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虛擬現(xiàn)實建設方案范文第1篇

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術 ；工程管理 ；系統(tǒng)模型

中圖分類號：TL372+.3 文獻標識碼： A

前言

虛擬現(xiàn)實技術（VR，VirtualReality）集成了計算機圖形技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網(wǎng)絡并行處理等技術的最新發(fā)展成果，是一種由計算機生成的高技術模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術主要研究交互式實時三維圖形在計算機模擬方面的應用。它為用戶提供了一種能在計算機上設計并創(chuàng)建三維動態(tài)虛擬世界，并交互感應和自由轉換視角功能的嶄新工具，早期主要用于軍事、航天等領域的輔助設計與決策。隨著個人計算機技術的飛速發(fā)展和數(shù)字化概念的出現(xiàn)，近10年來，虛擬現(xiàn)實技術越來越受到人們的關注，被應用到越來越多的普通領域，如地理學、醫(yī)學、制造、工程、教育、娛樂等。下面本文簡要探討此項技術在工程管理中的應用。

1 虛擬現(xiàn)實技術與工程建設管理

由于虛擬現(xiàn)實技術有著鮮明優(yōu)點，將其應用到工程建設管理中，不僅可以拓展對重大工程的表現(xiàn)與展示方法，還可以提高工程建設規(guī)劃設計的表現(xiàn)手法，進而驗證、優(yōu)化設計。通過對關鍵復雜工程或工序的局部三維表現(xiàn)，以實現(xiàn)驗證工程設計系統(tǒng)協(xié)調(diào)性，特別是能夠推動工程建設管理和重大工程計劃進度管理的信息化、數(shù)字化和模擬化。

1．1建立虛擬現(xiàn)實技術系統(tǒng)的步驟

1.1.1確定虛擬的內(nèi)容

1）按照立項批文，確定紅線范圍以外需模擬的范圍，目的是與周邊環(huán)境的匹配。

2）確定模擬的精度。例如：道路工程主線道路、橋梁、隧道等高精度模擬，周邊環(huán)境 50m內(nèi)高精度模擬，50～150m中等精度，150m以外低精度模擬。

3）細部細項的模擬。如橋梁內(nèi)部結構模擬，施工進度模擬等。

4）全天候模擬（含夜景）或白天模擬以及四季模擬或一季模擬。

5）多方案比選時進行多方案模擬或推薦方案模擬。

6）需要設定快捷方式的固定視角的位置。

1.1.2系統(tǒng)建模

在基礎數(shù)據(jù)（如工程現(xiàn)場地形、設計圖紙、已有構筑物照片等等）之上，利用空間建模系軟件（如SoftimageXSI、Maya、3Dmax等）建立整個工程各個標段或構筑物的數(shù)字實體模型，通過海量圖像數(shù)據(jù)的預處理系統(tǒng)把所有局部模型進行整合，形成整個工程的數(shù)字模型。

1.1.3實時渲染和交互

利用多通道并行渲染系統(tǒng)和局部效果增強系統(tǒng)，將數(shù)字模型進行專業(yè)渲染，最終形成一個虛擬的數(shù)字化工程。通過編程實現(xiàn)人機對話，在虛擬環(huán)境中，用戶可以對整個工程進行瀏覽，可以觀察每個細節(jié)構造或施工過程，選擇鳥瞰、俯視、車行或人行以及飛行模式?？梢詫嬛锏念伾?、形狀等內(nèi)容進行實時修改和替換，可以參與到工程中進行決策。

2 虛擬現(xiàn)實技術在工程建設管理中的應用

將紙質(zhì)平面設計圖轉化為三維動態(tài)、可交互的立體影像，通過實時交互和實時渲染，讓相關利益者沉浸在虛擬環(huán)境中，可以不受時間地點限制，能“身臨其境”地多角度、全方位地瀏覽和熟悉整個工程，包括許多在現(xiàn)實工程空間所不能到達位置或相關隱蔽性工程。更可以拓展呈現(xiàn)讓瀏覽者如同駕駛汽車或飛機在實景中行駛或飛翔的感覺。虛擬現(xiàn)實技術還可以全方位多角度截取高清大尺寸的效果圖，為工程建設全過程提供宣傳素材，同時可以作為永久性的電子檔案，為建成后工程的經(jīng)營管理服務。

1）輔助決策。虛擬現(xiàn)實技術把工程建設的全過程（含方案階段和關鍵工程施工過程）進行數(shù)字化表現(xiàn)。工程建設過程中，物理、空間、時間等方面的界面關系十分復雜，運用虛擬現(xiàn)實技術將已存的地形和周邊環(huán)境以及新設計的內(nèi)容融合在一起，將工程全貌按照1∶1尺寸進行模擬，非常適合于大眾的了解、欣賞，為設計專業(yè)人士與非專業(yè)人士建立良好的溝通橋梁，便于非專業(yè)管理者很快熟悉掌握工程特點和要求，不需要管理者更多的想象，對設計一目了然，從中發(fā)現(xiàn)問題和不足，前瞻性地優(yōu)化規(guī)劃及設計理念。交互性可以通過改變參數(shù)讓決策者按照自己的意圖實時改變構筑物的顏色、大小以及位置等，使其周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)；多方案切換，可以讓決策者選擇最適合的方案，節(jié)約決策時間。

