虚拟现实技术及其应用范文

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虚拟现实技术是使用计算机对现实世界进行逼真模拟的技术，是近年来研究的热点具有广阔的应用前景。文章主要介绍了虚拟现实技术的发展历程以及应用现状。

【关键词】虚拟现实 计算机仿真 发展 应用

1 虚拟现实技术的基本概念

虚拟现实（Virtual Reality）技术是计算机仿真技术与计算机图形学、人机交互技术、多媒体传感技术以及移动网络技术等多种技术的集合。虚拟现实技术可以对计算机虚拟环境下的感知行为进行高度逼真的模拟，使人有身临其境的感觉。近年来结合移动互联技术，移动智能终端、大数据、人工智能等新技术的应用，虚拟现实技术具有广阔的应用前景，是当前研究与应用的热点。

2 虚拟现实技术的基本特点

虚拟现实技术是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，立体显示技术，对使用者的肢体跟踪技术，以及声光电的触觉反馈、移动数据传输、多种形式的数据交互等技术。作为近几年应用的热点的技术，虚拟现实技术具有以下几点显著的特点。

2.1 逼真性

虚拟现实技术通过对物体的几何形态进行处理，使计算机呈现的物体具有更加逼真的形象。使用计算机三维成像技术，就像处于真的世界一样可以对虚拟环境进行控制和操作。

2.2 可模拟性

虚拟现实技术的可模拟性主要体现在它可以对物体的的运动状态进行模拟，可以形象的模拟物体的运动状态和运动形态。

2.3 可操作性

虚拟现实技术能够按照操控者的意愿控制虚拟世界的物体进行移动，从而实现操控者控制虚拟世界。

2.4 可通信性

虚拟现实技术还可以进行远程交互，不同地方的人可以利用虚拟现实技术实现如同面对面的进行会谈。

3 虚拟现实技术发展

虚拟现实技术技术的发展主要有以下三个阶段：

3.1 探索阶段

虚拟现实技术在20世纪50到70年代起源于美国。1962年由美国人Morton Heiling设计的“全传感仿真器”问世，同年Like Lider教授首次提出了交互计算的思想，并得到了应用。而虚拟现实的思想是Ivan E.Sutherland在1965年的终极现实的文章中首次提出。

3.2 实用阶段

这一阶段主要是虚拟现实技术从实验室和理论走向实用的过程。先是“媒体研究室”的创建，这个研究室开发了一种集成的媒体技术，即计算机和听觉、视觉、广播与网络的一体化。然后是虚拟可视环境头盔系统（VIVEDHMD）的开发，至此虚拟现实技术系统开始逐渐的被呈现出来。

3.3 快速发展阶段

这一时期主要是20世纪80年代到21世纪初这一阶段。在航天领域，宇航员利用虚拟现实系统模拟太空中从运输舱取出望远镜等物品的空间操作；在飞机制造领域，虚拟现实技术在波音777飞机设计过程中发挥了重要作用。特别是英国超景公司，该公司开发了在电脑屏幕可以游览的“超级城市”立体图像，这个系统可以真实模拟生活环境和场景。到目前，虚拟现实技术在医药、工业、设计等领域都有广泛而深入的应用。

4 虚拟现实技术的应用

4.1 工业应用

在工业设计中的应用主要是将虚拟现实技术与概念设计结合起来，简称为虚拟概念技术。传统的概念设计需要花费大量的人力和物力，严重影响了企业的竞争力。现在国外很多公司已经开始在产品的设计作过程中应用虚拟现实技术，利用虚拟现实技术产品的成本、性能和质量主要是在概念设计方面就被确定下来，从而大幅节省设计成本。

4.2 军事应用

虚拟现实技术近几年在军事领域的应用越来越广泛。虚拟现实技术可以让士兵在虚拟环境中进行训练，这种虚拟环境类似于真实的战场；战术训练模拟器能够为士兵提供真实的战场战术训练；利用虚拟现实技术还可以模拟真实的军事演练，提高士兵的协同作战能力。

4.3 航空应用

航空应用领域主要是提供逼真的模拟训练环境。飞行员可以利用飞行仿真器进行飞行控制训练，宇航员可以进行太空行走训练。这种环境无疑要比真实的训练环境安全很多，同时还兼备真实感。

4.4 通信应用

虚拟现实技术的可通信性决定了它在通信行业也有十分广泛的应用。利用这一技术处于不同环境和空间的办公人员可以实现逼真的交流和指挥。“虚拟会议室”系统就是一个典型的应用，与会人员不受地点限制的同时，远程逼真交流还可以提高会议效率。

4.5 医学教学应用

虚拟现实技术在医学教学领域具有广阔的应用前景。在医学教学和训练中，研究人员和学生能够使用虚拟现实技术对虚拟人体模型来进行操作。在虚拟环境下，学生可以对虚拟人体模型的组织器官和结构进行实时三维观察，甚至可以利用虚拟现实技术建立虚拟手术室，学生可以对虚拟人体组织进行逼真手术操作。虚拟现实技术的应用能够使操作者体验真实的人体结构，预测手术结果。利用虚拟现实技术还可以实现专家远程实时会诊和手术。所以，虚拟现实技术在医学及教学中具有重要的现实意义。

4.6 教育和娱乐应用

虚拟现实技术在人们日常生活的娱乐和教育方面同样应用广泛。这些领域与人们的生活息息相关，人们可以观赏虚拟现实电影，或者去看场虚拟舞台剧；还可以在虚拟教室里听老师讲课，模拟真实的物理实验室等等。有些游戏公司还推出了虚拟现实游戏。这种游戏可以让人在虚拟环境下直接与对手对决，真实感与刺激性兼备非常受玩家欢迎，收到非常好的经济效益。

6 结束语

总而言之，虚拟现实技术近年来的快速发展，在许多领域都有十分广泛的应用且前景广阔。我们相信在不久的将来，随着技术的进步和研究的深入虚拟现实技术会为人们带来更加震撼的体验，甚至改变人们的生活方式，为生产生活创造更大的社会价值。

参考文献

[1]洪炳熔，蔡则苏，唐好选.虚拟现实及其应用[M].北京：国防工业出版社，2015（09）：4.

[2]张世昌.先进制造技术[M].天津：天津大学出版社，2014（04）：6.

[3]梁艳霞，聂如春.基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计[J].机械工程师，2013（04）：110.

[4]朱书华等.虚拟加工技术及其在曲轴生产中的应用[J].机械工程师，2015（03）：3.

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关键词 虚拟现实技术 教育领域 应用

中图分类号：G434 文献标识码：A

0引言

基于虚拟现实本身的技术特点，可以为教学提供新的方式，如在具体的课堂中，虚拟现实技术为学习者提供了可视化的模型或模拟器，这些作为教育教学的辅助工具促进了学生对教学内容的理解。同时，通过虚拟现实技术可以构建沉浸式虚拟现实环境系统，为学习者提供视觉、听觉、触觉等多感官体验的互动方式，既可以培养学生的学习兴趣与热情，又能使教育教学达到事半功倍的效果。因此，对虚拟现实技术及其在教育领域的应用进行研究具有重要的现实意义。

1虚拟现实技术简介

1.1虚拟现实的概念

虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观又自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境。

1.2技术关键

虚拟现实技术关键需要构建虚拟世界的三维模型库，根据3D几何特征、物理属性等特征构建模型大数据，模型种类包括实体模型、柔体模型和粒子模型等等。此外，模型还是具备四维特征，即随时间变化，比如春夏秋冬、草木枯荣以及文物古迹。虚拟现实的应用也是VR+级别的革命，就像现在的互联网+，可以改变世界的方方面面，可以虚拟的地方就有虚拟现实技术。

2虚拟现实技术在教育中的应用价值

2.1拓展学习空间

虚拟现实技术拓展了学习的多维度空间，利用虚拟现实技术可以彻底打破时间与空间的限制，消除时间与空间造成的认知阻断。大到宇宙天体，小至原子粒子，学生都可“进入”这些物体的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察清楚的变化过程，通过虚拟现实技术可以在很短的时间内呈现给学生观察。例如，通过虚拟现实技术，学生可以身临其境般畅游深海，与各种海洋生物为伴，认识奇妙的海底世界。

