建筑消防技术虚拟仿真篇1
关键字：虚拟仿真技术；建筑施工；应用
中途分类号：tU7文献标识码：a
系统仿真是以多种学科理论为基础，以计算机及其软件为工具进行试验研究的理论和方法论体系。仿真技术顾名思义，是把自然界中的物理现象通过一定的物理和数学模型在计算机上模拟来得到实际场变量的分析，有助于预知关心的物理现象。简单的说，仿真技术是对系统模型的一种试验技术(是对系统动态模型的一种实验手段)，在安全性和经济性方面有较大的优越性。
一、虚拟仿真技术的应用现状
目前，虚拟现实技术在国际上是一个热门研究课题，其应用已取得引人注目的成效，在国内也引起了广泛的重视。当人们需要构造当前不存在的环境、人类不可能到达的环境或构造虚拟环境以代替耗资巨大的现实环境时，虚拟现实技术是必不可少的。随着计算机硬件、软件技术的发展以及人们越来越认识到它的重要作用，虚拟仿真技术在各行各业都得到了不同程度的发展，并且越来越显示出广阔的应用前景。虚拟现实的广泛应用前景使之成为目前最具影响力的技术之一。军事领域、航天技术、建筑设计、工业设计、教育培训、医学领域、石油化工等等，虚拟战场、虚拟城市、甚至“数字地球”，无一不是虚拟技术的应用。虚拟仿真技术将使众多传统行业和产业发生革命性的改变。虚拟仿真技术在建筑方面的应用主要有：大型建筑先期演示和论证；建筑设计领域；结构工程领域(工程结构分析、岩土工程分析)；房地产展示领域(全方位的数字化沙盘、数字化投标领域、房地产展示、施工流程的数字化模拟)。本文主要阐述虚拟仿真技术在建筑施工中的应用。
二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用方式
（一）用当前流行的三维动画软件3DSmaX、虚拟现实软件3DVRi、多媒体编排软件neoBook、编程工具C#来实现模拟施工和虚拟建筑场景漫游。
3DVRi制作出来的虚拟仿真系统主要功能有：全方位互动漫游功能；即时输出功能；数据实时查询及修改功能；语音定位功能；导航图功能。
事先用3DSmaX软件做好建筑场景及主体的3D模型以及各施工模块的3D模型，然后用3DVRi虚拟现实软件对动画场景进行处理转换为3DVRi实时三维系统，最后用neoBook软件在3DVRi实时三维系统中按照需求写入不同的指令，为实时三维系统添加交互功能，可以利用专业编程工具如C#等软件对实时三维系统中的模型及动画进行精确控制，并可编写更复杂的交互功能程序，最终为可独立运行的3DVRi施工模拟虚拟现实系统。此方案对于多种施工方案的展示、施工工序的编排比较有用，但无法对于施工方案进行预见性的模拟。
（二）用专业的建筑虚拟现实软件(如奔特力Bentley、multigen、Veger等)，结合部分编程技术，实现具有较强人机交互能力、模拟建筑施工过程，以选择合理的设计方案以及合理的施工方案。
本方案更为专业和智能，能预见性地发现施工方案中的不足，便于指导施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隐患、防止施工事故、减少施工成本与时间。此方案的软件购置费用比较高。
比较著名的是英国Bentley建筑工程系列软件公司提供的系列建筑仿真软件，目前已经在中国建筑、工程以及建造领域得到一些应用，主要在各建筑设计院使用，在施工中企业的应用还属于起步阶段。Bentley工程软件系统公司首席执行官GregBentley宣布了两项新的中国计划，以支持中国的大规模基建投资。首先，Bentley亚洲总部将进驻北京，为中国的基建领域提供全面配套的软件产品；其次，即将启动的Bentleypower计划，使中国用户可在初期免费注册专业的计算机辅助制图／设计(CaDD)软件服务。
三、建筑施工中应用虚拟仿真系统的意义
（一）建筑工程施工方案的选择和优化。
建筑工程施工的施工方法及施工组织的选择和优化主要是建立在施工经验的基础上，存在一定局限性。同时，现代建筑基本都具有鲜明的个性，建筑工程施工成为不可完全重复的过程。使用施工虚拟仿真技术将可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果，可以定量地完成方案的对比，有助于施工方案的选择和优化，真正实现最优施工。
（二）施工技术革新和新技术引入。
施工虚拟仿真技术一方面能使广大施工技术人员低成本地试验施工新工艺和革新思路，有助于创造性的充分发挥，同时能真切展示新技术的成效，缩短建筑业新技术的引入期和推广期，降低新技术、新工艺的实验风险。
（三）施工管理
施工虚拟仿真技术能事先模拟施工全过程，能提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患，因而可以采取有效的预防和强化措施，提高工程施工质量和施工现场管理效果。
（四）安全、生产培训
施工虚拟仿真技术能实时、直观地显示施工过程的实际情况，有助于操作人员全面了解操作流程，优质安全地完成施工任务。
（五）大型工程设计
施工虚拟仿真技术可以考察建筑设计是否合理，可以方便地对拟改进部位进行修改，从而得到满意的设计结果。设计的仿真也有利于设计单位与业主、施工单位进行设计交底。
（六）建筑市场管理
施工虚拟技术在招投标过程中能直观对比各方的施工方法和成效，增加评标的透明度和公正性，有利于建筑市场的规范管理。
（七）其它方面
开发施工虚拟仿真技术必然带动虚拟现实技术广泛地应用于建筑业其它方面，带动以下几方面的进步：城市和市政规划的优化；投资者的投资意图及市场推销；建筑机械设计；仿真和虚拟现实技术。
四、总结：
总而言之，随着信息技术的高速发展，各种新型技术都已经开始投入实践。建筑业也必须敢于创新，勇于尝试，这是建筑行业发展自身、壮大自身并适应时展的唯一途径。
参考文献：
建筑消防技术虚拟仿真篇2
关键词：3DGiSVRDirectX虚拟演练作战标绘
中图分类号：p208文献标识码：a文章编号：1007-9416（2013）12-0155-02
1概述
随着经济建设的高速发展，城市规模不断扩大，火灾与其它各类灾害、社会突发事件（包括恐怖事件）等发生频率逐年增高。消防部队作为保卫国家利益和本地区人民生命财产安全的主力军，必须全面提高指战员的指挥能力和作战能力，才能担负国家赋予我们的责任与使命。
目前，一般通过实战演练和桌面推演等方式提供消防官兵的指挥作战技能与应变能力，火灾事故发生后指挥员必须亲临现场才能了解实际情况，才能临场指挥、排兵布阵。随着信息技术的发展，尤其是3DGiS与虚拟现实技术的发展，有望解决消防部队灭火演练劳民伤财、桌面推演纸上谈兵、作战指挥临场发挥等问题[1][2]。
2关键技术
2.1三维地理信息技术
自从2005Googleearth面世，它提供的高分辨率遥感影像和3D直观空间信息表达、灵活方便人人会用的操作界面、标准开放的体系架构和人性化服务，打破了传统空间信息技术的思维定式，改变了人们认识和了解地球的方式，使得三维地理信息技术走进了人们的生活。
除了Googleearth的问世，国内的中地、超图也推出了自己的三维产品。考虑到消防对虚拟现实要求的要求较高，只有开放原生的底层渲染api才能满足改造的需求，因此选用开源的worldwind作为基础平台。
2.2虚拟现实技术
虚拟现实（VR）的真正含义：把客观世界中的某一局部用电子的方式模拟出来，并能够让你进入这个世界，犹如身临其境。结合消防实际需求，在消防三维虚拟演练与标绘系统中涉及到如下技术[3][4]
2.2.1粒子系统
粒子系统的基本思想是把不规则模糊物体看作由一定数量的粒子组成的粒子群体，每个粒子有共同的属性，如速度、加速度、颜色、生存周期、大小、形状等。粒子在随时间的变化过程中，按照所赋予的粒子动力学规律改变其状态。本文采用粒子系统和纹理映射技术实现三维火焰、爆炸和水枪等的出水效果。
2.2.2实物虚化
基本模型的构建是应用计算机技术生成虚拟世界的基础，它将真实世界的对象物体在相应的三维虚拟世界中重构，并根据系统需求保存部分物理属性。
模型构建首先要建立对象物体的几何模型，确定其空间位置和几何元素的属性。例如，通过CaD/Cam或二维图纸构建产品或建筑的三维几何模型；通过GiS数据和卫星、遥感或航拍照片构造大型虚拟战场。
为了增强虚拟环境的真实感，物理特性和行为规则建模要表现出对象物体的质量、动量、材料等物理特性，并在虚拟环境中遵循一定的运动和动力学规律。当几何模型和物理模型很难准确地刻画出真实世界中存在的某些特别对象或现象时，可根据具体的需要采用一些特别的模型构建方法。例如，可以对气象数据进行建模生成虚拟环境的气象情况（阴天、晴天、雨、雾）。
2.2.3模型动画
当前有两种模型动画的方式：顶点动画和骨骼动画。顶点动画中，每帧动画其实就是模型特定姿态的一个“快照”。通过在帧之间插值的方法，引擎可以得到平滑的动画效果。在骨骼动画中，模型具有互相连接的“骨骼”组成的骨架结构，通过改变骨骼的朝向和位置来为模型生成动画[5]。
消防三维虚拟演练中设计到很多模型动画，例如消防人员、消防车辆等，本系统全部采用骨骼动画的方式丝线。骨骼动画比顶点动画要求更高的处理器性能，但同时它具有更多的优点，骨骼动画可以更容易、更快捷地创建。不同的骨骼动画可以被结合到一起——比如，模型可以转动头部、射击并且同时也在走路。一些引擎可以实时操纵单个骨骼，这样就可以和环境更加准确地进行交互——模型可以俯身并向某个方向观察或射击，或者从地上的某个地方捡起一个东西。
2.2.4虚拟场景中视点运动控制
可交互的三维真实感图形是计算机图形学领域的核心内容。掌握空间坐标变换原理是实现交互和视点控制算法的重要基础，理解并灵活运用坐标变换就可实现以各种方式对视点运动进行控制。
3系统架构
3.1平台架构
系统的核心功能包括：多分辨率金字塔与模型数据管理，三维地形渲染，虚拟现实及业务集成。系统的架构如图1所示。
3DGiS建库与管理子系统基于等经纬度格网，对源数据进行分层分块，并构建多分辨率的瓦片金字塔；数据服务子系统以金字塔为组织单位，对外提供多分辨率瓦片服务；目录服务子系统连接数据服务子系统和三维可视化子系统，从前者获取金字塔信息，向后者提供金字塔图层配置信息；三维可视化子系统则主要负责多分辨率金字塔瓦片数据的网络调度与球面三维绘制工作，其数据来源是数据服务子系统。
三维可视化子系统是该软件平台最核心的部分，不仅能在已有数字高程数据，卫星影像数据和矢量图形数据的基础上对三维全球地理环境进行高效率地渲染，还实现了3DGiS与VR（虚拟现实）的融合，能借助3DGiS实现灭火救援、消防演练等动态效果，为用户提供灵活可扩展的三维表现接口。
3.2系统功能
消防三维虚拟演练与标绘平台的主要功能包括基于三维球体的业务信息查看、二维分析、三维分析、应急标绘及虚拟演练，具体功能模块如图2所示。
3.3数据支撑
地形数据：地形数据主要包括矢量图、多分辨率遥感影像图及Dem数据，该数据是消防三维虚拟演练与标绘平台的基础，也是建立金字塔数据管理的基础。为了与GpS及主要消防业务数据无缝叠加，本系统所有数据的坐标系均采用wGS84通用坐标系。静态模型：对辖区内的重点单位、建筑、部位等静态模型建模基于流行通用的三维建模软件（autodesk3dsmax）进行三维建模，静态模型使用纹理贴图。动态模型：人物、车辆等动态角色模型建模基于流行通用的三维建模软件（autodesk3dsmax9）。通过现场调研，拍照，进行精细建模。对人物等包含动作的模型进行角色动作编辑，做好骨骼动画处理，为达到逼真效果采取纹理贴图的方法处理。
4应用场景分析
4.1消防指挥标绘
指挥标绘是在作战指挥过程中可以方便的进行车辆路径的规划及兵力和装备的位置部署，可以通过三维分析功能进行影响范围分析、通视分析、遮挡分析、最佳路径分析等。为临场指挥决策提供依据。整个标绘结果可以保存作为任务附件下发给各单位或传给前沿指挥部。
4.2三维虚拟演练
本平台是围绕当前影响本市安全的重大危险源、重点单位，基于3DGiS技术及虚拟现实技术实现的。三维虚拟作战平台通过对全球海量的多数据源、多分辨率、多尺度和多时相的矢量数据、影像数据、地形数据和三维模型数据的高效组织、管理和可视化，实现任何人、任何时候、在任何地点，通过网络环境，以任意高度和任意角度动态地观察三维电子地图上的任意一个角落。
对于重点区域、重点单位，如具体的建筑物、石油石化厂区、商场等对象，则进行更精细的仿真建模，以便更加具体地展示出现场的真实环境，为消防官兵的作战行动提供了可靠依据，同时也提高了平时的模拟演练的真实性。
对三维虚拟演练中涉及到的消防实力，如消防车辆、装备器材、战斗小组等，进行动态角色模型建模仿真，利用虚拟平台底层绘制引擎可将这些角色模型通过用户交互方式添加到3D场景中，并控制其动作，可实现基于3DGiS的虚拟仿真功能。以此技术为基础，虚拟作战平台提供了对象虚拟、事故虚拟、实力虚拟等功能，用户可以通过鼠标、键盘等操作实现在3D地图场景中排兵布阵，完成各个作战环节的虚拟演练。
虚拟演练平台的实现依赖于3DGiS技术、VR技术以及这些技术在实际系统中应用情况。三维虚拟演练平台可以用户替代现场演练、桌面推演、预案演练、预案数字化等，也可以替代现有通信指挥系统中的GiS平台的功能，具体如图3。
5结语
本文还将3DGiS技术与VR技术完整的结合，实现了统一的虚拟仿真三维引擎，真正意义的在3DGiS平台上实现了静态模型与3D人物、装备、动态模型的交互，解决了消防在模拟演练、桌面推演及数字化预案中面临的众多问题。
参考文献
[1]舒建华，虚拟现实技术的应用现状与未来展望[J].电脑知识与技术，2008（3）：1706-1708.