2）驗證和優(yōu)化設計。根據(jù)傳統(tǒng)的二維平面圖紙建立足尺的數(shù)字模型，每個可視構造物都被表現(xiàn)出來，而且可以把結構進行分解來觀察內(nèi)部構造，真實、形象、直觀，準確地反映設計意圖。在制作過程中發(fā)現(xiàn)項目設計疏漏和隱蔽性缺陷，將不同專業(yè)整合，發(fā)現(xiàn)專業(yè)銜接上的疏漏和缺陷。虛擬現(xiàn)實技術有利于工程專業(yè)技術人員對工程決策的系統(tǒng)把握，節(jié)約工程建設成本，縮短建設工期。

3）輔助宣傳和管理。對于公眾關心的大型項目，在項目方案設計過程中，虛擬現(xiàn)實技術可以將現(xiàn)有的方案導出為視頻文件用來制作多媒體資料予以一定程度的公示，讓公眾真正地參與到項目中來。當項目方案最終確定后，也可以通過視頻輸出制作多媒體宣傳片，進一步提高項目的宣傳展示效果。同時可以多角度截取所需要的高清圖片，做宣傳展板。項目建成后，參觀者無需到現(xiàn)場，就可以了解該項工程的建設歷史，任意角度瀏覽，如虛擬世博會展館、虛擬奧運場館等。

概括地說，虛擬現(xiàn)實技術是人們通過計算機對復雜數(shù)據(jù)進行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實在技術思想上有了質(zhì)的飛躍。

3工程建設管理中的應用前景

虛擬現(xiàn)實技術為工程建設管理帶來了很大變革，將新興的IT技術運用到傳統(tǒng)的建設管理中，不僅提高了工程質(zhì)量，而且大大提高了工作效率。

1）工程建設最終的服務對象是大眾，受眾面越廣，工程建設的意義越大，特別是市政工程如路網(wǎng)建設，是為了提高人們的出行能力，虛擬現(xiàn)實交通流的模擬目前還沒有在該領域普遍應用，在土地資源日益稀缺的今天，進行交通模擬，分析交通流量對路網(wǎng)的建設與改造有著非常重要的意義；

2）大型場館人流的模擬，如機場、車站、商場等人流密集、集聚的地方，如何保證設計能力和實際通行能力相匹配，通過人流模擬，可以為將來建成后的管理提供依據(jù)，避免造成改建、擴建或重建等帶來的不必要的資源浪費；

3）隨著項目管理的日趨完善，項目建設管理質(zhì)量的好壞評價重點逐漸由前評價（可行性研究）、過程評價（工程建設過程）轉向項目建設管理后評價，即工程建成后的運營管理將作為評價的點，虛擬現(xiàn)實技術可以將工程建設的全過程進行模擬，可以實時提供海量的數(shù)據(jù)，作為工程的預控系統(tǒng)，隨時提供有益的幫助。

結束語

作為一種實用新型技術，虛擬現(xiàn)實技術在工程建設管理中的應用前景十分廣泛，不僅是相關利益者的橋梁，也將是多應用軟件集成的平臺。它將成為一種對多維信息處理的強大系統(tǒng)，成為人們進行思維和創(chuàng)造的助手和對人們已有的概念進行深化和獲取新概念的有力工具。

參考文獻：

[1]劉鵬.工程管理中的虛擬現(xiàn)實技術應用[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2007，19(2).

[2]周宜紅，劉全.基于虛擬現(xiàn)實的地下洞室群可視化系統(tǒng)實現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真學報，2008，20(11).

[3]Karl Heinz Wagenbrunn. Rendering and External AuthoringFunctionality for VRwave. Graz University of Technology, 1998,53-54.

虛擬現(xiàn)實建設方案范文第2篇

關鍵詞：城市形象；城市形象設計；虛擬現(xiàn)實

Abstract: The article explorel the advantage of application of virtual reality in design of city image, and analyzel the disadvantage of traditional application methods. On the foundation of those analysis, advances a set of specific work flow to build a three-dimensional interactive city image system, and illustrates a great future of the application.

Key words: city image; design of city image; virtual reality

1引言

城市形象是公眾對一個城市的整體印象、整體感知和綜合評價；是城市景觀形態(tài)客觀的、集中的表述。完整意義上的城市形象由城市建設理念、城市規(guī)劃設計和城市形象設計三部分組成，其中城市形象設計是城市建設理念和城市規(guī)劃的完善和延續(xù)，它可以把城市中可視的物質(zhì)實體及環(huán)境視覺要素規(guī)范化、象征化、符號化，并通過整合構建城市具有識別性的形態(tài)[1]。

傳統(tǒng)的城市形象設計方式一般為：方案工作模型、效果圖和三維動畫。在傳統(tǒng)設計方式中，制作方案工作模型需要將城市模型經(jīng)過大比例尺縮小，這樣只能獲得城市的鳥瞰圖形象，無法讓人們從正常的視角來感受城市的環(huán)境空間；效果圖只能提供靜態(tài)的、局部的視覺體驗；三維動畫雖然有較強的動態(tài)三維表現(xiàn)力，但不具備實時的交互性，在方案的修改及其路線的變化方面需要重新計算，這既不方便設計師的動態(tài)推敲和方案調(diào)整，也不便于客戶對方案提出即時的、具有針對性的修改意見。因此，在城市形象設計工作中，我們迫切需要一種具有易修改性和良好交互性的“真實的”表現(xiàn)手法，以滿足設計師和用戶的需求。為此，筆者從虛擬現(xiàn)實技術的概念和特點入手，探討在城市形象設計中引入虛擬現(xiàn)實技術的優(yōu)勢和方法，并提出了基于模型的三維體驗式城市形象立體交互工作系統(tǒng)。

