孙海波

二十二冶集团天津建设有限公司

【摘 要】虚拟现实技术能够将平面图像转变为三维（或多维）立体图像，给人以更加直观的感受。早期的虚拟现实技术主要应用于军事航天等领域，后来随着技术的成熟，逐渐向室内设计、建筑设计、房产开发等领域扩展，并取得了良好的应用效果。目前，虚拟现实技术已经作为一项实用技术，在城镇化建设过程中得到了广泛的应用，为建筑设计和城市规划等工作的开展起到了重要推动作用。本文笔者根据工作实践经验对虚拟现实技术在土木建筑工程中的应用进行了分析探讨。

【关键词】土木建筑工程；虚拟现实技术；应用

一、虚拟现实技术的基本原理和发展现状

虚拟现实技术（VisualReality）是一种可创建并体验模拟景象的计算机仿真系统。它通过计算机语言生成一种模拟环境，形成一种多源信息融合的动态即视影像和实际体验的仿真系统。该系统智能化程度相当高，充分考虑到了人体工学的生理特性。比如双眼之间的距离会导致对图像的捕捉会产生偏差，虚拟现实系统便利用这一点，模拟双眼距离生成多重图像，并将这些图像重合起来形成一个高度符合肉眼视觉的全景图，囊括了远近大小所有的图像信息。虚拟现实技术是一项综合性极强的新兴信息技术，该技术已经发展了十余年，最先被用于军事上的信息侦察，而近年，随着全社会的发展进步，这一技术也离我们的生活越来越近，已逐渐渗透到建筑、医学、艺术、娱乐以及销售行业的运营实务中，并取得了显著的行业增值效应。其中，土木工程中的虚拟现实技术涉及了土木、建筑工程的各个领域，并显示出相当的实用性和高效性，将二者相结合因而成为促进土木工程技术发展在当下的重要研究方向。

二、建筑设计中虚拟现实技术的运用

（一）准确呈现建筑信息

建筑效果图的表现其实主要就是为了较为全面准确的呈现出相应的建筑设计信息，在这一方面虚拟现实技术能够发挥出较强的运用效果，其能够基于建筑设计结果中存在的所有建筑信息进行准确的呈现。

（二）直觀立体呈现建筑设计结果

对于建筑设计结果的呈现，虚拟现实技术的应用不仅仅是能够做到准确的反应，还能够表现出直观性和立体性特点，这种直观立体的呈现建筑效果图的方式也是该技术手段应用的主要价值所在，也是对于相关建筑信息准确呈现的一个重要补充。

（三）优化建筑设计方案

通过对于建筑效果图的直观、立体、准确呈现，还能够便于设计人员进行建筑设计方案的优化和完善，在建筑设计工作完成之后，其具体呈现出来的建筑设计效果图很可能会出现一些问题和缺陷，这些建筑效果图如果仅仅通过平面图的方式进行展现的话，很容易造成缺陷的遗留，难以进行优化，而采用虚拟现实技术进行呈现的话，就能够较为直观地发现这些问题，并且进行逐步完善。

（四）建筑设计方案的对比

基于当前很多建筑设计工作来说，其最终的建筑设计方案和效果图很多时候并不是唯一的，这也就涉及到了建筑设计方案的对比工作，而传统的建筑设计方案对比很难发现两者的优缺点，也难以做出较为准确的判断对比，从这一点上来看，虚拟现实技术的应用是极为必要的，其能够较为高效的发现两种不同建筑设计方案的优缺点，并且进行系统的对比分析，选择最佳的设计方案进行施工建设。

（五）建筑空间体验

建筑效果图表现中虚拟现实技术的应用在建筑空间的体验中更是得到了有效地运用，其能够通过相关VR设备来将建筑效果图转化为虚拟的建筑空间结构，进而也就能够给人一种身临其境的感觉，最大程度上表现出建筑效果图的细节，保障建筑设计水平的最大化提升。

