建筑虚拟仿真技术范文

导语：如何才能写好一篇建筑虚拟仿真技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1虚拟仿真技术的概念

虚拟仿真技术也叫做模拟技术，是利用计算机系统模拟出另一个系统，可以与人们进行交互，虚拟仿真技术是一种遵循自然界发展规律的高新技术。虚拟仿真技术可以对工程施工方案进行虚拟验证和优化，极大程度上降低了施工安全事故的发生机率，实现了的建筑工程施工成本的有效控制。虚拟仿真技术具有交互性，而且非常的逼真，它可以结合图形技术、仿真技术以及传感技术建立起虚拟的信息空间，进行人性化的模拟仿真互动，虚拟仿真技术是一种对系统动态模型的试验方法，在建立数字城市、室内设计、建筑工程施工等很多方面都应用的非常广泛。

2虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用意义

虚拟仿真技术可以对建筑工程的施工过程进行模拟，在工程正式施工之前，就可以对建筑工程结构构件的位置和相对关系进行验证，准确的计算出建筑工程相关结构的应力情况，以便可以及时的对建筑工程施工方案进行优化。在选择建筑工程施工方案时，需要有一定的施工经验，这种优化方式需要建筑工程施工开始之后才能进行优化，具有一定的局限性。应用虚拟仿真技术可以在建筑工程施工之前就展现出施工效果，以便有效的选择施工方案，实现建筑工程施工的最优化。虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用有助于施工技术的创新，同时缩短了建筑工程的施工周期，降低了建筑工程的施工风险。虚拟仿真技术可以对建筑工程的施工全过程进行模拟，发现建筑工程存在的施工质量问题，同时也帮助施工人员对整个施工流程进行了解，可以保证施工人员的人身安全。虚拟仿真结果可以帮助设计人员对不合理的施工结构进行改进，使这个建筑工程的施工流程更加规范。

3虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用

3.1虚拟仿真施工技术在建筑工程中的应用

虚拟仿真技术可以在虚拟模型上完成建筑工程的虚拟施工，对建筑工程的施工方案合理性进行验证，确定具体施工环节的进度。传统建筑工程的施工需要根据设计人员的工作经验来制定详细的施工方案，这种根据经验制定的方案很容易产生施工漏洞，造成建筑工程的施工进度或者施工质量出现问题，施工方案存在一定的局限性。在建筑工程中应用虚拟仿真技术可以提前建立起建筑工程的仿真模型，对设计完成的施工方案进行验证，寻找施工方案中存在的漏洞，以便制定更加完善的施工方案。建筑工程中应用虚拟仿真技术有效的降低了工程施工的成本，并保证了建筑工程的施工质量。虚拟仿真技术还可以根据施工现场的具体情况，对建筑物周边的道路、场景等进行渲染处理，并利用计算机对建筑工程的具体环境进行实时交互，也可以深入到整个建筑模型当中，对建筑物的内在环境进行观察，有利于建筑工程设计人员对建筑图纸进行有效的修改。设计人员可以感受到自己设计的成果建设完成后的景象，并对建筑结构的相关功能进行检测，使设计者可以更加精确的了解建筑工程中各个结构部件的位置以及相对关系，使设计人员对建筑工程设计的更加全面，实现了对建筑工程施工过程的全面控制。某建筑工程在施工之前制定了三种围护结构方案，通过虚拟仿真技术对三种围护方案的能耗进行分析，最终可以选择出最佳的节能围护方案。

3.2虚拟仿真技术在复杂钢结构施工中的应用

建筑工程中的复杂钢结构是整个施工过程中最为关键的环节，因为建筑钢结构是单独的钢制构件拼接在一起，不同钢结构的受力情况和承载力都是不同的，在不同的施工阶段钢结构的平衡性也是不同的。钢结构的特殊性就需要保证安装过程的严谨，一旦钢结构的设计或者安装出现差错，会导致建筑工程的整体受力情况受到影响。钢结构的精准施工可以实现对建筑工程的施工指导，避免增加无效的施工成本。在对复杂钢结构进行施工时，仅依靠施工人员的经验是不可能完成的，但是虚拟仿真技术弥补了复杂钢结构施工中存在的不足，可以对复杂钢结构的构件位置进行精准定位，并实现对钢结构施工的全过程跟踪，实现施工过程的有效控制，降低建筑工程施工事故的发生机率，有效提高建筑工程的经济效益。在对复杂钢结构进行施工时，虚拟仿真技术可以使建筑工程实现最优化施工。

3.3建筑工程施工过程中三维动画技术的应用

传统的建筑工程施工，施工进度只能依靠施工人员的经验进行判断，不能对施工过程进行针对性指导。而在建筑施工过程中应用三维动画技术，可以将施工全过程利用高仿真动画的形式展现出来，并着重体现出施工过程中的重点和难点，使施工人员在建筑工程施工之前就可以了解到施工过程中的每个细节，注意到施工过程中的注意事项。三维动画技术在虚拟仿真技术中属于比较低端的技术，可以降低建筑工程的施工成本，避免了建筑工程的重复更改和修理，加快了建筑工程的施工进度，使建筑工程的施工质量得到有效的提升。中央电视台新址以及上海环球金融中心在施工过程中都应用了三维动画技术。

3.4模拟仿真技术在建筑工程施工安全中的应用

模拟仿真技术可以实现对建筑施工方案的最优化控制，传统的施工安全控制不能对施工方案进行优化分析，所以不能发现施工方案中存在的问题，但是通过虚拟仿真技术可以对建筑工程的施工方案进行模拟演练，发现施工过程中可能出现问题的部位，并利用三维动画技术对问题部位进行动画演示，以便制定有效的安全预案和相关的应急措施，以便发生安全事故时可以将建筑工程的损失降至最低，避免造成严重的施工安全事故。施工人员也可以借助虚拟仿真技术进行安全演练，增加施工人员的安全防护能力，进一步提高了建筑工程的安全水准。

4虚拟仿真技术在建筑工程施工中的实现

在建筑工程施工中应用虚拟仿真技术首先要建立起虚拟场景，并各具各个结构部位的不同特征，建立起相应的细节模型。在所有的细节模型建立完成后，通过内部联节点将所有的结构部件拼接成一个整体，并将地物造型与原有的地形结构紧密结合在一起，完成整体效果图的建立。虚拟仿真场景中，为了增加建筑工程虚拟模型的真实感，可以对虚拟模型进行交互设计，通过不同的指令，设计人员可以在模型中进行自由移动。设计人员可以在虚拟方则仿真平台内对建筑工程相关结构的施工轨迹进行定位，例如在对复杂钢结构进行施工时，仿真模型可以对吊装过程进行交互仿真，将各种二维数据全部输入到三维模型中，实现复杂钢结构的虚拟施工。这种方法提高了建筑工程施工的可视化效果，使相关施工方案可以更加直观的表达出来，同时也可以对施工过程中重点位置进行分析，制定针对性的施工措施，有效保证建筑工程施工项目的顺利进行，让建筑工程的技术交底更加全面，促进了建筑工程施工的发展。

5结论

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一、引进虚拟仿真技术，解决诸多实训难题

在实训教学中，我校遇到职业学校共有的问题：加工制造类实训设备造价贵，学校财力无法承担全部教学需要，更无法经常更新对接前沿技术，且设备庞大、占地广、能耗大、维护费用高。

为此，我校立足研讨，在2008年就把校园网络接入新实训基地各车间、实验室，统一配备多媒体教学系统，率先引入了虚拟仿真技术。近三年，学校加快了建设步伐，先后添置了上海宇龙数控仿真软件、美国普鲁易三维建模设计软件、电工电子类PCV印刷电路板设计软件等虚拟仿真教学软件，利用其易学易用、交互能力强的特点，将抽象的过程形象化，提高了教学效果。同时，学校还与上海厚载智能公司校企共建数控车仿真实训室；与美国参数技术（上海）软件公司、南京培杉软件公司共建校内数字化设计与制造实训基地等，将仿真教学贯穿于实训教学全过程，提高学生动手能力。