2 虛擬現(xiàn)實技術的概念和基本特征

虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality，簡稱VR）是20世紀90年代以來興起的一種新型信息技術，也是一種計算機界面技術，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境（如飛機駕駛艙、操作現(xiàn)場等）,通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環(huán)境中,實現(xiàn)用戶與環(huán)境直接地自然交互。

虛擬現(xiàn)實技術有三個基本特征：沉浸感、交互性和構想。其中沉浸感是指在VR系統(tǒng)中，用戶與計算機的交互方式就像現(xiàn)實中人與自然交互一樣，用戶可以完全沉浸到通過計算機創(chuàng)建的環(huán)境中去；交互性是VR系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)三維動畫的特征，用戶不再被動地接受計算機所給予的信息，而是能夠使用交互設備來操縱虛擬物體，以改變虛擬世界；構想則是指用戶可以利用VR系統(tǒng)從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認識，從而深化概念、萌發(fā)新意[2]。正是對這種身臨其境的真實感和對超越現(xiàn)實的虛擬性的追求，推動了VR技術的發(fā)展與應用。目前，VR技術已經(jīng)在商業(yè)、設計、教育、軍事、醫(yī)學和娛樂等領域得到了廣泛的應用，并帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

3將虛擬現(xiàn)實技術引入城市形象設計

3.1 VR技術在城市形象設計中的應用歷史

將VR技術引入到城市規(guī)劃和仿真設計的起源可以追溯到20世紀80年代初期，當時美國Skidmore和Merrill兩個城市就在城市建設上應用了3D城市仿真技術，而始于90年代中期的虛擬洛杉磯項目和費城城市模型，則是當今城市仿真模型中最復雜、最成功的系統(tǒng)。目前，歐美等發(fā)達國家已經(jīng)廣泛地將VR技術應用到了城市規(guī)劃和設計領域。

20世紀80年代中期，我國的北京、深圳、?？?、廣州、濟南等城市開始應用“城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)”。進入90年代，更多城市進一步將計算機技術應用到城市規(guī)劃管理與設計中，如深圳和上海分別為福田中心區(qū)和浦東新區(qū)建立了城市模擬系統(tǒng)，“虛擬城市”的研究和設計在我國開始起步[3]。

3.2 VR技術在城市形象設計中的應用優(yōu)勢

較之于傳統(tǒng)的城市形象設計方法，基于VR技術的城市形象設計具有以下優(yōu)勢：

（1）基于VR技術的城市形象設計可以以多種運動方式和從特定的角度去感受城市空間。在這種虛擬環(huán)境中，人們可以步行、車行甚至飛行等方式在運動中感受城市的形象，也可以從某些特定觀察角度體驗城市空間，如在城市制高點上俯瞰全城，在城市的入口處、主要景觀軸線上、主要城市廣場和街道上感受城市的形象。

（2）基于VR技術的城市形象設計可以進行三維空間的綜合信息交流。利用這種虛擬環(huán)境，可以把人們對環(huán)境空間的感受，用不同的壓力表示出來，通過頭盔和數(shù)據(jù)手套等VR設備傳遞給觀察者，從而拓展了設計師控制未來城市形象的能力[4]。

（3）基于VR技術的城市形象設計可以進行實時多方案比較。在虛擬的城市三維空間中，可以實時地切換不同的方案，然后在同一個觀察點或同一個觀察序列中感受不同的城市形象；當然，也可以對某個特定的局部要素，如建筑物的高度或色彩、行道樹的種類、雕塑等小品的尺寸、廣場鋪地圖案等做修改，并實時地與修改前的方案進行比較推敲，從而大大提高了方案的設計速度和評估質(zhì)量。

（4）基于VR技術的城市形象設計，加強了宣傳效果，可以輔助政府決策和促進公眾參與。VR技術提供的實時互動的真實規(guī)劃效果，使決策者、城市建設部門、城市管理部門和公眾能夠更好地掌握城市的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展，理解城市的建設理念和規(guī)劃意圖，從而為政府和公眾之間有效的合作提供了理想的平臺。

將VR技術應用于城市規(guī)劃和城市仿真設計,一方面，設計師可以將各種規(guī)劃和設計方案定位于虛擬環(huán)境中,由此去考慮這些方案對現(xiàn)實環(huán)境的影響,并對各種方案進行比較、修改；另一方面，用戶也可以提前在虛擬環(huán)境中真實地感受空間設計的合理性、舒適性和實用性，并對各種方案進行評價、選擇。這樣，既避免了在實際建造中浪費不必要的時間和資金,又能大大提高城市設計評估質(zhì)量。

3.3VR技術在城市形象設計中的應用方法

3.3.1VR技術在城市形象設計中的傳統(tǒng)應用方法

VR技術在城市形象設計中的應用始于VR技術在建筑和工程領域中的應用。建筑設計者用CAD或3DMAX工具對建筑物進行設計和建模，然后通過3DMAX制成動畫。這樣的虛擬現(xiàn)實技術雖然具有較強的動態(tài)三維表現(xiàn)力，卻不具備實時的交互性，基本上不能及時輔助設計師動態(tài)推敲和調(diào)整方案。

3.3.2 VR技術在城市形象設計中的應用分類

隨著研究的不斷深入，VR技術發(fā)展迅速，種類非常多。它們在城市形象設計中的應用大致可以分為兩類：基于模型的三維體驗式技術和基于照片的全景技術。

（1）基于模型的三維體驗式技術。這種技術的思路是：首先制作一個矢量化的3D模型，然后開發(fā)一個實時渲染引擎，并傳輸模型文件以及在本地做實時渲染，最終顯示具有交互性的3D圖形和動畫。這種技術立體感、空間感強，給人的真實感也就非常強，是最有發(fā)展前景的VR開發(fā)方向。