2.2激发学习兴趣

虚拟现实的直观体验更能激发学习者的学习兴趣。相对于传统教育中知识的扁平性，虚拟现实教育的呈现更立体。将虚拟现实技术引入教学，在实现人与机器的交流、通过网络进行人与人之间交流的同时，让学习变得游戏化、情境化，真正做到寓教于乐，促进交流、知识表达及应用，有利于更好实现教育目标。

2.3增加教学安全性

虚拟现实技术让学习变得更安全。虚拟现实技术可模拟某些真实情境，在安全的前提下让学生学会应对某些现实场景中不可预知的危险。在虚拟实验室，学生可以用虚拟实验器材进行实验，避免危险化学品可能引发的安全问题。

3虚拟现实技术在教育中的具体应用

3.1模拟训练

虚拟现实技术在教学中应用几乎最成功的案例就是模拟训练系统的开发与研制。由于空间探索和军队战争训练需要高昂的费用，以及这些领域需要极高的安全性与可靠性，使得虚拟现实技术最早应用在了这个领域，并且发挥出了巨大的使用价值和商业价值。随着社会的进步，虚拟现实技术也延伸到的一般的医学教学、汽车驾驶以及电器维修等需要培养各种操作技能的领域。在动作技能的学习中，学习者只有从虚拟现实系统中接受到操作或动作的反馈才能起到积极的学习作用。因此，在运用虚拟现实技术研发模拟训练系统时应该具体考虑学习产生的条件以及教学的效果，这种模拟训练系统应该能够提供真实的模拟训练的情景、校正学习者的错误以及跟踪学习者的学习过程等功能。

3.2虚拟实验室

利用虚拟现实技术建立的各种虚拟实验室在教育上应用前景广阔，尤其在物理、化学、生物等需要实验的学科中更是如此。创建这种虚拟环境的演示物体可以摆脱真正实验室所需要的昂贵的设备，减少了教育部门的实验开销，教学的效果基本接近运用真正的实验仪器设备进行实验所能达到的教学效果。学生可以在跟真实实验室几乎相同的学习环境中学习，学生之间可以相互讨论学习到的概念。如果学生通过匿名的身份进行角色扮演，那么它所能达到的教学效果有可能达到甚至超过在真实实验室环境中进行实验的效果。虚拟实验室基本上分为两类：一种是由编程者设计只能插入并操作实验中有限的实物，这是现今大多数虚拟实验室系统的工作环境；另外一种是基于广泛学科领域知识的虚拟现实系统。

3.3科学研究

国内许多高校都建立了国家实验室开展虚拟现实方面的研究工作。其中北京航空航天大W建立了虚拟现实技术国家教育部重点实验室，曾经为我国自行研制的歼8飞机研制了虚拟现实飞行模拟器；浙江大学计算机辅助设计和图形学（CAD/CG）国家重点实验室也开发了桌面虚拟建筑环境实时漫游系统；其他高校如清华大学、西安交通大学对虚拟现实的真实感和立体现实技术都进行了广泛的研究，使得我国在虚拟现实基础理论研究方面硕果累累。

3.4虚拟学习环境

虚拟学习环境，简称VLE技术。如今国内教育技术对虚拟学习环境的研究多数都停留在如Blog应用这种符号性的交流上，研究如何对学习者之间这种文字性的相互交流进行教学设计。真正对虚拟现实学习环境的研究是对分布式真实虚拟现实感的教学环境的开发与应用进行研究，通过人体模型或者化合物等分子结构演示的虚拟体验，教育者和学习者之间，或者学习者和同伴之间可以在一个虚拟的现实空间中，进行虚拟人之间的面对面的情感交流。

4结语

虚拟现实技术的使用为远程网络教学模拟真实的学习环境提供更加便利的条件，对现阶段课堂教育进行虚拟仿真提供必要的支持，为教学活动的具体实施提供一种全新的教学模式，虚拟现实技术将在教育中发挥重要应用价值，包括军事院校教学、体育专项训练、医学学生模拟实习、飞机操作等教学中，有利于教育事业的改革和创新。

参考文献

[1] 李建荣，孔素真.虚拟现实技术在教育中的应用研究[J].实验室科学，2014，03：98-100+103.

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利用路由和远程访问服务实现的虚拟专用网技术不但可以方便的使远程用户同企业内部网络之间建立安全可靠连接，而且能够做到节约成本的前提下保证企业网络的高效的资源共享和信息传递，因此，应用路由和远程访问服务实现企业虚拟专用网技术在企业网络安全访问中能够解决网络面临的一系列安全问题。

【关键词】

远程访问服务；虚拟专用网技术；网络安全

1.引言

随着互联网的飞速发展，网络安全问题日益严峻，特别是企业网络的安全访问和资源共享关系到公司的各种切身利益，而虚拟专用网是在因特网中开辟的一条安全访问隧道，并且通过数据包加密和签名等安全措施实现公共数据网的安全性，可以非常方便快捷的实现企业网络的外部用户直接访问到企业内部网络。虚拟专用网可以跨专用网络或公用网络创建安全的点对点连接，极大地降低了企业用户的费用，而且提供了很强的安全性和可用性。利用路由和远程访问服务实现的虚拟专用网技术采用了的网络安全机制主要包括认证技术、加解密技术、数字签名技术以及其它网络安全技术等，这些网络安全技术能够有效的避免企业的各类重要信息在因特网上传输时不被黑客捕获或无法对数据进行解密处理，因此，利用路由和远程访问服务实现的虚拟专用网技术不但可以方便的使远程用户同企业内部网络之间建立安全可靠连接，而且能够做到节约成本的前提下保证企业网络的高效的资源共享和信息传递，应用路由和远程访问服务实现操作系统的虚拟专用网技术在企业网络安全访问中能够解决网络面临的一系列安全问题。

2.路由和远程访问服务在系统中的构建

路由和远程访问服务是服务器类操作系统中比较重要的一类服务，主要将路由和远程访问的功能进行配置，使服务器配置成为适合进行远程访问的服务器，它能够实现企业网络的外部员工或流动工作人员快速便捷的连接到企业内部网络，同时可以实现远程用户可以像企业内部网络上的用户一样进行资源共享和数据交换。这与基于网络设备的远程访问技术有所不同，基于网络设备的企业网络组建采用的虚拟专用网技术基本上是采用各个厂商的硬件VPN、路由器等，而利用服务器类操作系统内置的路由和远程访问组建虚拟专用网络价格低廉、管理方便、性能良好，而且容易维护。

利用路由和远程访问连接的用户可以使用企业内网的所有服务，其中包括文件服务的共享、企业打印机共享、企业Web服务的访问和邮件服务及数据库服务的访问。例如，在运行“路由和远程访问”的服务器上，客户端可以使用Windows资源管理器来建立驱动器连接和连接到打印机。由于远程访问完全支持驱动器号和统一资源定位器UNC名称，因此连接到企业内网的外部用户的大多数应用程序不必进行修改即可直接使用。

路由和远程访问是Windows Server 2003的默认Windows组件，其初始状态为停用，因此在构建路由和远程访问之前必须将其激活，只有在路由和远程访问管理控制台中服务器上的箭头变为绿色的向上箭头，才表明此路由和远程访问服务已经被激活。

3.远程访问服务器在系统中的实现

远程访问服务器在操作系统中成功的实现的前提必须要进行远程访问服务器属性的配置。对常规属性设置，在操作系统的路由和远程访问服务中，可以使该服务器作为一个路由器或者是一个远程访问服务器。当作为路由器时，它可以作为企业网和因特网之间的一座桥梁，因此可以通过选中“远程访问服务器”复选框来改变该服务器的角色，使其成为一台虚拟专用网服务器。对远程访问服务器的安全设置，虚拟专用网始终是通过公用网络在虚拟专用网客户端与服务器之间建立的逻辑连接。为了确保隐私安全，必须对通过该连接发送的数据进行加密。路由和远程访问中的安全信息包括身份验证方法和记帐提供程序。身份验证方法包括默认的Windows身份验证和RADIUS身份验证，服务器通过一系列的验证方法对远程系统进行身份验证。远程用户IP设置，远程VPN客户必须通过IP地址连接到服务器从而访问企业网络，通过IP设置可以给远程客户机指派IP地址。一般通过两种方法来指派：第一种是利用企业网络内部的DHCP服务器动态的分配IP地址，另一种方法是指定某个范围的静态地址池，其中“启用IP路由”可以使远程企业用户访问到此远程访问服务器所连接的整个企业内部网络。

