建筑虚拟仿真技术
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建筑虚拟仿真技术范文第1篇
【关键词】虚拟仿真技术；建筑工程；施工
近年来随着社会经济的不断发展，计算机技术也开始普及，并在建筑工程中得到广泛应用，促进了管理水平与施工技术的提高，对施工科学的进步与发展也起到了非常重要的作用。现阶段建筑施工中主要应用的软件系统有CAD辅助系统、智能管理系统以及办公自动化系统等等，这些计算机技术的广泛应用对传统施工理论是一种改造与发展，同时也为传统的施工方法带来了新的理念，目前在建筑施工过程中应用虚拟技术已经成为可能，通过虚拟技术的应用，建筑施工将会创造更大的经济效益与社会效益。
一、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用
虚拟现实技术主要结合了计算机方针技术、计算机图形技术以及现实技术等多种学科的优势于一身，使人机交互对话成为了可能，为其提供了更加真实、直接的三维界面，同时还在多维的信息空间中搭建虚拟的信息环境，用户在使用时会产生一种身临其境的感觉。虚拟现实技术一方面结合了仿真技术的优点，另一方面为用户提供更加真实的环境效果，在很多领域中都有非常广泛的应用。
仿真技术是基于系统动态模型的一种实验方式，具有经济性与安全性的优势，在很多领域中都有广泛的应用，例如航空航天、电力、交通等等，此外，在煤炭、化工等领域中也有很好的应用。
二、虚拟仿真系统在建筑施工中应用的意义
虚拟现实技术主要指在工程施工过程中对施工进行模拟，首先需要在施工之前掌握各种构建在结构中的相互关系即相对位置，在实验中通过多种方法，对工况应力进行计算，使方案得到优化，其产生的意义主要可以从以下几方面进行探讨。
（一）优化施工方案
在建筑工程施工过程中，施工组织、施工方法的选择都要建立在一定的施工经验基础上，从这一方面来说具有一定的局限性。与此同时，现代建筑都具有鲜明的个性，所以施工就不能完全重复，虚拟仿真技术的使用可以在方案中将施工组织与施工方法科学、直观的展示出来，并将方案的对比定量完成，这对于方案的优化是非常有利的，促进了最有施工的真正实现。
（二）引入新的施工技术
虚拟仿真技术在工程施工中的应用可以最大限度的降低技术人员对施工工艺进行试验的成本，帮助施工人员革新思路，同时还可以将新技术的成效完美的展示出来，大大缩短新技术的引入与推广时间。
（三）施工管理更加便利
施工仿真技术可以对施工全过程进行事先的模拟，在模拟的过程中就可以将施工管理中容易出现的安全、质量等隐患及时找出来，并采取相应的措施对这些隐患区域进行强化，使施工现场的管理效果及施工质量得到明显提高。
（四）便于进行安全生产培训
施工虚拟仿真技术可以将施工过程情况直观的显示出来，有了这种技术的帮助，操作人员就可以更加全面的来哦接操作流程，做到优质的完成工程施工任务。
（五）大型工程设计
施工虚拟仿真技术可以对设计是否合理进行考察，从而可以更好的修改拟改进部位，获得的设计效果将会更加令人满意。同时，设计的方针对设计单位与施工单位以及业主之间进行设计交底也是非常有利的。
（六）建筑市场管理
在招标过程中，施工虚拟技术可以直观的对比各方的成效，评标的公正性与透明度因此得到增加，这对建筑市场的规范性管理是非常重要的。
（七）其它方面
施工虚拟仿真技术的开发一定会带动虚拟现实技术的广泛应用，应用到建筑业的其它方面，并充分带动城市规划的优化和虚拟现实技术的发展。
三、建筑施工中虚拟仿真系统的研究与应用前景展望
（一）应用现状
现阶段虚拟现实始终作为一门新兴科学而存在，虚拟建造直到现在也没有得到一个十分明确的提法，现阶段的研究主要集中的理论、研究以及系统的层面上。
（二）应用展望
仿真技术是否可以在建筑施工领域中得到广泛引用，主要取决于仿真软件及计算机硬件的发展，现在虚拟仿真技术在工程施工中存在的问题主要有：1）虚拟仿真系统的开发及应用对硬件的要求比较高，而且要在专用的实验室或工作站中进行，进行系统开发时需要投入大量的人力和资金，同时演示过程中还会受到设备的限制，移动起来也不是很方便。2）在开发单项工程时，需要用到从国外进口的VR软件平台。因为现在工程施工中几乎没有成型的虚拟仿真系统软件，所以需要开发一个新项目，这需要较高的成本，开发出的系统应该是专用的集成型的软件系统，从而为单项工程的开发奠定坚实的基础。3）现阶段我国的一些建筑集团已经建立了属于自己的设计研究院，这无疑为施工企业技术人才的培养创造了有利条件。