[2]刘占平，王宏武，汪国平等.面向数字地球的虚拟现实系统关键技术研究[J].中国图象图形学报，2002，7a（2）：160-164.
[3]葛顺，基于JaVa3D虚拟现实场景的改进LoD算法：[硕士学位论文]，湖北：武汉理工大学，2005.
建筑消防技术虚拟仿真篇3
（江西省交通运输厅规划办公室，南昌330008）
（JiangxitransportationDepartmentplanningoffice，nanchang330008，China）
摘要：随着我国经济的迅速发展城市化进程在不断加速，传统城市规划方法已经无法满足日益膨胀的城市发展规模，因此虚拟现实技术以其无可比拟的优势被城市规划设计者迅速使用。本文通过虚拟现实技术在城市规划中的应用案例来分析虚拟现实技术的优势。最后论述了应用新技术为城市规划发展带来切实且可观的利益，应在当前城市快速发展的时期大力提倡使用新技术新方法为城市规划建设出力。
abstract：withtherapiddevelopmentofeconomyandtheacceleratingprocessofurbanizationinChina，thetraditionalurbanplanningmethodhasbeenunabletomeetthegrowingscaleofurbandevelopment，sothevirtualrealitytechnologywithitsincomparableadvantageisusedbyurbanplanningdesignersquickly.thispaperanalyzestheadvantagesofvirtualrealitytechnologythroughtheapplicationcasesofvirtualrealitytechnologyinurbanplanning.Finallyitdiscussesthattheapplicationofnewtechnologyhasbroughtpracticalandremarkablebenefitforurbanplanningdevelopment.Soitshouldbevigorouslyadvocatedtousenewtechnologyandnewmethodfortheurbanplanningandconstructioninthecurrentperiodoffasturbandevelopment.
关键词：城市规划；虚拟现实；利益
Keywords：urbanplanning；virtualreality；interests
中图分类号：p208文献标识码：a文章编号：1006-4311（2015）18-0191-03
作者简介：肖莹（1983-），女，江西南昌人，工程师，本科，研究方向为路线规划；邓强（1979-），男，江西横峰人，工程师，本科，研究方向为土木工程。
0引言
当前，信息技术的快速发展及其在各个领域的普及应用推动着城市信息化水平不断提升。城市规划和管理领域逐步引入虚拟现实技术和三维仿真系统，城市规划建设将迎来一场创新型技术革命，城市发展理念将更加超前。以往，我们主要依靠二维GiS数据处理技术来规划和管理城市空间，城市信息处理以平面设计图纸、数据表格、沙盘模型为主，场景、条块分割，人们很难将城市空间的数据模型与现实场景联系起来，因此三维虚拟城市必将成为未来城市规划与管理的主流技术。采用城市仿真系统和虚拟现实技术可以对城市规划要素数字化和可视化处理，引入交通运输、房地产、能源、水、粮食生产和照明解决方案等，据此做出城市未来发展规划。
1虚拟现实与城市仿真的概念
虚拟现实技术（VR）即通过技术手段，构造出一个虚拟化的场景，通过各种摄像头、传感器等设备，让用户拥有仿佛身临其境的接近现实的体验。虚拟现实技术基于3D模拟技术展示城市现状及未来场景，不仅融合了地理信息系统和数据分析功能，还可以在三维空间中模拟多套设计方案进行比选、优化、评估和审核，以便于协调各部门作业进度，为日常管理工作提供指导依据。
城市虚拟现实技术实际是虚拟现实技术应用在城市规划与管理领域的一种视景仿真技术。笼统来讲，它是借助计算机信息处理技术基于GiS数据构建3D模型，然后运用贴图的方式，在三维模型上铺贴卫星影像及航空影像，使之具备逼真的纹理。数字交通系统让城市交通更加规范便利，城市地理空间框架系统、地下管网系统、城市三维仿真系统，使整个城市从地面到地下实现了立体化、数字化、精细化管理。比如深圳经伟度科技有限公司自主研发的高精度的三维仿真系统(CCVRS)，其应用覆盖城市设计、城市管理和城市生活等方方面面，能为三维数字城市系统的构建提供完整的解决方案。
2城市规划设计中常规方法与虚拟现实技术优劣分析
2.1城市规划设计中常规方法存在的问题
规划与管理城市空间时，首先应该设计一套规划方案，用以指导日常管理工作。当前，设计人员常用建筑沙盘模型、建筑效果图和三维动画进行城市规划设计。严格来讲，这三种技术在实际应用中都存在局限性。比如，建筑沙盘模型只能获得建筑的鸟瞰形象；三维效果图只能提供静态局部视觉体验。三者之中，具备三维动态模拟功能的只有三维动画，但其缺乏实时交互性，观察者只能沿着固定路线进行观察。
2.2虚拟现实技术应用与城市规划设计的优势
揉合了二维GiS、多媒体、网络科技、遥感、VR技术与城市仿真系统的虚拟现实技术是目前城市规划、建设、管理、服务实现数字化的主要路径，它能为城市数字化提供三维可视化管理和规划辅助决策支持功能。
①从三维可视化看，虚拟现实为城市规划与管理提供可视化的方法。系统通过显示不同建筑方案同周边建筑群体的相互关系，真实再现规划建筑和现状建筑的空间关系，并能适时修改高度、方向、体量、色彩等，使得规划评审专家和决策者可以从多个观察角度直观的对比多个规划设计方案，帮助规划决策者更加清楚直观地确认合理方案从而提高规划管理水平，减少决策失误和盲目性，提高规划评审质量和提升评审决策的科学性，使规划管理更合理、更科学、更透明。
②从管理功能看，虚拟现实技术正逐步实现与是自称是规划同步，以便在规划设计城市模块空间时实时展示最新虚拟规划内容，使各模块与周边环境有机融合，为实际开展城市规划与管理工作提供客观依据。事实上，虚拟现实技术就是一种城区规划与量化管理的工具。而空间信息与属性信息一体化的城市仿真系统是通过3D建模构造一个可视化仿真环境，然后将已有设计方案置于三维模型中进行优化设计，从而为城市空间量化管理提供指导依据。
③从系统扩展看，VR技术一体化操作平台具有足够的软硬件接口和功能扩展模块，可以将各职能部门集中起来统筹运作，完全按照城市真实的空间布局进行规划与设计，通过优化城市空间布局，疏通城市交通网络，同时构建公共安全服务及灾害防控体系，提高规划与管理效率。
3虚拟现实技术在小区规划设计中的应用案例
东湖名苑小区应用虚拟现实技术进行建筑规划和设计，取得了喜闻乐见的成果。
3.1虚拟现实技术下的小区规划特点——全过程规划设计
将小区信息资源纳入空间坐标体系中加以整合，严格按现实楼盘方位设定比例模拟真实场景。在小区占地面积的基础上设计楼盘方位、建筑风格、建筑布局等，再与现实场景进行对比和调整。运用虚拟现实技术模拟小区真实场景，再通过调整模块参数进行优化设计，既节省时间，又减少了人力和财力的投入。
3.2虚拟场景设计及三维建模的实现
①从autoCaD中分类提取小区数据建立原始模型。要求先通过autoCaD、3DmaX按照小区实际空间布局描出三维模型的局部特质，然后借助SketchUp（绘图大师）进行填充、完善，最终生成虚拟小区三维立体模型。建模后，运用实时绘制技术来消减最终绘制的场景复杂度，提高三维模型的逼真程度。
②借助VRmLpaD开发工具，通过其中的VRmL实时动态交互程序丰富城区规划与管理行为。VRmL的内联节点可以将城区空间场景无缝对接，以实现空间漫游。
③虚拟场景的渲染：将整个小区分割成若干个空间场景，借助openGL和计算机物理内存进行图形渲染，使场景更加逼真。如果计算机虚拟内存达不到设计要求，可以进行场景动态分块。
④建立实时多方案数据库。在虚拟三维空间中虚拟多套规划设计方案进行对比分析，最后筛选出最优方案。
3.3人机交互接口设计
设计好空间场景后，借助专业的输入设备和视觉跟踪设备进行虚拟场景感知。虚拟现实系统中的人际接口为人机交互提供了一个路径，使体验者充分运用人体感官感知三维环境，并与之互动。人机交互提高了人对环境的感知程度，因而必将成为人际接口设计中的一个主流趋势。
3.4小区虚拟规划建模实现步骤
小区虚拟规划建模是基于虚拟现实建模语言对小区的空间环境进行整体规划，使之形成一个完整的虚拟小区模型。
3.4.1小区建筑的整体设计相关数据，场景中建筑物分布的硬性数据参数以及建筑物的具体数据，绿化的设计以及小区休闲场所的安置。提取小区规划所需求的各种要素，如建筑风格、建筑形态、楼体样式、景观环境、建筑密度以及小区楼体布置等。
3.4.2进行三维建模，利用多种3D建模软件虚拟小区环境（如图1）。
3.4.3在已有虚拟模型的基础上引入若干套设计方案，从虚拟场景中进行比选、调整和方案优化，以实现场景替换。切记要实时储存每次修改的场景方案。根据最终方案构建大空间数据库，并引入后台管理模块方便维护和管理。
3.4.4体现虚拟现实系统的交互性，设置人机交互接口，利用特定输入/输出设备进行虚拟场景漫游。（图2）
4应用效果分析
通过在东湖名苑小区规划设计中应用虚拟现实技术得到了不错的效果，具体效果分析如表1所示。
从表1可以看出，通过应用虚拟现实技术，小区规划设计无论是设计周期还是设计费用都有大幅度的降低。
5结束语
随着技术研发不断推进，虚拟现实技术有望进入高速发展期。斯坦福大学虚拟人类接触实验室主任杰瑞米说：“就在两年前，虚拟现实技术还在以龟速前进。对技术而言，硬件设备的重量越来越轻，效果更逼真，造价更便宜。对软件而言，我们已经跨过了转折点。”本文则重点分析虚拟现实技术在城市规划中的应用。它运用三维虚拟技术模拟真实场景，使人们更加直观的了解城市的现状资源与发展前景，同时也便于开展项目洽谈、实地调研、现场办公、招商引资等工作。目前，VR技术在城市规划管理领域的应用越来越多，尤其是应用在人机交互领域的深度和广度将不断拓展，将有更加全面的发展，为建筑设计规划和城市未来发展开拓更广阔的前景。
参考文献：
[1]亓传伟，段新华.虚拟场景建模技术研究[J].价值工程，2011（13）.
