著技術的進步和研究的深入虛擬現實技術會為人們帶來更加震撼的體驗，甚至改變人們的生活方式，為生產生活創造更大的社會價值。

參考文獻

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關鍵詞 虛擬現實技術 教育領域 應用

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

0引言

基于虛擬現實本身的技術特點，可以為教學提供新的方式，如在具體的課堂中，虛擬現實技術為學習者提供了可視化的模型或模擬器，這些作為教育教學的輔助工具促進了學生對教學內容的理解。同時，通過虛擬現實技術可以構建沉浸式虛擬現實環境系統，為學習者提供視覺、聽覺、觸覺等多感官體驗的互動方式，既可以培養學生的學習興趣與熱情，又能使教育教學達到事半功倍的效果。因此，對虛擬現實技術及其在教育領域的應用進行研究具有重要的現實意義。

1虛擬現實技術簡介

1.1虛擬現實的概念

虛擬現實是一種由計算機和電子技術創造的新世界，是一個看似真實的模擬環境，通過多種傳感設備，用戶可根據自身的感覺，使用人的自然技能對虛擬世界中的物體進行考察和操作，參與其中的事件，同時提供視、聽、觸等直觀又自然的實時感知，并使參與者“沉浸”于模擬環境。

1.2技術關鍵

虛擬現實技術關鍵需要構建虛擬世界的三維模型庫，根據3D幾何特征、物理屬性等特征構建模型大數據，模型種類包括實體模型、柔體模型和粒子模型等等。此外，模型還是具備四維特征，即隨時間變化，比如春夏秋冬、草木枯榮以及文物古跡。虛擬現實的應用也是VR+級別的革命，就像現在的互聯網+，可以改變世界的方方面面，可以虛擬的地方就有虛擬現實技術。

2虛擬現實技術在教育中的應用價值

2.1拓展學習空間

虛擬現實技術拓展了學習的多維度空間，利用虛擬現實技術可以徹底打破時間與空間的限制，消除時間與空間造成的認知阻斷。大到宇宙天體，小至原子粒子，學生都可“進入”這些物體的內部進行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察清楚的變化過程，通過虛擬現實技術可以在很短的時間內呈現給學生觀察。例如，通過虛擬現實技術，學生可以身臨其境般暢游深海，與各種海洋生物為伴，認識奇妙的海底世界。

2.2激發學習興趣

虛擬現實的直觀體驗更能激發學習者的學習興趣。相對于傳統教育中知識的扁平性，虛擬現實教育的呈現更立體。將虛擬現實技術引入教學，在實現人與機器的交流、通過網絡進行人與人之間交流的同時，讓學習變得游戲化、情境化，真正做到寓教于樂，促進交流、知識表達及應用，有利于更好實現教育目標。

2.3增加教學安全性

虛擬現實技術讓學習變得更安全。虛擬現實技術可模擬某些真實情境，在安全的前提下讓學生學會應對某些現實場景中不可預知的危險。在虛擬實驗室，學生可以用虛擬實驗器材進行實驗，避免危險化學品可能引發的安全問題。

3虛擬現實技術在教育中的具體應用

3.1模擬訓練

虛擬現實技術在教學中應用幾乎最成功的案例就是模擬訓練系統的開發與研制。由于空間探索和軍隊戰爭訓練需要高昂的費用，以及這些領域需要極高的安全性與可靠性，使得虛擬現實技術最早應用在了這個領域，并且發揮出了巨大的使用價值和商業價值。隨著社會的進步，虛擬現實技術也延伸到的一般的醫學教學、汽車駕駛以及電器維修等需要培養各種操作技能的領域。在動作技能的學習中，學習者只有從虛擬現實系統中接受到操作或動作的反饋才能起到積極的學習作用。因此，在運用虛擬現實技術研發模擬訓練系統時應該具體考慮學習產生的條件以及教學的效果，這種模擬訓練系統應該能夠提供真實的模擬訓練的情景、校正學習者的錯誤以及跟蹤學習者的學習過程等功能。

3.2虛擬實驗室

利用虛擬現實技術建立的各種虛擬實驗室在教育上應用前景廣闊，尤其在物理、化學、生物等需要實驗的學科中更是如此。創建這種虛擬環境的演示物體可以擺脫真正實驗室所需要的昂貴的設備，減少了教育部門的實驗開銷，教學的效果基本接近運用真正的實驗儀器設備進行實驗所能達到的教學效果。學生可以在跟真實實驗室幾乎相同的學習環境中學習，學生之間可以相互討論學習到的概念。如果學生通過匿名的身份進行角色扮演，那么它所能達到的教學效果有可能達到甚至超過在真實實驗室環境中進行實驗的效果。虛擬實驗室基本上分為兩類：一種是由編程者設計只能插入并操作實驗中有限的實物，這是現今大多數虛擬實驗室系統的工作環境；另外一種是基于廣泛學科領域知識的虛擬現實系統。

3.3科學研究

國內許多高校都建立了國家實驗室開展虛擬現實方面的研究工作。其中北京航空航天大W建立了虛擬現實技術國家教育部重點實驗室，曾經為我國自行研制的殲8飛機研制了虛擬現實飛行模擬器；浙江大學計算機輔助設計和圖形學（CAD/CG）國家重點實驗室也開發了桌面虛擬建筑環境實時漫游系統；其他高校如清華大學、西安交通大學對虛擬現實的真實感和立體現實技術都進行了廣泛的研究，使得我國在虛擬現實基礎理論研究方面碩果累累。

3.4虛擬學習環境

虛擬學習環境，簡稱VLE技術。如今國內教育技術對虛擬學習環境的研究多數都停留在如Blog應用這種符號性的交流上，研究如何對學習者之間這種文字性的相互交流進行教學設計。真正對虛擬現實學習環境的研究是對分布式真實虛擬現實感的教學環境的開發與應用進行研究，通過人體模型或者化合物等分子結構演示的虛擬體驗，教育者和學習者之間，或者學習者和同伴之間可以在一個虛擬的現實空間中，進行虛擬人之間的面對面的情感交流。

4結語

虛擬現實技術的使用為遠程網絡教學模擬真實的學習環境提供更加便利的條件，對現階段課堂教育進行虛擬仿真提供必要的支持，為教學活動的具體實施提供一種全新的教學模式，虛擬現實技術將在教育中發揮重要應用價值，包括軍事院校教學、體育專項訓練、醫學學生模擬實習、飛機操作等教學中，有利于教育事業的改革和創新。

參考文獻

[1] 李建榮，孔素真.虛擬現實技術在教育中的應用研究[J].實驗室科學，2014，03：98-100+103.

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利用路由和遠程訪問服務實現的虛擬專用網技術不但可以方便的使遠程用戶同企業內部網絡之間建立安全可靠連接，而且能夠做到節約成本的前提下保證企業網絡的高效的資源共享和信息傳遞，因此，應用路由和遠程訪問服務實現企業虛擬專用網技術在企業網絡安全訪問中能夠解決網絡面臨的一系列安全問題。

【關鍵詞】

遠程訪問服務；虛擬專用網技術；網絡安全

1.引言

隨著互聯網的飛速發展，網絡安全問題日益嚴峻，特別是企業網絡的安全訪問和資源共享關系到公司的各種切身利益，而虛擬專用網是在因特網中開辟的一條安全訪問隧道，并且通過數據包加密和簽名等安全措施實現公共數據網的安全性，可以非常方便快捷的實現企業網絡的外部用戶直接訪問到企業內部網絡。虛擬專用網可以跨專用網絡或公用網絡創建安全的點對點連接，極大地降低了企業用戶的費用，而且提供了很強的安全性和可用性。利用路由和遠程訪問服務實現的虛擬專用網技術采用了的網絡安全機制主要包括認證技術、加解密技術、數字簽名技術以及其它網絡安全技術等，這些網絡安全技術能夠有效的避免企業的各類重要信息在因特網上傳輸時不被黑客捕獲或無法對數據進行解密處理，因此，利用路由和遠程訪問服務實現的虛擬專用網技術不但可以方便的使遠程用戶同企業內部網絡之間建立安全可靠連接，而且能夠做到節約成本的前提下保證企業網絡的高效的資源共享和信息傳遞，應用路由和遠程訪問服務實現操作系統的虛擬專用網技術在企業網絡安全訪問中能夠解決網絡面臨的一系列安全問題。