目前我国一些施工企业洪的技术人员已经具有非常高的技术研发能力，很多建筑施工集团已经成为施工软件研发的主力军。另外，一些高校和科研机构也开始极力开发工程施工中涉及的技术软件，在工程实践等方面对集成控制等技术进行积极的探索与引用。真个工程施工领域中的计算机辅助软件正在逐步形成，并为人工智能理论与方法的推广奠定了基础。
随着仿真技术应用的领域越来越广泛，相关软件也取得了突飞猛进的发展，同时新的仿真平平台、计算方法以及编程技术将会体现出更好的可扩展性，并在多种领域中得到应用。此外，对仿真系统进行的微机化探索在在不断发展之中，并已经取得了一定的成效，这为虚拟现实在微机上的应用成为了可能。通过对集成型、通用性施工软件的开发，一定会加快软件的普及速度，并使单项工程的开发成本得到降低。
结语：
综上所述，目前高新技术已经开始日益发展，建筑也一定要勇于创造，积极吸纳新技术，从而促进工程施工技术的不断发展，为现代化的实现创造条件，这成为建筑工程施工企业适应激烈的市场竞争的重要途径。
参考文献：
[1]杜晓刚. 虚拟仿真技术在建筑施工中的应用分析[J]. 中华民居，2011，（6）.
[2]郑亚文. 虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究[J]. 施工技术，2009，（12）.
建筑虚拟仿真技术范文第2篇
【关键词】城市仿真；应用系统；城市规划
一、引言
BillGates认为：“在当今世界，一座城市如果不跟踪最新观念，将技术运用到极限，明天它就可能成为一座鬼城。”近年来，伴随着计算机及网络技术的飞速发展，数字化潮流已是全球经济发展的必然趋势，建立在城市信息化平台上的虚拟银行、虚拟商务、虚拟政府、虚拟学校、虚拟影剧院、虚拟旅游、虚拟医院等已纷纷出现。由于城市的各个子系统都可以在计算机中直观地发映出来,从而可以很方便地对城市的物流、人流、信息流进行集中而有效的控制和管理。所以，如何利用先进的计算机技术实现现代城市本身的数字化，是城市管理者、规划部门、企业、城市居民所共同关心的问题，而城市仿真技术作为数字城市的支撑技术之一，也成为当前的研究热点。
二、城市仿真技术简介
2.1什么是城市仿真
城市仿真(UrbanSimulation)对大多数人来说，还是一个比较陌生的概念。简单来说，“城市仿真”就是将“虚拟现实”技术应用在城市规划、建筑设计等领域。近几年，城市仿真在国内外已经得到了越来越多的应用，其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真等特性，都是传统方式所无法比拟的。
2.2与传统方法的比较
传统的规划、建筑设计表现方法基本包括以下4种：人工手绘、建筑微缩模型、建筑效果图和三维动画。其中，人工手绘（或非真实渲染-NPR）只是偶尔作为点缀用在早期的概念设计中。建筑效果图、三维动画、建筑微缩模型是目前广泛采用的三种方式。由于其市场的成熟，单做其中某一个或几个方面即可支撑一个中型公司(100人以下)的发展。
这三种方法虽然流行，但它们各自的不足还是很明显的。制作建筑微缩模型需要经过大比例尺缩小，因此只能获得建筑的鸟瞰形象，无法以正常人的视角来感受建筑空间，无法获得在未来建筑中人的真正感受；常用的效果图表现也只能提供静态局部的视觉体验；三维动画虽然有较强的动态三维表现力，但不具备实时的交互性，人是被动的，而且对方案的修改以及观察路线的变化需要重新计算，几天甚至几周后才能看到结果。
而在城市仿真应用中，人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位的审视：可以从任意角度、距离和精细程度观察场景；可以选择并自由切换多种运动模式，如：行走、驾驶、飞翔等，并可以自由控制浏览的路线。而且，在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较。这是传统的建筑效果图和预渲染回放的三维动画所无法达到的。
2.3城市仿真技术的重点
1、在一定软硬件的基础之上，创建尽可能真实的场景
在城市仿真中，场景的真实感是最为关键的一个因素。而如前面已提到过的，由于实时三维渲染的要求及硬件显示能力的限制，场景的复杂程度不能太高。同时，由于实时仿真技术的限制，一些比较费时的渲染选项，如动态阴影、Bumpmap等实现起来还有一定困难。这些都会直接影响场景的真实感。
在硬件渲染能力的限制下，为创建尽可能真实的场景，一方面需要发掘各种软件的功能，进行优化组合；另一方面，要发展更为高级的算法，如程序几何（ProceduralGeometry）和分形算法（FractalMathematics）。