远程访问服务器端口的配置决定着虚拟专用网的请求的成败，在企业网络远程访问过程中，网络设备是建立点到点连接所使用端口的硬件或软件，而端口是用来支持单个点对点连接的设备的信道，在路由和远程访问管理控制台中可以监视和管理各种端口，而且可以更改各端口的配置，例如：对WAN微型端口（PPTP）和（L2TP）的数量的更改。在WAN微型端口（PPTP）中，“远程访问连接（仅入站）”是为企业用户启用远程访问，“请求拨号路由选择连接（入站和出站）”是为企业用户启用请求拨号路由。

完成远程访问服务器端口的配置之后，接下来就是进行用户拨入的配置，企业远程访问服务器同时也具备域控制器的功能，它是通过“活动目录用户和计算机”来管理企业远程客户的，而它所管理的用户对象属性中存在“拨入”选项卡，“拨入”属性可以允许或禁止远程企业用户连接到企业内部服务器上。其中“回拨选项”可以为远程用户拨入实现多种不同的功能，当用户拨号到企业路由和远程访问服务器后，只要账户正确就允许与企业网络建立

连接，则选择“不回拨”；当远程企业用户拨入到路由和远程访问服务器后，输入正确的账户，服务器会要求用户输入回拨的电话号码，然后挂断电话，并由服务器对用户进行拨号，为远程用户节省电话费用，则选择由呼叫方设置，这种方法仅针对路由和远程访问服务。

需要注意的是由于企业的规模各不相同，因此企业内部节点数量和网络带宽等也不同，远程访问服务器可以根据企业自身的状况选择以下三种不同的方式来部署：

（1）单接口VPN服务器。此时用企业的核心路由器或硬件防火墙负责转发IP数据包到因特网并对外网提供各种服务，企业客户端在呼叫服务器时的地址就是核心路由器或硬件防火墙的公网地址。

（2）双接口VPN服务器。适用于企业网络中具有多个公网地址。这种方式可以减少核心路由器或者硬件防火墙的网络负载，因为双接口VPN服务器网络中，客户端直接通过VPN服务器访问企业内部网络。

（3）服务器做VPN服务器。如果企业原先通过服务器构建企业网络，可以在服务器上启用VPN服务器，或者是直接采用ISA Server作为服务器，在ISA Server上启用VPN服务器并且代替原来的防火墙与路由器。

4.远程客户端网络连接的构建

远程客户端网络连接直接决定客户端是否能成功访问企业内网，虚拟专用网络VPN客户端能使用“点对点隧道协议”（PPTP）、“第二层隧道协议”（L2TP）和“IP安全协议（IPSec）”来创建一个通往VPN服务器的安全隧道。通过这种方法，客户端就变成了专用网络上的一个远程节点。点对点隧道协议是一种常用的VPN协议，它使用支持56位密钥的MPPE增强加密方式，因此非常安全，而且易于进行配置和维护。在纯microsoft环境和混合环境中，基于点对点隧道协议的VPN客户端部署方便，而且可以通过使用远程访问策略的规则进行PPTP连接的允许或拒绝，使远程客户机能够在规定的时间访问公司局域网，并且可以实现各种安全的身份验证方式和加密方式。在客户端建立一个基于VPN的WAN微型端口（点对点隧道协议）连接后，就可以通过此连接自动获取一个VPN务器上分配的IP地址，从而实现客户端与企业内部网络构成同一个局域网。

当远程客户端通过VPN连接自动获取到一个和企业内网同一网段的IP地址后，就可以像在公司内部一样安全、方便、快速、高效地与Intranet交换机密的商务信息，从而实现企业网络用户跨因特网的安全访问。

5.总结

利用路由和远程访问服务实现的虚拟专用网技术不但可以方便的使远程用户同企业内部网络之间建立安全可靠连接，而且能够做到节约成本的前提下保证企业网络的高效的资源共享和信息传递，因此，应用路由和远程访问服务实现Windows的虚拟专用网技术在企业网络安全访问中能够解决网络面临的一系列安全问题。

参考文献：

[1]崔嵘.安全的企业VPN解决方案[J].微型电脑应用，2004（7）

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关键词： 虚拟现实 挖掘机 培训

Abstract: with the rapid development of modern economy and the level of production safety and raise the level of management, with the virtual reality technology to mining machinery homework personnel training simulation has become training high quality personnel of urgent need. This article is in this context, the virtual reality technology is applied to the simulation training of operators excavator, in hopes of domestic mining machinery training work provide some help.

Keywords: virtual reality excavator training

中图分类号： S222.5+5文献标识码：A 文章编号：

引言

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。简单而言，VR技术就是让用户沉浸于一个虚拟的计算机人工环境中，通过虚拟现实软件和外部设备与计算机人工环境进行互动、构思，从而完成所希望达到的目的。其概念图如图1所示。

图1 虚拟现实

虚拟现实技术能以一种直接的信息传递方式，能提供图文声像并茂的，自主控制的人机交互的情景；还能按超文本、超链接方式组织管理学科知识和各种教学信息，提供生动活泼的直观形象思维材料、展现不能直接观察到的事物等，形成知识点。这有利于培训人员的主动发现、主动学习、主动探索，培训人员可以从思维、情感和行为三个方面参与培训活动。1.工程施工机械作业人员的培训现状

据统计，在全国范围内各类工程机械每年销售量在 15 万台左右，并呈不断攀升趋势，按每台机械需要二名操作员计算，每年需要操作员 30 万名左右。现阶段，挖掘机操作的培训采取上机实际操作的方法，在实际培训中，几个、甚至几十个人轮流使用同一台机械，这要求培训机构有更多的机械，使得挖掘机驾驶员培训是一项耗资非常高的职业培训，其主要表现为：设备投入高、日常消耗大。

基于以上原因，在国内大发展的过程中，工程机械作业人员不仅数量上远远的达不到市场需求，而且导致了工程施工机械事故的频频发生。其本质在于工程机械作业人员专业知识不足，操作技能不熟练，安全操作素质不高，误操作等。

2. VR技术在工程施工机械培训中的应用

为提高工程机械滞后的培训过程和培训方式，提高作业人员的安全素质，保证工程机械安全、稳定的运行，减少生产过程中的事故发生的频率，本文将引入一种基于虚拟现实的新型工程机械作业人员培训方式。目前，虚拟现实技术已在军事、航天、建筑、机器人及制造、医学、教育及娱乐等众多的场所得到广泛的成功应用。在工程施工机械作业人员的培训中也取得了显著的效果。

2.1用虚拟现实沉浸性，提高对挖掘机结构和工作原理的了解

该系统利用计算机三维虚拟仿真技术产生逼真的三维立体的挖掘机工作场景和工况，如图所示。受训人员通过大屏幕投影仪或佩戴立体成像眼镜，在立体场景中操作挖掘机，具有很强的身临其境的感觉。

此外，通过该系统还可以近距离，多个角度的观察挖掘机金属结构和运行机构，甚至于平时看不到的部件，如减速箱内部等，都可以进行实时的观察，能让学员直观、全面的学习挖掘机各个部件的运行原理和工作方式。

2.2用虚拟现实的交互性，提高作业人负实际操作的能力

该系统可以很好的让操作员与运行中的三维立体场景实时交互，在各场景中可以进行虚拟挖掘机挖土甩方，挖掘机上下坡，挖掘机坑沟填埋，挖掘机行驶停放，挖掘机道路清障，挖掘机土堤作业，挖掘机挖沟刷坡等工作。如图2所示。使操作者初步了解挖掘机的基本原理和基本知识，体会操作挖掘机的动作要领，感受各类安全装置的动作方式。