基于這類技術的國外VR軟件有： MultiGen系列仿真軟件（Creator、Vega等）、虛擬現(xiàn)實建模語言――VRML、新一代的三維圖形規(guī)范――X3D、Cult3D、Viewpoint、Atmosphere、B3D、Java3D、EON Studio等。另外，CityMaker 和Rocket3D Studio是基于此技術的兩款具有代表性的國產(chǎn)VR軟件。它們均具有簡單易用、渲染效果較好、性價比較高的優(yōu)點。

（2）基于照片的全景技術。這種技術主要通過圖片或者相片的縫合，實現(xiàn)自由的風景環(huán)視和對物體的三維拖動顯示。此技術具有一定的交互性，但由于它是圖片模擬的，所以空間感不是很強，也正因為這個原因，它比之一般的三維體驗式現(xiàn)實速度快，在計算機計算速度還不是很快的現(xiàn)狀下這將是一種很好的虛擬現(xiàn)實解決方法。

實現(xiàn)全景虛擬現(xiàn)實的解決方案非常簡單，只要是能編寫程序或縫合照片的軟件，基本都可以用在全景制作的過程里面，例如：Java、Flash、QuikTime 等現(xiàn)在很流行的軟件經(jīng)常用于全景虛擬現(xiàn)實的制作，其中以QuikTime居多。目前國內(nèi)外多數(shù)的全景軟件只能完成柱形全景的制作，并且大多數(shù)都是基于Java技術而延伸開發(fā)的，如Ulead Cool360、MGI Photo Vista、VR Toolbox、PixMaker等[5]。

3.3.3 基于VR技術的城市形象立體交互工作系統(tǒng)

在對真實感、交互性要求較高的城市形象設計工作中，基于模型的三維體驗式技術是我們的首選。本文將該技術與城市形象設計結合，首先把收集到的相關信息和數(shù)據(jù)（包括城市內(nèi)外調(diào)查分析和城市定位的信息資料、城市建設相關工程數(shù)據(jù)、設計規(guī)劃等）進行整理和提煉，然后在3D建模軟件或者建模語言中建立實物模型場景，再導入虛擬現(xiàn)實軟件中給對象相應事件和行為來觸發(fā)對象做出響應，得到可交互的虛擬現(xiàn)實場景，最后將此場景在互聯(lián)網(wǎng)上或者在多媒體上進行演示。實現(xiàn)此城市形象立體交互的工作系統(tǒng)可以用圖1來表示。

4 虛擬現(xiàn)實技術在城市形象設計中的應用示例

在一項九寨溝縣城市形象咨詢工作中，筆者應用虛擬現(xiàn)實技術對咨詢方案進行了展示。

位于阿壩州境內(nèi)北部之川、甘兩省交界處的九寨溝縣擁有非常豐富的自然資源和人文資源，該縣中南部即坐落著馳名中外的九寨溝景區(qū)，因此將其城市形象設計的理念定位于“生態(tài)旅游城市”和“民族風情地區(qū)”。為了更形象地說明此咨詢方案，便于客戶的理解和開展下一步的工作，我們運用了VR技術。

在此項方案的展示工作中，考慮到3DS Max具有快速、參數(shù)化的多邊形建模和方便的材質(zhì)調(diào)整等優(yōu)點，并且與很多主流軟件都有良好的接口，我們選擇它作為場景建模的主要軟件；在實現(xiàn)場景漫游驅動的軟件選擇上，我們選用了Cult3D，主要利用它能在低寬帶網(wǎng)速上高質(zhì)量地渲染3D對象、允許用戶在線配置設計方案以及可以作為元素插入到Word和Acrobat等文檔中使用等優(yōu)點，以滿足城市形象設計中多方案的實時比較和在各種多媒體上的展示需求；另外，在使用Cult3D的過程中還運用了Java Action Script(Java動作腳本,簡稱為JAS)進行程序開發(fā)，增強了Cult3D的交互性和擴展性，使其可以更好地滿足具體工作中某些特定需求。圖2所示為本展示方案的軟件系統(tǒng)工作流程。

我們截取了展示方案中某道路局部場景的幾幅圖片：圖3為九寨溝縣某道路原始景觀；圖4和圖5為應用VR技術后該道路景觀的兩個設計方案。在此道路的虛擬現(xiàn)實場景中，用戶可以隨意漫游，從任意角度觀看城市風貌，體驗自然、古樸、富有民族特色的環(huán)境氛圍，從而更好地理解“生態(tài)旅游城市”和“民族風情地區(qū)”的設計理念。兩個方案之間的切換，或者某局部要素的單獨修改(建筑物高度、路燈樣式、行道樹種類、公路護壁花紋、鋪地圖案等)僅需通過點擊鼠標或鍵盤按鍵，非常便捷。

4 結束語

本文介紹了虛擬現(xiàn)實技術應用于城市形象設計中的優(yōu)勢和具體方法，并通過一個城市形象設計的實例，體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術在城市形象設計中的廣闊前景。

隨著VR技術的進一步發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術將進一步和RS（遙感）技術、GIS（地理信息系統(tǒng)）技術和Web技術相結合，實現(xiàn)多用戶環(huán)境的虛擬城市；在輸入工具和演示設備方面，會更加廣泛地運用到3D位置跟蹤器、傳感手套、觸覺和力反饋的裝置、立體顯示器以及3D聲音生成器等交互設備，真正實現(xiàn)自然交互。21世紀將是虛擬現(xiàn)實的時代，在城市科學的領域中它將向人們展現(xiàn)一種新的生存方式。

參考文獻：

[1] 呂文強. 城市形象設計[M]. 南京：東南大學出版社，2002.

