■　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高速公路及橋梁工程建設(shè)方面的應(yīng)用

時(shí)間：2014-01-10 16:47 | 作者：wujian | 瀏覽量：

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一. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及發(fā)達(dá)國家的研究現(xiàn)狀:
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是二十世紀(jì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)等多個(gè)信息技術(shù)分支，人們通過計(jì)算機(jī)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式.虛擬現(xiàn)實(shí)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(xiàng)目，并且營造出真實(shí)的自然環(huán)境，動態(tài)的景觀如人物、車輛、樹木等，項(xiàng)目模型本身是按照相關(guān)資料嚴(yán)格建立的，從外觀上保證其準(zhǔn)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(shí)的世界中一樣，可以行走、奔跑、飛翔；也可以超現(xiàn)實(shí)的進(jìn)行景點(diǎn)的快速定位、察看，小到微小的細(xì)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(biāo)真實(shí)的觸摸到模型，象現(xiàn)實(shí)中的一樣對其移動、轉(zhuǎn)動。與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有三個(gè)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(jī)交互是和諧友好的，因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一改人與計(jì)算機(jī)之間枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀，計(jì)算機(jī)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(shí)這種技術(shù) “身臨其境”的沉浸感；友好親切的人機(jī)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(yīng)用在很多領(lǐng)域,比如:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一經(jīng)應(yīng)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(shí)技術(shù)用于軍事領(lǐng)域，主要用于以下四個(gè)方面：一是虛擬戰(zhàn)場環(huán)境。即通過相應(yīng)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(jìn)行單兵模擬訓(xùn)練。讓士兵穿上數(shù)據(jù)服，如美空軍用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研制的飛行訓(xùn)練模擬器，能產(chǎn)生視覺控制，能處理三維實(shí)時(shí)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(shí)中飛機(jī)以外的各種情況，如氣球的威脅、導(dǎo)彈的發(fā)射軌跡等。三是實(shí)施諸軍兵種聯(lián)合演習(xí)，建立一個(gè)“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(shí)施“真實(shí)的”對抗演習(xí)。四是進(jìn)行指揮員訓(xùn)練。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，根據(jù)偵察情報(bào)資料合成出戰(zhàn)場全景圖，讓受訓(xùn)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(jìn)的人機(jī)交流技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)同時(shí)逐步流行于世界范圍內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域，如虛擬現(xiàn)實(shí)建筑物的展示與參觀，虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)培訓(xùn)，虛擬現(xiàn)實(shí)游戲，虛擬現(xiàn)實(shí)影視藝術(shù),建筑設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。例如建筑設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)向客戶提供三維虛擬模型.

二.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國的研究和應(yīng)用
由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)同時(shí)需要處理大量的三維模型與紋理數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這種形勢需要很高的計(jì)算機(jī)性能作為后臺支持，但隨著近些年來計(jì)算機(jī)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(shí)的應(yīng)用達(dá)到了前所未有的發(fā)展.在我國,許多學(xué)院和機(jī)構(gòu)也一直在從事這方面的研究與應(yīng)用.
天津傳承傳播影視多媒體公司,就是站在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)前沿隊(duì)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(shí)項(xiàng)目研發(fā)的公司,傳承的技術(shù)涵蓋了“程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”、“ui設(shè)計(jì)”、“三維動畫的制作”，“多媒體編程”，“falsh制作”多媒體項(xiàng)目制作各個(gè)方面的技術(shù)。公司的多媒體制作中心由多名專業(yè)設(shè)計(jì)師組成，技術(shù)人員搭配齊全，經(jīng)驗(yàn)豐富，在確保虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體產(chǎn)品基本功能的強(qiáng)大與穩(wěn)定之外，能夠?qū)⑺囆g(shù)與技術(shù)進(jìn)行一個(gè)完美的結(jié)合，使受眾在感受強(qiáng)大技術(shù)所帶來的便捷與完美的同時(shí)得到進(jìn)一步的藝術(shù)享受。目前已經(jīng)完成的多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)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(jī)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(gè)類型。
三.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高速公路和橋梁建設(shè)方面的應(yīng)用：
在高速公路與橋梁建設(shè)的虛擬現(xiàn)實(shí)演示方面,傳承傳播也做了有益的嘗試:傳承用虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)又是我國高速度公路網(wǎng)建設(shè)“兩縱兩橫三個(gè)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(diǎn)項(xiàng)目的京滬高速二期工程,是京滬高速全線貫通的最關(guān)鍵的一段。線路全長55.406公里,它的實(shí)施和完善對于天津乃至中國的交通網(wǎng)建設(shè)，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著極其深遠(yuǎn)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(fèi)站3座，服務(wù)區(qū)1處。從虛擬現(xiàn)實(shí)演示的角度審視，這一項(xiàng)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(diǎn)，在表現(xiàn)手段上有相當(dāng)?shù)碾y度。京滬二期高速項(xiàng)目的特點(diǎn)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(dá)出該工程的各項(xiàng)技術(shù)細(xì)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(gè)項(xiàng)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(fù)研究,得出這樣的結(jié)論：最終的解決方案是——創(chuàng)建一個(gè)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為核心的多媒體演示系統(tǒng)在此項(xiàng)目中，采用了以虛擬現(xiàn)實(shí)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(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的查詢，周邊再輔以多種媒體信息，如工程背景介紹,標(biāo)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(shí)現(xiàn)演示場景中的導(dǎo)航、定位與背景信息介紹等諸多實(shí)用、便捷的功能。
四、應(yīng)用方案的實(shí)施
京滬高速二期工程(天津段)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其效果：
1.界面設(shè)計(jì):采用多媒體的設(shè)計(jì)風(fēng)格來表現(xiàn)該項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)風(fēng)格上貫徹——穩(wěn)重、大方、統(tǒng)一、實(shí)用這幾個(gè)原則。首先從畫面設(shè)計(jì)上會體現(xiàn)出我“京滬高速二期工程”的總體設(shè)計(jì)風(fēng)貌；其次，確保在應(yīng)用時(shí)易于上手，簡便快捷地進(jìn)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(shè)計(jì)平臺，利用通用的數(shù)據(jù)庫接口與后臺相關(guān)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行連接并預(yù)留動態(tài)的修改接口。主體的程序設(shè)計(jì)需要將包括虛擬現(xiàn)實(shí)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(yùn)行時(shí)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(xiàng)目介紹、電子地圖、項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫、虛擬公路、工程標(biāo)段信息以及其他的相關(guān)資訊等。