建筑消防技术虚拟仿真篇4
关键词：虚拟现实技术；建筑设计
abstract:theintroductionofvirtualrealitytechnologywillbedesignedtomitigatelarge-scalelaborintensity,shortenthedesigncycle,improvedesignquality,savinginvestment.inthispaper,thecharacteristicsofvirtualrealitytechnology,describesvirtualrealitytechnologyinarchitecturaldesignplayedanimportantrole.
keywords:virtualrealitytechnology;architecturaldesign
随着社会的进步，建筑的艺术内涵和其实用性一样，越来越受到人们的重视。一个建筑师如何将自己的设计意图更形象，更直观地展示在专家、公众面前以供评赏呢？虚拟现实技术的发展提供了这样的机会。
一、什么是虚拟现实技术
虚拟现实技术（vr），也称“灵境技术”、“临境技术”、“幻真技术”，是模拟人类视觉、听觉、力觉、触觉等感知行为的高度逼真的人机交互技术。它具有沉浸感、交互性、构想性。它可以把抽象、复杂的计算机数据空间表示为直观的、用户熟悉的实物。
利用这种计算机生成的交互式三维环境，不仅使参与者能够感到景物或模型十分逼真地存在，而且能对参与者的运动和操作做出实时准确的响应。
二、虚拟现实技术在建筑设计中的应用
（一）在城市规划设计中的应用
城市的规划具有非常的超前性和可延续性，所以在其中引入虚拟现实技术是非常明智的举措。随着世博会的召开，世界各国所有大中小型展区均使用虚拟现实技术进行展示，也提升了虚拟现实技术在城市规划中应用的广泛度。在数字城市的制作中，我们可以提前数年预计到以后可能发生的各种状况，比如一个楼层的高低对周围光照的影响，可以在虚拟现实中通过实时光照来表现出阴影的范围，从而进行整体的城市规划。
（二）在建筑装饰设计中的应用
建筑装饰在设计和施工阶段可能出现无法预期的问题，而工期延误或者成本增加。而在虚拟世界中，我们可以提前模拟出需要的效果，从而在功能性上，房屋空间比例尺寸上，消防安全性上色彩上，材质上，以及采光效果上提前预知会发生的问题，只要前面花少量时间对最终效果进行推敲，就可以非常直观的给施工人员和客户一个满意的交代。
（三）在设计成果展示中的应用
建造建筑并不是投资方的主要目的，其主要目的是由一座成功的建筑达成最大化的商业目的。虚拟现实系统以其独有的“沉浸感”给消费者带来全新的感受，不失为一个展示建筑美观度和功能的最佳手段。
二、虚拟现实技术的现实意义
（一）项目的技术论证
建筑行业与其他行业有着很大的不同，一座建筑的落成对社会的影响，人民的生命安全，都起到非常重要的作用。在当今众多大型建筑场馆的设计工作和施工过程中，我们要面临巨大的经济压力。前期设计出现的任何一个问题，都可能在将来的施工过程中出现巨大失误。在竣工之后，建筑的功能性，安全性，环保型方面也需要时间进行考察。所以我们一定要在前期以三维成像技术来展示最终效果，才可能在最低的成本压力下把安全系数提到最高，同时也节省了人力物力，达到很好的先前期论证效果。
（二）改善建筑设计
建筑设计是一项非常具有科学性、严肃性的过程，它需要在建筑设计的过程中，不断地进行技术论证及可行性的分析，对以往设计做出更好的改变，以避免建筑在建造过程中或者使用过程中出现由于设计而出现的问题。虚拟现实系统就可以为我们的建筑师门提供这样的机会。采用虚拟现实系统，建筑师可以将其作为一个建筑性能评价的工具，在其中来发现建筑设计出现的缺陷，同时可以采用系统模拟出不同的解决问题的方案，在极低成本下，完善建筑项目的设计。
（三）节省投资和运行费用
采用虚拟现实技术进行先期技术成果的演示和论证有助发现设计中多余的措施和各专业不协调的部分，及时修正以节省投资和运行费用。同时，演示论证也可发现设计中可能导致无法满足要求的设计不当之处，避免了建筑物建造完成后的返工。
四、结语
虚拟现实技术在建筑设计中的应用，有着不可估量的应用前景。借助虚拟现实技术，能够极大的丰富建筑师的设计方法，增强设计师的创新能力。信息时代的建筑师，除了需要了解已有的建筑技术和设计方法外，更要善于从计算机应用中吸取一些先进的方法。只有不断更新观念，不断掌握新技术，才能赢得未来。
参考文献：
[1]贾滨.进入数字化时代的建筑学仁j3科技情报开发与经济,2006,6
建筑消防技术虚拟仿真篇5
关键词：虚拟现实场景漫游accessConverse3DFlashaftereffects
虚拟现实技术[1]是目前人们在internet上谈论很多的话题，如果说图像包含的信息是文字无法描述的，那么三维场景带来的信息也是二维图像无法比拟的。在虚拟现实场景中，浏览者不仅可以在其中随意走动、从不同的角度观看到不同的场景，还可以实时操纵和改变场景，所以用虚拟现实技术构造的场景会给人带来全新的感觉。
1.系统需求分析
1.1虚拟仿真系统的前景
虚拟仿真楼盘演示系统在房地产营销中更具有广阔的应用前景。在目前情况下，房地产行业传统的营销手段通常是提供户型平面图、展示沙盘模型、建造样板间及投放三维动画视频广告等。效果图只能提供静态局部的视觉体验，比较单调；沙盘要经过大比例缩小，因此只能获得整个项目的大致鸟瞰形象；模型制作完成后的修改成本很高，有很大的局限性；三维动画在播放的过程当中，观众只能被动观看，接受一些固定的信息，不具备实时交互性，且制作成本高昂。
1.2有利于客户了解
“数字房产-虚拟仿真楼盘演示系统”的实现，能够帮助政府部门、开发商、购房者等从任意角度、任意方向、任意位置来体验感受形象直观的建筑设计效果，真正做到想怎么看就怎么看；想看哪里就看哪里。
1.3辅助开发商宣传
对于房地产开发商来说，“数字房产-虚拟仿真楼盘演示系统”该系统使开发商在项目尚未建成之前，甚至是未开工前，就可以向消费者展示建成后的实际场景，比起空白的说教和复杂的图纸，这套系统更具有好的广告宣传效果。
2.系统总体设计
2.1设计思想
运用三维建模和动画、多通道交互、人工智能以及知识库技术开发设计一款三维互动仿真平台，展示一个高科技、高真实、高互动的楼盘实况，为其带来身临其境的体验。
本系统要实现软件能与用户进行文本和动作等全方位的交流；借助3DmaX实现小区漫游，可以让你在逼真的场景中以自由视角进行欣赏；并且基于access通过对数据的管理和操作，实现对数据库的增删改查，从而使我们的3D立体漫游数字小区更加智能；利用flash美化界面，使我们了解数字小区的楼盘介绍、小区概况等；最后由vs2008通过调用不同的dialog实现界面的组织编程。
2.2设计目标
在三维仿真平台上，构建小区管理信息系统，为购房者、业主、开发商、物业管理者等提供一个交流的平台，让购房者买得放心，让业主住得舒心，让开发者获得更好的效益，为物业管理者提供更高效的管理，最终得到一个和谐的数字化小区，并成为数字城市的一部分。
3.系统概述
本系统主要包括以下几大模块：小区漫游、了解小区、回答用户问题、在线预订等四大功能。通过这个系统，我们可以轻松地漫游于小区之中，足不出户便可了解小区的一些列基础建筑、配套设施等，通过问答解决自己的疑惑，预定到自己满意的房间。
图2-1系统架构图
下面，分模块具体说明系统的设计思路及使用方法：
3.1一问一答
此模块使用VS2008调用access数据库来完成的。
在问答库里有我们经过市场调研得到的问题及相应的回答，而且在问答库里还可以实现增、删、改、查的功能。用户也可以在用户提问里输入自己想要提问的问题，然后点击go按钮，系统回答文本框将自动在屏幕上显示答案；点击清除按钮，用户提问和系统回答文本框即可清空。
3.2小区漫游
漫游模块是在autoCaD中进行三维图纸设计，导入3DmaX进行建模工作后，将模型用Converse3D导入到场景中，实现模型的整合与优化[2]。
（1）点击首页的[漫游动画]按钮点击播放按钮即可欣赏建筑动画漫游视频（漫游动画将整个小区环境的规划用三维动画和电影制作技术共同完成小区漫游三维动画，主要表现有小区建筑物的规划如小区主体建筑、生活配套建筑等，小区环境的规划表现如人物、车辆、河流、道路等，小区绿化带的规划如绿化带的面积、绿化带的位置、绿化树种等，小区园林景观的规划如小区公园环境规划、设施规划等，通过三维技术真实还原整个小区的未来景观。使用ae合成视频，然后以avi的格式导入对话框）；
（2）点击首页[整体漫游]按钮w（）键代表向上，s（）键代表向下，a（）键代表向左，d（）键代表向右；
（3）点击首页[装修模版]按钮点击右侧预览小图可进行漫游。
3.3了解小区
客户进入小区内可以感受小区物业服务情况。比如保安人员的安全保障情况、安全监控设备配置情况、安全消防设备配置情况、保洁情况、物业管理人员办公地点等。
（1）点击首页[小区概况]按钮点击右侧预览小图可进行形影的详细了解；
（2）点击首页[物业管理]按钮点击右侧预览小图可进行形影的详细了解；
（3）点击首页[楼盘介绍]按钮点击左下角[户型鉴赏]，即可自动播放。
3.4预订
点击首页[预订]按钮即可进入“中央龙潭信息管理系统”系统默认用户名：user1，密码：123456[登陆]用户预订填好点击[提交]，若有改动可点击[重置]。
4.系统的实现[3]
本系统运用VS2008集成环境，结合access数据库，采用Flash底层界面。三维建模和情景模拟是在autoCaD中进行三维图纸设计，导入3DmaX进行建模工作后，将模型用Converse3D导入到场景中，实现模型的整合与优化。
4.1漫游的实现思路
漫游模块是在autoCaD中进行三维图纸设计，导入3DmaX进行建模工作后，将模型用Converse3D导入到场景中，实现模型的整合与优化[4]。
漫游中，可通过“w”、"a"、“s”、“d”进行前后左右四个方向的移动，配合鼠标拖拽，进行视角的变换；调整好角度可以达到鸟瞰的效果，沿固定路径以空中视角进行小区观赏。
4.2连接数据库的实现思路
使用oDBC管理器注册和管理连接字符串，编辑连接字符串并移除数据源名称。框架提供oDBC作为数据源；在运行时，oDBC将显示一个对话框，要求提供数据源名称和其他任何所需的连接信息。如果需要，oDBC将要求提供用户iD和密码。
其中，关于问答库，要求事先在access里建好数据表，设定好相应的对象和属性。以新增功能举例，其流程为“打开数据库添加数据内容获取新增内容更新数据库关闭数据库”。
4.3预订界面数据库的实现思路
voidCorderDlg：：onCbnSelchangeCombo7（）//这是对户型这一下拉框的操作，选中想要的户型如果不为空的话，楼号相应的更新到该户型的情况下所对应的楼号
voidCorderDlg：：onCbnSelchangeCombo6（）//这是对楼号这一下拉框的操作，选中楼号后楼层会更新到该户型和楼号共同约束条件下的情况下可选的层号；
voidCorderDlg：：onCbnSelchangeCombo1（）//是对户号下拉框的操作，选中层号后户号会更新到该户型、楼号及层号共同约束条件下可选的户号，与上一函数类似；
voidCorderDlg：：onCbnSelchangeCombo5（）//选择好户号之后，显示其对应的价格，其对应的销售状态若其他用户已预订，则显示已出售，若未预订，则显示未出售。
4.4加载漫游的关键步骤[5]
在mFC的窗口里开一个小窗口，指定一个网址就可以打开网页：
第一步，打开要新建网页窗口的Dialog，空白处点右键选择“insteractiveXContral”弹出一个对话框，再选择“microsoftweb浏览器”，然后“oK”，自己调整小窗口大小。
第二步，选择刚才新建的microsoftweb浏览器，点右键->“addVariable”，在弹出的对话框中填好“Variablename”，其它不用管，这里会自动生成两个文件，"explorer1.h"和"explorer1.cpp"，然后“Finish”。我随便写一个“Variablename”做例子，m_ConHtml。