[2] 陳定方，羅亞波等. 虛擬設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[3] 劉曉艷，林琿，張宏. 虛擬城市建設原理與方法[M]. 北京：科學出版社，2003.

虛擬現(xiàn)實建設方案范文第3篇

【關鍵詞】虛擬現(xiàn)實;虛擬教學系統(tǒng);建模

一、引言

虛擬現(xiàn)實技術（VR）是一門快速崛起的新型技術，它的出現(xiàn)對教育產(chǎn)生了深遠的影響，改變了以往的一些教學觀念和教學模式，開拓了現(xiàn)行教學手段的發(fā)展空間，為教學的創(chuàng)新提供了廣闊的空間[1]。使我們教學工作和科研可以遵循“低成本、高性能”的原則，從軟件、硬件上展開，逐步實現(xiàn)教學系統(tǒng)的動態(tài)環(huán)境建模技術、實時三維圖形生成和顯示技術以及三維交互系統(tǒng)的研制。

二、虛擬現(xiàn)實技術應用于教學科研的實現(xiàn)方法

首先利用現(xiàn)有的軟硬件、網(wǎng)絡環(huán)境和教學資源，包括各種相關技術專家和開發(fā)人員。本著自主研發(fā)和合作相結合的方向，完成各類醫(yī)學和生物學教學場景虛擬實現(xiàn)和模型建立，從而完成相應的模型數(shù)據(jù)庫的建設，根據(jù)不同的教學目標、科研方向和需求，逐步完善各學科教學課件的整合工作，包括醫(yī)學診治方案和試驗場景再現(xiàn)的制作和標準化工作[2]。以期達到最佳的教學效果和目的。醫(yī)學與其它學科不同，針對的對像是復雜的人體。因此其操作回饋，除去視覺之外，目前還沒有太好的解決方案。即使在國外，亦沒有多少可以借鑒的案例，要摸索的東西多。針對這些問題，最好的解決的方案是立足現(xiàn)有條件，從實際使用的可能性出發(fā)，制作不必求全求大，針對教學中的問題，用VR系統(tǒng)實現(xiàn)作精、作透。對于能夠模擬的，盡量模擬，無法模擬的，則想辦法模仿。虛擬教學系統(tǒng)應遵循合理整合現(xiàn)有軟硬件資源，本著實用性，高效性，前瞻性的原則進行開發(fā)和研究。

1.利用虛擬現(xiàn)實技術，對學生進行技能訓練。

虛擬現(xiàn)實的沉浸性和交互性，使學生能夠在虛擬的學習環(huán)境中扮演一個角色，并全身心地投入到該學習環(huán)境中去，以達到動作技能類教學目標要求。利用虛擬現(xiàn)實技術，可以做各種各樣的技能訓練，如手術仿真，影像系統(tǒng)仿真，電子病歷模擬等各種職業(yè)技能的訓練[3]。學生可以反復練習，直至掌握操作技能為止。如學生利用虛擬教學系統(tǒng)做實驗，先閱讀實驗指導書的實驗說明和操作步驟，然后觀察虛擬教學系統(tǒng)中的演示實驗，再與模擬實驗的多媒體課件進行交互“操作”，控制實驗條件，采集實驗數(shù)據(jù)，論證實驗原理和規(guī)律，寫出實驗報告，分析實驗結果。學生在實驗過程中或實驗結束后，隨時可以由網(wǎng)上老師或計算機智能系統(tǒng)進行跟蹤與糾錯。

2.借助網(wǎng)絡的虛擬化實現(xiàn)輔助教學。

隨著虛擬現(xiàn)實技術以及網(wǎng)絡技術的日益發(fā)展，借助于網(wǎng)絡的虛擬化進行輔助教學，將是未來教育占據(jù)主導地位的一種全新教學方法、方式。建構主義主張學習情境和實際情境相結合，因為實際情境具有豐富性和生動性等特點，這對于學生高級認知能力的發(fā)展有促進作用。然而計算機教學的內(nèi)容，特別是實踐教學因場所等限制不是每時每刻都可以進行，它有空間和時間等因素的限制。而虛擬現(xiàn)實技術可以打破時空的限制，為學生提供一種可在課堂和實驗室中就能找到的虛擬實現(xiàn)，還可以再現(xiàn)特定的環(huán)境。

3.構建虛擬現(xiàn)實的教學平臺。

本研究結合虛擬現(xiàn)實和互聯(lián)網(wǎng)技術，利用計算機教研室現(xiàn)有600臺微機和6臺服務器、創(chuàng)建.NET平臺，在B/S架構上逐步開發(fā)出適合進行智能型的、交互式、分布式、圖文并茂的教學軟件，并通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸逼真的教學和學習環(huán)境。

4.虛擬現(xiàn)實技術在遠程教學中的應用

在遠程教學中，往往會因為實驗設備、實驗場地、教學經(jīng)費等方面的原因，而使一些應該開設的教學實驗無法進行[4]。利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，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(nèi)容的理解。