图2 挖掘机虚拟场景

2.3事故再现与案例分析

在操作训练中，受训人员可通过现场复现功能来观察分析自己的操作训练情况，特别是训练过程中发生重大错误，如挖土撞车时撞车、行车时撞障碍物等，可利用再现的效果来判断和分析错误原因。适合于毫无挖掘机操作经验的学员进行操作培训，部分具备操作员资格的新手进行实战练习。

3. 该系统的主要优点

与以前的培训与考核方式相比，基于虚拟现实技术的挖掘机模拟操作系统有强大的功能，在进行训练、考核、安全技术教育方面具有如下优点:

3.1安全性高

使用挖掘机模拟操作系统可以安全地进行挖掘机上下坡、挖掘机挖沟刷坡以及非常危险的安全性实验，这在实车实验中是无法达到的。

3.2再现性好

由于挖掘机运行状态和使用工况等因素很难控制，实车实验再现性较差。而基于虚拟现实技术的挖掘机模拟器则可以方便地进行数据采集、机型模型的选择和模拟环境的设定，再现性好

3.3可方便地设定各种条件，经济性高

与实车实验相比，模拟器占地小、耗能少，在软件环境中还可以便利地设定各种实验条件和实验参数。

4. 总结

虚拟现实技术是一项多学科的综合技术:其基本思想是利用现代科技的手段，人为制造一个虚拟的空间，人们能够在这个空间中实现看、听、移动等交互活动，就像在真的环境中一样，用户可以通过计算机进人这个环境并能操纵系统中的对象与之交互，三维环境下的实时性和交互性是其主要特征。

将虚拟现实应用于挖掘机械作业人员培训，就是将虚拟现实的概念进行设计并构思成可视化和可操作化;实现逼真的现场效果;通过计算机接口，给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而自然的感知交互手段，最大限度利用计算机仿真训练器对挖掘机作业人员进行培训，可以提高培训水平，缩短培训周期，减少培训费用。而基于虚拟现实技术的挖掘机培训系统在实际使用过程中也取得了良好的效果，显著提高了挖掘机操作人员的培训质量和效率。

参考文献：

［1］曾建超，俞志和.虚拟现实的技术及其应用.清华大学出版社，1996.3.

［2］王金龙.三维网格模型压缩算法研究.西安电子科技大学,2008.12.

［3］王金龙.三维网格模型压缩算法研究.西安电子科技大学,2008.12.

［4］王国庆.虚拟现实(VR)技术及其应用[J].航空计算技术，1994,(2):1-6.

［5］蒋庆全.国外VR技术发展综述[[J],飞航导弹,2002,(1):27-34.

［6］周前祥.航天虚拟现实仿真技术的研究发展[J].科技导报,1998(10):35-38.

［7] 王金义.计算机程序模块化设计中划分功能模块的技术和方法.石油化工管理干部学院学报.1993年第1期:63-67.

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论文摘要：虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术，能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，从而在现代教育领域内有着极其巨大的应用前景。本文主要探讨虚拟现实技术类型的划分，及其在现代教育领域中的应用及优势。

随着科学技术的迅猛发展，新的教学媒体不断涌现，继多媒体、仿真、计算机网络之后，教学技术领域又出现了一个新型教学媒体，它就是虚拟现实技术(virtualReality)。虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术，由于它能够创建与现实社会类似的环境，使使用者获得身临其境的感觉和体会，从而能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，因而，在教育领域内有着极其巨大的应用前景，可以预言，虚拟现实技术将成为现代教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。

目前，虚拟现实技术已在航空航天、医学实习、建筑设计、军事训练、体育训练、娱乐游戏等许多领域得到广泛应用。‘在国外，虚拟现实技术已应用于课堂教学。虚拟现实技术作为新的教学媒体，它的出现无疑将对现代教育教学产生深远的影响。

一、虚拟现实技术在现代教育中的具体应用

虚拟现实技术在各方面都展现出了强大的应用可能性，蕴藏了无限生机，它能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。新兴的教育形式必将因其优越的一面而在未来教育领域中占有一席之地。

虚拟现实技术在现代教育教学中的应用主要有以下六个方面。

1、科技研究

当前许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用，并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室，将科研成果迅速转化实用技术，如北京航天航空大学在分布式飞行模拟方面的应甩浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用；哈尔滨工业大学在人机交互方面的应用；清华大学对临场感的研究等都颇具特色。

2、虚拟学习环境

虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构显示等，在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程。亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动的灌输，有本质的差别。

3、虚拟实验

利用虚拟现实技术，可以建立各种虚拟实验室，如地理、物理、化学、生物实验室等等，拥有传统实验室难以比拟的优势，不仅可以节省成本，还可以规避真实实验或操作往往会带来各种危险。

4、虚拟实训基地

利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地，其“设备”与“部件”多是虚拟的，可以根据随时生成新的设备。教学内容可以不断更新，使实践训练及时跟上技术的发展。

5、虚拟仿真校园

教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。虚拟校园也是虚拟现实技术在现代教育中最早的具体应用，它由浅至深有三个应用层面，分别适应学校不同程度的需求：

(1)、简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览。

(2)、基于教学、教务、校园生活，功能相对完整的三维可视化虚拟校园。

(3)、以学员为中心，加入一系列人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台(包括虚拟考场)。

6、虚拟远程教育

虚拟现实技术使得Internet的一片平面世界首次出现了的三维场景，它刚一问世，便引起了极大的反响，得到众多的软硬件厂商的支持，成为了Internet是最具发展前景的新兴技术。虚拟现实在各方面都展现出了强大的应用可能性，蕴藏了无限生机，在教育领域中WEB站点中，它可广泛用于学习情景创设，增加学习内容的形象性和趣味性；可视化的导航自然的人机界面等方面。如：创建网上三维图书馆。

二、虚拟现实技术在现代教育中的优势分析

1．弥补远程教学条件的不足。在实际教学中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。

2．避免真实实验或操作所带来的各种危险。以往对于危险的或对人体健康有危害的实验，一般采用电视录像的方式来取代实验，学生无法直接参与实验，获得感性认识。利用虚拟现实技术进行虚拟实验，则可以免除这种顾虑，学生在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的或危害人体的实验。例如：虚拟的化学实验，可以避免化学反应所产生的燃烧、爆炸所带来的危险。

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[关键词]虚拟现实 工业旅游

随着计算机技术的飞速发展,涉及计算机图形技术、人机交互技术、人工智能、传感技术等领域的虚拟现实技术在近阶段同样高速发展。虚拟现实技术通过计算机模拟出一个三维的虚拟世界,为用户提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟,令用户如同身临其境。由于虚拟现实技术所具有的突出特性,目前虚拟现实技术已广泛应用在军事、医疗、教育、文化、航天、水利、城市规划等方面,无形中改变着我们的工作、学习、生活的方式,因此也成为学者们当前关注和研究的热点。

工业旅游是伴随城市化和工业化高速发展而产生的,是融合知识、观光、休闲的一种旅游项目。工业旅游在满足大众好奇心的同时,也可以宣传企业文化、提升企业形象,随着工业旅游的深入发展,将来也可以成为企业新的经济增长点。工业旅游最早出现在西方,人们把倒闭、废弃的工矿企业重新进行改造,转变成为工业博物馆、景观公园、艺术表演场地、设计公司的办公场所等现代实用场所,逐渐发展成为工业遗产旅游。随着工业遗产旅游的发展,旅游开始进入生产经营中的工业企业,从而形成现在完整的工业旅游概念。我国在经历了几十年的工业高速发展后,工业企业逐步成熟,对于工业旅游的认识不断深入,近年来越来越多的工业企业开始加入到工业旅游中,并呈现出一种快速增长的趋势。

一、虚拟现实技术涉及了多种学科的技术,综合利用了多种先进技术装备,具有如下三个主要的特点

1. 沉浸性。指用户感觉完全置身于虚拟世界中,被虚拟世界所包围。由于虚拟现实技术提供的多感知性,用户不仅具有常见的视觉、听觉感知,还具有触觉感知、嗅觉感知、运动感知等。通过多感知性,使用户沉浸于虚拟世界中,由被动的观察者成为主动的参与者,参与虚拟世界的活动。