借助虚拟软件和仿真设备，学校减少了资金的投入，充分利用了有限资源，完成部分实训内容和实训过程，很好地解决了以上职校实训的一系列难题。

二、探索虚拟技术应用，形成了高效实训模式

虚拟软件和仿真实训设备应用，重在提高实训教学的效果。学校借助虚拟仿真技术，待学生练习到一定程度后改用生产设备，或者生产设备训练与仿真训练交替进行，最大限度扩展学生实训时间，熟能生巧；同时借助仿真软件，发挥学生的主观能动性，满足教学中的个性化需求，实现实训与企业实际生产的接轨。如：在单片机实训中，根据老师的银行自动存取款机功能讲解，学生通过网络掌握设备工作原理后，利用单片机仿真实训平台相关模块及元件，模拟一台银行自动存取款机控制器，如有困难，除向指导老师现场求助，还可通过教学资源库中的教学课件找寻答案等。

虚拟仿真技术的应用，推进了学校教学改革的步伐，形成了“学做教合一”实训教学新模式，包含任务的布置（学）――学生的操作（做）――教师的讲解（教）――学生的检验修改应用――师生总结等环节，学生专业基础理论学习与技能操作训练同步，有效避免了理论、实践脱节。

三、发挥虚拟教学作用，促进了师生专业成长

虚拟仿真技术在实训教学的运用，极大提高学生学习积极性、技能水平。2010年至今，我校学生中级工一次通过率98%以上、高级工一次通过率89%以上。学生在各级各类技能竞赛中成绩优异，2008年以来，我校在全国技能大赛中获得13金6银1铜，其中3个全国状元；2010年至今，学校在江苏省技能大赛上获得35金44银31铜，其中26名省状元，尤其秦鑫同学毕业后代表企业参加了江苏省首届技能状元大赛，获得“江苏技能状元”；在今年张家港市首届职业技能大赛上，我校又产生3个状元。技能带动就业，学校对口就业率95%，就业率100%，大批学生到企业后成为生产一线骨干，普遍受到用人单位青睐。

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【关键词】三维仿真；城市的规划；应用

1 前言

三维仿真技术就是把计算机的图案组建成三维数字的模式后于计算机里面去制造仿真的虚拟环境。使得人们产生一种逼真的意向，传统的三维仿真技术主要是在二维地形的平面的基础上，开展场地的平面建设，而建设产生的三维效果，常常是采用计算机的仿真技术…透视图来描述。虽然城市建设方案的相关软件已经走向成熟，也能进行三维透视。可是其很难和现实生活中周边的建筑物结合起来，并在规划建设中系统的认识到现实生活中周边环境和城市产生的整体作用；运用三维技术，就可以在城市的真实的数字模式的三维虚拟环境中开展城市化建设，从而真正达到了技术上的创新，为建设者提供逼真的虚拟环境，主观意愿的挑选最好的设计方案、实现规划设计方案与周边环境和谐匹配；而且可以快速进行多方面选择，只需随时改变设计参数，可在真实三维景观环境中，展现出想象的设计实体空间效果。其中包括设计模型的结构形状、纹理效果、光照效果、相关位置、整体环境效果等。

2 仿真技术在城市规划中的应用背景

城市规划的连续性和超越性使得三维技术在这之中得到广泛的发展，总体建设规划和仔细规划以及建设单体规划，都必须运用其本身在现实中和将来的设计来创建居民的生活的环境，这样，城市的规划就更加具有理论性和客观性。城市建设设计的决策人员和设计人员以及群众的合作性是进行城市化设计的关键。仿真技术是和群众建成合作关系的媒介，政府相关单位、工程开发单位、仿真技术人员和群众能够在任何角度切实相互的了解其作用的所在，这样就更有利于技术人员掌握和认识到设计师的设计意图， 使规划者的宏观战略决策与公众参与得以有效结合。

3 三维仿真技术于城市规划建设中的应用意义

仿真技术作用于城市建设是一种新的应用于城市规划的一项新技术和方案，它的应用使得人们能在虚拟的三维状态下，使用交换和动态的方案对城市进行规划建设和管理。仿真技术应用于城市的规划建设中，强化了城市建设理念、城市设计方案、城市建设的开展和管理体系也随之得到巩固。城市三维仿真在城市规划应用中的意义主要体

现在以下几方面：

3.1 改善城市设计的质量

很多传统的表现模式级易在距离、高矮、照明、材料几个方面受到人为的改造，从而诱导评估者，作出一些主观的决定，影响城市建设的进程。假如城市设计相关单位设计一种客观的虚拟现实体系平台，开发单位和建设部门把他们的计划按照同样的细节尺度和视觉效果直接进入，方案的估计就会更加精准和公平。

3.2 优化群众服务质量

城市的仿真技术能够把城市信息化从而更直观的展现城市的风采，世界群众能够采用城市的仿真技术建立以网络为基础的三维信息地理平台，通过网络了解城市的现实状况，收集数据和资料。这种方案可以扩宽数据地理服务体系而为公众提供更好的信息地理服务平台。在这样的平台上，可以为后续的商业发展和和电子商务的发展提供舞台，同时还给现代的城市设计、宣传相关城市改造和经济进步状况、提高城市的知名度和国际地位。最终变成吸引游客和投资者的良好介质。

3.3 展示现状及规划情况

通过利用计算机仿真和虚拟现实技术形成的标准三维城市信息平台 ，将现状与规划成果运用到城市建设中去，给予相对逼真的虚拟环境，从而更好的为市民反应城市的状况和规划计划，还有就是利用空间数据技术更直观的描述结果，把传统的信息系统汇入到空间可视技术中，从而对每个方面进行系统的了解。

3.4 使得城市问题的探究角度更加丰富

运用三维的仿真技术来研究不同的城市问题时，其每种特定的功能可以让我们获取更加丰富的信息，使得探究更具体、更具有乐观科学性。此外，因为三维技术对项目规划较为逼真，该系统能够实时地对规划项目进行真实的再现，很多不易察觉的设计问题能够轻易地被发现，大大减少了由于事先规划不周全而造成的损失与遗憾。

4 三维仿真技术的应用

4.1 三维仿真虚拟现实技术的不足之处

（1）对于除城市设计以外的规划来说，地域及范围太广，三维数据模型需求量非常大，三维建模与数据处理采用传统的建模方法很难完成，且表现深度也不好控制。

（2）从三维仿真技术上看，对于环境、纹理的表现，支持更多的特效、支持更大的纹理仍然是当前仿真技术的重点，这对范围不大而注重环境表现的城市设计来说是非常有用的，而对重在研究城市问题的更大范围的环境来说，并没有特别的发展，仿真应用难度较高。

（3）三维仿真对软硬件的要求极高，即使是面对范围在较高水平以内的城市设计来说，工作周期也很长，投资也较大，因此，当前仿真应用仍不广泛。

4.2 三维仿真技术的应用成效

4.2.1 虚拟现实与真实现实的集成

城市景观的真实现实，即重建的城市真实三维数字模型；城市景 观的虚拟现实，即城市规划方案的设计模型，将两个模型无缝的叠加在一起，就实现了虚拟现实与真实

现实的集成实际上，如果一个软件平台，既具有真实城市三维数字景观的显示功能，又具有灵活实用的虚拟景观规划设计功能，在此平台上完成了参数化虚拟规划设计后，就自动实现了虚拟现实与真实现实的集成。

4.2.2 建筑设计方案的辅助审批管理

通过建立建筑物及周边环境的三维仿真模型，规划管理人员可以在三维可视化环境下观察和研究建筑物与周边环境的协调状况，还可以通过模拟建筑物的日照阴影走向和计算阴影面积来研究建筑物的高度对周边建筑物的日照的影响等。对于规划新区的建筑设计方案，由于没有实际的周边环境，可以用规划的周边环境来进行仿真模拟，还可以通过三维空间环境下的实时建筑物模型置换、建筑物纹理置换、建筑物高度调整等功能，来进行多方案的比较。此外，还可以进行特定视点的景观图生成、空间坐标查询、距离量算、属性数据管理、实时的规划指标统计等。实现对建筑方案的全面的审查 。

4.2.3 城市总体规划

总体规划阶段包括三个部分：城市战略研究规划、城市总体规划和城市分区规划。 这个阶段，主要从城市宏观发展的角度出发。确定城市方向，对发展中的各项城市资源做到合理的利用开发，确保城市健康稳定的发展，从而保证城市规划建设的顺利进行。

5 结束语

随着我国信息技术的迅速发展，使城市规划设计向信息化方向迅速推进。特别是随着三维可视化地理信息系统真实现实与虚拟现实的集成 、视景仿真和海量数据漫游等关键技术，逐渐成熟和走向实用，为在真实三维环境中实现虚拟城市规划设计，提供了良好的技术条件和拓展空间。但虚拟环境作为一种仿真，最多只能逼真，无论其如何变化，设计师还仍将是掌握主动、创造美好城市的主体。

参考文献：

[1]国家测绘局.国家测绘局、江西省测绘局、新余市政府签署数字新余地理空间框架共建共享[EB＼OL].

