■　虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高速公路及橋梁工程建設方面的應用

時間：2014-01-10 16:47 | 作者：wujian | 瀏覽量：

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一. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)及發(fā)達國家的研究現(xiàn)狀:
虛擬現(xiàn)實技術(shù)是二十世紀末興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)，它融合了數(shù)字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)等多個信息技術(shù)分支，人們通過計算機對復雜數(shù)據(jù)進行可視化操作與交互的一種全新方式.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在虛擬世界中為我們還原、搭建我們想要表現(xiàn)的項目，并且營造出真實的自然環(huán)境，動態(tài)的景觀如人物、車輛、樹木等，項目模型本身是按照相關資料嚴格建立的，從外觀上保證其準確性，其次再虛擬的環(huán)境中，我們的瀏覽是完全自由的、主動的，就像是真實的世界中一樣，可以行走、奔跑、飛翔；也可以超現(xiàn)實的進行景點的快速定位、察看，小到微小的細節(jié)、大到宏觀的鳥瞰，都可以瞬間完成，盡收眼底。我們可以用鼠標真實的觸摸到模型，象現(xiàn)實中的一樣對其移動、轉(zhuǎn)動。與傳統(tǒng)計算機相比，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有三個重要特征：臨境性，交互性，想象性。由于它生成的視覺環(huán)境是立體的、音效是立體的，人機交互是和諧友好的，因此虛擬現(xiàn)實技術(shù)一改人與計算機之間枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀，計算機創(chuàng)造的環(huán)境將人們陶醉在流連忘返的工作環(huán)境之中。由于虛擬現(xiàn)實這種技術(shù) “身臨其境”的沉浸感；友好親切的人機交互性；發(fā)人想像的刺激性。所以,在西方國家,這種技術(shù)早已應用在很多領域,比如:虛擬現(xiàn)實技術(shù)一經(jīng)應用，就向人們展示了誘人的前景，因而首先受到各國軍界的青睞。從90年代初起，美國率先將虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于軍事領域，主要用于以下四個方面：一是虛擬戰(zhàn)場環(huán)境。即通過相應的三維戰(zhàn)場環(huán)境圖形圖像庫，包括作戰(zhàn)背景、戰(zhàn)地場景、二是進行單兵模擬訓練。讓士兵穿上數(shù)據(jù)服，如美空軍用虛擬現(xiàn)實技術(shù)研制的飛行訓練模擬器，能產(chǎn)生視覺控制，能處理三維實時交互圖形，且有圖形以外的聲音和觸感，不但能以正常方式操縱和控制飛行器，還能處理虛擬現(xiàn)實中飛機以外的各種情況，如氣球的威脅、導彈的發(fā)射軌跡等。三是實施諸軍兵種聯(lián)合演習，建立一個“虛擬戰(zhàn)場”，使參戰(zhàn)雙方同處其中，根據(jù)虛擬環(huán)境中的各種情況及其變化，“調(diào)兵遣將”、“斗智斗勇”，實施“真實的”對抗演習。四是進行指揮員訓練。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，根據(jù)偵察情報資料合成出戰(zhàn)場全景圖，讓受訓指揮員通過傳感裝置觀察敵我兵力部署和戰(zhàn)場情況，以便判斷敵情，定下正確決心。作為一門先進的人機交流技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)同時逐步流行于世界范圍內(nèi)的各個領域，如虛擬現(xiàn)實建筑物的展示與參觀，虛擬現(xiàn)實手術(shù)培訓，虛擬現(xiàn)實游戲，虛擬現(xiàn)實影視藝術(shù),建筑設計、工業(yè)設計、培訓、醫(yī)學領域。例如建筑設計師可以運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)向客戶提供三維虛擬模型.