第三步，调用m_ConHtml.navigate（""，nULL，nULL，nULL，nULL）。
5.总结与展望
虚拟小区漫游是计算机技术、虚拟现实技术、图形图像显示技术等诸多高新技术的综合运用，在虚拟数字小区的建设中发挥着重要作用。本项目在微机平台上实现了一个室内外结合、人机交互的住宅小区实时漫游系统，提供了传统表现方式无法比拟的、崭新的房地产开发商和客户信息交流界面。
对于建筑漫游动画未来的发展前景就目前来说，不论是政府部门还是房地产开发商，越来越多不同领域的客户早已意识到，需要通过各种计算机媒体表现其投资项目的未来设想和规划，以使其行业得到人们最大程度上的理解和反馈。因此做到条理清晰、生动直观地向观众展示设计项目的远景和收益，是大多数申办项目、报批和方案投标竞赛等能否成功的重要因素。而利用三维动画技术，在空间中放置人物和设备，并让这些人物和设备运动起来，配以声音、光照等实际效果，让观者都有身临其境的感觉，以起到宣传介绍的作用。
目前，建筑动画虚拟现实技术在建筑工程领域的应用目前尚处于研究阶段，相信随着这方面技术的进一步发展，将会在建筑工程领域也得到很好的应用。伴随着中国经济的高速发展，建筑动画发展的空间将会越来越广阔，表现形式会越来越丰富，通过动画师和建筑工程师们的努力，共同实现建筑形式与动画技术的完美结合，开拓出建筑动画更为广阔的未来。
参考文献：
[1]汪成为，高文，王行仁.灵境（虚拟现实）技术的理论、实现及应用[m].北京：清华大学出版社，1996：11-23.
[2]杨洋.虚拟漫游在小区景观设计中的应用[D].延边大学，2013：4-5.
[3]宫勇，蒲小琼.虚拟场景漫游技术及其系统实现[J].计算机工程与应用，2007（15）：107-109.
建筑消防技术虚拟仿真篇6
关键词：VRp；虚拟校园；虚拟现实技术
中图分类号：tp391.9文献标识码：a文章编号：1674-7712（2012）14-0081-01
VRp是一个虚拟现实仿真平台软件。该软件操作简捷、可视化性能高、应用性强，可广泛应用到室内设计、城市规划等行业。
通过VRp建立的虚拟校园，真实表现出了学校景观，用户可以轻松进入虚拟校园进行自由访问，帮助解决校园的合理规划设计、设计方案中存在的问题，有效的促进学校的建设和发展。
构建虚拟校园的过程中有一些关键的技术。只有理解这些关键技术才能更好的利用VRp来建设虚拟校园。
一、校园基础数据的获取技术
（一）三维地形数据。获取三维地形数据有以下三种方法。
1.通过到学校进行测量来获取数据。该方法获取速度快、成本低，主要适用于小范围大比例尺的区域，特别是工程项目。缺点是工作量比较大。
2.从原有地形图中获取。目前从等高线地形图中矢量化生成三维地形数据是现在比较成熟的方法。该方法的优点是：成本低；缺点是：速度较慢、精度低。
3.通过数字摄影测量系统获得数据。该方法将摄影获得的地物的特征点对作为三维地形的数据源，然后在数字测量系统上，经过定向等处理过程，自动或半自动的获取到三维地形数据。该方法优点是：精度高，适用于大范围采集数据。但缺点是：成本较高，后期数据的处理工作量很大。
（二）建筑物的三维空间数据。建筑物的空间数据包括建筑物平面数据和数字高程数据。
平面数据是指建筑物投影到地平面形成的轮廓线，通过地图数据可以获取。
数字高程数据即三维地形数据，实际上是地表物体的高程信息。获取方法有以下三种。
1.基于影像获取。该方法优点是：获取的数据速度快、精度高；缺点是：工作量大。
2.利用算法提取建筑物数据。该方法效率高，但只适合数据量少的数据处理。
3.粗略估算求建筑物的高度。该方法优点是：简便、快速；缺点是：获取的只是一个估算值，精度较低。
（三）表面纹理数据。表面纹理数据的获取方法主要有下面两种。
1.利用地面摄影直接提取。这种方法通过摄影得到的大量建筑物照片来获取数据。优点是：所建模型真实感很强；缺点是：获取速度慢，后期处理要做大量工作，适于获取小范围的建筑纹理数据，虚拟校园中纹理数据的获取便适合采用这种方法。
2.利用计算机来做简单的模拟绘制。该方法产生的数据为矢量格式的纹理数据，数据量小，建的模型运行速度快，但真实感比较差。
二、建模技术
（一）基于图像的建模技术。基于图像的建模技术是指通过从拍摄的一些不同角度的照片中提取出对象的模型，最终实现场景三维重建的过程。它的研究主要包括光照、绘制和建模。
它的基本思路是：通过对不同角度拍摄的照片图像进行插值运算计算出物体的位置、大小、参照物和旋转角度之间的关系，然后对物体添加纹理绘制出物体的三维模型。这种方法跳过了中间的模型恢复过程，便于修改、操作，绘制速度快，所需时间少，效果也很逼真，应用广泛。但是这种技术需要大量数据，实时性很差。但是对较复杂场景和形状不规则的复杂物体进行三维恢复操作就比较困难。
（二）基于几何建模的技术。几何模型描述了虚拟对象的形状和外观，基于几何建模的技术通过对真实世界的实体采用几何多边形的方式分别构建场景对象，完成模型构建的技术。
优点是：模型精度高，通过采用纹理映射技术可以使模型实现接近现实的效果，且便于应用基本的设备与虚拟对象进行交互操作。缺点是：场景越复杂，建模过程就会越复杂，产生的模型数据就越大，加载要消耗的时间就越多，从而不利于实时的显示场景，进而削弱了场景的逼真度。
（三）混合建模技术。混合建模是把结合基于图形和几何的建模技术在建模时发扬两者优点，最后获得较为理想的效果。它的建模思路是：首先，应用基于图像法构造虚拟场景的环境，获得逼真效果；其次，用几何建模法对场景中要交互的对象进行实体建模。
它的优点是：真实感、实时性和交互性都得以很好的实现，从而提高用户的真实感。缺点是：由于还未能解决图形建模场景和几何建模场景无缝匹配的相关问题，它在现实中的应用并不广泛。
三、纹理映射技术
正向纹理映射：是说把提前定义好的纹理空间中的纹理通过屏幕的映射反映出来。三维立体表面通过映射函数能够很好地把纹理空间中定义好的二维纹理函数反映出来，随后经历投影变换到图像空间显示出来。
反向纹理映射：在纹理映射中使用较多，它是指通过特别指定的屏幕扫描线对图像的元素进行采访，对纹理图案进行随机采样抽取，采样速度依靠动态存储图案来提升。
四、碰撞检测技术
碰撞检测技术是为了提高场景真实性，逼真的模拟现实世界，避免穿墙而过的情形，及时对场景进行检测并作出相应的碰撞反应。碰撞检测是虚拟校园建设中一个重要的环节，它要依据建筑物的外部模型形状进行检查测量，用来避免穿墙现象的发生；还要根据虚拟场景的天空和大地边界进行高度的检测，防止走出大气层和钻入地下现象的出现。
层次包围盒法和空间分解法是两个几何模型间进行碰撞检测的方法。
层次包围盒法就是把繁杂的集合对象通过体积较大，集合特性简单的包围盒来描述，并通过建立一个分层的树状结构来近似几何模型，然后获得完整的物体几何特征，这种算法只需要对包围盒的重叠部分进行相交测试。
空间分解法就是把全部一个虚拟空间进行分解，把他们分解成一个一个大小相同的单元格，在占据了相同的单元格或者是相邻单元格的对象中进行相交测试，空间分解法中典型的例子有：八叉树、k-d树和规则网格。
五、结语
本文介绍了校园基础数据的获取技术、建模技术、纹理映射技术和碰撞检测技术这四种构建高真实感虚拟校园的关键技术，并通过分析各自的优缺点，确定了基于VRp构建虚拟校园的技术，希望为未来构建基于VRp的虚拟校园打下基础。
参考文献：
建筑消防技术虚拟仿真篇7
关键词：虚拟现实；研究现况；发展趋势
中图分类号：F061.3 文献标识码：a 文章编号：1672-3198(2009)02-0279-02
1 虚拟现实
虚拟现实(VirtualReality，简称VR)，又译为临境，灵境等。从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术，也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。这种计算机领域最新技术的特点在于以模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境，通过视、听、触等感知行为使得用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉，并与虚拟环境相互作用从而引起虚拟环境的实时变化。现在与虚拟现实有关的内容已经扩大到与之相关的许多方面，如“人工现实”(artifi-cialReality)、“遥在”(telepresence)、“虚拟环境”(Virtualenvironment)、“赛博空间”(Cyberspace)等等。
2 国外虚拟现实技术研究现状
计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具，并因此导致了许多解决问题的新方法的产生。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此，概括的国内外虚拟现实技术，它主要涉及到三个研究领域：通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果；建立对虚拟世界的观察界面；使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。
2.1 VR技术在美国的研究现状
美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术可以追溯到上世纪40年代。最初的研究应用主要集中在美国军方对飞行驾驶员与宇航员的模拟训练。然而，随着冷战后美国军费的削减，这些技术逐步转为民用，目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。
上世纪80年代，美国宇航局(naSa)及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，美国宇航局ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”(Vpe)的实验计划。现naSa已经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并已经建立了可供全国使用的VR教育系统。北卡罗来纳大学的计算机系是进行VR研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。施乐公司研究中心在VR领域主要从事利用VRt建立未来办公室的研究，并努力设计一项基于VR使得数据存取更容易的窗口系统。波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计，利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上，把虚拟的模板显示在正在加工的工件上，工人根据此模板控制待加工尺寸，从而简化加工过程。
图形图像处理技术和传感器技术是以上VR项目的主要技术。就目前看，空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。
2.2 VR技术在欧洲的研究现状
在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面。在欧洲来说是领先的。英国Bristol公司发现，VR应用的交点应集中在整体综合技术上，他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国aRRL公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。
欧洲其它一些较发达的国家如：荷兰、德国、瑞典等也积极进行了VR的研究与应用。
瑞典的DiVe分布式虚拟交互环境，是一个基于Unix的，不同节点上的多个进程可以在同一世界中工作的异质分布式系统。