但“发展算法”不是一件简单的事，非个人所能为，只能是由某家公司开发出相应的软件，我们再来应用。所以，从一般的制作者而言，要创建真实场景还是在于充分利用各种已存在的软件工具。从实际的开发经验来看，主要有以下几种软件：
l实时三维模型创建软件：MultigenCreator；
l纹理处理软件：Photoshop
l实时场景管理/驱动软件：Vega
l辅助软件：
建模方面可以用3DsMax/Maya辅助，Maya有免费的flt文件(MultigenCreator格式文件)输入/输出插件,3DsMax则要通过OkinoPolytrans软件来进行格式转换；
在三维纹理贴图方面，可用DeepPaint3D和DeepUV辅助；
在灯光效果贴图方面，可用Lightscape；
AutoCAD用于接收用户原始DWG文件，预览并输出DXF。
在项目之初，就要详细规划、分配任务，根据任务思考如何充分利用上述各种软件达到最终效果。除了从这几个方面着手以外，我们所能期待的就只能是计算机硬件显卡能力的迅速提高了。
2、在三维漫游的基础之上，开拓新功能
不满足于仅仅简单的三维场景漫游，在此基础之上进行人机互动效果的开发，并和用户应用紧密结合，如在Vega/VC下开发数据库点击查询、三维/二维结合、多媒体结合、3DGIS(地理信息系统)等。
三、城市仿真应用系统与城市规划
由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到城市设计，在规划的各个阶段，通过对现状和未来的描绘（身临其境的城市感受、实时景观分析、建筑高度控制、多方案城市空间比较等），为改善人居生活环境，以及形成各具特色的城市风格提供了强有力的支持。规划决策者、规划设计者、城市建设管理者以及公众，在城市规划中扮演不同的角色，有效的合作是保证城市规划最终成功的前提。城市仿真技术为这种合作提供了理想的桥梁，运用城市仿真技术建立的城市仿真应用系统能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众在一个统一的平台上，可从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图，这样决策者的宏观决策将成为城市规划更有机的组成部分，公众的参与也能真正得以实现。这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。
3.1城市仿真应用系统的应用范围
城市仿真应用系统可被广泛应用于规划设计、方案评估、领导决策、规划审批、市民公示、宣传展示及招商等各方面。
3.2城市仿真应用系统的特点
l仿真的虚拟环境:
类似于时下流行的三维动画，同样是通过强大的三维建模技术建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。但是城市仿真技术建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求，属于科学仿真系统；而传统动画的三维场景则是由动画制作人员根据资料或想象绘制而成，与真实的环境和数据有较大的差距，严格意义上来说属于一种演示作品。
l多方式、运动中感受城市空间：
在城市仿真应用系统中，可以全方位,多种样式（步行、驱车、飞行、UFO等）,完全由用户自由控制在场景中漫游。城市仿真技术与传统的三维动画最根本的区别就是：传统动画的观察路径都是预先设定好的，用户只能按照事先设定的路径浏览场景；而城市仿真技术可以由用户在三维场景中任意漫游，人机交互，甚至还可以使用专用的头盔把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的错觉。这样一来，很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。
l实时多方案比较：
运用城市仿真应用系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，……所看即所得，只要修改系统中的参数即可，而不需要象传统三维动画那样，每做一次修改都需要对场景进行一次渲染。这样不同的方案、不同的规划设计意图通过城市仿真技术实时的反映出来，用户可以做出很全面的对比，并且城市仿真应用系统可以很快捷、方便的随着方案的变化而作出调整，辅助用户作出决定。从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金。
l三维空间信息交流：