2.路由和遠程訪問服務在系統中的構建

路由和遠程訪問服務是服務器類操作系統中比較重要的一類服務，主要將路由和遠程訪問的功能進行配置，使服務器配置成為適合進行遠程訪問的服務器，它能夠實現企業網絡的外部員工或流動工作人員快速便捷的連接到企業內部網絡，同時可以實現遠程用戶可以像企業內部網絡上的用戶一樣進行資源共享和數據交換。這與基于網絡設備的遠程訪問技術有所不同，基于網絡設備的企業網絡組建采用的虛擬專用網技術基本上是采用各個廠商的硬件VPN、路由器等，而利用服務器類操作系統內置的路由和遠程訪問組建虛擬專用網絡價格低廉、管理方便、性能良好，而且容易維護。

利用路由和遠程訪問連接的用戶可以使用企業內網的所有服務，其中包括文件服務的共享、企業打印機共享、企業Web服務的訪問和郵件服務及數據庫服務的訪問。例如，在運行“路由和遠程訪問”的服務器上，客戶端可以使用Windows資源管理器來建立驅動器連接和連接到打印機。由于遠程訪問完全支持驅動器號和統一資源定位器UNC名稱，因此連接到企業內網的外部用戶的大多數應用程序不必進行修改即可直接使用。

路由和遠程訪問是Windows Server 2003的默認Windows組件，其初始狀態為停用，因此在構建路由和遠程訪問之前必須將其激活，只有在路由和遠程訪問管理控制臺中服務器上的箭頭變為綠色的向上箭頭，才表明此路由和遠程訪問服務已經被激活。

3.遠程訪問服務器在系統中的實現

遠程訪問服務器在操作系統中成功的實現的前提必須要進行遠程訪問服務器屬性的配置。對常規屬性設置，在操作系統的路由和遠程訪問服務中，可以使該服務器作為一個路由器或者是一個遠程訪問服務器。當作為路由器時，它可以作為企業網和因特網之間的一座橋梁，因此可以通過選中“遠程訪問服務器”復選框來改變該服務器的角色，使其成為一臺虛擬專用網服務器。對遠程訪問服務器的安全設置，虛擬專用網始終是通過公用網絡在虛擬專用網客戶端與服務器之間建立的邏輯連接。為了確保隱私安全，必須對通過該連接發送的數據進行加密。路由和遠程訪問中的安全信息包括身份驗證方法和記帳提供程序。身份驗證方法包括默認的Windows身份驗證和RADIUS身份驗證，服務器通過一系列的驗證方法對遠程系統進行身份驗證。遠程用戶IP設置，遠程VPN客戶必須通過IP地址連接到服務器從而訪問企業網絡，通過IP設置可以給遠程客戶機指派IP地址。一般通過兩種方法來指派：第一種是利用企業網絡內部的DHCP服務器動態的分配IP地址，另一種方法是指定某個范圍的靜態地址池，其中“啟用IP路由”可以使遠程企業用戶訪問到此遠程訪問服務器所連接的整個企業內部網絡。

遠程訪問服務器端口的配置決定著虛擬專用網的請求的成敗，在企業網絡遠程訪問過程中，網絡設備是建立點到點連接所使用端口的硬件或軟件，而端口是用來支持單個點對點連接的設備的信道，在路由和遠程訪問管理控制臺中可以監視和管理各種端口，而且可以更改各端口的配置，例如：對WAN微型端口（PPTP）和（L2TP）的數量的更改。在WAN微型端口（PPTP）中，“遠程訪問連接（僅入站）”是為企業用戶啟用遠程訪問，“請求撥號路由選擇連接（入站和出站）”是為企業用戶啟用請求撥號路由。

完成遠程訪問服務器端口的配置之后，接下來就是進行用戶撥入的配置，企業遠程訪問服務器同時也具備域控制器的功能，它是通過“活動目錄用戶和計算機”來管理企業遠程客戶的，而它所管理的用戶對象屬性中存在“撥入”選項卡，“撥入”屬性可以允許或禁止遠程企業用戶連接到企業內部服務器上。其中“回撥選項”可以為遠程用戶撥入實現多種不同的功能，當用戶撥號到企業路由和遠程訪問服務器后，只要賬戶正確就允許與企業網絡建立

連接，則選擇“不回撥”；當遠程企業用戶撥入到路由和遠程訪問服務器后，輸入正確的賬戶，服務器會要求用戶輸入回撥的電話號碼，然后掛斷電話，并由服務器對用戶進行撥號，為遠程用戶節省電話費用，則選擇由呼叫方設置，這種方法僅針對路由和遠程訪問服務。

需要注意的是由于企業的規模各不相同，因此企業內部節點數量和網絡帶寬等也不同，遠程訪問服務器可以根據企業自身的狀況選擇以下三種不同的方式來部署：

（1）單接口VPN服務器。此時用企業的核心路由器或硬件防火墻負責轉發IP數據包到因特網并對外網提供各種服務，企業客戶端在呼叫服務器時的地址就是核心路由器或硬件防火墻的公網地址。

（2）雙接口VPN服務器。適用于企業網絡中具有多個公網地址。這種方式可以減少核心路由器或者硬件防火墻的網絡負載，因為雙接口VPN服務器網絡中，客戶端直接通過VPN服務器訪問企業內部網絡。

（3）服務器做VPN服務器。如果企業原先通過服務器構建企業網絡，可以在服務器上啟用VPN服務器，或者是直接采用ISA Server作為服務器，在ISA Server上啟用VPN服務器并且代替原來的防火墻與路由器。

4.遠程客戶端網絡連接的構建

遠程客戶端網絡連接直接決定客戶端是否能成功訪問企業內網，虛擬專用網絡VPN客戶端能使用“點對點隧道協議”（PPTP）、“第二層隧道協議”（L2TP）和“IP安全協議（IPSec）”來創建一個通往VPN服務器的安全隧道。通過這種方法，客戶端就變成了專用網絡上的一個遠程節點。點對點隧道協議是一種常用的VPN協議，它使用支持56位密鑰的MPPE增強加密方式，因此非常安全，而且易于進行配置和維護。在純microsoft環境和混合環境中，基于點對點隧道協議的VPN客戶端部署方便，而且可以通過使用遠程訪問策略的規則進行PPTP連接的允許或拒絕，使遠程客戶機能夠在規定的時間訪問公司局域網，并且可以實現各種安全的身份驗證方式和加密方式。在客戶端建立一個基于VPN的WAN微型端口（點對點隧道協議）連接后，就可以通過此連接自動獲取一個VPN務器上分配的IP地址，從而實現客戶端與企業內部網絡構成同一個局域網。

當遠程客戶端通過VPN連接自動獲取到一個和企業內網同一網段的IP地址后，就可以像在公司內部一樣安全、方便、快速、高效地與Intranet交換機密的商務信息，從而實現企業網絡用戶跨因特網的安全訪問。

5.總結

利用路由和遠程訪問服務實現的虛擬專用網技術不但可以方便的使遠程用戶同企業內部網絡之間建立安全可靠連接，而且能夠做到節約成本的前提下保證企業網絡的高效的資源共享和信息傳遞，因此，應用路由和遠程訪問服務實現Windows的虛擬專用網技術在企業網絡安全訪問中能夠解決網絡面臨的一系列安全問題。

參考文獻：

[1]崔嶸.安全的企業VPN解決方案[J].微型電腦應用，2004（7）

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關鍵詞： 虛擬現實 挖掘機 培訓

Abstract: with the rapid development of modern economy and the level of production safety and raise the level of management, with the virtual reality technology to mining machinery homework personnel training simulation has become training high quality personnel of urgent need. This article is in this context, the virtual reality technology is applied to the simulation training of operators excavator, in hopes of domestic mining machinery training work provide some help.