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关键词：虚拟施工 虚拟现实 建筑施工

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（a）-0057-01

为了解决返工成本和管理成本这两个关键问题，期望提升建筑业的生产力水平并且以制造业的生产管理经验为参考，引入了虚拟模型技术机理即“虚拟施工技术”，将此技术应用于建筑施工项目管理当中。

1 虚拟施工的概念

虚拟施工（Virtual Construction，简称VC），是通过计算机建模、分析，虚拟现实计算机仿真技术将实际施工过程在计算机上模拟出来。此技术在制造业当中应用较多，在建筑施工当中应用较少。通过虚拟施工技术，业主单位、设计单位和施工方在策划、投资、设计和施工之前都能够清楚的看到施工的过程和结果。沉浸虚拟现实（Immersive）和桌面虚拟现实（Desktop）是虚拟现实的两种形式，但在建筑业当中应用较多的是桌面虚拟现实（Desktop）。国外在建筑施工中应用的是开发漫游系统（Walkthrough）主要包括场地的外形和设计，施工过程的计划和管理施工方案的预算等等。虚拟施工技术可以进行干涉分析、可靠性检验、内力计算、工序的确定等不仅表现为一种技术手段而且提供一种全新的管理模式使得施工的质量、成本、工期都得到最优化，另外还保证施工环保安全。

2 虚拟施工的技术支撑体系

虚拟施工技术涉及到了很多领域，主要包括以下技术：

（1）计算机仿真技术

计算机仿真技术在施工技术与管理、内力计算、结构计算等土木工程领域当中。虚拟施工的核心是计算机仿真技术，它通过建模分析能够从理论上保证结构的稳定和安全。

（2）建模与优化技术以及相关的软硬件技术

从建筑工程的规划、设计、施工、管理等方面，应用优化原理，使得建筑项目质量高、工期短、造价低，实现企业的利益最大化。

（3）虚拟现实技术

虚拟现实技术能够为人机交互对话提供三维界面，使用户能够沉浸在一个创建在多维信息空间上的虚拟信息环境里，具有身临其境的感觉，这为虚拟施工开发提供可视化的交互环境。

3 虚拟施工作用

虚拟施工技术实施的指导思想以及作用的集中体现是“先试后建”。“先试后建”能够保证项目在理论上成功，而且能够保证结构物的稳定与安全，可以检测任何阶段的性能，模拟任何荷载情况下结构物的抵抗能力。虚拟施工的主要作用归根到底是优化建筑项目设计、施工过程以及施工管理活动等。

3.1 优化建筑项目设计

建筑项目能够顺利实施的前提和保证是要有一个完善的设计方案。由多个设计方参与完成的建筑项目设计即建筑设计、结构设计、建筑设备设计等，在施工过程中成为聚在一起的建筑构件，由于由多方设计所以经常发生冲突比如建筑结构和设备之间的冲突等。这直接导致返工不仅增加成本而且延误工期。另外，好多项目从设计角度可行，但实际施工当中不可实施，导致设计失败，必须变更设计，同样会增加成本和延误工期。以上问题的原因就是设计方、施工方在设计阶段缺少沟通和协作，缺少一个检测平台。针对这些问题应用虚拟施工技术可以得到解决，采用虚拟施工技术优化设计，建立相关3D模型提供了一个有效的平台，包括建筑、结构及建筑设备等用于设计冲突、可施工性的检测，及多方沟通。

3.2 优化施工过程

施工过程的顺利实施的保证是有一个正确的施工方案作为指导。当前，主要由项目经理及项目组凭借施工经验来编制施工方案。但是由于工程的复杂性和项目经理经验的不足，施工方案的编制存在很多漏洞。而且它的可行性有时候也会受到质疑。施工方案必须保证项目实施的可行性、低成本，高质量、短工期同时环保安全也很重要。在虚拟施工技术出现之前，这一问题几乎找不到有效的解决方案。虚拟施工技术可以实现多方案比选，对不同方案进行检测，选择一种最优的施工方案。基于上述建立的3D模型，采用虚拟施工技术可模拟和分析相关施工方案。建筑业在施工当中的返工率越来越高，将虚拟施工技术应用于建筑业施工过程中，通过虚拟现实和计算机仿真以实现对施工过程的事前控制和动态管理达到施工方案优化和降低成本的目的。

3.3 优化施工管理活动

管理成本占据建筑项目成本的很大一部分。为了降低管理成本，配备少量管理人员，采用虚拟施工技术，它可以清晰地展示整个施工过程就像栩栩如生的“施工操作说明书”。

4 虚拟施工技术在建筑业的应用实践

在国外对于虚拟施工技术一系列相关的研究和试验正在进行。Clasgow Strathclyde大学土木工程系和信息科学系联合研究一种能够协同施工的可视计划。它包括一个可以对全程进行监视并且可以交互的进行的非沉浸虚拟现实接口。针对几种不同的施工顺序和现场组织它允许用户以交互协同方式进行调查研究，同时优化施工过程。一个3D粗样软件包和一种Pangea系统由Bartlestt建筑学校和University College London计算机科学系的研究人员共同开发研究，是测试城市设计和建筑设计的早期原型。Dundee大学正在进行Naives项目，能够将一个构件元素在任何方向的挠度或内力可视化。建筑设计虚拟环境系统在英国IES公司推出了。在1995年日本清水建设公司采用虚拟系统使施工生产情报例如在计算机屏幕上显示施工组织计划。

从国内看应用虚拟施工技术的工程实例不是很多。有一个业内人士都知道的例子那就是上海正大商业广场。上海正大商业广场属于钢结构施工。它结构庞大，有着类型复杂的构件而且数量非常多，还有一点就是个吊装空间以及运输通道都不宽，所以施工难度比较大。为了保证优质、安全和高效地完成该工程的钢结构安装，大胆采用了虚拟施工技术，而且非常成功。虚拟施工技术分三个阶段进行：

（1）优化钢结构施工方案。应用虚拟现实和结构仿真成功实现了结构图由二维向三维跨越。在钢结构施工之前，在计算机上模拟构件装配、吊装，将施工过程可能出现的各种问题充分暴露出来，并经过优化得以解决。（2）模拟分析钢构件内力焊接变形以及桅杆起重机。为了保障吊装的安全，利用虚拟施工技术模拟吊装过程，并分析相关构件的内力。另外对焊接时的应力场和应变场以及温度场进行模拟，保证焊接的质量。（3）模拟建筑场地和周围的环境。就是在计算机模拟当建筑物建成后周围会出现怎样情景。这项技术的成功应用，能够清楚的了解到建筑物对周围环境的影响，为此我们提前做好防护措施。

参考文献

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关键词：3D数字仿真技术；城市服务；应用

1 概述

3D数字仿真技术主要是通过计算机技术，为用户创造一个逼真的虚拟环境，既可以是对现实环境的虚拟，也可以是对一些想象的物体的虚拟。目前在城市建设以及工业产品等领域中的发展比较广泛。本文主要通过分析3D数字仿真技术的发展情况，探讨其在当前的城市服务中的应用情况。