城市仿真应用系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口与GIS信息相结合，从而可以在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理等需要。此外，城市仿真应用系统还可以与网络信息相结合，实现对三维空间数据的远程操作。
3.3城市仿真应用系统的功用
一套完善的城市仿真应用系统能够很好的展示城市规划、宣传城市建设、提升城市形象。系统根据城市的当前状况和对城市的未来规划，将城市的过去、现在和将来任意时间的情况展示在规划设计者、政府决策者、投资开发者和普通市民面前。系统首先根据城市的当前状况和对城市的规划资料完成城市的设计，然后该系统的交互控制软件可以帮助使用者从不同角度遍历城市的各个部分，帮助有关人员作出决策。
提高项目管理能力和效率
规划部门使用城市仿真应用系统，可以使方案评估更为准确、公正和快捷。另外，如果系统中需要增加新的项目，或其中的项目遇到方案修改，可以随时导入或更新系统的数据信息，并且可供日后存档，极大地方便了政府规划管理部门的管理工作，提高了效率，节省了成本。
提高公众参与度和部门协同作业
由于城市仿真技术打破了专业人士和非专业人士之间的沟通障碍，使得各部门能够在统一的城市仿真应用系统平台下进行交流，能更好的理解设计方的思路和各方的意见，能更快的找到问题、达成共识和解决一些设计中存在的缺陷。
提高方案设计和修正的效率
通过城市仿真应用系统，我们可以很轻松随意对设计方案进行修改，改变用地布局，改变建筑高度，改变绿化密度，改变外立面的颜色……所看即所得，只要修改系统中的参数就可以轻松实现，大大加快了方案设计的速度和质量。
提高展示和城市形象宣传的效果
城市仿真应用系统的沉浸感和交互性不但能够让用户获得身临其境的体验，同时还能随时获取项目的相关数据资料。对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，城市仿真应用系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正的参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。
四、结语
建筑虚拟仿真技术范文第3篇
[关键字]三维仿真 城市规划 城市仿真技术
[中图分类号] TU984 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-295-1
1 三维仿真技术的概述
三维仿真技术是利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术，以模拟的方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图形界面，使之在感知行为的逼真环境中，获得一种身临其境的感受。例如《韶关市城市规划三维辅助决策系统》，利用地理信息系统、三维空间建模、遥感等现代信息技术，以数字地形数据、遥感影像数据、数字高程模型数据以及三维城市要素模型等数据为基础，在三维虚拟空间内实现局部的规划和建筑设计方案与区域景观的实时、多方案综合分析与决策。
2 三维仿真在城市规划中应用的意义
2.1 提供可视化功能支持
三维仿真技术可以依靠相关的软件进行辅助操作，对城市规划方案和规划过程进行详细的系统设计，能够提供可视化的支持，能适当的对规划的对象进行高度、方向、颜色等方案筛选和比较，使得规划的决策更为科学、合理、直观。同时，相比传统的设计辅助图，三维仿真技术拥有更强的决策和设计功能，可以降低规划决策的失误率，规避设计所带来的风险。如，2006年9月，人民大会堂公映的大型传奇史诗影片《圆明园》，通过先进三维仿真技术，将“圆明园”真实的再现在世界人们的眼中。
2.2 多样化的数据服务
利用三维仿真技术进行三维模拟和三维仿真系统的设计，可以利用三维仿真系统查询相对对象的信息资料，为规划设计者提供各城市单位或部门的信息资料。在韶关市城市规划三维辅助决策系统中，在功能方面提供了三维基础功能、规划信息查询、规划方案评审、规划辅助分析、规划辅助设计、三维管网管理等六大功能，并利用现有韶关地下管线综合管理信息系统和韶关基础数据共享平台进行对接。
2.3 提高规划项目的管理效率
通过制作项目模型或者提供静态的三维效果图来展示项目的整体规划过程，这具有很大的局限性，无法完成规划对象的修改和管理。城市三维仿真技术可以设计一个可操作的三维仿真系统，为开发机构或城市规划单位提供高精度的数据服务和视觉质量。在需要修改或增减项目工程的过程中，可以直接导入或更新相关的数据信息，可以及时作出方案调整和实施，提高规划项目的整体管理质量和效率。
