水文地质研究中的虚拟现实技术分析

钱敏娟

摘要 随着时代进步和科学技术发展，越来越多的新技术逐渐被应用于现代学术研究中。在水文地质研究中，最为重要的就是对自然水文地质环境的模拟，而运用一些现代技术可以有效帮助水文地质专家更方便的研究水文地质环境，虚拟现实技术就是其中最常见的一种。运用虚拟现实技术，可以逼真地模拟出人在自然环境中的视觉、听觉、运动等行为的人机界面，可以对水文地质研究工作提供一定的契机。本文详细分析水文地质研究中对虚拟现实技术的运用，以促进水文地质研究工作的顺利开展。

关键词 水文地质研究；虚拟现实技术；应用分析

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2016）17—0057—02

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，其通过先进的计算机模拟技术模拟出一种环境，并通过交互式的三维动态视觉景象让用户有一种身临其境的感觉。同样，在水文地质研究中运用虚拟现实技术可以生成一种与自然环境相差无几的模拟视觉景象，从而达到帮助水文地质专家研究水文地质环境的目的。

1虚拟现实技术的基本特征

1）真实性。随着科学技术的发展，计算机模拟技术已经被逐渐应用于许多行业的学术研究工作中，而虚拟现实技术便是一种特别先进的计算机模拟技术，运用虚拟现实技术，广大专家学者可以营造出一个极为逼真的环境，并借助头盔、数据手套等新型硬件设备，使参与者能够获取一种最真实的感觉。

2）交互性。通过虚拟交互接口设备，研究人员可以构建一个虚拟环境与人类的交流平台，可以促使专家更加方便的研究自然环境。

2虚拟现实技术的发展方向

目前，虚拟现实技术的发展非常迅速，从虚拟现实系统划分，虚拟现实技术的发展方向包括基于虚拟现实技术的发展和基于因特网和万维网的三维图形环境的发展两种，而从参与者的投入感划分，又可以划分为投入型虚拟环境和非投入型虚拟环境两种，总而言之，虚拟现实技术的未来是一片光明的，将会应用于更多的行业和领域。

3虚拟现实技术的优点

1）虚拟现实技术通过计算机模拟技术可以模拟不同时间、不同条件的环境情况，能清晰的反映事物在一段时间内的变化过程。同时虚拟现实技术所模拟的景象拥有与实物可以比拟的精度，可以更加细致的对现实环境进行研究和分析。

2）虚拟现实技术通过构造三维立体模拟景象，可以帮助研究人员从不同的角度对事物进行更加深入的研究。

3）运用虚拟显示技术可以清楚的观察事物的发展过程，并可以根据不同的研究需要模拟出不同的结果。

4虚拟现实技术在水文地质研究中的应用

1）虚拟现实技术在含水层研究中的应用。在以往的水文地質研究工作中，由于技术有限，我们并不能准确表达出地下含水层各部分的分布特点，虽然可以通过剖面图展示地下含水层与隔水层的垂向分布特点，但是对于地下含水层的厚度、空间变化情况等方面却不能准确的表达，而运用虚拟现实技术，可以通过构造三维立体可视化模型整个地下含水层的空间分布情况进行细致的表达和模拟，同时，随着数据资料的不断完善，地下含水层整个系统的空间变化都将完整的表现出来，极大地方便了研究人员的研究工作。

2）虚拟现实技术在地下水流研究中的应用。地下水流研究工作是水文地质研究中最主要也是最重要的一部分，由于地下水流是一个动态的变化过程，因此在水文地质研究工作中，地下水流研究一直是一个复杂的课题，受到了广大水文地质专家的重视。目前，我们对于地下水流研究工作还仅仅停留在运用构建剖面

图和平面图以及定期监测的方式进行研究，并不能系统的对整个地下水流的变化过程进行研究。而虚拟现实技术的到来将完全刷新我们对地下水流研究工作的认识，运用虚拟现实技术研究人员可以对地下水流的运动变化特征进行虚拟表达，构建一个可以充分展示地下水流流向、流速以及流量的平台。同时，研究人员可以运用虚拟现实技术设计出不同的地下水开采方案和管理方案，此外结合已经掌握的数据信息，可以更加详细的对整个水文地质模型进行管理和完善，推动水文地质研究更好的进行。

3）虚拟现实技术在水文地质环境问题研究中的应用。随着经济的发展和人口的增长，人们生活条件越来越好，但各种环境问题和资源问题也逐渐严重。近年来，由于地下水的大量不合理开采和利用，已经有部分区域出现了地下水位严重下降、地面沉降、水资源枯竭、海水入侵以及土壤大面积沙漠化等现象的发生，这些水文地质问题不仅给人类的发展带来了影响，更直接影响到了人类的生存。目前，对于水文地质环境问题的研究一直是一个极其火热的研究课题，而在水文地质环境研究中运用虚拟现实技术，便为研究人员的研究工作带来了一个新的契机，其可以运用最真实的模拟技术再现水文地质环境的变化过程，对环境问题的产生原因和发展原因进行深入的研究和分析。此外，虚拟现实技术具有将同一个事物模拟出不同发展过程的能力，既可以模拟出已经存在的事物，也可以模拟出不存在的事物；既可以模拟出动态的事物，也可以模拟出静态的事物；既可以模拟出事物的过去形态，也可以模拟出事物的未来形态；既可以模拟出事物的存在状态，也可以模拟出事物的发展过程等，通过运用先进的模拟技术，可以为研究环境问题提供一个强有力的技术支持和工作平台，从而帮助研究人员更好的研究水文地质环境问题，达到处理环境问题的最终目的。

4）虚拟现实技术在水资源规划研究中的应用。面对水资源日益减少的现状，水资源规划的重要程度越来越高。目前，我国一部分小区在规划过程中已经考虑到了对于水资源的规划和利用，但是由于对地区水资源条件以及变化规律的认识并不全面，许多小区即使考虑到对水资源进行规划，但是并不科学，既达不到规划水资源的目的，又浪费了一定的人力物力。而虚拟现实技术的运用，可以系统的建立一个能够完整表达小区区域内环境条件、水文地质条件以及水文地质变化过程的模型，并结合小区的建设方案进行合理的水资源规划，促进水资源可循环利用的实现，从而有效控制水资源问题，推动小区环境的进步。

5）虚拟现实技术在地下水水质研究中的应用。随着工业的发展，环境问题已经成为了阻碍人类生存和发展的一个难题，由于工业污水乱排乱放现象的增加，地下水水质已经受到了一定的污染。面对地下水水质污染问题，如何运用科学的技术设备对水质中的各种元素进行细致的分析，一直是有关环境专家研究的重点。随着虚拟现实技术的发展，研究人员可以不再受以往野外实验的费用、场地等条件的限制，可以通过建立虚拟模型，真实地展示地下水水质的变化过程和发展趋势，从而采取更加有效的措施对地下水水质污染问题进行研究和控制。

6）虚拟现实技术在地下水转移机理研究中的应用。大部分地下水都处于不断运动中，通过虚拟现实技术，可以解决以往实地勘察信息不准确不全面的问题，可以通过系统的模拟将地下水的转移规律进行完整的模拟和展示，从而帮助研究人员更加方便的研究水文地质环境的特点。

5结论

虚拟现实技术是计算机技术不断发展的产物，是水文地质研究工作不断深入的必然。面对日益严重的环境问题和资源问题，研究人员必须运用虚拟现实技术对地下水的变化过程、转移机理、开发方案进行更加深入的研究，从而有效的控制水资源的减少，为人类的生存和发展提供保障。endprint