Keywords: virtual reality excavator training

中圖分類號： S222.5+5文獻標識碼：A 文章編號：

引言

虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)是近年來出現的高新技術，也稱靈境技術或人工環境。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。

VR是一項綜合集成技術，涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等領域，它用計算機生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者通過適當裝置，自然地對虛擬世界進行體驗和交互作用。簡單而言，VR技術就是讓用戶沉浸于一個虛擬的計算機人工環境中，通過虛擬現實軟件和外部設備與計算機人工環境進行互動、構思，從而完成所希望達到的目的。其概念圖如圖1所示。

圖1 虛擬現實

虛擬現實技術能以一種直接的信息傳遞方式，能提供圖文聲像并茂的，自主控制的人機交互的情景；還能按超文本、超鏈接方式組織管理學科知識和各種教學信息，提供生動活潑的直觀形象思維材料、展現不能直接觀察到的事物等，形成知識點。這有利于培訓人員的主動發現、主動學習、主動探索，培訓人員可以從思維、情感和行為三個方面參與培訓活動。1.工程施工機械作業人員的培訓現狀

據統計，在全國范圍內各類工程機械每年銷售量在 15 萬臺左右，并呈不斷攀升趨勢，按每臺機械需要二名操作員計算，每年需要操作員 30 萬名左右。現階段，挖掘機操作的培訓采取上機實際操作的方法，在實際培訓中，幾個、甚至幾十個人輪流使用同一臺機械，這要求培訓機構有更多的機械，使得挖掘機駕駛員培訓是一項耗資非常高的職業培訓，其主要表現為：設備投入高、日常消耗大。

基于以上原因，在國內大發展的過程中，工程機械作業人員不僅數量上遠遠的達不到市場需求，而且導致了工程施工機械事故的頻頻發生。其本質在于工程機械作業人員專業知識不足，操作技能不熟練，安全操作素質不高，誤操作等。

2. VR技術在工程施工機械培訓中的應用

為提高工程機械滯后的培訓過程和培訓方式，提高作業人員的安全素質，保證工程機械安全、穩定的運行，減少生產過程中的事故發生的頻率，本文將引入一種基于虛擬現實的新型工程機械作業人員培訓方式。目前，虛擬現實技術已在軍事、航天、建筑、機器人及制造、醫學、教育及娛樂等眾多的場所得到廣泛的成功應用。在工程施工機械作業人員的培訓中也取得了顯著的效果。

2.1用虛擬現實沉浸性，提高對挖掘機結構和工作原理的了解

該系統利用計算機三維虛擬仿真技術產生逼真的三維立體的挖掘機工作場景和工況，如圖所示。受訓人員通過大屏幕投影儀或佩戴立體成像眼鏡，在立體場景中操作挖掘機，具有很強的身臨其境的感覺。

此外，通過該系統還可以近距離，多個角度的觀察挖掘機金屬結構和運行機構，甚至于平時看不到的部件，如減速箱內部等，都可以進行實時的觀察，能讓學員直觀、全面的學習挖掘機各個部件的運行原理和工作方式。

2.2用虛擬現實的交互性，提高作業人負實際操作的能力

該系統可以很好的讓操作員與運行中的三維立體場景實時交互，在各場景中可以進行虛擬挖掘機挖土甩方，挖掘機上下坡，挖掘機坑溝填埋，挖掘機行駛停放，挖掘機道路清障，挖掘機土堤作業，挖掘機挖溝刷坡等工作。如圖2所示。使操作者初步了解挖掘機的基本原理和基本知識，體會操作挖掘機的動作要領，感受各類安全裝置的動作方式。

圖2 挖掘機虛擬場景

2.3事故再現與案例分析

在操作訓練中，受訓人員可通過現場復現功能來觀察分析自己的操作訓練情況，特別是訓練過程中發生重大錯誤，如挖土撞車時撞車、行車時撞障礙物等，可利用再現的效果來判斷和分析錯誤原因。適合于毫無挖掘機操作經驗的學員進行操作培訓，部分具備操作員資格的新手進行實戰練習。

3. 該系統的主要優點

與以前的培訓與考核方式相比，基于虛擬現實技術的挖掘機模擬操作系統有強大的功能，在進行訓練、考核、安全技術教育方面具有如下優點:

3.1安全性高

使用挖掘機模擬操作系統可以安全地進行挖掘機上下坡、挖掘機挖溝刷坡以及非常危險的安全性實驗，這在實車實驗中是無法達到的。

3.2再現性好

由于挖掘機運行狀態和使用工況等因素很難控制，實車實驗再現性較差。而基于虛擬現實技術的挖掘機模擬器則可以方便地進行數據采集、機型模型的選擇和模擬環境的設定，再現性好

3.3可方便地設定各種條件，經濟性高

與實車實驗相比，模擬器占地小、耗能少，在軟件環境中還可以便利地設定各種實驗條件和實驗參數。

4. 總結

虛擬現實技術是一項多學科的綜合技術:其基本思想是利用現代科技的手段，人為制造一個虛擬的空間，人們能夠在這個空間中實現看、聽、移動等交互活動，就像在真的環境中一樣，用戶可以通過計算機進人這個環境并能操縱系統中的對象與之交互，三維環境下的實時性和交互性是其主要特征。

將虛擬現實應用于挖掘機械作業人員培訓，就是將虛擬現實的概念進行設計并構思成可視化和可操作化;實現逼真的現場效果;通過計算機接口，給用戶同時提供諸如視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而自然的感知交互手段，最大限度利用計算機仿真訓練器對挖掘機作業人員進行培訓，可以提高培訓水平，縮短培訓周期，減少培訓費用。而基于虛擬現實技術的挖掘機培訓系統在實際使用過程中也取得了良好的效果，顯著提高了挖掘機操作人員的培訓質量和效率。

參考文獻：

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論文摘要：虛擬現實技術是運用計算機對現實世界進行全面仿真的技術，能夠解決學習媒體的情景化及自然交互性的要求，從而在現代教育領域內有著極其巨大的應用前景。本文主要探討虛擬現實技術類型的劃分，及其在現代教育領域中的應用及優勢。

隨著科學技術的迅猛發展，新的教學媒體不斷涌現，繼多媒體、仿真、計算機網絡之后，教學技術領域又出現了一個新型教學媒體，它就是虛擬現實技術(virtualReality)。虛擬現實技術是運用計算機對現實世界進行全面仿真的技術，由于它能夠創建與現實社會類似的環境，使使用者獲得身臨其境的感覺和體會，從而能夠解決學習媒體的情景化及自然交互性的要求，因而，在教育領域內有著極其巨大的應用前景，可以預言，虛擬現實技術將成為現代教育領域內最具有應用前景的“明星”技術。

目前，虛擬現實技術已在航空航天、醫學實習、建筑設計、軍事訓練、體育訓練、娛樂游戲等許多領域得到廣泛應用。‘在國外，虛擬現實技術已應用于課堂教學。虛擬現實技術作為新的教學媒體，它的出現無疑將對現代教育教學產生深遠的影響。

一、虛擬現實技術在現代教育中的具體應用

虛擬現實技術在各方面都展現出了強大的應用可能性，蘊藏了無限生機，它能夠為學生提供生動、逼真的學習環境，學生能夠成為虛擬環境的一名參與者，在虛擬環境中扮演一個角色，這對調動學生的學習積極性，突破教學的重點、難點，培養學生的技能都將起到積極的作用。新興的教育形式必將因其優越的一面而在未來教育領域中占有一席之地。