荷兰海牙tno研究所的物理电子实验室(tno-peL)开发的训练和模拟系统，通过改进人机界面来改善现有模拟系统，以使用户完全介入模拟环境。
德国在VR的应用方面取得了出乎意料的成果。在改造传统产业方面，一是用于产品设计、降低成本，避免新产品开发的风险；二是产品演示，吸引客户争取定单；三是用于培训，在新生产设备投入使用前用虚拟工厂来提高工人的操作水平。
2008年10月27-29日在法国举行的aCmSymposi-umonVirtualRealitySoftwareandtechnoogy大会，整体上促进了虚拟现实技术的深入发展。转贴于
2.3 VR技术在日本的研究现状
日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位，它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。
在东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面，称为SpmaRneC公司开发了一种虚拟现实系统，用代用手来处理CaD中的三维形体模型。通过数据手套把对模型的处理与操作者的手联系起来；日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用x、Y记录器的受力反馈装置；东京大学的高级科学研究中心的研究重点主要集中在远程控制方面，他们最近的研究项目是可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂的主从系统；东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。他们正在开发一种虚拟全息系统，用于克服当前显示和交互作用技术的局限性；日本奈良尖端技术研究生院大学教授千原国宏领导的研究小组于2004年开发出一种嗅觉模拟器，只要把虚拟空间里的水果放到鼻尖上一闻，装置就会在鼻尖处放出水果的香味，这是虚拟现实技术在嗅觉研究领域的一项突破。
3 国内虚拟现实技术研究现状
在我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离，随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，虚拟现实技术已经得到了相当的重视，引起我国各界人士的兴趣和关注，研究与应用VR，建立虚拟环境!虚拟场景模型分布式VR系统的开发正朝着深度和广度发展。国家科委国防科工委部已将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目，国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。
北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，其虚拟实现与可视化新技术研究室集成了分布式虚拟环境，可以提供实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、用于飞行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台等，并在以下方面取得进展：着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实现方法。
清华大学国家光盘工程研究中心所作的“布达拉宫”，采用了Quicktime技术，实现大全景VR制；浙江大学CaD＆CG国家重点实验室开发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统；哈尔滨工业大学计算机系已经成功地合成了人的高级行为中的特定人脸图像，解决了表情的合成和唇动合成技术问题，并正在研究人说话时手势和头势的动作、语音和语调的同步等。
4 虚拟现实技术的发展趋势
随着虚拟现实技术在城市规划、军事等方面应用的不断深入，在建模与绘制方法、交互方式和系统构建方法等方面，对虚拟现实技术都提出来更高的需求。为了满足这些新的需求，近年来，虚拟现实相关技术研究遵循“低成本、高性能”原则取得了快速发展，表现出一些新的特点和发展趋势。主要表现在以下方面：
(1)动态环境建模技术。
虚拟环境的建立是VR技术的核心内容，动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据需要建立相应的虚拟环境模型。
(2)实时三维图形生成和显示技术。
三维图形的生成技术已比较成熟，而关键是如何“实时生成”，在不降低图形的质量和复杂程度的前提下，如何提高刷新频率将是今后重要的研究内容。此外，VR还依赖于立体显示和传感器技术的发展，现有的虚拟设备还不能满足系统的需要，有必要开发新的三维图形生成和显示技术。
(3)适人化、智能化人机交互设备的研制。
虽然头盔和数据手套等设备能够增强沉浸感，但在实际应用中，它们的效果并不好，并未达到沉浸交互的目的。采用人类最为自然的视觉、听觉、触觉和自然语言等作为交互的方式，会有效地提高虚拟现实的交互性效果。
(4)大型网络分布式虚拟现实的研究与应用。
网络虚拟现实是指多个用户在一个基于网络的计算机集合中，利用新型的人机交互设备介入计算机产生多维的、适用于用户(即适人化)应用的、相关的虚拟情景环境。分布式虚拟环境系统除了满足复杂虚拟环境计算的需求外，还应满足分布式仿真与协同工作等应用对共享虚拟环境的自然需求。分布式虚拟现实系统必须支持系统中多个用户、信息对象(实体)之间通过消息传递实现的交互。分布式虚拟现实可以看作是基于网络的虚拟现实系统，是可供多用户同时异地参与的分布式虚拟环境，处于不同地理位置的用户如同进入到同一个真实环境中。目前，分布式虚拟现实系统已成为国际上的研究热点，相继推出了相关标准，在国家“八六三”计划的支持下，由北京航空航天大学、杭州大学、中国科学院计算所、中国科学院软件所和装甲兵工程学院等单位共同开发了一个分布虚拟环境基础信息平台，为我国开展分布式虚拟现实的研究提供了必要额网络平台和软硬件基础环境。
5 结语
建筑消防技术虚拟仿真篇8
1施工难点
1．1深基坑支护
深基坑支护的目的是要确保地下结构的施工安全，并为基坑的周边环境提供安全保障，从而在深基坑的侧壁和周围环境中，通过支档和加固等手段，对其进行保护。目前，我国的高层建筑在深基坑支护施工中，发生事故的频率比较高。由于此施工中需要较多的施工人员参与，所以一旦发生事故，就会导致施工群体伤亡，造成严重的后果。而出现这种情况的根本原因，在于施工单位没有对施工过程进行严格的控制，且没有采取相应的防控措施消除安全隐患。
1．2大体积混凝土施工
大体积砼是高层建筑施工中比较常见的，其在温度控制方面的难度较大，且防裂问题一直是困扰技术人员的难题。大体积砼对施工技术的要求比较高，需要用到大量的混凝土，不仅结构厚实，且水泥水化热也比较大，在结构物体受到温差变化的影响时，其很容易出现变形。由于大体积砼需要在地下对钢筋混凝土结构实施现浇工艺，所以其施工条件相对比较复杂。此外，大体积的混凝土对平面尺寸的要求比较高，如果平面尺寸没有控制好，使得尺寸过大，温度力在约束作用下也会变大。如果不能对温度进行有效的控制，当温度引力超出混凝土能承受的拉力范围时，就会出现裂缝。
1．3垂直运输
随着建筑高度的增加，在对混凝土进行垂直运输时，其难度必然会加大。而高层建筑所使用的混凝土类型是多种多样的，不同的混凝土对运输高度的要求也不一样。如果混凝土的颗粒比较小，其所需的垂直运输高度就比较高;如果混凝土的颗粒比较大，则其对运输高度的要求就更低。
2技术创新
2．1生态技术
随着建筑工程规模的扩大、数量的增加，其消耗的能量、排放的污染物质也越来越多。因此，在未来的建筑施工中，应该融入绿色环保节能的理念，采用生态化的施工技术，提升建筑的节能环保性。同时，在对高层建筑进行设计规划时，要尽量降低其对环境的影响，在对环境加以利用的同时，对其进行保护。所以，在高层建筑的设计中，要多采用生态技术，并对其进行创新，以实现高层建筑室内室外的有效衔接。当室外的环境发生变化时，能够将变化情况反馈到室内环境中，室内环境则做出相应的调整，以确保室内的各项环境指标都符合标准，通过对太阳能、风能等的利用，有效降低高层建筑施工中的能源消耗。
2．2仿真技术
仿真技术是利用计算机，建立起高层建筑的实际模型和虚拟模型，对高层建筑内的实际运动过程进行模拟。通过仿真模型的全面分析，能够有效缩短决策的时间，并提高决策的正确性，从而提高资金的利用率，缩短施工周期，降低施工中的人力和物力成本。对高层建筑的施工过程进行仿真模拟，需要根据离散事件建立相应的模型，并对模型中的建筑施工、结构施工、装饰施工等进行全面的分析。在基础工程施工中，仿真系统能够对其中的土方、初支、大体积施工等进行分析;在结构工程施工中，仿真系统的主要功能是，对施工方案和管理等进行模拟。同时，通过计算机技术的作用，在对高层建筑结构进行仿真模拟时，还能为实际的施工提供理论和力学依据，从而帮助施工单位制订更加科学合理的施工方案。
2．3卫星定位技术
目前，卫星定位技术已经开始在相关领域使用，比如，在对土木工程进行勘察设计时，就可利用卫星定位技术来进行，且在其施工过程中，也可借助卫星定位技术的作用，此项技术在土木工程施工中的应用频率是最高的。随着技术的不断发展，卫生定位技术不仅在理论上日趋完善，且其需要的设备技术含量也越来越高，因此，将此技术应用于高层建筑施工中，应该是顺理成章的。将卫星定位技术应用于高层建筑施工中，不仅能减少施工测量的次数，提高测量的准确性，还能将测量结果进行精准的传输。同时，对测量数据的处理和分析，是利用计算机来完成的，这就能有效避免人工计算中的错误。此外，在高层建筑中设置观测的基准点，目的是要确定具体的起算点和方向。采用卫星定位技术，在对施工楼层的控制网基准点进行选择时，不会受到其他因素的干扰。而对于高层建筑可能出现的日照变形或者振动变形等，卫星定位技术也能进行准确的测定。
3结语
综上所述，为满足社会发展的各种需要，高层建筑工程不断涌现，而高层建筑的施工难度，比普通建筑的施工难度大很多倍，其在施工中出现问题的可能性也越大。因此，在对高层建筑进行施工时，需要通过生态技术、仿真技术、卫星定位技术等，降低高层建筑施工对环境造成的污染程度，并提高其施工的安全性，改善施工质量。
作者:谭毅杰单位:华东建筑设计研究总院大连分公司
参考文献:
［1］杨娜，袁磊．高层建筑施工技术创新的分析与研究［J］．建筑工程技术与设计，2016(14):29～36．
建筑消防技术虚拟仿真篇9
abstract：withthedevelopmentofthetechnology，globalinformationspeedingup，Buildinginformationmodeling（Bim）hasgraduallyplayedanessentialroleintheconstructionindustry.thereasonwhyBimcanbecomeanewfocusconstructionindustryandbecometheimportantadvancedtechnologyintheindustryisthatBimvirtualconstructiontechnologycanmaketheconstructionmoreaccurateandmoreefficient.inthisarticle，wemainlytalkaboutBimtechnologyandvirtualconstruction，theapplicationvalueandthepresentsituationofBimvirtualconstructiontechnology，andanalysisontheapplicationofBimtechnologyinthecenterofShanghai.