2 3D数字仿真技术概述

2.1 3D数字仿真技术概念及特点

3D（三维）数字仿真，一般也称虚拟仿真，主要是通过计算机技术生成一个无限逼近现实的虚拟环境，该环境中存在视、听、触、味等多种感知，用户则通过各种传感器设备接收自身自然反应的行为、活动，从而实现与虚拟世界中的个体产生联系的一种技术。

3D数字仿真技术一般具备三个特点：（1）沉浸感。由于3D数字仿真技术创造出了一个虚拟的现实世界，单从视觉效果上来看，用户很容易产生一种置身于这种虚拟环境的感受。（2）多感知性。虽然目前的3D数字仿真技术能够实现的感知只有视觉、听觉发展的比较成熟。但是理想状态下，3D数字仿真技术还应该具备味觉、嗅觉以及触觉等在现实生活中存在的多种人类感知行为，为人类营造一个真正逼近现实的虚拟环境。（3）交互性。所谓交互性是指用户可与虚拟环境中的实体进行交流、操作等行为，而且通过这些行为可以得到实时的反馈。

2.2 3D数字仿真技术发展

进入21世纪以来，随着计算机技术的大量普及，3D数字仿真技术也随之进入了快速的发展时期。而美国作为该技术的发源地，目前在该技术领域依然处于世界领先地位，于2007年率先提出六方沉浸体验虚拟现实系统，并期望达到1亿像素的显示效果。然而目前最大的虚拟现实系统中能够提供的像素仅为4300万，且只有五方沉浸体验效果。因此，这项技术被美国业界认为是下一世纪重要竞争技术，一些大型的公司，像波音、福特等公司均有对应的大型研发中心。我国虽然起步较晚，但是许多高校、企业也都在积极研制3D数字仿真技术，目前也都取得了十分显著的进步。

3 3D数字仿真技术提供的城市服务探究

3.1 城市建设领域

随着房地产行业的竞争越来越激烈，房地产厂商主要宣传的要点包括：地理位置、社区规划、户型设计等。然而目前对于户型的空间设计等方面发展已经很难再有革命性的突破，一些厂商的宣传手段还仅限于条幅、实物模型等。但是随着社会的发展，人们希望能够更加直观、快捷、方便地看到整个楼盘的详细信息。传统的手段是无法满足这些需求的，而3D数字仿真技术，这一专注于营造仿真环境的技术就得到了广泛的应用。房地产厂商通过制作一些建筑动画，直观地展现小区虚拟场景、楼盘样式、以及三维虚拟样板房等。通过使用这些3D动画作为宣传手段，能够让居民非常直观的体验、感受到住房的样子，因此取得了非常好的宣传效果。

3.2 工业领域

现如今，随着经济的快速发展，人们的生活也因为各种工业产品的快速发展而变得非常方便。像汽车、医疗器械等一些与人们生活息息相关的工业产品，一般在最终上市之前都会进行严格的检验。之前由于技术水平有限，只有等到产品研发出来之后才能进行相关的检验，一旦产品出现问题势必造成大量资源的浪费。

随着3D数字仿真技术的产生，技术人员可将设计出来的产品进行虚拟实验，既可以将设计出来的产品整体、空间构造都非常详细地展现出来，而且还可以通过虚拟现实技术，在虚拟的环境中对，对这些产品进行安全、事故模拟实验。像汽车行业，一般会利用3D数字仿真技术进行车辆撞击事故模拟；在煤矿产业，一般利用3D数字仿真技术进行安全生产实验，确定最终的安全挖掘方案等。

3.3 事故模拟

传统的事故分析都是通过事故现场照片或者是现场遗留下来痕迹等来进行相P的判断，但是这种缺乏动态模拟过程的分析方式缺乏直观性。而事故一旦发生，通常会伴随着赔偿、处罚等后续事件，如果能够完全还原当时的情景，有助于相关负责人十分方便、快捷、准确的处理相关事故。目前已经开展的研究内容包括：桥梁坍塌事故分析、交通事故分析、煤矿事故分析等。其中交通事故分析发展相对的较为成熟，而且现在已经有很多交通管理部门引进这些技术，对交通事故进行模拟还原，从而对发生当事人进行相关责任判断。

3.4 施工演示

目前国家各项基础设施建设正在如火如荼的进行中，面对这些大型的工程项目，以前只能通过工程图纸或简单的模型等形式进行展示。对于缺乏足够的空间想象能力或者项目新手来说，很难去想象到整个工程中每个实物的具体样式，而3D数字仿真技术大到整体效果，小到部件的构造等，可以非常逼真的展示工程项目实景。不仅方便进行施工演示，而且在进行工程汇报时，也可以非常具体的展示当前的具体施工状况，以及与完整项目之间的差距等。

4 结束语

3D数字仿真技术，随着计算机技术的快速发展，正处在高速发展的阶段，而且正在以其独特的方式改善人们的生活、学习和工作方式。除上述提到的一些应用领域之外，3D数字仿真技术还有许多其它的应用领域，而且随着5D时代的到来，还会产生更多的现在还无法想象的应用领域。但同时还应该意识到，由于一些技术难点，比如说在虚拟空间中实现嗅觉、味觉等技术，目前还没有攻克，3D数字仿真技术未来的发展道路还有很长。

参考文献

[1]张晶.浅谈三维动画的应用领域[J].山东工业技术，2013（11）：151.

[2]周飞，孙超.论三维动画在产品设计中的运用和价值[J].艺术科技，2013（05）：179.

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关键词：仿真技术；土木工程；施工实训；教学改革

土木工程专业是一个实践性较强的理论型与实践型相结合的专业，土木工程施工实习实训教学环节的质量将直接关系到本专业的人才培养质量。目前，我国拥有土木工程专业的高校在实验实训教学上与发达国家的教育理念和方法还存在较大差异，因此，施工实验实训教学的改革是一项任重而道远的工作。将仿真技术引入到土木工程施工实验实训教学中，应从教学内容、教学方法、教学环境等方面改革，对激发学生的工程兴趣、培养学生的动手技能、提高学生的综合专业技能和创新能力具有重要意义。

一、仿真技术在施工实习实训教学中的基本思想

仿真技术在航天航空、军事领域的应用中具有悠久的历史，是设计的基本方法。随着现代科学技术的进步，尤其是计算机虚拟技术的发展，使用仿真技术的应用领域和范围得到了迅速扩大，涵盖了社会的各个方面。随着现代化教育技术的发展，仿真技术被引入到了实验（实训）教学中，称为仿真实验[1]。《土木工程施工》课程是土木工程专业课程体系中最重要的组成部分，其实践性和综合性都很强的施工课程有别于其他类别的课程。然而，由于施工现场环境差、不安全因素多，一旦发生意外安全事故会造成法律责任纠纷，影响实训单位声誉，因此，多数施工单位不愿接受高校学生在工地实习实训，这是目前我国《土木工程施工》课程教学普遍存在的问题。

根据土木工程专业培养方案的需要，《土木工程施工》课程主要讲述建筑施工技术和组织中的施工工艺原理和操作要点，剖析影响工程质量和安全的因素及对策。这些分部工程中的基坑支护与降水、土方开挖、高大模板、起重吊装工程等属于危险性较大的工程，安全隐患多，而施工实习实训又是施工课的重要组成部分，必须进行实践。从目前就业情况看，土木工程专业绝大部分学生是到施工单位、监理单位以及与此课程密切相关的单位。因此，如何使学生尽快适应建设工作岗位，学以致用，培养学生的动手能力，提高学生的综合专业技能和创新能力是《土木工程施工》课程的目标[2]。