虛擬現實技術在現代教育教學中的應用主要有以下六個方面。

1、科技研究

當前許多高校都在積極研究虛擬現實技術及其應用，并相繼建起了虛擬現實與系統仿真的研究室，將科研成果迅速轉化實用技術，如北京航天航空大學在分布式飛行模擬方面的應甩浙江大學在建筑方面進行虛擬規劃、虛擬設計的應用；哈爾濱工業大學在人機交互方面的應用；清華大學對臨場感的研究等都頗具特色。

2、虛擬學習環境

虛擬現實技術能夠為學生提供生動、逼真的學習環境，如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結構顯示等，在廣泛的科目領域提供無限的虛擬體驗，從而加速和鞏固學生學習知識的過程。親身去經歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動的灌輸，有本質的差別。

3、虛擬實驗

利用虛擬現實技術，可以建立各種虛擬實驗室，如地理、物理、化學、生物實驗室等等，擁有傳統實驗室難以比擬的優勢，不僅可以節省成本，還可以規避真實實驗或操作往往會帶來各種危險。

4、虛擬實訓基地

利用虛擬現實技術建立起來的虛擬實訓基地，其“設備”與“部件”多是虛擬的，可以根據隨時生成新的設備。教學內容可以不斷更新，使實踐訓練及時跟上技術的發展。

5、虛擬仿真校園

教育部在一系列相關的文件中，多次涉及到了虛擬校園，闡明了虛擬校園的地位和作用。虛擬校園也是虛擬現實技術在現代教育中最早的具體應用，它由淺至深有三個應用層面，分別適應學校不同程度的需求：

(1)、簡單的虛擬我們的校園環境供游客瀏覽。

(2)、基于教學、教務、校園生活，功能相對完整的三維可視化虛擬校園。

(3)、以學員為中心，加入一系列人性化的功能，以虛擬現實技術作為遠程教育基礎平臺(包括虛擬考場)。

6、虛擬遠程教育

虛擬現實技術使得Internet的一片平面世界首次出現了的三維場景，它剛一問世，便引起了極大的反響，得到眾多的軟硬件廠商的支持，成為了Internet是最具發展前景的新興技術。虛擬現實在各方面都展現出了強大的應用可能性，蘊藏了無限生機，在教育領域中WEB站點中，它可廣泛用于學習情景創設，增加學習內容的形象性和趣味性；可視化的導航自然的人機界面等方面。如：創建網上三維圖書館。

二、虛擬現實技術在現代教育中的優勢分析

1．彌補遠程教學條件的不足。在實際教學中，往往會因為實驗設備、實驗場地、教學經費等方面的原因，而使一些應該開設的教學實驗無法進行。利用虛擬現實系統，可以彌補這些方面的不足學生足不出戶便可以做各種各樣的實驗，獲得與真實實驗一樣的體會，從而豐富感性認識，加深對教學內容的理解。

2．避免真實實驗或操作所帶來的各種危險。以往對于危險的或對人體健康有危害的實驗，一般采用電視錄像的方式來取代實驗，學生無法直接參與實驗，獲得感性認識。利用虛擬現實技術進行虛擬實驗，則可以免除這種顧慮，學生在虛擬實驗環境中，可以放心地去做各種危險的或危害人體的實驗。例如：虛擬的化學實驗，可以避免化學反應所產生的燃燒、爆炸所帶來的危險。

篇6

[關鍵詞]虛擬現實 工業旅游

隨著計算機技術的飛速發展,涉及計算機圖形技術、人機交互技術、人工智能、傳感技術等領域的虛擬現實技術在近階段同樣高速發展。虛擬現實技術通過計算機模擬出一個三維的虛擬世界,為用戶提供視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,令用戶如同身臨其境。由于虛擬現實技術所具有的突出特性,目前虛擬現實技術已廣泛應用在軍事、醫療、教育、文化、航天、水利、城市規劃等方面,無形中改變著我們的工作、學習、生活的方式,因此也成為學者們當前關注和研究的熱點。

工業旅游是伴隨城市化和工業化高速發展而產生的,是融合知識、觀光、休閑的一種旅游項目。工業旅游在滿足大眾好奇心的同時,也可以宣傳企業文化、提升企業形象,隨著工業旅游的深入發展,將來也可以成為企業新的經濟增長點。工業旅游最早出現在西方,人們把倒閉、廢棄的工礦企業重新進行改造,轉變成為工業博物館、景觀公園、藝術表演場地、設計公司的辦公場所等現代實用場所,逐漸發展成為工業遺產旅游。隨著工業遺產旅游的發展,旅游開始進入生產經營中的工業企業,從而形成現在完整的工業旅游概念。我國在經歷了幾十年的工業高速發展后,工業企業逐步成熟,對于工業旅游的認識不斷深入,近年來越來越多的工業企業開始加入到工業旅游中,并呈現出一種快速增長的趨勢。

一、虛擬現實技術涉及了多種學科的技術,綜合利用了多種先進技術裝備,具有如下三個主要的特點

1. 沉浸性。指用戶感覺完全置身于虛擬世界中,被虛擬世界所包圍。由于虛擬現實技術提供的多感知性,用戶不僅具有常見的視覺、聽覺感知,還具有觸覺感知、嗅覺感知、運動感知等。通過多感知性,使用戶沉浸于虛擬世界中,由被動的觀察者成為主動的參與者,參與虛擬世界的活動。

2. 交互性。在虛擬現實系統中,交互性的實現相比以往的人機交互方式有了巨大的改變,不再像以往那樣完全依賴于鍵盤、鼠標,借助于虛擬現實系統殊的硬件設備,人與虛擬現實世界可以通過自然的方式進行交互,例如人的走動、頭的轉動、手的移動等等。

3. 想象性。虛擬現實技術不僅可以虛擬構建真實存在的環境,還可以構建人們的想象空間,從而去體現設計者的思想,實現一定的目標。虛擬現實技術為人類認識世界提供了一種全新的方法和手段,為人類去探索和研究已知以及未知的問題提供了新的方法及思路。

充分利用虛擬現實技術所具有的鮮明特點,在工業旅游中發揮虛擬現實技術的優勢,從而完善、促進工業旅游。

二、增強工業旅游中知識的傳播與普及

在工業旅游過程中,工業企業或多或少都會對工業企業的制造流程、制造工藝進行一定的介紹,但是由于制造流程、制造工藝涉及的知識專業性、理論性較強,有些很難通過講解員的講解完全說明,并且很多機器設備內部結構也是無法直接觀察到的,因此目前的講解方式還不能十分有效的進行知識傳播。但是通過虛擬現實技術,就可以完全解決這些問題,通過對廠房、機器設備的虛擬構建,在計算機的虛擬平臺上就可以構建任何我們需要的部件,不僅可以渲染動畫進行工作原理、工作流程的介紹,還可以提供計算機終端設備供參觀者模擬操作,從而極大提高知識的普及和傳播。

三、增強工業旅游中的沖擊力、感染力

由于虛擬現實技術是以計算機平臺為基礎的,因此通過虛擬現實技術生成的虛擬環境、虛擬模型都可以利用計算機的圖形技術進行畫面的優化,從而為參觀者呈現出精美絢麗的畫面。在擁有了優質畫面的前提下,充分發揮計算機多媒體技術的優勢,聲覺、觸覺等設備營造出完整地虛擬現實環境將給予參觀者多感官的刺激,帶給參觀者強勁的沖擊力、感染力。

四、增強工業旅游過程中的安全性

在工業企業中,總是有些區域是具有一定危險性的。在參觀過程中,由于人員數量多,人員的組成結構復雜,增加了工業企業管理上的難度。而利用虛擬現實技術,可以在實地參觀中避開潛在危險區,通過在虛擬廠區系統中模擬游覽來替代實地參觀,從而徹底避免危險情況的發生,增強工業旅游的安全性。

五、增強工業旅游企業的宣傳方式

通過虛擬現實技術完成了虛擬廠區的整個系統之后,可以利用系統在多種途徑進行知識傳播和企業宣傳。例如:在多媒體放映廳進行大屏幕播放、裝載在單機上供使用者單機操作、還可以通過互聯網使普通民眾在網絡上進行瀏覽操作、通過系統導出數據刻錄在光盤等媒介后,用戶可以在個人電腦上進行瀏覽。總而言之,虛擬現實技術可以極大豐富工業企業現有的宣傳方式。