关键词：Bim技术；虚拟施工；应用价值
Keywords：Buildinginformationmodeling（Bim）；virtualconstruction；applicationvalue
中图分类号：tp391.9；tU74文献标识码：a文章编号：1006-4311（2016）14-0035-04
0引言
在过去的十几年中，我国建筑行业迅速发展，虽然在此过程中经济也得到很好发展，但因产业结构缺乏合理性，进而使2015年成为建筑业产能过剩的起点，成为许多建筑企业难捱的“寒冬”。因此信息化、计算机技术对建筑行业的应用将显得更为重要。在此过程中，Bim技术应运而生，Bim技术是结合了计算机仿真、虚拟现实、计算机辅助等技术，对实际施工过程进行三维建模，通过分析三维施工模型进行动态管理及优化方案。
Bim不是简单的将数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，能够通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，并用于设计、建造、管理的数字化方法。这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率，大量减少风险[1]。基于Bim的虚拟施工技术是在三维模型完成的基础上，对模型进行参数化定义，以三维可视化的方式呈现施工过程，反映出施工中的情况[2]。Bim虚拟施工技术的运用使工程项目管理过程简单化，有效化。
1Bim技术
Bim来源于1975年，“Bim之父”――乔治亚理工大学的Chuckeastman教授创建了Bim理念至今，Bim技术的研究经历了三大阶段：萌芽阶段、产生阶段和发展阶段[3]。Bim技术并不是专注于某一专业的工作内容，而是多专业协同的，应用于项目的全生命周期，它作为信息交流和共享的平台，恰好可以将信息综合管理，将专业打通。Bim技术已然成为继CaD技术之后行业信息化最重要的新技术，成为建筑业新局面下竞争和生存的新的突破点，也是建筑业发展的必然趋势。我们应考虑现在市场对Bim技术的需求，采取一系列利于Bim技术推广应用的措施。因此现在很多建筑行业的资深企业专门成立Bim团队，进行技术攻关，自身对Bim技术进行研究探讨，将Bim技术深入项目中去，在大型复杂项目中尽可能地运用Bim技术，对项目进行指导。就像当初的CaD一样，Bim技术是建筑业的一个新的转折点，是建筑业发展的必经之路。
以Bim为载体建立的建筑模型，可以进行三维渲染，向业主方、施工方、设计方三方进行直观的宣传介绍；Bim数据库的建立可以进行快速算量、精准算量，大大提高工程造价管理中的精准性；同时Bim数据库的存在使得工作人员提取相关数据的工作更为方便，从而实现只要有计算机存在就可以获得需要的信息，随时随地掌握工程的进展及工程的资源消耗情况；也可进行虚拟施工，将施工计划和实际施工情况有效协同；Bim的三维技术可以在施工之前进行管线碰撞的检查，提前减少损失，控制成本。Bim的技术应用特点主要归结为以下五点：
①可视化：对于建筑业而言，可视化有着非常重要的作用。平时看到的施工图，包括的是各个碎部信息在二维图纸上的表达，是由多个点组成的多条线，多条线组成的单个面，并不是三维空间内物体的直观表示。构造简单的实体通过想象将其从二维图纸转化成三维自然可行，但对于复杂多样的物体，尤其是其中的细部构件，通过工作人员想象从而转化成三维实体就有些困难了。Bim的可视化特点刚好解决了这一问题，它可以直接将三维空间实体形象地呈现出来，使工作人员一目了然，从而可以避免重叠产生的一系列问题，在设计建造过程中极为方便，加强了工作的准确性。
②协调性：协调问题是建筑业中的关键问题。在工程项目开展、施工、运行过程中，参与各方都在做着协调工作。传统的工程项目实施过程中都是出现问题之后，各方组织在一起进行协调，寻找解决方案，做出调整变更。这样往往会使工作各方处于被动状态，工作无法顺利进行，拖延了时间。而Bim可以为项目建设提供协调服务，在建造前期对各专业的碰撞问题进行协调并提供生成的协调数据[4]。工程项目各方可以在项目施工之前就时刻做好准备，尽量避免不该发生的问题，同时解决不可避免的问题。
③模拟性：Bim技术的模拟性不仅能模拟出建筑物的设计模型，还能模拟不能在真实世界中操作的事物。如：设计阶段的日照模拟、节能模拟、热能传导模拟；招投标阶段的4D模拟及5D模拟、后期运营阶段的地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。
④优化性：一个工程项目的各个过程都是不断优化的过程，Bim技术的存在能够使优化更好更准确地进行。虽然，优化也受到一定的制约，包括：信息、时间、复杂性。但是Bim模型提供的建筑物的实际信息和相应的优化工具使工程的项目方案优化和特殊项目的设计优化能够进行。
⑤可出图性：相比传统的平面图纸，Bim所给出的综合管线图、综合结构留洞图、碰撞检查侦错报告和建议改进方案是经过对建筑物可视化展示、协调、模拟、优化后的，是消除错误后的，减少了工作人员检查核对的过程。
2虚拟施工技术
虚拟施工（VirtualConstruction，简称VC），是实际施工过程在计算机上的虚拟实现[5]。用更为简单明了的话就是：将实际建造过程在计算机上进行模拟，从而提前知道实际施工中存在的各种问题，在实际施工活动之前进行调整变更，找到解决办法，从而达到控制成本、缩短工期、避免施工事故的目的，使施工企业拥有较高的施工水平，在竞争中具有一定的优势。
虚拟施工技术是指利用计算机形成虚拟的环境，在这个仿真系统中，进行工程项目过程的动态演示，对周围场所进行虚拟配置，让人在项目的环境下进行漫游，在可视化的环境下对施工方案进行修改。作为涵盖了多种学科的现代化发展下的新技术，虚拟施工技术是信息化下的产物，能够将许多建设活动进行到底。利用虚拟施工技术可以进行分析与优化，分析施工方案（包括可建性分析和冲突碰撞检查分析）、优化施工管理（包括工作内容和工作条件）[6]。虚拟施工技术最重要的一点就是：在不耗费实际材料和资源的情况下，就能让设计单位、业主单位、承包单位看到某施工方案的全过程，及时进行适当调整。任琦鹏[7]等认为能够通过构建多层次建模规则实现不同规模的场景中施工过程的高效动态模拟与分析，使现场的管理和反馈更为方便，使虚拟施工完成得更好。
3应用价值
Bim虚拟施工技术最初来源美国，迄今为止也已经走过了十几年的路程。但是，各国学者对Bim的具体概念有着不同的理解，目前也没有确切的解释。利用Bim虚拟施工技术，建立建筑物几何模型和施工过程模型验证和优化施工方案，应用信息化手段，在设计优化过程中能够起到立竿见影的透视，直接把普通设计流程中不可避免的缺陷检验出来。Bim虚拟施工的实施流程如图1所示。
Bim虚拟施工的关键技术包括施工组织设计和碰撞检测算法两大方面。目前，在项目施工阶段中，施工组织设计极为重要，是建筑施工的具体步骤。任何一项建筑工程都应有其施工组织设计，施工组织设计分为施工组织总设计、单位工程施工设计及分部工程的施工设计三个层次[8]。在Bim的五大特点中，最为直观的特点就是可视化的特点，碰撞检测法就是基于Bim的三维可视化特点而形成的。碰撞检测法可用于建筑物的各类管线的碰撞检测，及时调整管线道路，对管线的布置进行优化，有利于后续施工交底、施工模拟的顺利进行，同时加强了施工人员和业主方的交流。施工人员需要对碰撞检测系统非常熟悉，从而保证碰撞检测的准确性和可靠性，加强了施工过程的安全性。
施工方案优化是Bim虚拟施工技术至关重要的一部分。Bim虚拟施工技术可以针对各种二维图纸，将其转化为对应的三维模型，使得建筑物的设计显得更加逼真、生动、形象，让各参与方有一种真实地置身其中的感觉。相关人员也可以借助模型进行探讨、商议，进行方案优化，从而在人、财、物、时间四大资源上有着一定的节约，提高了工作效率。传统意义上，施工方案的优化都是“人为”的，但随着建筑设计的多样化，施工数据的复杂化，专家们的经验已经满足不了一个建设项目的方案优化了。Bim虚拟施工技术的方案优化是利用其数据储存功能[9]，结合设计方案和工作计划，把计算机作为方案优化的工具，完成方案优化的工作，大大简化了施工人员的工作任务。
Bim虚拟施工技术在建设项目中的应用可以加强各方工作人员的责任意识。Bim技术可以详细地记录下施工场地进入的材料以及施工所用的技术，在必要的时候可以对施工过程进行重现，以此来找到出现问题时的责任方，对各方的负责人员有着督促作用，很大程度上提高了各方的责任意识，能够很好地提高工程质量，同时改善了施工的安全情况，进一步保证了现场人员的人身安全。
Bim虚拟施工技术的应用同时也符合目前“绿色建筑”的主题。将Bim用于规划设计阶段，将可以使用的旧建筑最大化利用，合理用地，根据建筑物的功能选择地段，合理布局，使各类绿色评价指标均达标。Bim仿真模型可以达到重新审视优化设计、室内装修方案的目的。应用Bim技术，可以对建筑模型进行参数化定义，将建筑模型转化成智能的实体，完成理论与实际相结合，使工程具有环保性，实现环境污染控制的目标。
4应用现状
在欧美国家，Bim虚拟施工技术已得到广泛应用，据估计，美国的前300强的建筑企业有30%以上都已运用了Bim技术，但是在我国，由于各方面的局限性，Bim技术仅处于起步阶段，还未形成完整体系，各方面也并未成熟，使用Bim技术的企业还不到10%。而且就目前国内的情况而言，有些企业对Bim技术认识不够，管理方式过于传统，导致投资少，信息化资源不够。另外，Bim方面的人才极其稀缺，各方面的Bim人才培训也才刚刚开始。
将Bim虚拟施工技术应用到建筑项目中，可以大大提高工作效率，缩短工期，控制成本，Bim虚拟施工技术也有着较好的推广前景。我国也正致力于将Bim技术运用地更广泛，如上海中心是Bim技术的成果应用范例。
上海中心地处上海市新区陆家嘴金融中心，总高度为632米，项目总建筑面积达到57.4万平方米，其中地上建筑面积38万平方米。如此宏伟及复杂的工程项目，不管是对业主，设计单位还是施工单位来说，都是一个巨大的挑战，设计阶段和施工阶段都将面临许多问题。因此，将Bim技术应用于项目中显得非常必要，autodeskRevit、autodesknavisworks、autodeskecotect和autodeskinventor是运用在该项目中的主要技术。将Bim技术引入上海中心大厦的项目中，可以提高项目过程中的管理效率和工作水平。应用Bim技术后，绘图效率提高200%，复杂构件测量效率提高10%，解决的由信息沟通问题导致的损失占工程总成本的3%～5%[10]。
首先是在设计阶段：上海中心大厦的形态是旋转样式的，有着历史与未来结合的含义，整体外观看着简单大方，实则复杂多变。面对这样的建筑，传统的三维软件已经无法满足条件，第一个问题就是选择合适的软件建立三维模型实体图。Bim技术在此发挥了其三维可视化的特点，数字化平台、参数化运用，都很好地帮助设计师解决了这一问题。同时在幕墙设计阶段，Bim又完成了定位工作，这对工作人员来说是非常方便的。