2. 交互性。在虚拟现实系统中,交互性的实现相比以往的人机交互方式有了巨大的改变,不再像以往那样完全依赖于键盘、鼠标,借助于虚拟现实系统殊的硬件设备,人与虚拟现实世界可以通过自然的方式进行交互,例如人的走动、头的转动、手的移动等等。

3. 想象性。虚拟现实技术不仅可以虚拟构建真实存在的环境,还可以构建人们的想象空间,从而去体现设计者的思想,实现一定的目标。虚拟现实技术为人类认识世界提供了一种全新的方法和手段,为人类去探索和研究已知以及未知的问题提供了新的方法及思路。

充分利用虚拟现实技术所具有的鲜明特点,在工业旅游中发挥虚拟现实技术的优势,从而完善、促进工业旅游。

二、增强工业旅游中知识的传播与普及

在工业旅游过程中,工业企业或多或少都会对工业企业的制造流程、制造工艺进行一定的介绍,但是由于制造流程、制造工艺涉及的知识专业性、理论性较强,有些很难通过讲解员的讲解完全说明,并且很多机器设备内部结构也是无法直接观察到的,因此目前的讲解方式还不能十分有效的进行知识传播。但是通过虚拟现实技术,就可以完全解决这些问题,通过对厂房、机器设备的虚拟构建,在计算机的虚拟平台上就可以构建任何我们需要的部件,不仅可以渲染动画进行工作原理、工作流程的介绍,还可以提供计算机终端设备供参观者模拟操作,从而极大提高知识的普及和传播。

三、增强工业旅游中的冲击力、感染力

由于虚拟现实技术是以计算机平台为基础的,因此通过虚拟现实技术生成的虚拟环境、虚拟模型都可以利用计算机的图形技术进行画面的优化,从而为参观者呈现出精美绚丽的画面。在拥有了优质画面的前提下,充分发挥计算机多媒体技术的优势,声觉、触觉等设备营造出完整地虚拟现实环境将给予参观者多感官的刺激,带给参观者强劲的冲击力、感染力。

四、增强工业旅游过程中的安全性

在工业企业中,总是有些区域是具有一定危险性的。在参观过程中,由于人员数量多,人员的组成结构复杂,增加了工业企业管理上的难度。而利用虚拟现实技术,可以在实地参观中避开潜在危险区,通过在虚拟厂区系统中模拟游览来替代实地参观,从而彻底避免危险情况的发生,增强工业旅游的安全性。

五、增强工业旅游企业的宣传方式

通过虚拟现实技术完成了虚拟厂区的整个系统之后,可以利用系统在多种途径进行知识传播和企业宣传。例如:在多媒体放映厅进行大屏幕播放、装载在单机上供使用者单机操作、还可以通过互联网使普通民众在网络上进行浏览操作、通过系统导出数据刻录在光盘等媒介后,用户可以在个人电脑上进行浏览。总而言之,虚拟现实技术可以极大丰富工业企业现有的宣传方式。

六、增强工业旅游企业的规划管理能力

通过扩展系统功能,可以为工业企业提供一个全三维可视化的规划管理系统平台,在管理系统中工业企业可以对厂区的改建、扩建规划方案进行可视化的评估论证,为规划方案的修改完善提供有力的支持。同时对于厂区中的地下管线等隐蔽设备,通过系统可以进行可视化的管理,从而极大提高地下管线等隐蔽设备的管理、维护水平。

本文从虚拟现实技术入手,对虚拟现实技术在工业旅游方面的应用进行了阐述,结合虚拟现实的技术特点对它在工业旅游应用中的优势进行了初步的介绍,对于虚拟现实技术在工业旅游中更深入的应用,有待于以后的研究。随着工业旅游的不断发展,虚拟现实技术的进步,虚拟现实技术与工业旅游的结合必将更加紧密,推动工业旅游更加蓬勃的发展。

参考文献:

[1] 张 洁 李同升:我国工业旅游发展的现状与趋势[J].西北大学报(自然科学版),2007年6月,第37卷第3期.

[2] 莫毅华:基于VRML的可视化技术在科普展教中的应用[D]:(硕士学位论文).华中科技大学,2006.

[3] 黄心渊:虚拟现实技术及应用[M].北京:北京科学出版社,1999.

[4] 方 丽:虚拟校园的研究与实现[M].西安科技大学,硕士学位论文,2007.4.

[5] 丁爱玲 周琳等.计算机图形学.西安电子科技大学出版社,2005.7.

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关键词：虚拟现实；房地产；竞争力

一、虚拟现实技术的主要特征

虚拟现实技术具有以下最主要的特征：（1）沉浸性。虚拟现实技术是由计算机产生逼真的三维立体图像，再利用一些经过特别设计的外部配件和技术，如数字头盔、数字手套、座舱、全方位监视器等，为使用者构建一个感觉上真实，但实际上并不存在的一种情境。使用者与虚拟环境中的各种对象相互作用时，就如同在现实世界中的一样。（2）交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。

二、虚拟现实系统的类型

1．简易型虚拟现实系统。简易型虚拟现实系统又称桌面虚拟现实系统，是利用个人计算机进行仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口，使用者通过键盘、鼠标便可与虚拟环境进行交互并操纵其中的物体。这种系统的最大特点是缺乏真实的多感知的现实体验，但结构简单、价格低廉，易于普及推广。

2．沉浸型虚拟现实系统。沉浸型虚拟系统是一套比较复杂的系统。它利用头盔显示器、位置跟踪器、数据手套等设备与虚拟世界进行交互。由于这种系统可以将使用者的视觉、听觉与外界隔离，因此，用户可排除外界干扰，全身心地投入到虚拟现实中去。这种系统的优点是用户可完全沉浸到虚拟世界中去，缺点是系统设备价格昂贵，难以普及推广。

3．分布式虚拟现实系统。分布式虚拟现实系统是利用远程网络，将异地的不同用户联结起来，共享一个虚拟空间，多个用户通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，达到协同工作的目的。这种系统最大的特点是对资源的共享，也是虚拟现实系统的发展趋势。

三、虚拟现实技术在房地产业中的应用

正是由于虚拟现实具备真实的体验、友好的人机交互等特征和功能，越来越多的虚拟现实系统及设备不断地进入市场。同时，VR技术也逐渐从飞行仿真、战争应用进而应用到教育、科研、娱乐、建筑、医疗、工业等各个方面。本文重点探讨虚拟现实在房地产业的应用及前景。

随着房地产业的竞争越来越激烈，目前楼盘在规划设计和空间创意方面，已经难有实质性的突破。而且购房者日益成熟，他们需要更直观、更快捷、更全面的了解楼盘本身的信息，传统的楼书、条幅等已无法完全满足他们的需求。投资商在规划初期或楼盘即将封顶之际，展开宣传攻势，向购房者们介绍自己在质量、设计、环境等方面的特点及优势，以吸引他们租购的欲望。但由于楼盘尚在建造之中，购房者无法得知实物在装饰设计，外形外观及建筑质量方面的实际情况。因此投资商需找来与此楼盘相似的实物进行拍摄，或制作设计平面外观图形来向客户宣传。

由于技术的独特性和提供信息功能的集成互动性，集影视广告、动画、多媒体、网络科技于一身的虚拟现实技术在新的市场需求下，成为最新型的房地产营销方式。其最主要的核心是房地产销售。同时在房地产开发中的其他重要环节包括申报、审批、设计、宣传等方面都有着非常迫切的需求。虚拟现实具体可以应用在以下几个方面：

1.项目的招商和审批。传统的效果图等表现手段容易被人为修饰而产生误导，而把楼盘做成三维动画，投资商可通过沉浸虚拟现实，评估各种方案的特点与优劣，以便做出最佳的方案决策，不但可以避免决策失误，而且可以大大提高该房产的潜在市场价值，从而提高土地资源利用效率和项目开发成功率，保护投资。利用虚拟现实技术作为大型项目的展示工具，在申报、审批时，能使目标受众产生强烈的兴趣，项目策划者的诉求更易为他人所认同，使项目的报批顺利及时通过，从而为项目开工争取宝贵的时间。