3 仿真技术在城市规划的应用
3.1 城市总体规划的应用
城市总体规划设计主要包括三个部分：城市战略研究规划、城市总体规划和城市分区规划。在这个阶段，城市规划者需要把握城市的整个规划方向和城市发展动向，整合城市规划中的各种信息资源和数据资料，为城市的总体规划设计做出详尽、科学、直观的规划方案。仿真技术可以实现对城市自然地貌现状进行还原再现，而将仿真技术运用到城市总体规划之中，可以对整个城市实现自然地貌的仿真模型再现，为城市设计者提供科学的、直观的城市地貌现状。同时，仿真技术可为依据城市总体现状进行三维模拟和三维模型动态展示，实现可视化的视觉效果。例如，广州亚运村设计竞赛方案三维评审系统就是一个三维仿真技术在城市规划应用领域的新尝试。
3.2 城市景观设计的应用
城市景观设计反映城市的整体风貌，城市的整体风貌依靠科学的环境资源布局来实现。利用仿真技术对城市景观进行设计和环境模拟，可以对城市建筑的空间形态、建筑形式、城市天际线、城市景观、城市色彩等多方面进行综合考虑，做出更为准确的、直观的设计方案。仿真技术的应用有助于城市规划设计者进行多功能技能操作，从整体上把握城市空间形态的展示要点和亮点的设计，体现出城市的整体风貌和城市特色之处。同时，仿真技术利用计算机软件进行实际景观设计的环境模拟，创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图形界面，将设计的内容和效果展示在大众面前，实现人机交互，让大众和客户有一种身临其境的感受。对于城市规划评审、公示、展览、规划项目的宣传及招商引资等各方面都有着重要的指导意义和经济效益。
3.3 城市土地规划现状研究
城市规划需要把握整个城市土地利用的决策动向，就需要对城市土地利用现状信息资料进行完整的把握，所以城市土地利用现状信息资料尤为重要。规划设计者可以依靠当地的航空卫星影像、DEM 高程数据等基础地理数据，构建仿真三维模型，通过三维模型，可以更广泛的了解和把握整个城市的土地利用范围、现状以及城市周边的概况，对城市的整体信息资料的掌握和城市规划设计方案的确定有着重要意义。仿真技术还可以通过模拟建筑物的日照阴影走向和计算阴影面积来研究建筑物的高度对周边建筑物的日照的影响等，通过三维空间环境下的实时建筑物模型置换、建筑物纹理置换、建筑物高度调整等功能，来进行城市土地利用现状和规划设计方案的筛选。如，韶关城市规划三维辅助决策支持系统提供了日照分析功能，更好的展示了建筑物日照效果。
4 小结
城市规划是一个复杂的系统工程，需要多层次、多整合的形式来实现对城市的总体规划。随着计算机技术的快速发展，三维仿真作为重要的辅助设计形式，以其高效设计和可视化功能，在城市规划领域中广泛运用。三维仿真技术可以通过模拟现实环境，使得城市规划部门、项目开发商和公众都能感受到一种身临其境的视觉体验，三维仿真运用到城市规划中是一个重要的决策，也是一种具有非常可观的前景应用。
参考文献
[1]余明，过静君.三维仿真虚拟现实技术在城市规划中的应用[J]，测绘科学， 2009， 13： 52-54.
建筑虚拟仿真技术范文第4篇
关键词：计算机仿真技术；工程项目；施工管理；运用
建筑业在我国经济发展中起到十分重要的作用，随着国家对建筑业发展的重视，建筑业在将来具有良好的发展前景.但我国目前的建筑技术水平整体依旧还处于较低位置，其管理水平也是如此，并且存在诸多不合理的现象，同时经常发生一些安全事故以及质量事故，也存在较为严重的资源损耗.尤其是大型工程项目，其具有极其复杂的施工程序，也存在较多因素对施工的顺利进行产生影响，施工的环境条件也有诸多不确定性，导致施工难度增加，也承受更大的风险.为确保施工更加顺利，必须进行施工计划与指导的编制，使施工的各个环节得到指导.工程设计文件中，施工进度以及资源使用计划十分重要，在工程实施的各个阶段均起到十分关键的影响.所以，施工进度以及资源计划的合理安排，对参建方而言，都需要得到足够的重视.传统项目计划的编制主要采用CPM和PERT，两者的使用也存在一定的局限性.其中，后者的缺点在于精度缺乏保障，存在较大的误差，不能使实际工程的要求得到满足.对此，计算机仿真技术的出现，为项目计划的制定带来了极大的帮助.在我国社会与科学不断发展的背景下，计算机仿真技术同样发展显著，在我国工程施工管理领域得到更加广泛的应用，也形成较多趋于完善的施工仿真系统，其中包括GIS以及CY-CLONE等.计算机仿真技术凭借其风险小、成本低的优势，其在工程项目施工管理中的应用，将更好地解决实际问题，对建筑业的发展具有十分重要的意义.