若要利用计算机创造虚拟环境来模拟各种真实环境，并根据真实环境和实际操作情况在虚拟的环境中进行操作、验证、设计、运行，把仿真技术与《土木工程施工》教学完美地结合起来，需要将土木工程施工中各个研究对象共性的规律提炼出来，归纳为各个单元操作，并将这些单元操作按施工工艺过程整合。例如，钢筋工程实训中，把钢筋施工工艺分为钢筋调直、下料、弯曲、接长（焊接）、绑扎安装、验收一条主线，开发出基于施工企业的虚拟仿真场景的实践教学软件或技能操作平台。不仅可以节省学校购买钢筋调直机、钢筋切断机、钢筋弯曲机、电焊机及钢材等材料设备资金的投入，而且学生实训安全也得到保证，并能快速而高效率地提高学生技能实践的质量和安全。还可以实现施工技能实训中与仿真设备的交互，能够像玩电子游戏一样无限制地使用和复制，减少人为损坏设备的可能性，学生实训的安全也得到保障；也可通过修改实训模型有效增加新设备的功能，优化资源库；充分利用网络实现施工技术应用技能合作性训练、协同性训练以及远程训练等，达到资源共享目的。从学生的角度，让学生根据所学的内容在相应仿真环境中进行施工实训操作，可以自由改变各个施工工艺的参数，自由控制各个节点实训内容，观察其施工工艺过程，从而进行施工生产实践中质量与安全的控制，掌握施工工艺操作技术，建造出符合《建筑工程质量验收标准》的合格建筑产品[3]。

二、工程施工实习实训教学的现状

工程施工实习实训主要包括施工技术的模板工程、钢筋工程、混凝土工程、砌体工程的操作性实训和现场管理的单位工程施工组织设计两大部分，它是土木工程专业培养方案中的专业关键必修课，是实践性、综合性都很强的课程，有别于其他选修类别的课程。然而，目前我国土木工程施工类课程教学普遍存在着较大的困难和问题，主要表现为如下几方面。

1.教学内容滞后于现行规范、工程实践。土木工程施工教材内容陈旧，技术落后，没有与时俱进，紧跟现行法律和规范，贴近工程实践，没有形成较好的课内课外相结合的有层次的互动式的施工类课程教学体系。例如，2009年国家出台了《建筑施工组织设计规范》（GB/T50502-2009），尽管是推荐性规范，但是在《土木工程施工》教材中讲述的仍然是50年代施工组织设计内容。

2.在课堂教学方法和教学手段方面。由于土木工程施工课程的实践性、综合性和理论跨度大等特点。施工课基本是采用课堂教学方式，以教师讲授为主，这样传统的教学模式非常陈旧，没有调动起学生的学习积极性，教学效果一般较差。尽管有的教师运用多媒体教学手段，收集大量的图片、动画资料，然而，由于时间与空间的限制，学生也很难观察到施工的全过程。

3.施工生产管理实训方法和手段方面。土木工程专业是一个实践性很强的工科类专业，实践教学环节效果的好坏对毕业后学生适应社会工作及动手操作能力尤为重要。现在全国高校土木类院校的培养方案实习分为施工生产实习3周，毕业实习3周，条件好的学校有3周的实训，以老师根据教学安排事先联系好实习单位，在规定时间内集中组织学生到工地去参观、见习，由现场技术人员和老师对工程概况及施工技术进行讲解，然后由学生自己去寻找实习单位，这种放羊式的教学方法，使得实践环节流于形式，效果极差。

4.在实习实训教学环境方面。实习实训教学资源的不足是长期困绕《土木工程施工》实践教学质量提高的难题。时代的发展和科技的进步对实验教学提出越来越高的要求，对学生创新思维和实践能力的培养需要一种趋于个性化的教学，需要占用更多的实验、实习实训教学资源。而这种矛盾可通过仿真技术的应用得以缓解，运用计算机仿真技术软件，可模拟环境情境，学生通过仿真实习实训后，对实训的整体到局部建立起直观感性认识，学生可不受实际实训条件和时间限制进行实验、实习实训方案设计。虚拟仿真技术和实际情境实验结合的模式可合理有效配置教学资源，解决实践课时少的问题，改善教学条件，形成多元化的教学环境[4]。

三、土木工程施工实习实训教学内容和方法

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关键词:土木工程;仿真技术;实习实训;应用

实践教学是对教学理论的进一步加强，学生在此过程中也能够有效提升自身的创新精神与动手能力。过去大众化、讲学式的教育体系对实习实训的认识不够，因此很多学生面临毕业之后找工作难的窘境。通过加强实践教学、推动创新教育的方式，能够有效提升学生的综合素质，为现代社会培养更多实用型人才。

一、土木工程施工实习实训教学中仿真技术的问题

在我国有很多高校的土木工程专业在教学时依然没有创新，还是在按照已经过时的模式进行教学，虽然也涉及实习实训内容，但效果不佳，并且基本上只是流于形式，实际效果有限。通常高职院校会有近一年的实训期，在这么短的时间内是很难进行施工实训的。即使在训练过程中采用集中分散结合的方式，但施工效果仍旧不理想。由于单一教学模式的限制，并且对教学和实训的安排缺乏合理性，实训教学通常难以发挥应有的作用。进行实训教学存在以下几个问题:第一，不重视实践教学的重要性;第二，对课程体系的设置缺乏合理性;第三，缺乏实训教学资源;第四，缺乏足够的实训教学时间。

二、土木工程施工实习实训教学中仿真技术的实现

(一)虚拟场景建模

通过仿真设计软件能够设计出具有实际价值的虚拟场景，制作方法为:第一，用摄像头拍摄现实场景，然后利用仿真技术对所得影响进行全景图合成设计;第二，通过程序设计语言和编程软件生成场景［1］;第三，使用仿真设计软件制作虚拟三维场景。以上步骤需要用到的主要软件有3DSMAX软件和VRML软件，结合两款软件的使用方法为:首先，制作场景贴图、动画、造型等;其次，将场景导出至VRML;最后，修改源程序代码，添加所需文件，并进行相应操作。

(二)实现物理建模

通过Export命令，对建模得到的max文件进行导出，导出后的文件为wr1文件，然后对导出的文件进行建模。这一过程可以通过VRML的传感器节点完成，同时通过事件及路由器实现。

(三)实现行为建模

以Script节点定义及改变场景对象的外观及行为，当Script节点开始初始化，某个程序脚本就会被调用。该事件在VRML场景中会被检测出来，并传递至JAVA，通过JAVA对其作出相应的响应，也可以进行反向传递。

(四)构建网络系统

虚拟的仿真教学环境可以对网络中的信息资源进行高效利用，确保实训教学具有动态有效性。例如Flashmx等工具能够进行在线虚拟实习活动，具有十分广泛的教学覆盖面，在当前常用的辅助实训教学工具中，最具发展前景。通过信息技术能够建立远程服务系统，实现对虚拟仿真实训教学的系统资源共享，这也是虚拟仿真教学系统未来进展的主要方向之一［2］。利用虚拟仿真实训教学系统能够给学生提供大量学习资料，保证学习效率和学习效果。网络虚拟实训可以运用web三层结构建立B/S架构的虚拟仿真实训教学体系。

三、土木工程施工实习实训中应用仿真技术的方法

(一)在教学中建立规范化的仿真技术

虚拟仿真技术具有人机互动的特点，娱乐性强并且能够形象直观地表现画面，有助于学生的记忆同互联网联系，能够营造出逼真的场景，增加体验乐趣。在学生开始土木工程施工实习的后，采用标准化的虚拟仿真技术能够在很大程度上激发学生的学习兴趣，从而提升其学习主动性，而这一点，在传统的教条主义教学模式下是难以实现的。通过规范的仿真模拟技术，能够很好地重现施工场景，使学生完美地融入其中。

(二)在教学中安全控制仿真技术实施

仿真技术通过虚拟成像的方式营造一个看起来真实的环境，但由于其特有的虚拟性，因此情境知识看起来和真实环境无异，但却很好地避免了真实环境中才会出现的各种危险因素。学生可以在课堂中融入真实的施工环境中去，在实践中应用理论知识，在虚拟的环境中对施工过程进行安全控制操作，即使存在不规范问题或其它缺陷，由于不具有危险性并且并非真实，学生仅仅会感觉到紧张，但并不会造成危险和损失。虚拟仿真技术能够加强学生规范化管理建筑施工流程，提高施工的安全水平，降低事故发生率。