除此之外，Bim技术的管线碰撞检测在施工图设计的过程中也是至关重要的。复杂的模型其内部构件相对来说也会比较复杂，Bim整合了建筑、结构、机电模型，配合检测设计中出现的问题[11]，比如：其中很多杆件处于设备层中，运用Bim的三维设计就可以避免杆件的碰撞并进行管线的重新布置；在建筑的给排水设计中，运用Revitmep软件，可以统一建立排水、电气、暖通模型，并完成相关管线绘制和设备放置，接下来就可以进行碰撞检测并生成冲突报告[12]。在上海中心大厦的整个项目中，运用Bim技术提前发现并解决的碰撞点数有10万多个，累计节约成本大于1亿元[13]。Bim技术将建筑业引向一个更高精度、更高效率的新方向，形成一个能够控制成本、减少损失的新模式。
其次是工程的施工阶段：相对设计阶段而言，施工阶段需更加谨慎，并且要在设计的基础上进行深入、完善。在这个阶段中，上海中心大厦建造出现的最大的问题就是632米的高度问题。在施工阶段中，Bim利用其三维可视化的特点将模型转换为实际，深化了设计阶段的三维模型的形态。另外在此阶段中，Bim技术的解决错误、缺漏管线特点得到了更加广泛的应用，使项目不管是在高度、形态还是结构方面都能够满足各方面的要求及规范。施工过程中，基于Bim技术平台的信息沟通方式也方便了相关工作人员间的交流，从传统的单一的沟通方式转化为以模型和信息为中心的多元化的沟通方式，工作人员可以随时提取自己需要的信息。在项目施工完成后，Bim还能够对施工过程进行重现，对材料的进出场进行记录和统计，方便工作人员日后的查看及对材料的管理，这一点对工程较大的项目而言是非常重要的。将Bim应用于工程项目的全建造过程阶段，使得项目的整个管理方式趋向于精细化管理模式，也让项目管理工作更为简便、轻松。
在绿色环保问题上，上海中心大厦也是建筑业的“好榜样”，它是我国既获得中国绿色建筑评价体系三星级标准同时又获得美国LeeD绿色建筑金级认证的大楼，完全符合可持续发展的主题。基于Bim技术采用预制装配化，减少了近三分之一的工作量，减少了一半左右有害作业和噪音等污染，控制了成本。在设计和运营阶段，autodeskecotect和autodeskinventor是该项目的重大目标。对上海中心大厦这样的超高层建筑而言，设施设备、运营能耗、室内环境及可再生能源利用都会受到条件的限制，但“三节一环保”工作仍是绿色施工的重要目标。基于Bim的绿色建筑技术，对上海中心大厦建筑模型进行节能模拟、室内自然采光模拟等，并在后续阶段进行4D模拟，实现了超高层建筑对节能环保主题的响应，也可作为日后超高层建筑的建设参考。
上海中心大厦的投资额是巨大的，使用年限也是很长的，不管在哪个阶段，哪怕出现再小的问题，其牵涉的范围都有可能很广，问题的解决会显得很棘手。正因为这样，Bim技术可以成功地深入上海中心大厦的各个阶段，直观地表达问题的存在，因此，在上海中心大厦的全寿命周期中，Bim发挥着不可替代的作用。从前期的设计到中期的施工最后到后期的运营维护，对于可能出现的问题都可以运用Bim技术进行论证，从而可以更好地制定解决方案。上海中心大厦是Bim技术的成功案例，是我国应用Bim技术的一大重要突破。从这个案例中，我们看到了Bim技术的科学性、高效性、可行性，看到了Bim虚拟施工技术、Bim管线碰撞检测技术、Bim绿色环保技术，更好的促进了建筑业Bim技术的发展。
5结语
建筑行业的发展已经趋缓，在接下来的时间里，建筑业将面临更多的挑战。随着Bim虚拟施工技术的推广应用，建筑业将会出现新形势、新局面。Bim（建筑信息模型）是未来建筑行业发展的趋势和核心内容，将会引起建筑业的新一轮的信息革命。虽然目前Bim技术的发展还处于初步阶段，但是建筑企业应该高度重视这一机会，抓住机遇，努力学习Bim相关知识，掌握Bim相关应用软件，培养吸纳Bim技术人才，以企业最好的状态迎接新挑战，采取措施在竞争中处于有利地位。
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建筑消防技术虚拟仿真篇10
国际方面，谷歌的magicleap、Googleglass、projecttango，微软的HoloLens，英特尔的Daqri作为科技与视野的风向标引领VR主流市场。国内方面，Bat（百度公司、阿里巴巴集团、腾讯公司）也将VR扩张战略的实施提上日程。阿里VR实验室推出“造物神”计划、“Buy+”计划，建立3D商品库；腾讯公布tencentVRSDK及开发者支持计划，并推出VR头盔、VR眼镜与VR一体机产品；百度则在视频领域发力，推出VR频道，旗下爱奇艺也推出VR频道和VRapp。此外，小米、乐视、奇虎360也不甘落后，在内容、设备等方面自主研发了各具特色的应用与产品。专注于VR设备研发的公司（如暴风科技、焰火工坊、睿悦信息、3Glasses、蚁视科技等）亦成为新秀，大有占据未来文化硬件市场之势。tiltBrush宣传海报
VR技术在早期主要被运用于军事培训和演练，随着技术的不断革新和设备的更新换代，其触角逐渐延伸到虚拟教育、生物技术、医疗辅助、协同创新、游戏娱乐、电子商务、工作学习、城市规划、古迹复原、文化遗产传承等诸多领域。从当下的发展状况来看，VR主要借助智能眼镜、智能跑鞋、虚拟头盔、数据手套等智能可穿戴设备向大众呈现仿真的现实场景，其最显著特征为高沉浸性、高代入感。2016年，各大VR公司普遍将产品经营的重点集中于头戴式显示器的研发与销售，预计到2020年，全球头戴VR设备年销量将达4000万台左右，市场规模约400亿元，加上内容服务和企业级应用，市场容量将超过千亿元。
虚拟现实技术之概念
“虚拟现实”的概念（又译作灵境、幻真）由美国VpLResearchinc.的董事长JaronLanier所创，是近年来出现的综合性较强的高端模拟集成化技术，主要通过计算机仿真技术真实地还原现实世界中的三维坐标，并利用人眼视觉原理在屏幕中再现栩栩如生、令人完全沉浸其中的模拟世界。在VR营造的虚拟化三维空间中，开发者给使用者以视觉、听觉、触觉、感觉等感官上的模拟体验，让使用者如同身临其境一般即时、真实、互动地观察事物。这种新互动媒体恰似爱丽丝梦游所至的仙境一般丰富着人类的生活。
虚拟现实技术之发展历程
1965年，美国著名计算机图形学学者伊凡・苏泽兰（ivanSutherland）在iFip（国际信息处理联合会）会议上做了题为“终极的显示”的报告，描绘出一种将虚拟环境转化为真实感受的“模型现实世界”，标志着虚拟现实理念的诞生。20世纪80年代，美国VpL公司的创建人之一JaronLanier正式提出了“VirtualReality”一词，使“VR”成为描绘虚拟现实技术及相关领域的专用简称。
虚拟现实技术在初期主要被应用于军事，如美国陆军与国防部自20世纪80年代起便合作开发并应用Simnet计划，通过数百个模拟器来构建虚拟仿真的战场系统，为军队的协同训练提供方便。然而，体积大、造价昂贵、难以移动、易导致眩晕等弊端也使得虚拟现实技术开发者不得不重新思考VR的未来走向。直至20世纪90年代，伴随着互联网技术、计算机技术、交互技术、硬件设备水平的高歌猛进和人类消费需求的日趋多元化、扩大化演变，VR逐渐突破原有狭小的军事、航天等应用领域，在医学、娱乐、室内设计、游戏、文物保护、地质测量、能源等方面大有作为，进入快速发展时期，并呈现出典型的平民化应用趋势。
虚拟现实技术之独特魅力
VR技术作为新型互动媒体生存发展的重要依托，涉及计算机图形学、视觉传达、生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、立体显示技术、传感与测量技术、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高端技术。由于涉及多门学科，VR技术生来便具有其他模拟技术无可比拟的集成性优势，其强大的交互性、构想性、沉浸性令其他媒体技术难以与之齐肩。
交互性主要体现在人与虚拟环境之间的交流互动，即用户享受的环境不完全是由规划者设计好的，而能随着用户做出的即时反应产生变化。用户通过信息输入设备（如手套、手柄等）将自身的动作转化为信息流并输入系统，虚拟环境中的事物在接收信号后产生数据调度及表征上的相应变化，更符合人类现实世界的即时反应性和持久变化性，从而使人产生处于逼真世界的直观感受。数字兵器、VR眼镜、飞行模拟器等案例皆是VR技术高度交互性的典范。
构想性一方面指用户可以在虚拟现实空间充分发挥主观能动性和天马行空的想象力，具有充分自由；另一方面也意味着在虚拟现实中，整体世界与世界观的营造如若离开人的积极创造、感知能力、认知能力等主观因素，则将全方位崩塌，环境也将无法变化，问题也将无法解决。因此，虚拟现实在本质上是一种建立在主观想象基础上的虚无环境。
沉浸性是虚拟现实在交互性与构想性作用下的结果，指虚拟世界在用户心中形成的如真似幻的强烈逼真感受。这种逼真感受恰恰是VR技术最吸引人之处，也正因如此，VR才能在现代人生活的大都会中建立一个没有边界的精神乌托邦，为渴望精神自由、精神解脱、精神逆反的摩登人群提供束缚相对较小的心灵栖息地。
虚拟现实的发展与应用现状
独一无二的个性艺术创作
艺术品的价值在于体现作者独一无二的艺术创意与才华积淀。当艺术创作与VR技术碰撞出独特火花，平民百姓也完全可以通过VR头盔、VR手套等设备进行颇具个性的艺术创作。
谷歌强势的绘图应用tiltBrush已被业界誉为“马良的神笔”，软件实质上是运用VR技术来构建可供人沉浸其中的虚拟作画空间。体验者在VR眼镜的帮助下，可选择各式各样的奇幻作画材料（如激光、彩虹、星星、云雾等），亲自用画笔构建城堡、动物等立体模型，还能实现更换作画环境、换衣、装修城堡等更高级功能，使“神笔马良”的人类古老幻想成为现实。国内方面，著名互联网艺术品平台奇点艺术也紧跟时代潮流，利用HtCVive及高端配置主机提供类似的VR绘画创作体验。
正如伯克所说的“艺术是人类的天性”，VR技术让创作技巧薄弱的平民百姓拥有创作曼妙绝伦的艺术品的可能性，让艺术创作的权利“下移”至素人层面，更使设计师、艺术家的创作空间和创作手段优化升级，整体上推动人类的创意迸发与艺术造诣的进步。
“上帝之眼”辅助生物医疗
VR技术的应用推广在现代医学发展中也有重要意义，这集中体现于虚拟化诊断、手术优化、康健系统等方面。