2.方便经济的设计工具。三维动画技术不仅仅是一个成功的演示媒体，而且还是一个方便的设计工具。在盖一座现代化大厦之前，首先要做的是对这座大厦的结构、外形做细致的构思并定量化，这需要设计许多图纸，当然这些图纸只能内行人读懂，三维动画技术可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境，使以往只能借助传统的沙盘设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界，大大提高了设计和规划的质量与效率。

3.新颖先进的营销手段。在房地产销售中，传统的做法是制作沙盘模型。由于沙盘模型要经过大比例缩小，因此无法以正常人的视角去感受小区的建筑空间，更无法获得人在其中的真实感受。同时，在模型制作完成后，修改的成本很高，而且几乎没有重复应用的可能性，很有局限。近年来效果图和三维动画虽然得到普及应用，然而，效果图只能提供静态局部的视觉体验。动画虽有较强的动态三维表现力，但不具备实时交互性，观察者只能按照事先设定好的路线和角度来浏览，信息获取不够全面。楼盘优势往往无法表现。应用虚拟现实技术，突破了传统的三维动画的被动和无法互动的缺点，给客户带来真实感和现场感，能更快更准确的获得定购决定，加快商品销售速度。

4.快捷的传播途径。虚拟现实技术还可以应用在网络和多媒体中，更方便快捷的传播产品信息。例如：（1）在房交会以及售楼中心以三维互动的交互式展示手段，不仅可以全面提升房产的品牌形象，更使该项目从众多楼盘中脱颖而出，直接获得消费者的关注，认知，认可。（2）通过Intel进行楼盘宣传，让各地购房者能够即时观看，加快信息传播速度，扩大信息传播范围。我们不妨做个比较，比较一下房地产业各种营销手段的差别：

综上所述，与传统的售楼推介方式相比较，虚拟现实解决方案的各个指标具有明显优势。它在房地产业的应用，可以大大提高项目规划设计的质量，降低成本和风险，加快项目实施进度，加强各相关部门对项目的认知和管理，极大地提升房地产开发商的品牌效应，促进房产销售。虚拟现实是一种更加先进全面的直观销售方式，更具备竞争力的营销手段，也必然给房地产商带来最终的长远效益。

作者单位：张英 吉林化工学院经济管理学院

袁宏波 东北电力大学

于海龙 东北电力大学

参考文献：

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【关键词】虚拟现实，建筑施工，应用

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

随着信息技术变革对现代社会带来了巨大的冲击和影响，针对建筑施工这一领域，如何加快施工生产的信息化是改造和提升传统建筑业、促使施工生产进步与发展的方向。研究和开发土木工程施工技术的数字化和集成化，可促进我国建筑业的发展，改造和提升建筑业的生产水平。特别是虚拟现实所衍生的虚拟建筑技术的诞生，促使建筑业发生着根本性的变革。

二、虚拟现实技术概述

所谓虚拟现实是20世纪90年代以来在美国兴起的一门崭新的综合性信息技术、它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接 口技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术及人的行为学研究等多项关键信息技术, 是这些技术高层次的集成和渗透, 并以模拟方式为用户创造了一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界, 给用户以视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验, 为人们探索宏观世界和微观世界中由于种种原因而不便直接观察的事物的运动变化规律, 提供了极大的便利。虚拟现实技术具有以下几个明显的特征:动态性、系统性、分布性、交互性、实时性、一致性、可信性、直观性。

三、虚拟现实技术在建筑施工中的应用

1、在培训中的应用

在虚拟环境中对施工人员进行培训,能有效地保证复杂结构施工安全高效.另外,现代新型的结构形式,结构的最终受力状态和结构的施工安装过程有密切关系,建筑结构施工中前往往要对施工方案进行受力状态复核，如在预应力空间结构中,索的张拉次序及张拉力对结构最终成形的受力状态及使用状态都影响巨大,施工阶段的内力复核非常必要，基于计算机仿真技术的虚拟现实技术可以很好的解决这个问题,在施工过程计算中,可以针对不同的施工阶段,不同的边界条件,适时的修改结构的内力计算条件,动态的跟踪观察复杂结构在施工阶段的内力及变形状态,为结构的成形安装和最终使用状态下结构的受力安全提供保障，上海海湾国家森林公园内茶长厅钢结构设计及钢构件的安装均是钢结构施工中在虚拟施工上的一个成功尝试,另外园中超过24米跨度的2摊拱桥施工,更是验证了虚拟现实技术在工程实践中的运用.在工程施工中其工作主要包括三部分:

首先，钢结构施工方案及其优化。

其次，桅杆起重机和钢构件内力及焊接变形分析。

最后，建筑外观与公园景观的虚拟漫游。即在建筑物建成之前,虚拟显现建筑物建成后周围的环境,获得直观的视觉效果.该项目的开发研究为虚拟施工的应用提供了重要经验，在大跨度结构施工中,由虚拟现实技术构造的虚拟施工环境,可以虚拟大跨度钢结构工程施工的全过程,技术人员可以通过该虚拟施工环境对施工方案进行验证，在茶餐厅钢构架的建设中,通过虚拟现实技术真实地反映了这座六边形,室内空间超过30米的宝塔形钢结构在各施工阶段中各结构节点的内力情况,对工程建设的施工方案，施工流程起到指导性的作用。

综上所述,虚拟现实技术己基本应用到建筑产业链的全过程,从规划构思、方案可行性研究、建筑设计、结构设计、施工管理和施工方案制定等全过程,虚拟现实技术都发挥了巨大的作用,并取得了一些成就,虚拟现实技术是一项高尖端技术,它还有很多不完善的地方，但是虚拟现实技术在建筑业中有着广阔的应用前景,它将改变人们的传统理念,带给工程界一个崭新的天地。

2、在设计中的应用

虚拟现实施工方案设计是利用虚拟现实技术构造一个虚拟施工环境, 在此虚拟环境中 , 建立围场景、结构构件及机械设备等的三维CAD 模型和有限元模型, 形成基于计算机的具有一定功能的仿真系统, 让系统中的模型具有动态性能, 并对系统中的模型进行虚拟装配, 根据虚拟装配的结果, 在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改。沉浸性和交互性是虚拟现实系统关键的两个特性, 这两个特性充分反映了建筑施工方案设计在人机关系上的基本特征, 它们充分反映了设计者的主导作用: 从过去只能在计算结束后查看计算结果, 到能沉浸到虚拟现实的环境中参与整个计算过程; 由过去的经验、静态和类比设计转向动态优化设计。在虚拟现实的环境中进行建筑施工方案的分析和设计时,设计人员能对可视化的虚拟模型进行适时修改, 从而优化施工方案。

（一）搭建用户与设计者的交流平台

当设计者根据用户最初提供的需求确定设计方案时，设计者往往确定一个方案与用户进行交流、确认。通过传统的介绍虽然也能使用户了解到，但由于设计者的表达能力和客户最专业知识的认知程度不同，交流的过程可能会出现很多问题。然而设计者可以通过虚拟现实技术，展示给用户一个虚拟的施工方案进行过程，以及施工过程中出现的问题都将呈现给用户。用户可以根据现象来告诉给设计者方案与自己的需求之间是否吻合，哪里需要改进。这样，通过虚拟建造技术给用户和设计者搭建了一个非常直观的交流，省去了其中很多不必要的中间环节，使得用户能更好的提出设计需求，设计者能够更加明确用户需求而建立其需要的设计方案。

（二）设计者的方案的自我修正

在实际的方案制定的过程中，设计者往往根据自己的经验来确定施工方案，然而，对于一些高难度的或者从未涉及的领域来说，经验往往会付出很高的代价。有些设计者根据自身自己能够估计到的问题进行考虑，然而往往现实总是与设计者所估计的有偏差，而这其中的偏差大小取决于设计者的水平。为此，设计者往往考虑到所有可能的问题，根据经验和运算来使自己的设计能够和实际更加接近。但是，正是由于建筑施工中使用传统的方式进行设计，使得很多方案在实际的操作过程中遇到问题，施工人员将问题反馈给设计者，设计者此时根据施工的现状对方案进行调整。虽然大多都能完成施工任务，但在此过程中所浪费的人力、物力、时间等问题确是十分巨大的。因此，通过虚拟建造技术，设计者可以在计算机上模拟出施工中可能出现的问题，进而对施工方案进行考察，从而使得设计者对自己的设计方案进行自我修正，达到设计者能够更好的确定施工方案的目的。