1计算机仿真的相关概念及基本步骤分析
1.1概念
计算机仿真技术与计算机建模技术，是一种新型技术，目前已经得到较大的发展，在现代科学技术研究中占据重要的地位.该技术在多个领域应用广泛，能够有效帮助解决复杂系统的问题.在计算机仿真中，计算机、系统以及系统模型是其主要的三大要素.其中，系统指的是事物及其规律的一种总称；系统模型是指关于系统特性及关系的描述，用于系统功能及部件间规律的研究.目前，系统模型类型更多，其中的数学模型也已经得到更加广泛的应用.目前，仿真的概念也逐渐得到完善，虽然各学者对仿真的定义存在一些区别，但是根据这些定义，可对计算机仿真的定义作出以下概括：计算机仿真是针对实物进行模拟，建立于丰富的技术理论层面，借助计算机等工具，通过系统模型对系统实施动态研究，属于一种新型技术，涉及较多的专业与学科，具有较强的综合性.换句话说，计算机仿真是不改变实际系统运行的基础上，通过计算机构建系统模型进行系统性能研究及系统构造的一种技术.计算机仿真类型各种各样，按照不同的分类依据可得到不同的种类划分.例如以模型的种类为依据，可将计算机仿真分为半实物仿真、物理仿真以及数学仿真.根据仿真时钟和实际时钟之间的比例进行相关划分可得出，计算机仿真可以分为三种仿真，即超实时、亚实时以及实时.若依据系统模型的特征进行相关分化可得出两种仿真，即离散系统以及连续系统.
1.2基本步骤
（1）建立问题及目标.首选需对仿真系统的相关处理对象进行确认，并且明确仿真的目标，也就是通常所说的促使某一问题得到有效的解决.（2）进行建模.仿真模型可以实现对研究对象的抽象描述，能使研究系统的属性特征得到体现.仿真建模特点显著，通常采用针对问题进行建模以及针对运行过程进行建模的方式.（3）数据采集.若仿真模型已经开始进行相关基本框架的建设.那么其所输入的数据必须是准确无误的，以此才能使仿真运行中模型的数学及逻辑关系得到有效利用，从而通过计算与分析得出可信的仿真结果.而离散系统仿真中，数据分布通常存在某种概率，所以，实际系统统计和调查的实施必不可少.（4）验证模型.需要验证仿真模型，判断其是否具有代表性，从而确保模型能够有效体现真实系统的特征及性能，促使仿真得到成功.（5）运用模型，分析结果.完成模型验证后，接下来就是仿真模型的运用.在运用仿真模型的过程中，需要确保初始条件和数据输入一致，进行多次仿真运行，才能通过仿真得到真实的统计数据和输出结果.建筑工程中仿真模型的运用，需要对某事件的概率和随机变量的期望值进行分析，也需要进行敏感性分析.
2计算机仿真技术在施工管理领域中的应用分析
2.1蒙特卡洛模拟（Monte-Carlo）在施工仿真中的应用
该模式方法是根据统计理论，对风险发生率或者风险损失数值进行研究和计算机计算.该方法的基本原理是使用数学模型（模拟模型）将研究对象进行代替，在模型中尽可能将所有的影响因素包含其中.模拟模型中使用具体的概率分布来描述各个风险变量的风险结果和其有关的概率值.然后采用随机的方式给出某个数值，然后根据该数值在各风险变量中的概率分布进行取值，完成各风险变量的取值后，可以模拟模型为依据得出风险总体效果.对这一程序进行重复，以产生的随机数为依据，得出风险总体效果确切值.计算机仿真的概念是在20世纪40年代冯•诺依曼最先提出，而计算机仿真中最早应用的方法就是蒙特卡洛模拟，起初该方法的应用只能对随机过程问题进行解决.现阶段，蒙特卡洛模拟在工程施工领域中的应用越来越广泛，主要体现在对成本以及进度的仿真方面.应用蒙特卡洛模拟于工程网络计划中，凭此对工程进度风险进行仿真分析，能够通过概率计算得出合理的工程工期以及明确工作中的重点，有助于施工管理人员工作的进行.而施工项目成本风险管理中蒙特卡洛模拟技术的应用，则能有效分析以及空时施工项目成本中的相关风险，对施工成本风险分析与管控具有十分积极的作用.