最具代表性的虚拟化诊断方式是远程医疗，即结合VR技术和遥感、遥控、互联网技术，将医疗中心的技术设备的应用空间无限扩展到边疆、海岛、舰船等远距离之处，在此基础上提供诊断、咨询等服务。如美国联合航空公司的远程医疗系统，为飞行员提供从心脏、血压到呼吸等全方位的监测，并连通移动通讯设备，获得地球的医疗支持；保定市清苑区中医院也已经联合北京宣武医院，在心医国际数字医疗系统（大连）公司的技术协助下打破时空疆界，提供高水平的远程诊断。除远程医疗外，VR技术还可采集X光片的数据并上传至pC显示端，实现医疗辅助的虚拟化。VR技术在手术优化和康建系统方面的作用也不容小觑，主要通过建立虚拟人体器官模型、手术训练器、手术优化器材等器械，实现医生手术水平和病人手术的舒适度、安全度提升。华盛顿大学还推出一款VR视频游戏“Snowworld”，让手术中的患者在音乐中向企鹅扔雪球，可有效阻碍大脑中的疼痛通路，减轻伤口治疗、烫伤治疗、物理治疗等过程中的剧烈疼痛。
科技发展的终极关怀是为人类服务。在人类消费水平持续提高的大背景下，人性化服务已经成为医疗的最高境界。VR技术如同楔子一般嵌入病痛与医疗之间原本较为生硬的间隙之中，成为提升医疗服务水平乃至缓和医患关系的有效手段。
电子商务的在线体验
虚拟现实应用井喷式发展，无限的商业机会也同时爆发。当VR技术遇上互联网力量，历经BtoB、CtoC、BtoC、otoo的电子商务传统模式也顺势而动，羽化蝶变。
众所周知，电子商务最大的优点是简单快捷，可实现足不出户式的购物。然而，这种优势也伴生着电子商务的最致命缺陷，即极度缺乏类似于现实生活中实体店的购物体验。利用虚拟现实技术即可解决此类难题：商场、货架、物品乃至售货员和店内装饰均再现眼底，商品的360度观察和现场试用也可实现，这将使顾客拥有身临其境的购物感受。2016年上半年，阿里巴巴宣布成立VR实验室并推出“Buy+”计划，通过VR技术打造三维购物交互式场景。消费者戴上VR眼镜并进入VR版淘宝界面即可挑选、试用商品，也可突破地域限制更换购物场地（如纽约第五大道等）。阿里巴巴的“造物神计划”将成为使世界商场虚拟化的巨大信息资料库，已经突破原始单一的购物职能，成为众多网民进行虚拟化休闲娱乐购物旅行的重要手段。
在以阿里巴巴“Buy+”为代表的VR电子商务计划开启并急速推进的趋势下，商业生态多元化、商业服务娱乐化将成为引领电子商务购物体验的大旗，实体店相关业务将进一步被电子商务蚕食，中国乃至全球的商业格局将产生巨变。虚拟现实与影视产业
优化视觉效果是VR技术的首要使命，其在影视领域的独到运用超越了以往非立体的2D技术和非参与性的3D技术，必将成为未来诸多影视企业争相抢夺的蛋糕。好莱坞及中国的视觉特效公司均已涉足甚至已经推出VR视角电影（如oculus的《LoSt》、《速度与激情》导演林诣彬的《HeLp》等），且推出的作品基本皆属于时长10分钟左右的短片。
除影视作品外，在线直播媒体与VR技术结合的产物――VR直播也成为市场新宠。目前全球最大的虚拟现实直播平台nextVR专注于提供高清晰立体赛事、文艺会演等高关注度项目的直播，如nBa的新赛季揭幕赛、美国总统民主辩论赛以及与Livenation合作推出的演唱会直播皆已在此平台诞生。国内方面，花椒直播平台已开发VR直播渠道并免费发放10万台VR眼镜、1000台VR摄像设备用于推广普及，大范围平民化的VR直播呼之欲出。消费者戴上VR眼镜即可身临其境地购买心仪的商品
鉴于成本高、拍摄难度大、视觉质量参差不齐、VR设备普及率低等现状，VR与影视产业的全方位交融在短时间内仍难以实现。但不可否认的是，在“体验+“”明星效应“”网红经济”“互联网+”“文化科技+”等趋势的推动效应下，VR影视必将以其他技术难以企及的集成性成为未来诸多影视企业的必备制胜法宝。
数字化生存――城市建设与室内设计
曼纽尔・卡斯特在其著作《信息化城市》中揭示出信息技术对人类生存空间的重塑，也启示大众运用VR技术在现代城市建设和室内设计领域有所作为。
孙江的《空间生产――从马克思到当代》详尽阐释了厚重的大都会让位于轻灵的虚拟城市空间的理念。将这种理念嵌套于VR技术的应用，便催生了“数字城市”“城市仿真”等现象。这不仅能直观体现出城市建筑、道路、排水系统、湖泊沟渠等“硬环境”，还能使天气、供电等柔性可变环境一目了然。随着城市建设VR技术应用水平的持续提高，比“数字城市”“城市仿真”等现象更为现代化的“智慧城市”应运而生――智慧城市即运用VR、云计算、大数据、互联网等技术优化城市规划与建设的模式。例如，江苏无锡市政府在全市普及性建设上万个无线wiFi接入点，还在各大社区和商业区设置显示屏和触摸终端，以诸如此类的终端构建出虚拟架空的“另一个无锡”；深圳市也在《关于转变工业经济发展方式的若干意见》中提出建设“智慧深圳”的目标并付诸实施。
VR技术不仅能完美地表现城市整体环境，在微观层面还能形成仿真居室的三维空间，使人自由穿行其中，方便人们体验居住效果以及规划室内布局。瑞典著名家具品牌宜家家居推出虚拟现实体验app“iKeaVRexperience”，用户可应用此款app真实可感地体验宜家厨房，且橱柜等设施的颜色和高度可灵活调整。宜家通过可视化厨房的建立，让更多顾客免去亲身到实体店体验的不便，极大扩展了产品宣传的广泛度。
创新文化遗产传承方式
VR技术的合理运用可以将文化遗产的继承、保护与创新发展模式进行整体更新。从当下来看，VR技术在文化遗产传承中的功效发挥主要通过以下三种方式完成：第一，采集文化遗产的影像、数据、文字等信息，统一转化并储存为文化遗产信息库或建立三维虚拟模型，以实现文物相关资料更完善、更科学的保存。例如，洛杉矶盖蒂博物馆于2016年依照莫高窟原貌制作了高科技复制仿真窟，游客戴上VR眼镜进入大小、形状与洞穴实体相仿的房间，即可在聚光投影技术的协助下享受虚实相生的精美壁画。第二，利用虚拟现实检测并复现文化遗产（尤其是物质文化遗产）的内外部原貌，方便检测与修复文物裂痕、磨损、缺失等，提升检测与修复效率。第三，建立文物的虚拟化形象，并利用互联网传播至大众视野，使文化遗产打破时间与空间的藩篱，为更多人所了解、认同、传承。如大英博物馆携手三星于2015年在“VirtualRealityweekend”（虚拟现实周）活动中向游客提供VR眼镜设备，游客可借此欣赏古朴华丽的虚拟穹顶和大英博物馆内青铜文物的3D镜像。
可持续性是文化遗产的保护原则之一。在传统文化遗产保护方式越来越难以走进大众视野、博取人类关注的境遇之下，VR技术使文化遗产更好地“活在当下”，助力于文化遗产的活态化传承。
营造技能实训的虚拟环境
重视实际操作的重大关键行业（如交通、航空航天、机械操作、外科手术、运动训练等）在人员技能实训的过程中时常面临着实际操作难度大、效率低、成本高的困境。VR技术结合3D立体成像、动作捕捉等关键技术可以营造高仿真的技能训练环境，受培训者可在此环境中进行较为真实的实验操作，积累工作经验，增强对产品、工具器械、工作流程等要素的熟悉掌控。
例如，在轨道交通等领域，模拟汽车驾驶系统可助力驾驶员更快熟悉驾驶系统和道路状况。以虚拟现实技术为基础，结合即时生成技术、汽车动力学仿真物理系统、大视场显示技术、六自由度运动平台、立体声音响、中控系统等，让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。此外，飞行员的模拟飞行、军队的模拟战场、机械工业学员的模拟工业产品零部件拆分、公司模拟经营和人力资源管理、模拟炒股系统等应用皆是VR技术融会于技能实训的典范。
VR技术颠覆传统单一死板的工作实操培训模式，突破经费、场地、培训人员等硬件条件的限制，还能规避高危行业实际操作的安全风险（如飞机驾驶训练中的机毁人亡悲剧），实现人性化技能培训。
虚拟现实游戏――打造仿真交互娱乐新业态消费者戴上VR眼镜进行射击游戏体验
游戏之所以成为大众娱乐的主要途径，恰是因为其能营造出建立在人类生活经验基础上而又脱离于现实生活的仿真环境。因此，越具备交互性、仿真性的游戏环境，越能得到游戏玩家的广泛认可。而VR技术即凭借强大的感觉营造能力和对环境的高度复制能力，成为当下最为理想的视频游戏改造技术。
从目前来看，发展最为成熟的VR游戏当属众人皆爱的射击类。比如位于澳大利亚墨尔本的世界首个VR沉浸式竞技店“ZeroLatency”，为玩家提供的游戏便是在4300平方英尺的范围击僵尸、怪物的体验，它已经成为当下大热的休闲娱乐去处。在不久的将来，通过VR技术，玩家极有可能体验在《求生之路》系列中突破丧尸围困，在日式恐怖游戏《零》系列的荒村古宅幽会精灵鬼怪，在《模拟城市》中亲自使用“上帝之手”搭建摩天大楼……
虚拟现实使教学趣味化
在以“自主学习”“探索式学习”替代“填鸭式学习”蔚然成风的教育领域，VR技术的运用能为教育者和学习者营造出清新别致的双向教育生态环境，鼓励学生通过加强环境认知、环境适应与环境互动来获取知识、锻炼技能、加深理解。
例如，交互式电子白板已经在全国各地学校逐步推开，此应用的基本原理如下：pC端分别与白板和投影仪连接，投影仪将pC数据传递至白板并形成声光效果，同时教育者也可在白板书写、绘画并由其将信息传送至pC端，实现pC与教育者的双向互动和教育信息的立体展示，可以使枯燥的表格、数字和程序变得生动有趣，也能自动串联若干知识点，起到汇总与系统化的作用。
此外，虚拟现实还能营造逼真生动的学习环境，尽可能使学生在教育水平和教育条件有限的境遇下达到“亲身经历”的学习效果。同济大学土木工程虚拟仿真实验教学中心在现实课堂基础上结合土木工程专业学科特色，建立虚拟实验系统和数值仿真系统，设置虚拟现实类实验、虚实结合类实验、结构性态仿真类实验三大试验板块，内含“盾构施工过程”“工程建造体验”等19个教学项目。教育水平借助VR之势持续提升，内部教师连续5届获得7项部级教学成果奖。这种虚拟现实学习环境能始终贯穿于学习理论与实践，降低教育成本，提升教育质量，可谓一举两得。
虚拟旅游――足不出户游天下
在现实观光型旅游充斥旅游市场的境遇之下，VR技术在旅游业中的运用为广大游客提供了一种“坐地日行八万里”的独特享受。许多大型现实观光景点纷纷借助互联网的传播优势开通虚拟观光场景。以北京故宫博物院为例，其与iBm合作研发推出的“超越时空的紫禁城”虚拟旅游项目，运用高分辨率的3D建模技术，再现了紫禁城的精美建筑、历史人物、珍贵文物，游客在此环境中还能以某种特定身份（如格格、随从等）参与活动，与自定义角色交流、与其他用户交流，实现了人与人、人与环境的双重互动。此外，“超越时空的紫禁城”不仅在虚拟时空给予游客独特享受，更在现实生活中予人以关照，系统通过高仿真地呈现紫禁城内部结构、路径、布景等内容，为现场参观故宫博物院的游客提供查询场景信息、提前熟悉路径、制定旅游方案、现场导航等方面的便捷，打通了线上线下的旅游资源。再如英国索普公园于2016年初宣布推出VR过山车、VR幽灵列车体验等，游客佩戴VR显示设备坐在真实的过山车上观赏预先拍摄完毕的高仿真视频，既有真实体验，又保证了消费者的人身安全。
“文化+”已成为旅游产业的普遍转化趋势，而VR技术的运用恰可增添探索旅游景点历史文化的有效途径，更成为经济下行状况下旅游经营者拓展盈利业务的手段。“ZeroLatency”宣传海报