(三)重视仿真技术的设计及师资培养

在教学中引入并应用仿真技术，也是加强土木工程师资力量的重要因素。土木工程是一门以实践为主的专业，培养的也主要是实用型人才。因此无论是学生还是教师，都需要具备一定的施工经验，才能在将来的工作或教学活动中，占据主动。教师在进行仿真技术实训之前，应首先做好完善的准备工作。在实现实践教学的科学化和精细化规划设计过程中，教师也应具有一定的创新能力。另外，学校方面也可以积极引入或自行开发一些具有实训价值的综合仿真技术的土木工程实习软件，充分满足学生需求。

(四)在实习开展前做好充分准备工作

在开展实训之前，教师会根据实习的基本纲要给学生安排各种实习任务，此外土木工程专业教师也会专门给学生安排一些工作，学生需要根据自己实习的内容做一份答辩论文。这种方法有助于培养学生总结施工实践经验的能力并培养学生养成良好的团队意识。并且表现优秀的学生所上交的论文内容也能够为教师日后教学水平的提升打下良好基础，教师也能从中找到各种有价值的案例以供教学使用。

结束语

土木工程施工实习实训是非常有必要的，这也符合其侧重实践应用的专业特点。在实训中应用仿真技术，学校在降低成本的同时，也能够很好地培养学生的实践能力和创新能力。

参考文献

［1］周国恩，梁鑫，周雨等．基于仿真技术在土木工程施工实习实训教学中的探索与实践［J］．教育教学论坛，2013，(28):197－198，199．

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【关键词】虚拟仿真技术；“医学生-孤寡老人-孩童”模式；“春夏秋冬”健康养生体验中心

Virtual Simulation Technology is applied to the Process of Traditional Chinese Medicine Culture Transmission

YUAN Ye-min

（Liaoning university of traditional Chinese medicine information engineering school 2014 grade，Shenyang Liaoning 110032，China）

【Abstract】This paper introduces the limitations of modern Chinese medicine culture in communication， and expounds the advantages of virtual simulation technology in the transmission of Chinese medicine culture. Based on virtual simulation technology， the establishment of communication mode of three generations and healthy health experience center are to promote the spread of Chinese medicine culture.

【Key words】Virtual simulation technology；“Medical students-Widowers-Children” model；“Spring and summer autumn and winter” healthy health experience center

1 中t药文化在传播中的局限性

中医药文化传播是通过各种直接或间接的载体和路径向人们宣传中医药文化，让更多的人认识和了解中医药，从而达到认知中医、运用中医和传承中医的水平[1]。在计算机技术飞速发展的21世纪，中医药文化的传播不仅面临着机遇，也面临着巨大的挑战。目前，中医药文化在传播质量、传播范围和被接受程度上，都还存在着局限性。

随着计算机技术的发展，一种新兴的教学手段――虚拟仿真技术逐渐成熟。为了促进更新中医学文化传播的内容，提高其传播质量，扩大其传播范围，增强群体的接受程度，把虚拟仿真技术运用到中医药文化传播中已成为一种趋势。

2 虚拟仿真技术在中医药文化传播中的优势

虚拟仿真技术包括虚拟现实技术和仿真技术。虚拟现实技术是一门快速崛起的计算机技术，它通过多媒体技术与仿真技术相结合生成逼真的视、听、触等信息，使参与者以自然的方式与虚拟环境进行交互作用，能够身临其境地参与到虚拟环境事件的发展变化过程，从而获得最大的控制和操作整个事件的自由度[2]。而所谓“仿真”，就是构造出一个“模型”（包括实际模型和虚拟模型）来模仿实际系统内所发生的运动过程，这种建立在模型系统上的试验技术称为仿真技术或模拟技术[2]。虚拟现实以仿真技术为基础，仿真引擎是虚拟现实的核心，在中医药文化传播过程中的应用，二者是相辅相成的关系。与传统的传播方式相比较，虚拟仿真技术具有四大优势。

2.1 沉浸传播，提高传播质量

虚拟仿真技术通过计算机建立三维虚拟环境，使体验者产生身临其境之感，体验者从视觉、听觉、触觉方面感受到的事物和自然感觉一样真切。在该环境下认识、了解和感受中医药文化，这种“沉浸性”的感觉使人们更为真实地接触到中医药文化，便于人们更好地理解、学习中医药文化，这就大大提高了中医药文化的传播质量。

2.2 交互传播，扩大传播范围

体验者在三维的虚拟环境中，可以操作其物体，及时、实时地得到反馈的信息，这称之为交互。在这种三维交互中，体验者是交互作用的主体，与虚拟事物客体间可以进行信息的交换。这种交互传播可以建立在远程控制技术基础上，实现异地实时交互的效果，从而扩大中医药文化的传播范围。

2.3 自主设计传播，增强接受程度

基于虚拟仿真技术建立的三维虚拟环境，具有自主设计功能。体验者根据自身需求，可以对虚拟环境中的系统功能模块进行自行设定，设计出适合自己的虚拟现实环境。这项功能可以满足不同人群的学习需要，增强其对中医药文化的接受程度。

2.4 绿色传播，节约医疗资源

虚拟仿真技术不仅提供了更多的虚拟现实体验，而且也大大减少医疗模型的使用，降低学习体验成本，规避现实操作中的危险与不安全隐患，降低环境污染，实现绿色教学，节约医疗资源。

3 传播内容与方法

以各科常见病、多发病为素材。运用虚拟仿真技术诠释常见病、多发病的主要病因、发病特点、主要症状、治疗方法和预防措施。建立视觉、听觉、触觉以及形体、手势一体的多维化综合信息集成处理环境，使体验者获得身临其境之体验。利用虚拟仿真技术所提供的感知功能，让体验者感受体验中心随着季节、气候等的变化，而产生的相应变化，学习四时养生知识，达到健康养生的目的。

3.1 “医学生-孤寡老人-孩童”模式

孩童是祖国的未来，家庭、社会、国家对他们的教育早在其牙牙学语时就已经开始了。养老院，这里是一个被孤立的角落。高等中医院校的学生埋头于堆积如山的理论知识课本，而在学校的教学模式下不能熟练地掌握临床实践技巧。将幼儿园、养老院、高等中医院校开办在一起，并在养老院建设中医药虚拟仿真体验室，创建虚拟现实系统，典型虚拟现实系统模型图如图2-1，组成“医学生-孤寡老人-儿童”三代沟通中心，在这里会有奇妙的化学反应发生。笔者认为这对于中国目前的学龄教育、孤独老人、中医学生实践能力等问题都会有深远的影响。

图1 虚拟现实系统模型

医学生为孩童、老人科普中医药文化的知识，讲解一些常见病、多发病的主要病因、发病特点、主要症状、治疗方法、预防措施和突发疾病的应急措施，以及健康养生的常用方法。三个不同年g阶段的主体在同一个虚拟现实环境下相互交流学习，从而收获快乐、获得知识、感受中医药文化的魅力。虚拟仿真体验室全年对中医学生免费开放，但是当他们体验完之后，必须陪伴老人一段时间。这段时间里，孩童也自愿来到这里，汲取中医药文化的精华。建立“医学生-孤寡老人-孩童”三代沟通模式，实时传播中医药文化。

3.2 “春夏秋冬”健康养生体验中心

在社区建设“春夏秋冬”健康养生体验中心，一年四季供社区住户免费体验。中医养生学是中医药文化的重要组成部分之一，是祖国医药学伟大宝库中的一支奇葩，符合中医“治未病”的理论核心。在目前看病难、看病贵的现象之下，中医的“治未病”的理念，一定程度可以解决看病难、看病贵的问题，进而缓解社会矛盾，有利于构建和谐社会。世界万物想要发展，重在顺应自然。四时养生，是根据一年中四季的时间、气候、物候、阴阳等变化规律，来调摄人体生命活动，达到人与自然和谐统一，从而增进健康、延年益寿目的的一种养生方法。具体包括：春三月养生、夏三月养生、秋三月养生、冬三月养生，“春夏秋冬”健康养生体验中心即包括这四个部分。