2.2循环网络技术（CYCLONE）在施工仿真中的应用
就循环网络技术而言，该技术能够在仿真系统和建筑建模中体现价值，是最先专门为建筑施工仿真而研发的仿真系统.其有效结合多项理论与技术，包括排队理论、网络计划技术以及计算机模拟技术，利用计算机实现模拟，可对各施工组织的工期和费用进行计算，也能对各项资源的利用率进行计算.CYCLONE模型的组成元素主要包括流水单元、节点以及矢线.其中，流水单元也就是模型中能够流动的部分，包括各方面的资源，例如人力、物力、财力以及控制信息等；矢线则表示的是各节点之间存在的关联以及流水单元的相关位置走向；节点通常可以划分为五种节点：第一种是一般节点.其主要表示非限制性工作和其主动状态，当流水单元经过此节点时能够稍作的停留，但工作仍然是在进行中.第二种是复合节点.表示工作的开始受控，只有确保所有要求得到满足后才能开始工作，所以，复合节点往往处于排队节点之后，而两者又同属于活动节点.第三种是控制节点.能够对流水单元实行监测以及控制.第四是排队节点.该节点主要对流水单元的被动状态进行描述.流水单元进入该节点后进入暂停状态，等其他排队节点满足要求后同时进入复合节点.排队节点是流水单元等待的停留场所.最后是职能节点.其功能在于合成模型中的各个流水单元，使其成为一个流水单元，并且该节点能够对数据进行统计和计算.CYCLONE具有以下优势，例如简单、操作方便、建模容易等，目前其应用已经比较广泛.有学者结合水电站导流隧洞循环施工的特点，将CYCLONE应用于施工仿真中，取得的效果比较显著.也有学者在土石方工程施工模拟中对循环网络技术进行应用，能够得出一些对于管理人员决策而言、具有重要参考意义的参数.此外，CYCLONE模拟同样也在隧道工程施工以及高层建筑施工仿真中得到应用，也取得一定的应用效果.
2.3地理信息系统（GIS）在施工仿真中的应用
地理信息系统，即GIS，是一门新型学科技术，其介于地球科学和信息科学之间，能够有效结合计算机技术以及地学空间数据，属于空间信息技术的范畴.该项技术是对地理空间数据库进行利用，进行集空间数据的采集，然后对其进行分析、操作、管理，最后进行数据显示，且通过地理模型分析，得出各种空间及动态地理信息.GIS使用属性数据和图形数据对空间数据对象进行描述，并通过用户标识码和内部代码连接两者成为公共数据项，促使两者相互对应.施工仿真系统是通过计算机采集、管理、操作以及分析施工过程中的各项数据，并且给出各种空间及动态信息.因此，GIS系统与施工仿真系统能够在多方面实现结合，GIS的属性、位置双向查询技术以及空间处理技术等，均可在施工仿真中得到应用.其中，天津大学对该技术的研究更为广泛，然而目前该项技术仅仅在水利水电工程施工中得到一定程度上应用.GIS技术应用于水利水电工程施工中，主要是在水利工程的施工导流动态可视化仿真中得到应用，建立导流三维可视化模型并采用三维动态演示方法，对三维动态模型进行演示.复杂地下洞室施工仿真系统中GIS技术的应用，使用可视化图像形象地表示大坝施工具体过程，从而使工程人员能够清楚地、及时地了解大坝施工的情况，促使施工组织水平得到有效提高.也有不少学者对施工仿真中GIS技术的应用进行研究，例如在隧道施工的可视化仿真中应用GIS技术，使GIS有效结合工程动态仿真系统，对施工过程中进行模拟，从而得到施工组织管理的一些数据信息.
