虚拟仿真施工技术.docx

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1、随着现代科学技术的发展，虚拟技术与仿真技术的有效整合，并成功应用于设计、施工中，大大改变了传统的设计、施工模式。那么，究竟什么是虚拟仿真技术呢？它在建筑施工中是如何应用的呢？1.虚拟仿真技术概述从传统的系统仿真技术来看，几乎很少涉及到仿真人的感知模型。也就是，无法模拟人对外界的感知情况。随着计算机技术、多媒体技术、仿真技术和传感技术的发展,人们开始了人对外界环境感知模型的研究。虚拟仿真技术的完美结合，利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和试验的模拟,使仿真的过程和结果可以实现图像化、可视化,使仿真的系统具有三维、实时交互、属性提取等特征,极大

2、地促进了仿真技术的发展,同时也使虚拟现实技术更加具有生命力。虚拟仿真技术是通过建立研究系统的模型,结合环境(实际或模拟)条件进行研究、分析和实验的方法。虚拟现实(VR)是在仿真技术的基础上发展起来的,是仿真的高级阶段;仿真器系统正在向虚拟环境系统演变。虚拟现实促进了仿真技术的发展。两者都是对现实世界的模拟,即都是基于模型的活动,而且都力图通过计算机及各类装置达到现实世界尽可能精确的再现。虚拟现实技术和仿真技术的结合形成了虚似仿真技术。2.虚拟仿真技术分类（1）系统仿真技术仿真(simulation)属于一门基础性学科。仿真技术是以控制理论、

3、相似原理、数学模型与计算技术、信息技术、系统技术及其应用领域相关专业技术为基础,以计算机和多种专用物理效应设备为工具,借助系统模型,对实际的或设想的系统进行动态试验研究的一门新兴综合性技术。它属于一种可控制、无破坏性、耗费小、并允许多次重复的试验手段。它以其高效、优质、低廉体现强大的生命力和潜在的能力。它是迄今为止最有效的经济的综合集成方法,是推动技术进步的战略技术。仿真就是建立系统的模型(数学模型、物理效应模型或数学-物理效应模型),并在模型上进行试验和研究一个存在的或设计中的系统。包括技术系统,如土木、机械、电子、水力、声学、热学等，也

4、包括社会、经济、生态、生物和管理系统等非技术系统。现代仿真技术的发展与控制工程、系统工程及计算机技术的发展密切相关。控制工程和系统工程的发展促进了仿真技术的广泛应用,而计算机的出现及计算技术的迅猛发展,则为仿真提供了强有力的手段和工具。在系统运行前,利用仿真模型作为预测器,向用户提供系统运行起来后,可能产生什么现象，以便用户修订计划或决策;利用仿真模型作为训练器,训练系统操纵人员或管理人员。在工程领域,仿真技术可以降低系统的研制成本,提高系统试验、调试和训练过程的安全。一般认为,建立模型是仿真的第一步,也是十分重要的一步。传统仿真技术中,一

5、个仿真系统要首先建立起系统的数学模型———一次仿真模型,然后再改写成适合计算机处理的形式———仿真模型。仿真模型可以说是系统二次近似模型。建立起仿真模型后,才能书写相应的程序。仿真基本上是一种通过试验求解的技术。通过仿真试验要了解系统中各变量之间的关系,观察系统模型变量变化的全过程,此外,为了对仿真模型进行深入研究和结果优化,必须进行多次运行、系统优化等工作,因此,良好的人机交互性是系统仿真的一个重要特性。（2）　虚拟现实技术虚拟现实(virtualreality—VR),又称灵境技术,实际上是一种采用计算机技术制作模拟仿真的假想世界技术。

6、它采用计算机产生一个被模拟仿真世界的动态三维视觉环境,使操作者产生一种身临其境的感觉,对探讨大量需要借助形象思维的问题颇有帮助。采用此项新技术,参与者使用硬件,如数据手套、鼠标器、跟踪球、操纵杆、头盔式显示器、护目镜、耳机及数据配合获得所需的感知,来体验计算机世界境况。VR环境系统包括建模、控制及媒体数据源三大部分。建模是指利用物理的或数字的方法,对需要仿真的实际系统进行描述获得近似的数字模型。这是进行数字仿真或半实物仿真必不可少的步骤。建模是仿真的基础,亦是仿真的结果,研究新型建模仿真方法是其首要任务。三维立体显示是其一项必不可少的关键技

7、术,它是系统向用户输出反馈信息的主要手段。（3）系统仿真技术与虚拟现实技术的结合传统的系统仿真技术很少研究人的感知模型的仿真,因而无法模拟人对外界环境的感知(听觉、视觉、触觉)。随着多媒体技术、计算机动画、传感技术的发展,计算机模拟外界环境对人的感官刺激开始成为可能。事实证明,人类对于图像、声音等感官信息的理解能力远远大于数字和文字等抽象信息的理解能力。将仿真技术与虚拟现实技术相结合,利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和试验的模拟,使仿真的过程和结果可以实现图像化、可视化,使仿真的系统具有三维、实时交互、属性提取等特征,极大地促进了仿真技术

8、的发展,同时也使虚拟现实技术更加具有生命力。2　虚拟仿真技术在建筑施工中的应用2.1　虚拟建造技术的应用建筑工程施工是一项将设计图建成实物的复杂工作。其施工方法和组织程序都存在多