六、增強工業旅游企業的規劃管理能力

通過擴展系統功能,可以為工業企業提供一個全三維可視化的規劃管理系統平臺,在管理系統中工業企業可以對廠區的改建、擴建規劃方案進行可視化的評估論證,為規劃方案的修改完善提供有力的支持。同時對于廠區中的地下管線等隱蔽設備,通過系統可以進行可視化的管理,從而極大提高地下管線等隱蔽設備的管理、維護水平。

本文從虛擬現實技術入手,對虛擬現實技術在工業旅游方面的應用進行了闡述,結合虛擬現實的技術特點對它在工業旅游應用中的優勢進行了初步的介紹,對于虛擬現實技術在工業旅游中更深入的應用,有待于以后的研究。隨著工業旅游的不斷發展,虛擬現實技術的進步,虛擬現實技術與工業旅游的結合必將更加緊密,推動工業旅游更加蓬勃的發展。

參考文獻:

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[5] 丁愛玲 周琳等.計算機圖形學.西安電子科技大學出版社,2005.7.

篇7

關鍵詞：虛擬現實；房地產；競爭力

一、虛擬現實技術的主要特征

虛擬現實技術具有以下最主要的特征：（1）沉浸性。虛擬現實技術是由計算機產生逼真的三維立體圖像，再利用一些經過特別設計的外部配件和技術，如數字頭盔、數字手套、座艙、全方位監視器等，為使用者構建一個感覺上真實，但實際上并不存在的一種情境。使用者與虛擬環境中的各種對象相互作用時，就如同在現實世界中的一樣。（2）交互性。虛擬現實系統中的人機交互是一種近乎自然的交互，使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標進行交互，而且能夠通過特殊頭盔、數據手套等傳感設備進行交互。計算機能根據使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動，來調整系統呈現的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能，就能對虛擬環境中的對象進行考察或操作。

二、虛擬現實系統的類型

1．簡易型虛擬現實系統。簡易型虛擬現實系統又稱桌面虛擬現實系統，是利用個人計算機進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口，使用者通過鍵盤、鼠標便可與虛擬環境進行交互并操縱其中的物體。這種系統的最大特點是缺乏真實的多感知的現實體驗，但結構簡單、價格低廉，易于普及推廣。

2．沉浸型虛擬現實系統。沉浸型虛擬系統是一套比較復雜的系統。它利用頭盔顯示器、位置跟蹤器、數據手套等設備與虛擬世界進行交互。由于這種系統可以將使用者的視覺、聽覺與外界隔離，因此，用戶可排除外界干擾，全身心地投入到虛擬現實中去。這種系統的優點是用戶可完全沉浸到虛擬世界中去，缺點是系統設備價格昂貴，難以普及推廣。

3．分布式虛擬現實系統。分布式虛擬現實系統是利用遠程網絡，將異地的不同用戶聯結起來，共享一個虛擬空間，多個用戶通過網絡對同一虛擬世界進行觀察和操作，達到協同工作的目的。這種系統最大的特點是對資源的共享，也是虛擬現實系統的發展趨勢。

三、虛擬現實技術在房地產業中的應用

正是由于虛擬現實具備真實的體驗、友好的人機交互等特征和功能，越來越多的虛擬現實系統及設備不斷地進入市場。同時，VR技術也逐漸從飛行仿真、戰爭應用進而應用到教育、科研、娛樂、建筑、醫療、工業等各個方面。本文重點探討虛擬現實在房地產業的應用及前景。

隨著房地產業的競爭越來越激烈，目前樓盤在規劃設計和空間創意方面，已經難有實質性的突破。而且購房者日益成熟，他們需要更直觀、更快捷、更全面的了解樓盤本身的信息，傳統的樓書、條幅等已無法完全滿足他們的需求。投資商在規劃初期或樓盤即將封頂之際，展開宣傳攻勢，向購房者們介紹自己在質量、設計、環境等方面的特點及優勢，以吸引他們租購的欲望。但由于樓盤尚在建造之中，購房者無法得知實物在裝飾設計，外形外觀及建筑質量方面的實際情況。因此投資商需找來與此樓盤相似的實物進行拍攝，或制作設計平面外觀圖形來向客戶宣傳。

由于技術的獨特性和提供信息功能的集成互動性，集影視廣告、動畫、多媒體、網絡科技于一身的虛擬現實技術在新的市場需求下，成為最新型的房地產營銷方式。其最主要的核心是房地產銷售。同時在房地產開發中的其他重要環節包括申報、審批、設計、宣傳等方面都有著非常迫切的需求。虛擬現實具體可以應用在以下幾個方面：

1.項目的招商和審批。傳統的效果圖等表現手段容易被人為修飾而產生誤導，而把樓盤做成三維動畫，投資商可通過沉浸虛擬現實，評估各種方案的特點與優劣，以便做出最佳的方案決策，不但可以避免決策失誤，而且可以大大提高該房產的潛在市場價值，從而提高土地資源利用效率和項目開發成功率，保護投資。利用虛擬現實技術作為大型項目的展示工具，在申報、審批時，能使目標受眾產生強烈的興趣，項目策劃者的訴求更易為他人所認同，使項目的報批順利及時通過，從而為項目開工爭取寶貴的時間。

2.方便經濟的設計工具。三維動畫技術不僅僅是一個成功的演示媒體，而且還是一個方便的設計工具。在蓋一座現代化大廈之前，首先要做的是對這座大廈的結構、外形做細致的構思并定量化，這需要設計許多圖紙，當然這些圖紙只能內行人讀懂，三維動畫技術可以把這種構思變成看得見的虛擬物體和環境，使以往只能借助傳統的沙盤設計模式提升到數字化的即看即所得的完美境界，大大提高了設計和規劃的質量與效率。

3.新穎先進的營銷手段。在房地產銷售中，傳統的做法是制作沙盤模型。由于沙盤模型要經過大比例縮小，因此無法以正常人的視角去感受小區的建筑空間，更無法獲得人在其中的真實感受。同時，在模型制作完成后，修改的成本很高，而且幾乎沒有重復應用的可能性，很有局限。近年來效果圖和三維動畫雖然得到普及應用，然而，效果圖只能提供靜態局部的視覺體驗。動畫雖有較強的動態三維表現力，但不具備實時交互性，觀察者只能按照事先設定好的路線和角度來瀏覽，信息獲取不夠全面。樓盤優勢往往無法表現。應用虛擬現實技術，突破了傳統的三維動畫的被動和無法互動的缺點，給客戶帶來真實感和現場感，能更快更準確的獲得定購決定，加快商品銷售速度。

4.快捷的傳播途徑。虛擬現實技術還可以應用在網絡和多媒體中，更方便快捷的傳播產品信息。例如：（1）在房交會以及售樓中心以三維互動的交互式展示手段，不僅可以全面提升房產的品牌形象，更使該項目從眾多樓盤中脫穎而出，直接獲得消費者的關注，認知，認可。（2）通過Intel進行樓盤宣傳，讓各地購房者能夠即時觀看，加快信息傳播速度，擴大信息傳播范圍。我們不妨做個比較，比較一下房地產業各種營銷手段的差別：

綜上所述，與傳統的售樓推介方式相比較，虛擬現實解決方案的各個指標具有明顯優勢。它在房地產業的應用，可以大大提高項目規劃設計的質量，降低成本和風險，加快項目實施進度，加強各相關部門對項目的認知和管理，極大地提升房地產開發商的品牌效應，促進房產銷售。虛擬現實是一種更加先進全面的直觀銷售方式，更具備競爭力的營銷手段，也必然給房地產商帶來最終的長遠效益。