利用虚拟仿真技术所提供的感知功能，让体验者感受体验室里随着季节、气候等的变化，而产生的相应变化。由于传感器技术的限制，目前虚拟仿真技术所能提供的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉等[3]。构建虚拟仿真系统，虚拟仿真系统主要由五个模块构成，如图2。该系统包括四大板块的内容：起居，饮食、情志、运动和服饰，春夏秋冬四时的板块形似略有不同，以春季养生要略为例，如图3。使人们能在虚拟环境中观察、聆听、触摸、漫游、闻赏不同节气的变化以及养生要略，并与虚拟环境中的事物进行交互，学习抽象和复杂的人类感知特性，达到传播中医药文化的良好效果。

图2 虚拟仿真系统的构成

图3 春季养生要略

3 价值效用

长期以来，中医药文化承担着为人类健康保驾护航的任务，这也是我国医药卫生事业的重要特征和显著的优势。把虚拟仿真技术技术运用到中医药文化的传播过程中，可以加强中医药文化发展的优势，开创中医药文化事业持续健康发展的新局面，让千百年来的中医药专家的思想得到传承。通过各方面的力量，提升我国中医药事业的发展水平，加强医疗健康领域的国际合作，充分调动资源、整合力量、提高效率[4]。

3.1 加强中医药文化发展的优势

虚拟仿真技术与中医所独有的“预测未来疾病的发生、性质、趋势”相结合，使人们更为直观地了解中医药文化中“治未病”的思想。虚拟仿真体验室给人们展现的是虚拟的环境，其实进一步而言，就是没发生会发生疑惑可能发生，即未来的情况，因此虚拟仿真技术在加强中医药文化发展的优势方面有很大的促进作用。

3.2 开创中医药文化事业持续健康发展的新局面

目前，社会上存在一些特色的技术方法创新跟中医药发展不协调等现象，使得中医药产业破坏严重，中医药文化传播面临条件差、人才匮乏的问题。把虚拟仿真技术应用于中医药文化传播中，开创中医药文化事业持续健康发展的新局面。

3.3 传承中医药文化的核心思想，弘扬中医药文化

中医药文化在数千年风雨历程中积累了养生保健的丰富经验，这是中医药文化事业得以继承和发展的重要因素之一。中医药文化强调顺应自然，维护人类与自然的和谐；注重形神兼养，维持心身的和谐；倡导保养精气，以提高机体防御和抵抗疾病的能力。这些养生保健的思想原则，对21世纪医学发展趋势而言，具有前卫作用，值得传承。在虚拟仿真技术的基础上弘扬中医药文化，使之得以薪火相传、生生不息。

4 结束语

具有悠久历史传统的中医学文化，在新世纪的潮流中该走向何处？目前，需要充分利用现代科学技术，体现中医药文化的优势。虚拟仿真体验室是中医药文化与计算机技术深度结合的现代产物，是推进中医药文化传播建设的重要内容。在如今西方文化盛行的时代，应该利用中医药文化自身的特色和优势，与多学科相结合，充分利用现代科学理论和计算机技术，为中医药文化传播所用，对未来中医药文化发展必将带来新的气象。21世纪，一门既能保留中医学传统精华，又能融会现代先进科学成果，具有新世纪时代特色的中医学，将展现于世界医学之林[5]。

【参考文献】

[1]徐桢，王晓青.中医药文化传播路径分析及对策研究[J].成都中医药大学学报，2012，35（3）：94-96.

[2]张希黔，黄声享.建筑施工中的新技术[M].北京：中国建材工业出版社.2005： 11-12.

[3]杨胜华.气动喷嘴式触觉再现装置的仿真与试验研究[D].大连：大连海事大学， 2008.

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关键词：未来市场上最具潜力新工艺、新材料、新技术发展方向

中图分类号：TU74文献标识码： A

建筑业10大项新技术中有108项新技术，今天我们对土建工程进行分析各类的潜力及未来市场中施用最为广泛的几项技术：

1、虚拟仿真施工技术：虚拟仿真施工技术是虚拟现实和仿真技术在工程施工领域应用的信息化技术。虚拟仿真技术在工程施工中的应用主要有以下几方面：①施工工件动力学分析：如应力分析、强度分析；②施工工件运动学仿真：如机构之间的连接与碰撞。③施工场地优化布置：如外景仿真、建材堆放位置，④施工机械的开行、安装过程；⑤施工过程结构内力和变形变化过程跟踪分析；⑥施工过程结构或构件及施工机械的运动学分析；⑦施工过程动态演示和回放。

1.1、虚拟仿真施工主要包含以下技术体系:

1.1.1、三维建模技术

运用三维建模和建筑信息模型（BIM）技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程控制、成本控制的施工模型。该模型能将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反应施工模型与设计模型之间的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必须建立施工产品主模型描述框架，随着产品开发和施工过程的推进，模型描述日益详细。通过BIM技术，保持模型的一致性及模型信息的可继承性，实现虚拟施工过程各阶段和各方面的有效集成。

1.1.2、仿真技术

计算机仿真是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。基本步骤为；研究系统收集数据建立系统模型确定仿真算法建立仿真模型运行仿真模型输出结果，包括数值仿真、可视化仿真和虚拟现实VR仿真。

1.1.3、优化技术

优化技术将现实的物理模型经过仿真过程转化为数学模型以后，通过设定优化目标和运算方法，在制定的约束条件下，使目标函数达到最优，从而为决策者提供科学的、定量的依据。它使用的方法包括：线性规划、非线性规划、动态规划、运筹学、决策论和对策论等。

1.1.4、虚拟现实技术

虚拟建造是在虚拟环境下实现的，虚拟现实技术是虚拟建造系统的核心技术。虚拟现实技术是一门融合了人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体工业建筑技术、网络技术、电子技术、机械技术等高新技术的综合信息技术。目的是利用计算机硬件、软件以及各种传感器创造出一个融合视觉、听觉、触觉甚至嗅觉，让人身临其境的虚拟环境。操作者沉浸其中并与之交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，获得对所需解决问题的清晰和直观的认识。

2、逆作法施工技术：施工原理：逆作法是建筑基坑支护的一种施工技术，它通过合理利用建（构）筑物地下结构自身的抗力，达到支护基坑的目的。逆作法是将地下结构的外墙作为基坑支护的挡墙（地下连续墙）、将结构的梁板作为挡墙的水平支撑、将结构的框架柱作为挡墙支撑立柱的自上而下作业的基坑支护施工方法。根据基坑支撑方式，逆作法可分为全逆作法、半逆作法和部分逆作法三种。逆作法设计施工的关键是节点问题，即墙与梁板的连接，柱与梁板的连接，它关系到结构体系能否协调工作，建筑功能能否实现。优点：节地、节材、环保、施工效率高，施工总工期短。缺点：目前市场使用该技术较少，安全可靠性小。

预制混凝土装配整体式接受施工技术：预制混凝土装配整体式结构施工，指采用工业化生产方式，将工厂生产的主体构配件（梁、板、柱、墙以及楼梯、阳台等）运到现场，使用起重机械将构配件吊装到设计指定的位置，再用预留插筋孔压力注浆、键槽后浇混凝土或后浇叠合层混凝土等方式将构配件及节点连成整体的施工方法。优点：速度快、质量易于控制、节省材料、降低工程造价、构件外观质量好、耐久性好以及减少现场湿作业，低碳环保等诸多优点。

3、预制混凝土装配整体式结构施工技术：预制混凝土装配整体式结构施工，指采用工业化生产方式，将工厂生产的主体构配件（梁、板、柱、墙以及楼梯、阳台等）运到现场，使用起重机械将构配件吊装到设计指定的位置，再用预留插筋孔压力注浆、键槽后浇混凝土或后浇叠合层混凝土等方式将构配件及节点连成整体的施工方法。具有建造速度快、质量易于控制、节省材料、降低工程造价、构件外观质量好、耐久性好以及减少现场湿作业，低碳环保等诸多优点。尤其预应力叠合梁、叠合板组成的楼盖结构，更具有承载力大、整体性好、抗裂度高、减少构件截面、减轻结构自重和节省钢筋等特点，完全符合“四节一环保”的绿色施工标准。其主要结构形式有：预制预应力混凝土装配整体式框架结构；预制预应力混凝土装配整体式剪力墙结构；预制预应力混凝土叠合梁、板、楼盖结构；预制钢筋混凝土框架结构；预制钢筋混凝土剪力墙结构等。优点：安拆方便、节约人工、质量高等优点。