二.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在我國的研究和應用
由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)同時需要處理大量的三維模型與紋理數(shù)據(jù)，導致這種形勢需要很高的計算機性能作為后臺支持，但隨著近些年來計算機軟硬件技術(shù)的提高，一些原有的技術(shù)瓶頸得到了解決，使虛擬現(xiàn)實的應用達到了前所未有的發(fā)展.在我國,許多學院和機構(gòu)也一直在從事這方面的研究與應用.
天津傳承傳播影視多媒體公司,就是站在虛擬現(xiàn)實技術(shù)前沿隊伍中的一員.作為國內(nèi)較早,天津唯一一家開展虛擬現(xiàn)實項目研發(fā)的公司,傳承的技術(shù)涵蓋了“程序結(jié)構(gòu)設計”、“ui設計”、“三維動畫的制作”，“多媒體編程”，“falsh制作”多媒體項目制作各個方面的技術(shù)。公司的多媒體制作中心由多名專業(yè)設計師組成，技術(shù)人員搭配齊全，經(jīng)驗豐富，在確保虛擬現(xiàn)實多媒體產(chǎn)品基本功能的強大與穩(wěn)定之外，能夠?qū)⑺囆g(shù)與技術(shù)進行一個完美的結(jié)合，使受眾在感受強大技術(shù)所帶來的便捷與完美的同時得到進一步的藝術(shù)享受。目前已經(jīng)完成的多媒體虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品包括：虛擬售樓系統(tǒng)，小區(qū)電子沙盤演示系統(tǒng)，機械仿真系統(tǒng)，家電以汽車銷售演示系統(tǒng)，等四大類，十多個類型。
三.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高速公路和橋梁建設方面的應用：
在高速公路與橋梁建設的虛擬現(xiàn)實演示方面,傳承傳播也做了有益的嘗試:傳承用虛擬現(xiàn)實技術(shù)做了一段高速公路及立交橋的仿真模擬，這樣便解決了空間與瀏覽方式上的限制。京滬高速公路,是我國第一條國道主干線,同時又是我國高速度公路網(wǎng)建設“兩縱兩橫三個重要路段”戰(zhàn)略中的最重要的一條。作為交通部和天津市重點項目的京滬高速二期工程,是京滬高速全線貫通的最關鍵的一段。線路全長55.406公里,它的實施和完善對于天津乃至中國的交通網(wǎng)建設，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著極其深遠和重大的意義。全線除了道路以外，主要有大型結(jié)構(gòu)物46處，其中特大橋2座。大橋5座，分離式立交1座，中小橋33座，匝道收費站3座，服務區(qū)1處。從虛擬現(xiàn)實演示的角度審視，這一項目具有空間跨度大，覆蓋信息量大，所需靈活度高這幾大特點，在表現(xiàn)手段上有相當?shù)碾y度。京滬二期高速項目的特點是道路的寬度相對于長度而言比較狹窄，利用傳統(tǒng)的圖形圖像表現(xiàn)形式難以表達出該工程的各項技術(shù)細節(jié)，特別是演示空間上的限制，與瀏覽方式的限制都是我們在展現(xiàn)此工程全貌上所遇到的難題。
如何將這個項目的全貌表現(xiàn)出來，最適合的表現(xiàn)形式是什么？
經(jīng)過反復研究,得出這樣的結(jié)論：最終的解決方案是——創(chuàng)建一個以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為核心的多媒體演示系統(tǒng)在此項目中，采用了以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為核心的演示方式，并由后臺置入穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫信息，便于受眾對各項技術(shù)指標進行實時的查詢，周邊再輔以多種媒體信息，如工程背景介紹,標段概況,技術(shù)數(shù)據(jù),截面等,電子地圖,聲音、圖像、動畫，并與核心的虛擬技術(shù)產(chǎn)生交互，從而實現(xiàn)演示場景中的導航、定位與背景信息介紹等諸多實用、便捷的功能。
四、應用方案的實施
京滬高速二期工程(天津段)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其效果：
1.界面設計:采用多媒體的設計風格來表現(xiàn)該項目，在設計風格上貫徹——穩(wěn)重、大方、統(tǒng)一、實用這幾個原則。首先從畫面設計上會體現(xiàn)出我“京滬高速二期工程”的總體設計風貌；其次，確保在應用時易于上手，簡便快捷地進行操作。
2.系統(tǒng)主程序構(gòu)建以多媒體構(gòu)建軟件為主體的設計平臺，利用通用的數(shù)據(jù)庫接口與后臺相關的項目數(shù)據(jù)進行連接并預留動態(tài)的修改接口。主體的程序設計需要將包括虛擬現(xiàn)實部分在內(nèi)的動畫、視頻、圖像、文字等多種媒體形式穩(wěn)固的整合在一起。保證運行時的穩(wěn)定性，并無需安裝、操作簡便，支持通用的windows操作系統(tǒng)。
3. 主要部分劃分為：項目介紹、電子地圖、項目統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、虛擬公路、工程標段信息以及其他的相關資訊等。