作者單位：張英 吉林化工學院經濟管理學院

袁宏波 東北電力大學

于海龍 東北電力大學

參考文獻：

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【關鍵詞】虛擬現實，建筑施工，應用

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

隨著信息技術變革對現代社會帶來了巨大的沖擊和影響，針對建筑施工這一領域，如何加快施工生產的信息化是改造和提升傳統建筑業、促使施工生產進步與發展的方向。研究和開發土木工程施工技術的數字化和集成化，可促進我國建筑業的發展，改造和提升建筑業的生產水平。特別是虛擬現實所衍生的虛擬建筑技術的誕生，促使建筑業發生著根本性的變革。

二、虛擬現實技術概述

所謂虛擬現實是20世紀90年代以來在美國興起的一門嶄新的綜合性信息技術、它融合了數字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、人機接 口技術、傳感器技術、高度并行的實時計算技術及人的行為學研究等多項關鍵信息技術, 是這些技術高層次的集成和滲透, 并以模擬方式為用戶創造了一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖像世界, 給用戶以視、聽、觸、嗅等感知行為的逼真體驗, 為人們探索宏觀世界和微觀世界中由于種種原因而不便直接觀察的事物的運動變化規律, 提供了極大的便利。虛擬現實技術具有以下幾個明顯的特征:動態性、系統性、分布性、交互性、實時性、一致性、可信性、直觀性。

三、虛擬現實技術在建筑施工中的應用

1、在培訓中的應用

在虛擬環境中對施工人員進行培訓,能有效地保證復雜結構施工安全高效.另外,現代新型的結構形式,結構的最終受力狀態和結構的施工安裝過程有密切關系,建筑結構施工中前往往要對施工方案進行受力狀態復核，如在預應力空間結構中,索的張拉次序及張拉力對結構最終成形的受力狀態及使用狀態都影響巨大,施工階段的內力復核非常必要，基于計算機仿真技術的虛擬現實技術可以很好的解決這個問題,在施工過程計算中,可以針對不同的施工階段,不同的邊界條件,適時的修改結構的內力計算條件,動態的跟蹤觀察復雜結構在施工階段的內力及變形狀態,為結構的成形安裝和最終使用狀態下結構的受力安全提供保障，上海海灣國家森林公園內茶長廳鋼結構設計及鋼構件的安裝均是鋼結構施工中在虛擬施工上的一個成功嘗試,另外園中超過24米跨度的2攤拱橋施工,更是驗證了虛擬現實技術在工程實踐中的運用.在工程施工中其工作主要包括三部分:

首先，鋼結構施工方案及其優化。

其次，桅桿起重機和鋼構件內力及焊接變形分析。

最后，建筑外觀與公園景觀的虛擬漫游。即在建筑物建成之前,虛擬顯現建筑物建成后周圍的環境,獲得直觀的視覺效果.該項目的開發研究為虛擬施工的應用提供了重要經驗，在大跨度結構施工中,由虛擬現實技術構造的虛擬施工環境,可以虛擬大跨度鋼結構工程施工的全過程,技術人員可以通過該虛擬施工環境對施工方案進行驗證，在茶餐廳鋼構架的建設中,通過虛擬現實技術真實地反映了這座六邊形,室內空間超過30米的寶塔形鋼結構在各施工階段中各結構節點的內力情況,對工程建設的施工方案，施工流程起到指導性的作用。

綜上所述,虛擬現實技術己基本應用到建筑產業鏈的全過程,從規劃構思、方案可行性研究、建筑設計、結構設計、施工管理和施工方案制定等全過程,虛擬現實技術都發揮了巨大的作用,并取得了一些成就,虛擬現實技術是一項高尖端技術,它還有很多不完善的地方，但是虛擬現實技術在建筑業中有著廣闊的應用前景,它將改變人們的傳統理念,帶給工程界一個嶄新的天地。

2、在設計中的應用

虛擬現實施工方案設計是利用虛擬現實技術構造一個虛擬施工環境, 在此虛擬環境中 , 建立圍場景、結構構件及機械設備等的三維CAD 模型和有限元模型, 形成基于計算機的具有一定功能的仿真系統, 讓系統中的模型具有動態性能, 并對系統中的模型進行虛擬裝配, 根據虛擬裝配的結果, 在人機交互的可視化環境中對施工方案進行修改。沉浸性和交互性是虛擬現實系統關鍵的兩個特性, 這兩個特性充分反映了建筑施工方案設計在人機關系上的基本特征, 它們充分反映了設計者的主導作用: 從過去只能在計算結束后查看計算結果, 到能沉浸到虛擬現實的環境中參與整個計算過程; 由過去的經驗、靜態和類比設計轉向動態優化設計。在虛擬現實的環境中進行建筑施工方案的分析和設計時,設計人員能對可視化的虛擬模型進行適時修改, 從而優化施工方案。

（一）搭建用戶與設計者的交流平臺

當設計者根據用戶最初提供的需求確定設計方案時，設計者往往確定一個方案與用戶進行交流、確認。通過傳統的介紹雖然也能使用戶了解到，但由于設計者的表達能力和客戶最專業知識的認知程度不同，交流的過程可能會出現很多問題。然而設計者可以通過虛擬現實技術，展示給用戶一個虛擬的施工方案進行過程，以及施工過程中出現的問題都將呈現給用戶。用戶可以根據現象來告訴給設計者方案與自己的需求之間是否吻合，哪里需要改進。這樣，通過虛擬建造技術給用戶和設計者搭建了一個非常直觀的交流，省去了其中很多不必要的中間環節，使得用戶能更好的提出設計需求，設計者能夠更加明確用戶需求而建立其需要的設計方案。

（二）設計者的方案的自我修正

在實際的方案制定的過程中，設計者往往根據自己的經驗來確定施工方案，然而，對于一些高難度的或者從未涉及的領域來說，經驗往往會付出很高的代價。有些設計者根據自身自己能夠估計到的問題進行考慮，然而往往現實總是與設計者所估計的有偏差，而這其中的偏差大小取決于設計者的水平。為此，設計者往往考慮到所有可能的問題，根據經驗和運算來使自己的設計能夠和實際更加接近。但是，正是由于建筑施工中使用傳統的方式進行設計，使得很多方案在實際的操作過程中遇到問題，施工人員將問題反饋給設計者，設計者此時根據施工的現狀對方案進行調整。雖然大多都能完成施工任務，但在此過程中所浪費的人力、物力、時間等問題確是十分巨大的。因此，通過虛擬建造技術，設計者可以在計算機上模擬出施工中可能出現的問題，進而對施工方案進行考察，從而使得設計者對自己的設計方案進行自我修正，達到設計者能夠更好的確定施工方案的目的。

3、虛擬現實在建筑施工安全工程中的應用

（1）首先可以用在評價施工安全價值工程中。在施工過程中出現危險事故的原因主要有人的不安全行為、物的不安全狀態、環境隱患和組織管理不力等。可以根據這四個因素的重要程度進行各個方面的安全價值分析，指定不同的安全方案。可以達到資金與安全程度的最大優化。

（2）各種施工設備的操作訓練。尤其是某些重要工程中要采用先進的特種設備，而這些設備是不允許出現失誤且需要不斷反復的操作訓練。即使一般的起重機、挖掘機、塔吊也需要熟練的操作，還有混凝土攪拌站等等。采用虛擬現實技術開發相應的設備模型用戶通過各種傳感及輸入裝置與虛擬場景的交互，使之通過虛擬的設備得到“真實”地訓練。還可以觀察操作過程中存在那些不規范的操作，可以提前改正，還可以觀察～些設備的操作隱患。以此好采取相應的措施預防和加強。

(3）可以進行按事故過程模擬。有經驗的工程師了解工程當中那些部位容易出現隱患，那些部位容易發生事故。比如爆炸、坍塌、墜落、交通事故等。利用虛擬現實技術可協助建立安全事故發生過程三維動態仿真模型，為以后類似的事故的分析、職工安全教育停工有力的工具支撐。