3、虚拟现实在建筑施工安全工程中的应用

（1）首先可以用在评价施工安全价值工程中。在施工过程中出现危险事故的原因主要有人的不安全行为、物的不安全状态、环境隐患和组织管理不力等。可以根据这四个因素的重要程度进行各个方面的安全价值分析，指定不同的安全方案。可以达到资金与安全程度的最大优化。

（2）各种施工设备的操作训练。尤其是某些重要工程中要采用先进的特种设备，而这些设备是不允许出现失误且需要不断反复的操作训练。即使一般的起重机、挖掘机、塔吊也需要熟练的操作，还有混凝土搅拌站等等。采用虚拟现实技术开发相应的设备模型用户通过各种传感及输入装置与虚拟场景的交互，使之通过虚拟的设备得到“真实”地训练。还可以观察操作过程中存在那些不规范的操作，可以提前改正，还可以观察～些设备的操作隐患。以此好采取相应的措施预防和加强。

(3）可以进行按事故过程模拟。有经验的工程师了解工程当中那些部位容易出现隐患，那些部位容易发生事故。比如爆炸、坍塌、坠落、交通事故等。利用虚拟现实技术可协助建立安全事故发生过程三维动态仿真模型，为以后类似的事故的分析、职工安全教育停工有力的工具支撑。

四、结束语

以上就是本人结合多年的实践经验和理论知识，对建筑施工过程中，虚拟现实技术的应用及作用做的浅要分析，希望可以为广大施工技术人员提供一些建议，从而促进我国建筑虚拟现实技术的飞跃发展。

参考文献

[1]杨明玉.虚拟现实技术在复杂建筑施工中的应用[J].淮南职业技术学院学报, 2006,6(18):85-87.

[2]张茂军.虚拟现实系统[M].北京: 科学出版社, 2001.

[3]张利,张希黔,陶全军等.虚拟建造技术及其应用展望[J].建筑技术,2003,5: 334- 337.

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论文关键词 ：虚拟现实 动态网站 B／S模式 网络系统结构

论文摘要 ：针对虚拟现实技 术的发展和 当前微机组装的实习现状 ，提出“动 态网站+数据库 +虚拟现实”的技 术万棠．设计基于 B／S模 式的网络 系统结构模型，该系统更新 、维护方便 ，有良好的通用性和可扩展 性．

虚拟现实 (Virtual Reality简称 VR)技术是近几年迅速发展起来的一种新 的人机接口技术，是一项以计算机技术为核心，综合视、听、触觉为一体，模仿现实三维空间的再现技术，利用虚拟现实技术，在计算机上可以逼真地模拟自然真实环境．随着计算机网络技术和计算机图形学 的不断发展，结合 VR技术，打破了传统的基于 Web的二维平 面交互模式，实现了基 于 Web3D三维空间交互模式 的第二代 Web技术(多媒体 +虚拟现实+Internet)．虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、建筑设计、军事训练、体育训练、娱乐游戏等诸多领域．目前，虚拟现实技术已应用于课堂教学，作为教学媒体对远程教学已产生深远的影响．

微机组装是高校计算机专业的一门应用及实用性较强的专业课程，学生在掌握微机原理和了解当前计算机硬件发展最新技术的情况下，自己动手组装计算机．高校大都开设这门课程，而大多数都是使用已经淘汰的计算机，远远落后于实际计算机硬件的发展．由于硬件条件的限制，使得理论与实际相脱节．而且，认识计算机结构，频繁地拆装计算机，硬件的损坏程度很大，实验代价太高。针对以上问题，本研究尝试将动态网站数据库技术和虚拟现实技术应用于虚拟微机组装系统的开发中，提出了一种基于 Web数据库技术，结合网络技术和虚拟现实技术口 的网络虚拟微机组装系统的结构模型，综合发挥各种开发工具的优势，设计研究基于虚拟现实技术的网络装机系统 ，为广大高校学生、电脑爱好者 、电脑经营者提供了一个很好的学习业务推广平台，也是今后远程教育的发展和趋势．

1 系统结构

本系统是一个基于网络的共享虚拟微机组装系统 ．使用者可以通过人机界面对虚拟环境中的硬件设备进行组装．系统展示的主要功能：计算机硬件设备展示 、安装过程演示、组装实验，并可 以实现多个实验者协同工作，共同完成实验．

如图 1所示 ，该系统的流程分为 3层，自下而上分别为数据库管理层、应用层和交互层．其中，交互层为使用者浏览界面，有关数据计算和数据处理在应用层，Web服务器负责接收远程或本地的 HTTP请求，根据请求从数据服务器获取相关资源 ，然后将结果转换成 HTMI 语言形式 ，生成 Web页面送到浏览器端．

数据库管理层：负责底层数据库的 日常管理，包括资源的入库、修改、删除、属性设置等相关管理功能． 应用层 ：是整个系统的后台管理层．包括文件查询模块、在线管理模块和用户管理模块等．根据使用者的实际需要进行相应的操作．

交互层：是系统各功能模块的可视化显示 ，使用者通过浏览器与服务器相连，完成各种操作．本系统采用 3层完全独立的结构模型，防止了对数据库的非法操作 ，系统安全性高．任何数据资源的更新或程序的升级都是由服务器端完成的，不影响客户端操作， 系统维护和升级 十分方便．对于客户端只需安装浏览器即可使用．

2 系统开发及运行环境

系统在 Windows2000环 境下开发完成，采用SQL Sever数据库 、Apache服务器和 PHP等作为网络开发工具 ，利用CAXA实体设计和 MuhiGenCreator 建模工具 、VRMI 技术及相关图像处理软件．客户端需安装 IE 5．0以上版本浏览器 ，还需安装 相 应 的 VRML 浏 览 器 插 件 (如：BS—ContactVRML，C0SMO一2．1．1-eng，CORTVRML等)．

2．1 虚拟现实技术

虚拟现实技术具有沉浸感、交互性以及多感知性等三大特点，虚拟现实技术是本系统实现的关键．Vega是 目前流行的一个虚拟现实应用程序开发环境，随 Vega发行的还有一个 Lynx图形用户界面程序．硬件模型使用与 Vega相关的三维建模工具 Creator实现．使用 Vega开发虚拟现实应用程序的主要流程如图 2所示．

主要过程如下 ：

1)建模．建模是建立虚拟场景中的地形及各种物体的三维数字模型，这些模型使Creator建模工具，建立虚拟场景中物体的三维数字模型，经过渲染后在计算机屏幕上可以形成逼真的地形和物体．建模任务由Creator软件实现，能够满足虚拟现实应用程序的实时性要求．

2)用 Lynx建立应用程序定义文件。建模形成三维数字模型后，使用 Lynx实用程序定义文件(ADF)．ADF文件描述了用于虚拟现实应用程序中的模型文件、运动模型及其路径、特殊效果、环境效果等，使用Lynx程序可大大节省编程人员的工作量．

3)编程．在 C、C++或 VC++语言平台上，利用 Vega的 API和软件库，调入已建立的 ADF文件及三维数字模型，对程序进行初始化，编程响应用户输入并动态地改变程序的运行，最终完成虚拟现实应用程序的编制．

4)编译运行．应用程序编译成功后，调试运行该应用程序，最后系统集成．

2．2 动态网站数据库技术

整个系统的开发采用 目前公认的开发动态网站最佳组合，即 PHP+Apache+MySQL组合技 术，该技术具有较高的性价比．

1)建立数据库．利用 MySQI 建立数据库，对数据库的操作，可以使用 php My Admin管理器，该管理器具有与标准的 Windows资源管理器相似的界面与操作方式，可以方便地进行数据库的创建与管理．

2)完成数据库间的交互．数据库与 Web相连，转换成 Web页．PHP4支持 MySQL数据库，不需要外部支持库就可以实现对 MySQL的全部操作，利用 PHP4调用相关的数据库管理函数，从而实现web与 MySQL数据库之间的交互．

3)数据库的管理与维护．利用 Dream weaver制作数据库管理页面，并且提供远程维护功能，用户可以通过浏览器登陆数据库管理页面，对数据库进行管理和维护，提高了系统维护的灵活性，为本系统的随时更新提供方便．