圖1 模塊框架

三、虛擬教學系統(tǒng)實現(xiàn)的重點和難點

虛擬現(xiàn)實應用于教學中具有“減少實驗經(jīng)費開銷”、“突破時空限制”等優(yōu)點。在此基礎上比較當前實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的幾種解決方案，本項目并最終選擇基于Flex的虛擬現(xiàn)實技術這一解決方案：利用3DS MAX進行建模、通過MXML+Action Script語言實現(xiàn)旋轉、放縮等，并對該解決方案中的技術特性、方案可行性及應用于教學中的優(yōu)勢進行剖析;最后，借助軟件工程的開發(fā)思想（準備階段、分析階段、設計階段、開發(fā)階段和實施階段），設計出一個虛擬教學系統(tǒng)，并結合結構學的應用案例對該系統(tǒng)的部分功能進行開發(fā)，為虛擬教學系統(tǒng)建設提供一個新的開發(fā)途徑和模式[5]。如對研究實體，通過3D MAX完成場景建模，再由VRML創(chuàng)建的三維虛擬現(xiàn)實場景，使學生通過網(wǎng)絡就可以直接瀏覽并交互。模塊框架如圖1所示。

具體技術路線為：

1.在.NET環(huán)境和B/S架構上建立教學虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)平臺。

2.從計算機虛擬教學課件著手，到逐步實現(xiàn)不同學科的虛擬實現(xiàn)的過度。其中包括國家精品課程教學課件的聲、圖和影像的多維虛擬實現(xiàn)（其中包括醫(yī)學影像，電子病歷，LIS，HIS，RIS等。

3.逐步實現(xiàn)臨床診療（虛擬手術，仿真影響神經(jīng)元信號傳導的因素等）的網(wǎng)絡虛擬教學和遠程仿真實現(xiàn)。

4.整合人工智能、仿真技術、圖形技術、顯示技術、傳感技術、網(wǎng)絡等多種技術于一體[6]。通過硬件設備，計算機和網(wǎng)絡技術的運用，實現(xiàn)聽覺、視覺、嗅覺等多維信息通道獲取信息的高級用戶界面，從而為數(shù)字化教學的構想提供保證，填補一些國內(nèi)在虛擬教學領域的空白，培養(yǎng)教研室科研隊伍。

四、小結

虛擬現(xiàn)實技術是本世紀發(fā)展的重要技術之一，并發(fā)揮神奇的作用，二十一世紀將是虛擬現(xiàn)實技術的時代。而借助于虛擬現(xiàn)實技術，創(chuàng)建一個與現(xiàn)實社會逼真的虛擬學習環(huán)境，在這個學習環(huán)境中，知識以可視化的方式呈現(xiàn)，學習者可以進行自主學習，以自然的方式與學習內(nèi)容交互，就是本研究的目的。

參考文獻

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[6]那一沙.教學設計研究綜述[J].西南交通大學學報，2013（3）：24.

虛擬現(xiàn)實建設方案范文第4篇

[關鍵字] 城市規(guī)劃；虛擬現(xiàn)實技術；應用

前言

隨著在城市規(guī)劃中多媒體動態(tài)需求的不斷增加，虛擬現(xiàn)實的操作環(huán)境能夠帶給人們身臨其境的感覺，形成逼真的現(xiàn)場效果，從視覺、聽覺、觸覺全方位進行體驗，此外還可以通過各種互動方式進行交互操作。因此，虛擬現(xiàn)實技術的應用帶給我們更多的跨學科技術的融合，城市規(guī)劃中采用虛擬現(xiàn)實技術，不僅可以直觀的展示城市建筑，同時也可以通過使用者的操作得到很好的直接反饋。

2、什么是虛擬現(xiàn)實技術？

虛擬現(xiàn)實技術簡稱VR，是virtual reality的縮寫，又稱靈境技術，是依托于計算機技術來實現(xiàn)的高級人機互動界面。虛擬現(xiàn)實技術所涉及的學科廣泛，并不是一門單一的技術而是綜合了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、傳感器技術、人工智能技術、計算機網(wǎng)絡技術等等，同時涉及心理學、生理學、認知科學、信息科學等多門學科的綜合性新興科學?？梢酝ㄟ^模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感官反映，來使人進入計算機生成的虛擬環(huán)境中，并與計算機形成互動，通過語言、手勢等方式進行人機交流，創(chuàng)造一個多維的信息空間，其應用前景十分廣闊，已經(jīng)成為近幾年來飛速發(fā)展的重要學科。虛擬現(xiàn)實技術與多媒體技術、可視化技術的根本區(qū)別在于“沉浸”，即要求該技術能夠使用戶沉浸在虛擬環(huán)境中，具有立體的視覺效果、逼真的聽覺與真實的觸覺感，而不僅僅是停留在對模型的觀察上，仿佛構建了一個虛擬的思維空間，能夠使用戶全方位的體驗數(shù)字化構建的仿真環(huán)境。因此，傳感器技術是虛擬現(xiàn)實技術中重要的構成部分，這樣才能夠使人們更加真實的投入和參與到信息處理的環(huán)境中，能夠從力學、生物學等方面做出對用戶行為的逼真反應。