四、結束語

以上就是本人結合多年的實踐經驗和理論知識，對建筑施工過程中，虛擬現實技術的應用及作用做的淺要分析，希望可以為廣大施工技術人員提供一些建議，從而促進我國建筑虛擬現實技術的飛躍發展。

參考文獻

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論文關鍵詞 ：虛擬現實 動態網站 B／S模式 網絡系統結構

論文摘要 ：針對虛擬現實技 術的發展和 當前微機組裝的實習現狀 ，提出“動 態網站+數據庫 +虛擬現實”的技 術萬棠．設計基于 B／S模 式的網絡 系統結構模型，該系統更新 、維護方便 ，有良好的通用性和可擴展 性．

虛擬現實 (Virtual Reality簡稱 VR)技術是近幾年迅速發展起來的一種新 的人機接口技術，是一項以計算機技術為核心，綜合視、聽、觸覺為一體，模仿現實三維空間的再現技術，利用虛擬現實技術，在計算機上可以逼真地模擬自然真實環境．隨著計算機網絡技術和計算機圖形學 的不斷發展，結合 VR技術，打破了傳統的基于 Web的二維平 面交互模式，實現了基 于 Web3D三維空間交互模式 的第二代 Web技術(多媒體 +虛擬現實+Internet)．虛擬現實技術已廣泛應用于航空航天、醫學實習、建筑設計、軍事訓練、體育訓練、娛樂游戲等諸多領域．目前，虛擬現實技術已應用于課堂教學，作為教學媒體對遠程教學已產生深遠的影響．

微機組裝是高校計算機專業的一門應用及實用性較強的專業課程，學生在掌握微機原理和了解當前計算機硬件發展最新技術的情況下，自己動手組裝計算機．高校大都開設這門課程，而大多數都是使用已經淘汰的計算機，遠遠落后于實際計算機硬件的發展．由于硬件條件的限制，使得理論與實際相脫節．而且，認識計算機結構，頻繁地拆裝計算機，硬件的損壞程度很大，實驗代價太高。針對以上問題，本研究嘗試將動態網站數據庫技術和虛擬現實技術應用于虛擬微機組裝系統的開發中，提出了一種基于 Web數據庫技術，結合網絡技術和虛擬現實技術口 的網絡虛擬微機組裝系統的結構模型，綜合發揮各種開發工具的優勢，設計研究基于虛擬現實技術的網絡裝機系統 ，為廣大高校學生、電腦愛好者 、電腦經營者提供了一個很好的學習業務推廣平臺，也是今后遠程教育的發展和趨勢．

1 系統結構

本系統是一個基于網絡的共享虛擬微機組裝系統 ．使用者可以通過人機界面對虛擬環境中的硬件設備進行組裝．系統展示的主要功能：計算機硬件設備展示 、安裝過程演示、組裝實驗，并可 以實現多個實驗者協同工作，共同完成實驗．

如圖 1所示 ，該系統的流程分為 3層，自下而上分別為數據庫管理層、應用層和交互層．其中，交互層為使用者瀏覽界面，有關數據計算和數據處理在應用層，Web服務器負責接收遠程或本地的 HTTP請求，根據請求從數據服務器獲取相關資源 ，然后將結果轉換成 HTMI 語言形式 ，生成 Web頁面送到瀏覽器端．

數據庫管理層：負責底層數據庫的 日常管理，包括資源的入庫、修改、刪除、屬性設置等相關管理功能． 應用層 ：是整個系統的后臺管理層．包括文件查詢模塊、在線管理模塊和用戶管理模塊等．根據使用者的實際需要進行相應的操作．

交互層：是系統各功能模塊的可視化顯示 ，使用者通過瀏覽器與服務器相連，完成各種操作．本系統采用 3層完全獨立的結構模型，防止了對數據庫的非法操作 ，系統安全性高．任何數據資源的更新或程序的升級都是由服務器端完成的，不影響客戶端操作， 系統維護和升級 十分方便．對于客戶端只需安裝瀏覽器即可使用．

2 系統開發及運行環境

系統在 Windows2000環 境下開發完成，采用SQL Sever數據庫 、Apache服務器和 PHP等作為網絡開發工具 ，利用CAXA實體設計和 MuhiGenCreator 建模工具 、VRMI 技術及相關圖像處理軟件．客戶端需安裝 IE 5．0以上版本瀏覽器 ，還需安裝 相 應 的 VRML 瀏 覽 器 插 件 (如：BS—ContactVRML，C0SMO一2．1．1-eng，CORTVRML等)．

2．1 虛擬現實技術

虛擬現實技術具有沉浸感、交互性以及多感知性等三大特點，虛擬現實技術是本系統實現的關鍵．Vega是 目前流行的一個虛擬現實應用程序開發環境，隨 Vega發行的還有一個 Lynx圖形用戶界面程序．硬件模型使用與 Vega相關的三維建模工具 Creator實現．使用 Vega開發虛擬現實應用程序的主要流程如圖 2所示．

主要過程如下 ：

1)建模．建模是建立虛擬場景中的地形及各種物體的三維數字模型，這些模型使Creator建模工具，建立虛擬場景中物體的三維數字模型，經過渲染后在計算機屏幕上可以形成逼真的地形和物體．建模任務由Creator軟件實現，能夠滿足虛擬現實應用程序的實時性要求．

2)用 Lynx建立應用程序定義文件。建模形成三維數字模型后，使用 Lynx實用程序定義文件(ADF)．ADF文件描述了用于虛擬現實應用程序中的模型文件、運動模型及其路徑、特殊效果、環境效果等，使用Lynx程序可大大節省編程人員的工作量．

3)編程．在 C、C++或 VC++語言平臺上，利用 Vega的 API和軟件庫，調入已建立的 ADF文件及三維數字模型，對程序進行初始化，編程響應用戶輸入并動態地改變程序的運行，最終完成虛擬現實應用程序的編制．

4)編譯運行．應用程序編譯成功后，調試運行該應用程序，最后系統集成．

2．2 動態網站數據庫技術

整個系統的開發采用 目前公認的開發動態網站最佳組合，即 PHP+Apache+MySQL組合技 術，該技術具有較高的性價比．

1)建立數據庫．利用 MySQI 建立數據庫，對數據庫的操作，可以使用 php My Admin管理器，該管理器具有與標準的 Windows資源管理器相似的界面與操作方式，可以方便地進行數據庫的創建與管理．

2)完成數據庫間的交互．數據庫與 Web相連，轉換成 Web頁．PHP4支持 MySQL數據庫，不需要外部支持庫就可以實現對 MySQL的全部操作，利用 PHP4調用相關的數據庫管理函數，從而實現web與 MySQL數據庫之間的交互．

3)數據庫的管理與維護．利用 Dream weaver制作數據庫管理頁面，并且提供遠程維護功能，用戶可以通過瀏覽器登陸數據庫管理頁面，對數據庫進行管理和維護，提高了系統維護的靈活性，為本系統的隨時更新提供方便．

3 應用測試實例

學生以學號登陸后，即進入實驗系統．首先 ，從元件模型庫中選擇相應的硬件，如主板、內存、硬盤、鼠標、鍵盤等．然后 ，進行硬件的插接．將內存條插入主板，插接時若報警 ，則內存條選取有誤；若發現所選內存條為 DDR 內存條 ，而 主板插槽 口需 要SDR內存條與之匹配那么，重新選取內存條后繼續上一步操作；系統仍報警，是內存條方向不匹配則旋轉內存條至適當方向后 ，再插入主板內存插槽中．圖 3顯示已將 內存條擺放到正確位置，即將插入主板時的狀態．

硬盤數據線與電源線的插接，將數據線和電源線的方向調整正確后 ，硬盤即插接成功，如 圖 4所示．主機箱內還有光驅網卡、顯卡等硬件的插接，這里不再一一贅述．至于外設，現在大部分是 USB接口的外部設備．同樣可能遇到方 向需要調整的情況 ，將插 口調整好后 ，連接主機箱相應 的插槽即可．這樣 ，將所有硬件連接好 ，一臺計算機組裝成功．