三、虚拟现实技术在土木建筑工程中的应用

（一）在工程结构分析中的应用

工程结构在各种荷载作用下的反应，当结构特殊且荷载复杂时，必须要诉诸模型试验方能准确测出力学性能。这时，将虚拟现实技术引用在力学测试试验中，大大简化了实施试验的器材和时间，并且能够反复操作，精确地记录每一组试验数据，并加以汇总比较。不仅如此，传统的力学试验无法避免地受到外界的气流、摩擦力的影响，不仅试验数据有误差，而且无法看清试验过程。而通过计算机平台就能轻松地解决上述问题，不仅能将外界因素导致的误差消除，还能回放试验过程，供测试人员仔细分析。

（二）在模拟施工过程中的应用

工程项目施工是一个动态过程，涉及工序甚多，并且工序间环环相扣，某一环节间始料未及的错误往往牵连整个工程效率和质量都受影响，因此在正式施工启动之前，模拟工程工作显得至关重要。虚拟现实技术则为工程模拟提供了绝好的技术支持。一项工程在竞标期间，就可以将相关数据输入系统，由高度智能化的系统为工程作出施工方案预览，并计算出实施该方案的成本，为施工单位报价提出有力参考。如此一来，便可以使施工单位掌握工程的主动权，快竞争对手一步给出最万无一失的施工方案和最实惠的报价，提高了企业的市场竞争力和处理业务的效率。

（三）在工程测量方面的应用

传统土木工程学中的工程测量包括高程测量、角度测量和距离测量等，具体工作十分繁琐，无论是数据记录、数据分析还是图纸绘制工作都需要耗费大量的人力物力和时间。而虚拟现实技术则能提供高效的测量模式，只需要数位工作人员就可以通过计算机模拟平台操作，全面高效地管理测量数据，并作出分析。通过数据分析，系统能够发现测量中的错误，并纠正误差，大大提高了测量的效率，为企业节约了时间成本和人工成本。

（四）在工程管理方面的应用

要想保证企业运营的高效，必须严抓管理工作，这一点在建筑行业表现得尤为明显。通过虚拟现实技术平台，管理人员不用亲赴施工现场，仅在计算机平台就可以对施工现场的人员考勤进行明细查看，同时通过视频监控，检查相关人员是否上岗前严格遵守安全规范。此外，管理人员还能根据数据分析来查看当前的施工进程，从全局上把控施工进度，不延误工期，不产生额外的人工费用，保障企业的经济利益不受损。

四、虚拟现实技术在土木建筑工程中的应用研究实例

目前，虚拟现实技术已经在多家企业得到了应用，现在笔者选取洞庭湖大桥的景观设计为案例来举例说明这一应用对行业发展的促进作用。在洞庭湖大桥的设计方案中，施工单位首先采用虚拟现实技术中的3D全息技术结合洞庭湖的地理位置和景观特征构建出了三维模型，并以三维动画的方式向招标单位提供了漫游式的虚拟体验。在该虚拟场景中，客户只需轻轻点击鼠标，就仿佛身临其境。电脑屏幕上体验移步换景为客户提供了十分逼真的全息预览，使其能够以最直观的方式看到工程竣工以后的效果。不仅如此，还可以通过计算机建模对大桥周围的景观进行适度的美观，更好地烘托出桥梁工程的美观。此外设计人员还需亲临现场解答招标单位的疑问，同时针对其具体要求对施工方案和景观设计做出修改。

五、结束语

综上所述，将虚拟现实技术运用到土木工程的实务操作中，乃是促进建筑行业发展的大势所趋。事实证明，该技术在测量、统计和管理方面均有显著的效果，大大提升了建筑行业各个流程中的工作效能，从多方面节约了企业的运营成本，从而保证了企业的经济效益，增强了企业的市场竞争力。

参考文献：

[1]严钧，刘永健.虚拟现实技术在土木建筑工程中的应用研究[J].长沙交通学院学报，2003，01：58-62.

[2]李金龙.论虚拟现实技术在土木工程中的应用与发展[J].河南水利与南水北调，2013，12：51-53.

[3]李璞.虚拟现实技术在土木工程中的应用[J].武汉工业学院学报，2006，01：88-90.