3、虛擬現(xiàn)實技術的應用領域

虛擬現(xiàn)實技術的興起引起了各領域的廣泛關注，其應用前景與科學價值也逐步得到認可，其中涉及軍事、教育、工程、建筑、醫(yī)學等各個領域。虛擬現(xiàn)實技術的早期實驗起源于MIT，最早是開發(fā)軍事作戰(zhàn)的虛擬環(huán)境，用于模擬戰(zhàn)場的各種突發(fā)狀況的變化等，由美國國防部出資資助進行開發(fā)實驗。隨著這項技術的逐步成熟，開始由軍事領域向民用領域逐步轉變，應用范圍不斷擴大，著名的飛機制造商波音公司就曾經(jīng)用虛擬現(xiàn)實技術成功的設計了波音747的座艙。此外，在英國人們研制了基于虛擬現(xiàn)實技術的解剖模擬器，可供外科醫(yī)生進行模擬解剖練習。而對于我們?nèi)粘Ｉ钪兴佑|到的，莫過于各類科幻電影中的應用，例如“侏羅紀公園”就大膽的應用了該項技術，給人們耳目一新的視覺沖擊感。在建筑領域中，人們可以通過逼真的行走方式，徜徉在虛擬的建筑中，感受環(huán)境、街道，甚至是進入建筑內(nèi)部，對其內(nèi)部結構進行觀察等。

4、虛擬現(xiàn)實技術在城市規(guī)劃中的應用

隨著人們對城市建設與生態(tài)建設重視程度的不斷增加，虛擬現(xiàn)實技術也同樣被應用于城市規(guī)劃的虛擬和城市生態(tài)的虛擬中，甚至參與生態(tài)改造等虛擬性的實驗中，在城市規(guī)劃領域發(fā)揮著不可替代的重要作用。

4、1虛擬城市規(guī)劃及建筑設計

城市規(guī)劃是一個城市可持續(xù)發(fā)展的重要基礎，從城市的建筑布局到街道設計、景觀安置等等，如果不進行反復論證從而得出合理的、詳細的規(guī)劃圖紙，是很難保證城市建設的遠期效果的。利用虛擬現(xiàn)實技術，可以進行舊城區(qū)的改造實驗，用來評價各城市設計、規(guī)劃方案的合理性，將城市的街道、建筑物、景觀等結合起來，特別是對于高層建筑的美學功能也能夠進行充分的論證。此外，街道綠化的景觀效果，四季的植物色彩變化和搭配等等，都可以通過虛擬現(xiàn)實技術來給出重要的參考依據(jù)。在建筑設計方面，建筑空間的合理性也同樣可以依靠虛擬現(xiàn)實技術來反應出來，從用戶身臨其境的反映可以得出最直接的反饋，對建筑的功能與空間布局給出合理的結論。在城市整體規(guī)劃的大背景下，建筑的空間感與周圍景觀的結合程度，都可以依靠虛擬現(xiàn)實技術給出的反饋來得到解決。

4、2街區(qū)重建與小區(qū)規(guī)劃

城市是由多個細化的街區(qū)與居民生活的小區(qū)構成的，因此，城市規(guī)劃既是全局行為也是局部行為。虛擬現(xiàn)實技術可以將街區(qū)改造設計進行模擬，顯示該地區(qū)內(nèi)的街道重建結構與道路的功能性，該項技術特別是在一些地震重建城市將得到更有價值的應用。修復損毀道路、重建街區(qū)功能使城市的街區(qū)與城市整體結構緊密契合，將是虛擬現(xiàn)實技術在城市規(guī)劃中的典型應用。對于居民小區(qū)規(guī)劃不僅要考慮到周邊的交通，同時也要充分考慮到自然環(huán)境的影響，小區(qū)與周邊的協(xié)調(diào)性等等，將擬建的小區(qū)虛擬模型放置在完成的周邊環(huán)境中進行綜合評價，將大大提高小區(qū)公共設施的利用價值與綠化的景觀價值與整體布局的合理性。應用虛擬現(xiàn)實技術，可以將街區(qū)改造與小區(qū)建設的效率性進行提升，從而構成城市規(guī)劃的整體布局的完整性。

5、結語

虛擬現(xiàn)實技術借助三維的虛擬模型可以實現(xiàn)我們模擬建設的重要功能，特別是在城市規(guī)劃方面，既能夠滿足城市的建設的整體需求，同時也為設計者提供了可靠的設計依據(jù)。通過仿真技術等高新技術手段，不斷完善虛擬現(xiàn)實技術的同時，也使得這門技術的應用范圍不斷擴大，對于城市規(guī)劃方案的甄選，越完善的模擬效果越能夠呈現(xiàn)出整個城市的功能與景觀的協(xié)調(diào)效果，從而使這項技術得到長足的發(fā)展，是城市的生命力得到提升。

虛擬現(xiàn)實建設方案范文第5篇

【關鍵詞】城市規(guī)劃；虛擬現(xiàn)實技術；設計；應用

前言

在城市發(fā)展的進程中，城市規(guī)劃扮演著非常重要的角色，關系到城市的區(qū)域功能與發(fā)展建設。虛擬現(xiàn)實，英文全稱Virtual Reality，是以互聯(lián)網(wǎng)技術為依托的先進城市規(guī)劃技術，可以生成非常生動的視覺、聽覺、觸覺虛擬環(huán)境，從而得到傳統(tǒng)技術所無法企及的城市規(guī)劃效果。不僅可以向公眾，獲得更好的宣傳效果，也可以征求公眾的意見，讓設計方案更加完美，是當前非常好的城市規(guī)劃設計技術。

