土木建筑工程中虛擬與現實的技術結合研究

摘 要：隨著科技的研發，建筑項目的規模越來越大，結構形式也越發復雜，土木建筑工程這一需要高精準技術運算的建筑活動逐漸向計算機行業尋求幫助。虛現技術就是其借助科技力量有力工具。本文意在簡單的介紹虛現技術及其重要性、特點等，了解其如何將虛擬與現實在土木建筑工程中進行技術結合。

關鍵詞：土木建筑工程；虛現技術

虛擬與現實的關系一直以來就是一個爭議“唯物論與唯心論”的哲學命題。所以才會有莊子夢蝶中“不知周之夢為蝴蝶與，蝴蝶之夢為周與？”的疑惑。即我們到底是身處于客觀的真實世界中，還是處于自己所感受的世界。我們通過視覺、觸覺、嗅覺等感官來認識客觀事物，但是虛現技術卻能創造出我們能看到，嗅到、但是卻又是虛構的東西，這就不禁讓人想到虛與實的問題。虛現技術的應用在土木建筑工程中可以說是很多的，幫助其實現信息化、智能化、可視化。土木建筑工程的發展就是需要這樣的科技力量的支持。

1 虛現技術的簡介及重要性

虛現技術，即虛擬與現實技術，又將其稱之為靈境技術，它是一種高級的人機互動的計算機界面。它又是計算機多項技術的綜合運用，其包含了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、多傳感器技術等等科學技術，能通過對現實空間的觀察模擬創造出與之對應的虛擬感受，并傳達給人的各項感覺器官如眼睛、耳朵、鼻子等傳遞出一種真實存在的感官體驗。而且其不只是可以輸出信息，人也能通過肢體、語言等方式與其進行人機的實時互交，信息的輸入和反饋更加便捷。簡單來說，其最本質的作用就是為人創造出一個能感受到客觀物質世界的虛擬空間，在其中，我們能對這個空間中的各項系數進行調整，建造合理虛擬現實、夸張虛擬現實甚至可以大膽的構思出現在科技無法達到的那種現實場景，從中帶給人一種真實存在的感官體驗。

虛現技術對于許多行業的發展都起到了推波助瀾的作用，與土木建筑工程的配合更是相得益彰。將建筑工程的各項信息如建筑物的占地面積、結構造型、設計理念等等基本數據整合起來，輸入到電腦中轉化為電子信息，在建筑物開始修造以前就能模擬出其大致的模樣。既方便了設計師檢查和修改，又能直觀地將建筑物以三維立體的方式呈現在人們眼前。現代許多城市在規劃建筑布局及近期、中期、遠景計劃時都會用到此項技術，借此勾勒出未來城市的藝術風格和合理布局。

2 虛現技術的特點

2.1 沉浸性

古語有云“百聞不如一見。”虛現技術其功能運作的原理是依據人類的各項感官，通過計算機技術模擬出人眼能看到的逼真三維立體圖像，給人一種身臨其境的感覺。使用者需佩戴與之相關的頭盔作為圖像信息的輸出顯示器，還要穿戴相關的數據手套、衣服及其他身體部位的相關配具，讓器具與身體充分接觸，方便使用者增加觸覺感官，是進行人機交互信息的工具，以此達到與虛擬環境和現實環境相融合的效果。

2.2 交互性

虛現技術最大的特點在于其在人與電腦之間架起的互相溝通的橋梁，這就意味著不再是人單方面的對電腦信息進行輸入或電腦反饋信息的工作原理。在計算機系統中，我們操作可以更加自然，直接對模擬好的各種參數及時的修改，而系統也會對信息做出自然地反饋。一般情況下，我們會使用電腦的鼠標、鍵盤等設備與電腦進行交互，而虛現技術則可以借助其他有關的工具如頭盔、手套、衣服等傳感設備進行交互，而人在這樣一種情況下，其感官所感受的感覺與現實時候沒有太大的區別，也可以將現實中的語言、動作對虛擬環境進行操作。

2.3 構想性

虛現技術中的構想性是針對模擬場景的創新與改造。虛現技術不僅只有對已知場景具有模擬的能力，它還可以對某些現代科技無法達到場景進行模擬。只要在電腦中輸入你設計好的構想，將所需的資料準備齊全，就可以還原你想要的場景。如想模擬一億多年前的侏羅紀世紀，現代科技暫時無法建造出那個時代的地質及生物，但是如果想要體驗那種場景則可以通過虛現技術來完成。輸入好各種數據與參數，戴上相關的感官設備，你就可以在某一個科學實驗室中體驗到恐龍在你身旁跑過的場景。可以說，虛現技術正應了那句話：“只有想不到，沒有變不了”。

3 虛現技術在土木建筑工程的應用

3.1 建筑布局與規劃

在傳統的土木建筑工程開始施工以前，都需要對建筑物的各項參數及數據如規劃設計、景觀設計、建筑設計的信息進行整合，再以某種載體的形式呈現出來，其中最常用的就是描繪圖紙，在計算機行業還未興起時，它幾乎是最好用的記錄方式。而現在虛現技術能在建筑工程的前期設計時就能對未來的建筑物有三維立體建模一般比較直觀的呈現。其能通過建筑的各項信息，做出仿真模型，還能在系統中對其建筑物的布局與規劃進行合理的編排，使建筑的布局結構一目了然的表現出來。現在許多大型的公共建筑項目如城市住房規劃、城市交通布局、大型建筑物的朝向及占地等，都可以通過虛擬技術進行前期的演示、驗證。如有不滿意的地方則可以及時修改。

3.2 抗災防災演練

虛擬技術不僅能在土木建筑工程前期進行建筑模擬演示，它也能對出現在施工過程中的種種問題分析和模擬，及時地對施工過程中可能出現的問題進行排除和安全防范。土木建筑工程的安全是基礎，其中包括對建筑物本身的結構和建材的安全，也包括了施工人員的安全。在以往對安全性能的檢測上，大多采取以小見大的建筑模型來模擬其工程結構的荷載能力，但隨著建筑項目的擴大化和復雜化，模型很難精準的反映出結構的實際情況。而虛現技術卻能排除客觀物質所帶來的不便，對其進行精確地模擬實踐。其技術包括抗災與防災的模擬仿真系統、工程結構分析的系統、施工過程的模擬仿真系統等，能充分的應對生活中出現的各種情況。

3.3 室內設計的應用

土木建筑工程進入后期就開始進行室內的裝飾設計，由于后期時間倉促，對室內裝飾的施工設計比較簡潔，導致不少施工圖中材料的尺寸與比例稍有偏差，不僅不利于室內建筑的美觀而且容易造成返工現象，延誤工程的竣工時間。虛現技術幫助其在施工前模擬室內的裝飾結構，以及各種墻面設計、面磚面積與色彩、室內面積的分隔等，準確的計算出室內的裝飾效果。

4 結語

虛現技術通過模擬和還原建筑工程場所，為施工過程節約了時間和資源的同時，也為其建筑物的安全多增添了一份保障。現代土木建筑工程急需科學技術力量的支撐，而虛現技術的出現正是就是其利用科技手段飛速發展的助推器。

參考文獻：

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作者簡介：鄭飛（1980—），男，湖北武漢人，武漢職業技術學院建筑工程學院講師，研究方向：建筑裝飾管理。