水文地質研究中的虛擬現實技術分析

錢敏娟

摘要 隨著時代進步和科學技術發展，越來越多的新技術逐漸被應用于現代學術研究中。在水文地質研究中，最為重要的就是對自然水文地質環境的模擬，而運用一些現代技術可以有效幫助水文地質專家更方便的研究水文地質環境，虛擬現實技術就是其中最常見的一種。運用虛擬現實技術，可以逼真地模擬出人在自然環境中的視覺、聽覺、運動等行為的人機界面，可以對水文地質研究工作提供一定的契機。本文詳細分析水文地質研究中對虛擬現實技術的運用，以促進水文地質研究工作的順利開展。

關鍵詞 水文地質研究；虛擬現實技術；應用分析

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）17—0057—02

虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，其通過先進的計算機模擬技術模擬出一種環境，并通過交互式的三維動態視覺景象讓用戶有一種身臨其境的感覺。同樣，在水文地質研究中運用虛擬現實技術可以生成一種與自然環境相差無幾的模擬視覺景象，從而達到幫助水文地質專家研究水文地質環境的目的。

1虛擬現實技術的基本特征

1）真實性。隨著科學技術的發展，計算機模擬技術已經被逐漸應用于許多行業的學術研究工作中，而虛擬現實技術便是一種特別先進的計算機模擬技術，運用虛擬現實技術，廣大專家學者可以營造出一個極為逼真的環境，并借助頭盔、數據手套等新型硬件設備，使參與者能夠獲取一種最真實的感覺。

2）交互性。通過虛擬交互接口設備，研究人員可以構建一個虛擬環境與人類的交流平臺，可以促使專家更加方便的研究自然環境。

2虛擬現實技術的發展方向

目前，虛擬現實技術的發展非常迅速，從虛擬現實系統劃分，虛擬現實技術的發展方向包括基于虛擬現實技術的發展和基于因特網和萬維網的三維圖形環境的發展兩種，而從參與者的投入感劃分，又可以劃分為投入型虛擬環境和非投入型虛擬環境兩種，總而言之，虛擬現實技術的未來是一片光明的，將會應用于更多的行業和領域。

3虛擬現實技術的優點

1）虛擬現實技術通過計算機模擬技術可以模擬不同時間、不同條件的環境情況，能清晰的反映事物在一段時間內的變化過程。同時虛擬現實技術所模擬的景象擁有與實物可以比擬的精度，可以更加細致的對現實環境進行研究和分析。

2）虛擬現實技術通過構造三維立體模擬景象，可以幫助研究人員從不同的角度對事物進行更加深入的研究。

3）運用虛擬顯示技術可以清楚的觀察事物的發展過程，并可以根據不同的研究需要模擬出不同的結果。

4虛擬現實技術在水文地質研究中的應用

1）虛擬現實技術在含水層研究中的應用。在以往的水文地質研究工作中，由于技術有限，我們并不能準確表達出地下含水層各部分的分布特點，雖然可以通過剖面圖展示地下含水層與隔水層的垂向分布特點，但是對于地下含水層的厚度、空間變化情況等方面卻不能準確的表達，而運用虛擬現實技術，可以通過構造三維立體可視化模型整個地下含水層的空間分布情況進行細致的表達和模擬，同時，隨著數據資料的不斷完善，地下含水層整個系統的空間變化都將完整的表現出來，極大地方便了研究人員的研究工作。

2）虛擬現實技術在地下水流研究中的應用。地下水流研究工作是水文地質研究中最主要也是最重要的一部分，由于地下水流是一個動態的變化過程，因此在水文地質研究工作中，地下水流研究一直是一個復雜的課題，受到了廣大水文地質專家的重視。目前，我們對于地下水流研究工作還僅僅停留在運用構建剖面