3 应用测试实例

学生以学号登陆后，即进入实验系统．首先 ，从元件模型库中选择相应的硬件，如主板、内存、硬盘、鼠标、键盘等．然后 ，进行硬件的插接．将内存条插入主板，插接时若报警 ，则内存条选取有误；若发现所选内存条为 DDR 内存条 ，而 主板插槽 口需 要SDR内存条与之匹配那么，重新选取内存条后继续上一步操作；系统仍报警，是内存条方向不匹配则旋转内存条至适当方向后 ，再插入主板内存插槽中．图 3显示已将 内存条摆放到正确位置，即将插入主板时的状态．

硬盘数据线与电源线的插接，将数据线和电源线的方向调整正确后 ，硬盘即插接成功，如 图 4所示．主机箱内还有光驱网卡、显卡等硬件的插接，这里不再一一赘述．至于外设，现在大部分是 USB接口的外部设备．同样可能遇到方 向需要调整的情况 ，将插 口调整好后 ，连接主机箱相应 的插槽即可．这样 ，将所有硬件连接好 ，一台计算机组装成功．

基于 VR技术的虚拟微机组装 系统，在高校实验教学中得到良好的应用效果．为学生提供了一个自由实验的平台，增强了学生做实验的自主性 ，不再受实验室忙、设备少的约束 ，进一步提高了学生的学习积极性、主动性和创造性．对于高校实验室管理来说，也节省了实验准备时间，降低了实验成本，使实验室管理和开放更加现代化、人性化．在设备不断更新的基础上，使得实验紧跟时代的发展，有助于学生了解最新的硬件发展情况．此系统也可以应用于计算机销售市场，具有很好的应用前景．

4 结语

本研究给出了基于 VR技术的虚拟微机组装系统的设计结构模型以及应用测试实例，据此亦可以设计出其他学科的网络虚拟实验系统．相信不久的将来，随着 VR技术的发展，结合人工智能、神经网络等学科，VR技术将应用于更广的范围，交互式的、人性化的网络虚拟平台，将成为实验教学与应用性学习的主流。

参考文献

[1] 徐英卓．基于 VR的运动人体科 学虚拟实验系统[J]．计算机系统应用，2002(9)：19—21．

[2] Williams E H，Lane D．PHP＆ MySQL Web数据库应用开发指南[M]．谢君英 ，欧阳宇译．北京 ：中国电力出版社 ，2003．

[3] 曾建超 ，俞志和．虚拟 现实技术及其应用[M]．北京 ：清华大学出版社 ，1996．

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关键词：事故模拟；虚拟现实；交通事故；系统设计；人机交互

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）26-0224-02

在昌九一体化大发展思潮下，九江城市经济快速发展，市民生活水平显著提升，好大家庭都购买了自用车，为九江市交通运输业带来了发展机遇和重大挑战。若是发生重大交通事故，交管部门处理应变不及时，事故责任认定不准确的话，不仅会造成理赔困难，也会影响监管机构在市民心中的满意度，从而影响本市的平稳有序发展。对此亟待提升本市目前的交通事故责任认定技术，能够集合信息化管理、保险理赔程序、交通违法处理方式，利用快速发展的虚拟现实技术，优化设计交通事故模拟系统来处理相关交通事故，以便快速准确定责理赔，疏通交通线路，将事故危害降到最低，产生积极影响。

1 虚拟现实技术概念及其应用意义

虚拟现实，也就是Virtual Reality，简称VR，是由20世纪美国VPL公司Jaron Lanier提出的【1】。虚拟现实技术，综合虚拟技术、三维建模技术、计算机图像技术及网络技术的优势，并且能够通过整合应用这些技术，有效模拟创建出一个虚拟的现实世界，并可以为技术使用者提供一个在“视觉、听觉、触觉、导航”多方面的虚拟世界，使其可以漫游在这个世界中，获得身临其境的体验【2】，感同身受。

在交通事故模拟系统设计中，应用虚拟现实技术，输入交警现场勘测及目击者观测到的部分数据，可以将交通事故现场通过虚拟现实模拟出来【3】，为交通事故责任认定及快速理赔处理发挥积极应用意义。

2 需求分析

本文将会应用虚拟现实技术，优化设计交通事故模拟系统，模拟出虚拟的通用交通事故场景模块与危害场景模块，从而可以确保对现实事故现场进行虚拟仿真，还可以对现实世界中那些原本并不存在的事件进行仿真虚构，有助于优化交通事故应急预案流程的优势，也可以检验一个方案是否可行【4-6】，在模拟的实际应用场景中验证应急预案，并根据反馈进行优化，提升实际中处理交通事故的效率，在实际应用方面发挥积极的影响。并且，设计在虚拟现实技术下的交通事故模拟系统，必须具备良好的人机交互界面，能够提供精确的事故模拟数据，能够提升虚拟情景的真实感，使人犹如身临其境，使系统设计好之后达到“亦如人意”的效果，满足系统实际操作用户需求。

3 模拟系统设计

3.1总体结构设计

在虚拟现实技术下，设计开发交通事故模拟系统，系统可分为三层结构。如下图所示：

对于本次设计的交通事故模拟系统中，系统中三层结构的内容各不相同。

用户层：主要就是用户实际操作应用方面的内容，要有良好的人机交互性，可以通过操作系统、Web浏览器 、APP交互，实现用户对虚拟物体的操作性。

场景构建层：收集相关的文字、地图、数据、图片、声音、视频、照片等，能够基于几何模型以及图像的建模技术，预定义出各种不同的虚拟场景模型，构建系统内部资源配置环境。

虚拟世界层：调用场景模型，依据现场勘测和目击者提供的有效数据对模型进行修正，虚拟出交通事故现场场景。

3.2虚拟环境模型建立

在交通事故模拟系统设计中，应用虚拟现实技术，基于交通事故常见场景构建三维模型，应用纹理贴图方式，渲染仿真模拟出真实感高的虚拟现实立体境像模块资源，存入系统场景构建层，供使用者后期构建事故现场场景时直接调用，为快速还原事故现场场景提供有力帮助。

3.3事故模型建立

系统开发编程技术人员利用相关程序，设定出关于交通事故中“碰撞、翻滚、燃烧、爆炸及热浪气流”的特技效果，并可应用编程函数VegaAPI控制事故的发生时间、碰撞强度、翻滚高度距离、飞出的方向等。

3.4软件设计

在交通事故模拟系统设计中，能够根据现场监测视频、目击者汇报以及监测仪器的数据，将其转化成虚拟现实场景中交通事故产生的数据，从而划分出灾害的等级，制定出事故处理责任认定方案。系统软件开发流程如下图所示：

4 应用效益分析

4.1案例应用测试

利用以往交通事故案例，就可以应用设计模拟系统，进行事故模拟，能够有效结合虚拟现实中的动态纹理技术，真实模式表现出在事故中爆燃、冲击流、以及碰撞过程、油箱爆炸过程，从而可以有效监控模拟事故发生过程，从模拟系统中找出交通事故发生的具体原因，快速生成准确的事故责任认定书，并与已经开具的事故责任认定书进行比照，从而完善系统之不足，对系统进一步优化。

4.2效益分析

实践应用证实，可以应用虚拟现实技术，优化设计出针对交通事故的模拟系统，不仅能够通过虚拟现实再现出事故的发生过程，也有助于交通监管层通过应用这个系统去查找、分析发生事故的环境原因，从而进一步优化交通设施设置。该系统还具有人机交互方便、效果显示逼真的优点。基于虚拟现实技术，优化设计交通事故模拟系统，可以模拟事故的发生过程，为交通事故调查及责任认定提供参考。同时也可实现对道路交通枢纽立体化呈现， 能够为交通安全设施设置、交通路口优化提供更加精确的数据依据，发挥巨大的应用效益。

5 结论

综上所述，基于虚拟现实技术，优化设计交通事故模拟系统，可以缩短对于事故的处理时间，可以保证交通事故责任认定更准确，可以作为交通安全设施设置、交通路口优化方案提供境像依据，为预防交通事故发生、降低事故灾害产生积极效应。

参考文献：

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