土木建筑工程中虚拟与现实的技术结合研究

摘 要：随着科技的研发，建筑项目的规模越来越大，结构形式也越发复杂，土木建筑工程这一需要高精准技术运算的建筑活动逐渐向计算机行业寻求帮助。虚现技术就是其借助科技力量有力工具。本文意在简单的介绍虚现技术及其重要性、特点等，了解其如何将虚拟与现实在土木建筑工程中进行技术结合。

关键词：土木建筑工程；虚现技术

虚拟与现实的关系一直以来就是一个争议“唯物论与唯心论”的哲学命题。所以才会有庄子梦蝶中“不知周之梦为蝴蝶与，蝴蝶之梦为周与？”的疑惑。即我们到底是身处于客观的真实世界中，还是处于自己所感受的世界。我们通过视觉、触觉、嗅觉等感官来认识客观事物，但是虚现技术却能创造出我们能看到，嗅到、但是却又是虚构的东西，这就不禁让人想到虚与实的问题。虚现技术的应用在土木建筑工程中可以说是很多的，帮助其实现信息化、智能化、可视化。土木建筑工程的发展就是需要这样的科技力量的支持。

1 虚现技术的简介及重要性

虚现技术，即虚拟与现实技术，又将其称之为灵境技术，它是一种高级的人机互动的计算机界面。它又是计算机多项技术的综合运用，其包含了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、多传感器技术等等科学技术，能通过对现实空间的观察模拟创造出与之对应的虚拟感受，并传达给人的各项感觉器官如眼睛、耳朵、鼻子等传递出一种真实存在的感官体验。而且其不只是可以输出信息，人也能通过肢体、语言等方式与其进行人机的实时互交，信息的输入和反馈更加便捷。简单来说，其最本质的作用就是为人创造出一个能感受到客观物质世界的虚拟空间，在其中，我们能对这个空间中的各项系数进行调整，建造合理虚拟现实、夸张虚拟现实甚至可以大胆的构思出现在科技无法达到的那种现实场景，从中带给人一种真实存在的感官体验。

虚现技术对于许多行业的发展都起到了推波助澜的作用，与土木建筑工程的配合更是相得益彰。将建筑工程的各项信息如建筑物的占地面积、结构造型、设计理念等等基本数据整合起来，输入到电脑中转化为电子信息，在建筑物开始修造以前就能模拟出其大致的模样。既方便了设计师检查和修改，又能直观地将建筑物以三维立体的方式呈现在人们眼前。现代许多城市在规划建筑布局及近期、中期、远景计划时都会用到此项技术，借此勾勒出未来城市的艺术风格和合理布局。

2 虚现技术的特点

2.1 沉浸性

古语有云“百闻不如一见。”虚现技术其功能运作的原理是依据人类的各项感官，通过计算机技术模拟出人眼能看到的逼真三维立体图像，给人一种身临其境的感觉。使用者需佩戴与之相关的头盔作为图像信息的输出显示器，还要穿戴相关的数据手套、衣服及其他身体部位的相关配具，让器具与身体充分接触，方便使用者增加触觉感官，是进行人机交互信息的工具，以此达到与虚拟环境和现实环境相融合的效果。

2.2 交互性

虚现技术最大的特点在于其在人与电脑之间架起的互相沟通的桥梁，这就意味着不再是人单方面的对电脑信息进行输入或电脑反馈信息的工作原理。在计算机系统中，我们操作可以更加自然，直接对模拟好的各种参数及时的修改，而系统也会对信息做出自然地反馈。一般情况下，我们会使用电脑的鼠标、键盘等设备与电脑进行交互，而虚现技术则可以借助其他有关的工具如头盔、手套、衣服等传感设备进行交互，而人在这样一种情况下，其感官所感受的感觉与现实时候没有太大的区别，也可以将现实中的语言、动作对虚拟环境进行操作。

2.3 构想性

虚现技术中的构想性是针对模拟场景的创新与改造。虚现技术不仅只有对已知场景具有模拟的能力，它还可以对某些现代科技无法达到场景进行模拟。只要在电脑中输入你设计好的构想，将所需的资料准备齐全，就可以还原你想要的场景。如想模拟一亿多年前的侏罗纪世纪，现代科技暂时无法建造出那个时代的地质及生物，但是如果想要体验那种场景则可以通过虚现技术来完成。输入好各种数据与参数，戴上相关的感官设备，你就可以在某一个科学实验室中体验到恐龙在你身旁跑过的场景。可以说，虚现技术正应了那句话：“只有想不到，没有变不了”。

3 虚现技术在土木建筑工程的应用

3.1 建筑布局与规划

在传统的土木建筑工程开始施工以前，都需要对建筑物的各项参数及数据如规划设计、景观设计、建筑设计的信息进行整合，再以某种载体的形式呈现出来，其中最常用的就是描绘图纸，在计算机行业还未兴起时，它几乎是最好用的记录方式。而现在虚现技术能在建筑工程的前期设计时就能对未来的建筑物有三维立体建模一般比较直观的呈现。其能通过建筑的各项信息，做出仿真模型，还能在系统中对其建筑物的布局与规划进行合理的编排，使建筑的布局结构一目了然的表现出来。现在许多大型的公共建筑项目如城市住房规划、城市交通布局、大型建筑物的朝向及占地等，都可以通过虚拟技术进行前期的演示、验证。如有不满意的地方则可以及时修改。

3.2 抗灾防灾演练

虚拟技术不仅能在土木建筑工程前期进行建筑模拟演示，它也能对出现在施工过程中的种种问题分析和模拟，及时地对施工过程中可能出现的问题进行排除和安全防范。土木建筑工程的安全是基础，其中包括对建筑物本身的结构和建材的安全，也包括了施工人员的安全。在以往对安全性能的检测上，大多采取以小见大的建筑模型来模拟其工程结构的荷载能力，但随着建筑项目的扩大化和复杂化，模型很难精准的反映出结构的实际情况。而虚现技术却能排除客观物质所带来的不便，对其进行精确地模拟实践。其技术包括抗灾与防灾的模拟仿真系统、工程结构分析的系统、施工过程的模拟仿真系统等，能充分的应对生活中出现的各种情况。

3.3 室内设计的应用

土木建筑工程进入后期就开始进行室内的装饰设计，由于后期时间仓促，对室内装饰的施工设计比较简洁，导致不少施工图中材料的尺寸与比例稍有偏差，不仅不利于室内建筑的美观而且容易造成返工现象，延误工程的竣工时间。虚现技术帮助其在施工前模拟室内的装饰结构，以及各种墙面设计、面砖面积与色彩、室内面积的分隔等，准确的计算出室内的装饰效果。

4 结语

虚现技术通过模拟和还原建筑工程场所，为施工过程节约了时间和资源的同时，也为其建筑物的安全多增添了一份保障。现代土木建筑工程急需科学技术力量的支撑，而虚现技术的出现正是就是其利用科技手段飞速发展的助推器。

参考文献：

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[2] 王凯英，廖明军.虚拟现实技术在土木工程教学中的应用探讨[J].中国现代教育装，2010（21）.

[3] 褚志涛.虚拟现实技术略论[J].南京广播电视大学学报，2007（4）.

作者简介：郑飞（1980—），男，湖北武汉人，武汉职业技术学院建筑工程学院讲师，研究方向：建筑装饰管理。