圖和平面圖以及定期監測的方式進行研究，并不能系統的對整個地下水流的變化過程進行研究。而虛擬現實技術的到來將完全刷新我們對地下水流研究工作的認識，運用虛擬現實技術研究人員可以對地下水流的運動變化特征進行虛擬表達，構建一個可以充分展示地下水流流向、流速以及流量的平臺。同時，研究人員可以運用虛擬現實技術設計出不同的地下水開采方案和管理方案，此外結合已經掌握的數據信息，可以更加詳細的對整個水文地質模型進行管理和完善，推動水文地質研究更好的進行。

3）虛擬現實技術在水文地質環境問題研究中的應用。隨著經濟的發展和人口的增長，人們生活條件越來越好，但各種環境問題和資源問題也逐漸嚴重。近年來，由于地下水的大量不合理開采和利用，已經有部分區域出現了地下水位嚴重下降、地面沉降、水資源枯竭、海水入侵以及土壤大面積沙漠化等現象的發生，這些水文地質問題不僅給人類的發展帶來了影響，更直接影響到了人類的生存。目前，對于水文地質環境問題的研究一直是一個極其火熱的研究課題，而在水文地質環境研究中運用虛擬現實技術，便為研究人員的研究工作帶來了一個新的契機，其可以運用最真實的模擬技術再現水文地質環境的變化過程，對環境問題的產生原因和發展原因進行深入的研究和分析。此外，虛擬現實技術具有將同一個事物模擬出不同發展過程的能力，既可以模擬出已經存在的事物，也可以模擬出不存在的事物；既可以模擬出動態的事物，也可以模擬出靜態的事物；既可以模擬出事物的過去形態，也可以模擬出事物的未來形態；既可以模擬出事物的存在狀態，也可以模擬出事物的發展過程等，通過運用先進的模擬技術，可以為研究環境問題提供一個強有力的技術支持和工作平臺，從而幫助研究人員更好的研究水文地質環境問題，達到處理環境問題的最終目的。

4）虛擬現實技術在水資源規劃研究中的應用。面對水資源日益減少的現狀，水資源規劃的重要程度越來越高。目前，我國一部分小區在規劃過程中已經考慮到了對于水資源的規劃和利用，但是由于對地區水資源條件以及變化規律的認識并不全面，許多小區即使考慮到對水資源進行規劃，但是并不科學，既達不到規劃水資源的目的，又浪費了一定的人力物力。而虛擬現實技術的運用，可以系統的建立一個能夠完整表達小區區域內環境條件、水文地質條件以及水文地質變化過程的模型，并結合小區的建設方案進行合理的水資源規劃，促進水資源可循環利用的實現，從而有效控制水資源問題，推動小區環境的進步。

5）虛擬現實技術在地下水水質研究中的應用。隨著工業的發展，環境問題已經成為了阻礙人類生存和發展的一個難題，由于工業污水亂排亂放現象的增加，地下水水質已經受到了一定的污染。面對地下水水質污染問題，如何運用科學的技術設備對水質中的各種元素進行細致的分析，一直是有關環境專家研究的重點。隨著虛擬現實技術的發展，研究人員可以不再受以往野外實驗的費用、場地等條件的限制，可以通過建立虛擬模型，真實地展示地下水水質的變化過程和發展趨勢，從而采取更加有效的措施對地下水水質污染問題進行研究和控制。

6）虛擬現實技術在地下水轉移機理研究中的應用。大部分地下水都處于不斷運動中，通過虛擬現實技術，可以解決以往實地勘察信息不準確不全面的問題，可以通過系統的模擬將地下水的轉移規律進行完整的模擬和展示，從而幫助研究人員更加方便的研究水文地質環境的特點。

5結論

虛擬現實技術是計算機技術不斷發展的產物，是水文地質研究工作不斷深入的必然。面對日益嚴重的環境問題和資源問題，研究人員必須運用虛擬現實技術對地下水的變化過程、轉移機理、開發方案進行更加深入的研究，從而有效的控制水資源的減少，為人類的生存和發展提供保障。endprint