4、自密实混凝土技术：混凝土拌合物不需要振捣仅依靠自重即能充满模板、包裹钢筋并能够保持不离析和均匀性,达到充分密实和获得最佳的性能的混凝土,属于高性能混凝土的一种。自密实混凝土技术主要包括自密实混凝土流动性、填充性、保塑性控制技术；自密实混凝土配合比设计；自密实混凝土早期收缩控制技术。优点：减少气泡、蜂窝麻面，浇筑量大，浇筑深度、高度大的工程结构；配筋密实、结构复杂、薄壁、钢管混凝土等施工空间受限制的工程结构；工程进度紧、环境噪声受限制、或普通混凝土不能实现的工程结构。

5、早拆模板施工技术：早拆模板施工技术是指利用早拆支撑头、钢支撑或钢支架、主次梁等组成的支撑系统，在底模拆除时的混凝土强度要求符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204表4.3.1规定时，保留一部分狭窄底模板、早拆支撑头和养护支撑后拆，使拆除部分的构件跨度在规范允许范围内，实现大部分底模和支撑系统早拆的模板施工技术。优点：早拆模板成套技术可以大量节省模板一次投入量，减少模板配置量的1/3～1/2；可以缩短施工工期50%左右，加快施工速度，提高工效30%以上；可以延长模板使用寿命，节省施工费用20%以上。缺点：装拆不方便，标程标高调整不方便。

6、预拌砂浆技术：预拌砂浆是指由专业生产厂生产的，用于建设工程中的各类砂浆拌合物，预拌砂浆分为干拌砂浆和湿拌砂浆两种。优点：施工方便，不需要现场人工手动预拌，专业公司预拌可保证建筑质量。

7、外墙体自保温体系施工技术：墙体自保温体系是指以蒸压加气混凝土、陶粒增强加气砌块和硅藻土保温砌块（砖）等制成的蒸压粉煤灰砖、蒸压加气混凝土砌块和陶粒砌块等为墙体材料，辅以节点保温构造措施的自保温体系。即可满足夏热冬冷地区和夏热冬暖地区节能50％的设计标准。优点：节省造价成本，减少工程进度等优点。

8、绿色环保施工技术应用：基坑施工降水回收利用技术、工业废渣及（空心）砌块应用技术、硬泡聚氨酯外墙喷涂保温施工技术、建筑外遮阳技术、植生混凝土、透水混凝土。

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像分辨率的大小而有所不同。高度信息的确定，除了来源于AutoCAD设计信本系统平台能够从各个方位、全面、立体、形象地反映规划方案的设息，如三视图（尺寸精确），和测绘信息（楼层数信息，一般可以和影像计成果。让人身临其境的看到方案建成后的效果，更有利于清楚的认识、数据同时提供，但要收费）外，就是直接到现场去看和拍摄了（可以得到判定规划方案的可行性与合理性。通过贴图烘焙技术来解决数据资源替换楼层数信息和大致比例尺寸，但不精确）。从顶视图信息和高度信息，就问题，作为大规模的模型、图片、数据管理极易出现数据资源替换差错问可以拉出其基本三维形状了。同时，物体的顶面纹理依然可以保留。但这题。贴图烘焙技术可以在完成高质量的基础上解决数字资源管理的问题。样建立起来的三维建筑物只具有基本形状，今后进一步的工作包括：

1.1在应急抢险决策中的应用

侧面纹理贴图；对于重点建筑物，需要全新建模；原来的Box状物体稍作修在人口高度密集的大城市高速发展的同时也潜伏着高风险，我们的城改后，可以作为最低层次的LOD模型。建筑物模型的精美程度只受硬件多边市越大，就需要更加科学的应对突发事件给我们所带来的灾害。如：地形数的限制，可以做得很漂亮，甚至可以加入建筑物内部模型。这样，一震、爆炸、火灾、洪水、疫情等.任何一场灾难都会给我们带来一连串的连个基本的城区三维虚拟环境就建立起来了。锁反应以及大范围的恐慌。面对突如其来的突发事件，政府官员们需要更加迅速、全面、准确的了解事件发生的范围以及可能产生的后果，最短时加迅速、全面、准确的了解事件发生的范围以及可能产生的后果，最短时间内做出判断，并且在救援、疏散等方面做出决策，采取有力的措施把灾难和损失降到最低点，科学的信息控制住恐慌蔓延。三维可视化平台可以在应急抢险等方面作为一种主要工具为决策者提供支持。通过直观的三维可视化场景可以使决策者很快了解灾难的发生位置、影响范围以及周边环境，可以通过后台数据库调出相关数据进行查询和分析。

1.2三维可视化仿真系统在建筑工业中的应用

三维可视化仿真系统在建筑工业中首先需要从“顶视图”的角度，有精确的“尺寸”和“位置”数据，包括整个仿真区域、区块(Blocks)和建筑物。最终的虚拟场景和实景的尺寸比例为1:1。原始“顶视图”数据有两个来源：DXF文件(2D)：AutoCAD（DWG&DXF）；ArcView（SHP&DXF）；地图/航拍正投影像数据。一般平面DXF文件为1:1比例，可以达到尺寸/位置精确；但地图/影像数据（Images）只是一定比例的相对数据。对于Images数据，首先要保证扫描处理时不能有尺寸变形（ImageSize），做等比例缩放至1:1才行。或者，如果已知Images的方位角度和精确的XY覆盖范围，可以先做一个精确尺寸的方块，然后将此Images作为纹理覆盖上去。这样，我们才能对整体布局有一个基本的定位，以保证最终完成的视景三维数据库的精确性。这样做了以后，整个数据库都还是建立在一个平面地形上。但一般的城市仿真中，基本都是平面地形或对地形的起伏不要求。个别情况需要根据实际地形作出一定的起伏，或者在某些局部区域做一些小山包等。精确三维地形的制作是另外一个专题了。这里，都是以平面地形的城区建模为基础。整个大的建模任务可以划分为区块建模和环境建模，环境建模主要是树木等的加入。道路可以放到环境建模中再细化。但区块这时要拉起一定的高度，根据实际尺寸和选择0.2-0.5米的高度，并视情况在此阶段把“路沿”和“人行道”也做出来。区块（Block）和道路是紧密相连的。一般都是道路把整个城市区域分割成多个区块。区块的划分是很重要的，完成了区块划分后，我们就可以把整个建模任务分割开来。

2建立建筑物基本三维模型

从顶视图信息中，我们确定了各个建筑物的位置和顶面形状（或底面形状），下一步就是要确定其高度信息了。不过，在勾画区域/建筑物的底面形状时，如果用的是DXF数据源，可以和原始数据保持精确一致；但如果是用的Images数据源，就会有人工误差，只能大致精确，其误差值根据影像分辨率的大小而有所不同。高度信息的确定，除了来源于AutoCAD设计信息，如三视图（尺寸精确），和测绘信息（楼层数信息，一般可以和影像数据同时提供，但要收费）外，就是直接到现场去看和拍摄了（可以得到楼层数信息和大致比例尺寸，但不精确）。从顶视图信息和高度信息，就可以拉出其基本三维形状了。同时，物体的顶面纹理依然可以保留。但这样建立起来的三维建筑物只具有基本形状，今后进一步的工作包括：侧面纹理贴图；对于重点建筑物，需要全新建模；原来的Box状物体稍作修改后，可以作为最低层次的LOD模型。建筑物模型的精美程度只受硬件多边形数的限制，可以做得很漂亮，甚至可以加入建筑物内部模型。这样，一个基本的城区三维虚拟环境就建立起来了。