基于 VR技術的虛擬微機組裝 系統，在高校實驗教學中得到良好的應用效果．為學生提供了一個自由實驗的平臺，增強了學生做實驗的自主性 ，不再受實驗室忙、設備少的約束 ，進一步提高了學生的學習積極性、主動性和創造性．對于高校實驗室管理來說，也節省了實驗準備時間，降低了實驗成本，使實驗室管理和開放更加現代化、人性化．在設備不斷更新的基礎上，使得實驗緊跟時代的發展，有助于學生了解最新的硬件發展情況．此系統也可以應用于計算機銷售市場，具有很好的應用前景．

4 結語

本研究給出了基于 VR技術的虛擬微機組裝系統的設計結構模型以及應用測試實例，據此亦可以設計出其他學科的網絡虛擬實驗系統．相信不久的將來，隨著 VR技術的發展，結合人工智能、神經網絡等學科，VR技術將應用于更廣的范圍，交互式的、人性化的網絡虛擬平臺，將成為實驗教學與應用性學習的主流。

參考文獻

[1] 徐英卓．基于 VR的運動人體科 學虛擬實驗系統[J]．計算機系統應用，2002(9)：19—21．

[2] Williams E H，Lane D．PHP＆ MySQL Web數據庫應用開發指南[M]．謝君英 ，歐陽宇譯．北京 ：中國電力出版社 ，2003．

[3] 曾建超 ，俞志和．虛擬 現實技術及其應用[M]．北京 ：清華大學出版社 ，1996．

篇10

關鍵詞：事故模擬；虛擬現實；交通事故；系統設計；人機交互

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）26-0224-02

在昌九一體化大發展思潮下，九江城市經濟快速發展，市民生活水平顯著提升，好大家庭都購買了自用車，為九江市交通運輸業帶來了發展機遇和重大挑戰。若是發生重大交通事故，交管部門處理應變不及時，事故責任認定不準確的話，不僅會造成理賠困難，也會影響監管機構在市民心中的滿意度，從而影響本市的平穩有序發展。對此亟待提升本市目前的交通事故責任認定技術，能夠集合信息化管理、保險理賠程序、交通違法處理方式，利用快速發展的虛擬現實技術，優化設計交通事故模擬系統來處理相關交通事故，以便快速準確定責理賠，疏通交通線路，將事故危害降到最低，產生積極影響。

1 虛擬現實技術概念及其應用意義

虛擬現實，也就是Virtual Reality，簡稱VR，是由20世紀美國VPL公司Jaron Lanier提出的【1】。虛擬現實技術，綜合虛擬技術、三維建模技術、計算機圖像技術及網絡技術的優勢，并且能夠通過整合應用這些技術，有效模擬創建出一個虛擬的現實世界，并可以為技術使用者提供一個在“視覺、聽覺、觸覺、導航”多方面的虛擬世界，使其可以漫游在這個世界中，獲得身臨其境的體驗【2】，感同身受。

在交通事故模擬系統設計中，應用虛擬現實技術，輸入交警現場勘測及目擊者觀測到的部分數據，可以將交通事故現場通過虛擬現實模擬出來【3】，為交通事故責任認定及快速理賠處理發揮積極應用意義。

2 需求分析

本文將會應用虛擬現實技術，優化設計交通事故模擬系統，模擬出虛擬的通用交通事故場景模塊與危害場景模塊，從而可以確保對現實事故現場進行虛擬仿真，還可以對現實世界中那些原本并不存在的事件進行仿真虛構，有助于優化交通事故應急預案流程的優勢，也可以檢驗一個方案是否可行【4-6】，在模擬的實際應用場景中驗證應急預案，并根據反饋進行優化，提升實際中處理交通事故的效率，在實際應用方面發揮積極的影響。并且，設計在虛擬現實技術下的交通事故模擬系統，必須具備良好的人機交互界面，能夠提供精確的事故模擬數據，能夠提升虛擬情景的真實感，使人猶如身臨其境，使系統設計好之后達到“亦如人意”的效果，滿足系統實際操作用戶需求。

3 模擬系統設計

3.1總體結構設計

在虛擬現實技術下，設計開發交通事故模擬系統，系統可分為三層結構。如下圖所示：

對于本次設計的交通事故模擬系統中，系統中三層結構的內容各不相同。

用戶層：主要就是用戶實際操作應用方面的內容，要有良好的人機交互性，可以通過操作系統、Web瀏覽器 、APP交互，實現用戶對虛擬物體的操作性。

場景構建層：收集相關的文字、地圖、數據、圖片、聲音、視頻、照片等，能夠基于幾何模型以及圖像的建模技術，預定義出各種不同的虛擬場景模型，構建系統內部資源配置環境。

虛擬世界層：調用場景模型，依據現場勘測和目擊者提供的有效數據對模型進行修正，虛擬出交通事故現場場景。

3.2虛擬環境模型建立

在交通事故模擬系統設計中，應用虛擬現實技術，基于交通事故常見場景構建三維模型，應用紋理貼圖方式，渲染仿真模擬出真實感高的虛擬現實立體境像模塊資源，存入系統場景構建層，供使用者后期構建事故現場場景時直接調用，為快速還原事故現場場景提供有力幫助。

3.3事故模型建立

系統開發編程技術人員利用相關程序，設定出關于交通事故中“碰撞、翻滾、燃燒、爆炸及熱浪氣流”的特技效果，并可應用編程函數VegaAPI控制事故的發生時間、碰撞強度、翻滾高度距離、飛出的方向等。

3.4軟件設計

在交通事故模擬系統設計中，能夠根據現場監測視頻、目擊者匯報以及監測儀器的數據，將其轉化成虛擬現實場景中交通事故產生的數據，從而劃分出災害的等級，制定出事故處理責任認定方案。系統軟件開發流程如下圖所示：

4 應用效益分析

4.1案例應用測試

利用以往交通事故案例，就可以應用設計模擬系統，進行事故模擬，能夠有效結合虛擬現實中的動態紋理技術，真實模式表現出在事故中爆燃、沖擊流、以及碰撞過程、油箱爆炸過程，從而可以有效監控模擬事故發生過程，從模擬系統中找出交通事故發生的具體原因，快速生成準確的事故責任認定書，并與已經開具的事故責任認定書進行比照，從而完善系統之不足，對系統進一步優化。

4.2效益分析

實踐應用證實，可以應用虛擬現實技術，優化設計出針對交通事故的模擬系統，不僅能夠通過虛擬現實再現出事故的發生過程，也有助于交通監管層通過應用這個系統去查找、分析發生事故的環境原因，從而進一步優化交通設施設置。該系統還具有人機交互方便、效果顯示逼真的優點。基于虛擬現實技術，優化設計交通事故模擬系統，可以模擬事故的發生過程，為交通事故調查及責任認定提供參考。同時也可實現對道路交通樞紐立體化呈現， 能夠為交通安全設施設置、交通路口優化提供更加精確的數據依據，發揮巨大的應用效益。

5 結論

綜上所述，基于虛擬現實技術，優化設計交通事故模擬系統，可以縮短對于事故的處理時間，可以保證交通事故責任認定更準確，可以作為交通安全設施設置、交通路口優化方案提供境像依據，為預防交通事故發生、降低事故災害產生積極效應。

參考文獻：

[1] 趙國梁，余學義，滿松，等.基于OpenGL的井下開采虛擬現實系統關鍵技術研究[J].煤炭工程，2010（8）：114-116

[2] 張怡青.煤礦生產安全培訓中計算機虛擬現實技術的應用[J].煤炭技術，2013（6）：206-207.

[3] 洪玉玲.基于虛擬現實的煤礦事故仿真和安全培訓系統[J].煤礦安全，2013，44（8）：96-98.

[4] 張紅巖.基于虛擬現實技術的煤礦安全培訓系統[J].工礦自動化，2014，40（2）：88-92.