一、虛擬現(xiàn)實技術的應用意義

在進行城市規(guī)劃的過程中，需要具有很強的超前性與延續(xù)性，因此，先進的仿真技術在城市規(guī)劃中有更加廣大的應用前景。在城市規(guī)劃的各個設計階段中，運用高度控制、景觀分析、虛擬感受、空間比較等方法，能夠對城市的現(xiàn)狀，乃至未來進行空間描繪，從而實現(xiàn)對城市生存環(huán)境的改善，設計出更加美觀與合理的城市布局。城市規(guī)劃的設計者、決策者和公眾，都在城市規(guī)劃過程中有著自己的作用，三者的合作是確保城市規(guī)劃科學合理的基礎[1]。而虛擬現(xiàn)實技術則促進了三者之間的合作，通過該技術，三者之間可以實現(xiàn)實時互動，決策者與公眾能夠及時的看到城市規(guī)劃的效果，更全面的了解設計人員的意圖，城市規(guī)劃者也可以因此融入決策者的宏觀決策，公眾的建議也能夠融入規(guī)劃設計中，這是傳統(tǒng)技術無法實現(xiàn)的。

二、虛擬現(xiàn)實技術的應用范圍

（一）可行性論證系統(tǒng)

現(xiàn)階段，我國在建筑方案以及城市規(guī)劃的設計方面，主要依托的是經(jīng)驗、想象以及抽象模型，但在實際操作過程中，卻并沒有一個比較科學與系統(tǒng)的可行性評價論證。這也是城市規(guī)劃過程中經(jīng)常出現(xiàn)計劃與實際存在較大誤差的根本原因，由此產(chǎn)生的損失是巨大的，且沒有有效的方法挽回。但運用虛擬現(xiàn)實技術對相關的規(guī)劃要素進行控制，并對項目開始以前與項目完成以后的要素進行描繪，便能夠及時發(fā)現(xiàn)規(guī)劃設計過程中存在的一些問題，并針對問題進行合理修改，以減少設計與實際的誤差。

（二）輔助決策系統(tǒng)

現(xiàn)階段，項目的輔助決策主要通過以下兩個方法來實現(xiàn)：其一是針對一般項目，其可行性需要由規(guī)劃管理者以相關規(guī)定為基礎進行確定；其二是針對重大項目，需要通過撰寫可行性報告，之后送呈專家審批之后進行確定[2]。這兩種方法都存在一定的局限性，相對僵化，無法對每一個地區(qū)進行有針對性的決策，主觀性強。而虛擬現(xiàn)實技術的運用則可以運用模擬仿真的方法，提供科學的、有針對性的決策依據(jù)。

三、虛擬現(xiàn)實技術的應用技術

（一）三維圖形生成

現(xiàn)階段，三維圖形生成這一技術已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，但當前面對的主要問題是要實現(xiàn)該技術的“實時”生成。在進行城市規(guī)劃設計的過程中，虛擬的城市環(huán)境需要龐大的數(shù)據(jù)量進行支撐，如果遇到比較典型的、大規(guī)模的虛擬場景，以當前的技術條件，很難實現(xiàn)實時需求，所以，需要配備圖形工作站等性能相對較高的計算機設備[3]。為了實現(xiàn)“實時”生成，需要確保圖形的刷新頻率保持在每秒15幀到30幀之間，以保證在不折損圖形質(zhì)量與復雜度的基礎上，盡可能的提升圖形的刷新頻率。

（二）廣角立體顯示

在虛擬現(xiàn)實技術的系統(tǒng)中，雙目立體視覺是保證質(zhì)量的關鍵技術。用戶兩只眼睛在觀看圖像的過程中，所看到的圖像是有所差異的，兩個圖像分別產(chǎn)生，在兩個不同的顯示器上顯示出來。也有一部分系統(tǒng)只運用一個顯示器，但用戶在觀看過程中需要帶上特殊的眼睛，其中一只眼睛過濾掉了奇數(shù)幀，只能看到偶數(shù)幀；另一只眼睛過濾掉了偶數(shù)幀，只能看到奇數(shù)幀，通過這種視覺差，也能夠感受到立體畫面。

（三）技術集成運用

技術集成在這里主要指的是地理信息系統(tǒng)與虛擬現(xiàn)實技術的集成，兩者的集成能夠更加真實的將城市規(guī)劃中的空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，用戶能夠從任何一個角度對圖像進行觀察，還可以實現(xiàn)實時交互，另外，用戶還能夠在所選擇的地理范圍中自由活動。與此同時，兩種技術的集成具備以三維空間為基礎的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，在系統(tǒng)的可視化部分可以為用戶提供更加生動完整的圖像。但兩者集成技術在開發(fā)過程中需要注意對數(shù)據(jù)與圖形等信息的處理，以保證系統(tǒng)質(zhì)量。

（四）交互技術

在展示已經(jīng)完成的城市規(guī)劃設計方案時，需要有更加強大的交互技術，從而使場景中建筑模型的移動與更換更加方便快捷，有利于對方案的合理化程度進行綜合評價[4]。應用交互技術，能夠在很大程度上解決對用戶場景一致性的問題，通過更多的交互方式，讓用戶之間可以更加自由的交流與發(fā)表評論，從而解決當前存在的文字表達形式單一等實際問題，提升了廣大市民的參與性與使用便捷性，更有利于城市規(guī)劃設計的未來發(fā)展。

結論：

在城市規(guī)劃設計中運用虛擬現(xiàn)實技術雖然有很多應用優(yōu)勢，有利于規(guī)劃設計的決策，但在實際運用的過程中，該技術只能在很小的范圍內(nèi)進行使用，其原因在于該技術需要的軟硬件成本相對較高，對構建的質(zhì)量與范圍方面也有較高要求，人員與時間上難以得到保證。但隨著社會與科技的不斷發(fā)展，這些問題也會得到解決，在城市規(guī)劃設計中運用虛擬現(xiàn)實技術仍然是大勢所趨的，是適應時展的，是未來不可或缺的。

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