2.4Petri网在施工仿真中的应用
1962年德国CarlAdamPetrified最先提及Petri网，现阶段，Petri网在自动化科学技术、计算机科学技术、机械设计与制造等相关仿真领域已经有了较为广泛的应用.Petri网属于一种网状的信息流，其节点通常分为两类，即条件、事件，基于节点的有向二分图进行token分布的添加，这些token分布能够表示状态信息.并且，根据引发规则改变事件驱动状态，从而使系统动态运行过程得到体现.Petri网凭借其具备的系统分析及验证方法，能够有效进行不确定性、资源共享性、并发性系统的分析.而建筑工程施工的复杂性，也正是在资源共享、并发性以及不确定性问题上得到体现，因此，建筑工程施工系统仿真中Petri网能够得到有效的应用.在20世纪90年代末，Wakefield等人最先提出在模拟施工系统中应用Petri网，改变了人们认为Petri网只适用于计算机网络及自动化制造技术的观点，并且完成有关仿真模型的建立.随着时代的发展，相继有学者将Petri网应用于工程项目的计划管理、搅拌站混凝土的生产过程的模拟、钢结构的施工仿真建模、公路工程的施工过程仿真、隧洞工程的施工仿真等，同时建立起相应的模型.
2.5施工仿真中虚拟现实技术的有效应用
20世纪末虚拟现实技术被提出，并且很快得到有关领域的关注.该项技术集成了多项先进技术，这些技术主要有计算机仿真技术、人体交互理论、人体工程学、传感技术、计算机图形学以及计算机技术等.虚拟现实技术中计算机占据十分重要的地位，通过计算机及有关输出、输入设备进行逼真、多感官三维虚拟世界的构建.有学者提出这样的观点：21世纪，虚拟现实技术将成为信息技术的典型.虚拟现实技术相比于其他信息技术，其具备三维空间表现能力、人机交互式操作环境具有实时交互性，能给人带来逼真的感受，使人机交互接口的研究领域更加广阔，也有利于各类工程海量资料描述的形象具体化.并且，虚拟现实技术能够将难以观察到的场景进行有效创建和再现，促使人们更好地了解和掌握所描述对象的运动变化规律.系统仿真技术可以抽象的形式，客观展示真实复杂的世界，并且展现客观世界的运动形式，应用虚拟现实技术能够促使系统仿真模型的验证更加合理有效，并且能够将仿真结果更好地进行展示.就目前而言，在军事、航天以及航空领域.虚拟现实技术的应用已经相对广泛.并且，虚拟现实技术在工程建模及仿真领域也将得到较好的发展.工程建模及仿真领域，由于工程规模较大、施工环境条件比较复杂，并且在建模及仿真过程中需要考虑全面，根据系统仿真的要求，选择适用的仿真技术，动画演示虚拟世界的造型，并且进行有效的交互设计，可使以上问题得到有效的处理.
3结语
总而言之，建筑工程施工程序具有较强的复杂性，其涉及到的不确定性因素也多种多样，施工方案是否合理、资源类别及数量是否满足要求，等等诸多因素均对施工进度产生较大的影响.如果继续采用传统施工计划编制方法，将始终无法取得令人满意的效果.在此背景下，施工仿真技术的出现与应用，能够促使这些问题得到有效的解决.目前，我国计算机仿真技术在工程项目施工管理中的应用已经取得较大的发展，例如蒙特卡洛模拟、循环网络技术、地理信息系统（GIS）、Petri网以及虚拟现实技术等均在施工仿真中得到一定的应用，并且取得较好的应用成效.随着社会的发展以及我国科技技术的提升，三维立体的可视化技术终将会实现，不仅能够进行一般仿真数据的提供，也能对施工具体过程进行展示，从而为建筑工程项目施工管理提供更有效的帮助，促使我国建筑行业得到更好的发展。
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建筑虚拟仿真技术范文第5篇
关键词 生物建模；粒子动态；动力学系统
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）83-0204-02
1生物建模技术的数据源
计算机仿真技术平台系统从各个角度,不同路径设置,形象地展示集声音、粒子动画方案的设计效果展示。使客户可以身临其境的在三维虚拟空间感受到方案完成后的动态效果，有利于更加清晰的规划方案，确定方案的合理性与可行性。
针对几何对象的设置方案和无缝编辑的生物建模技术的分类研究。
创建对象的几何模型分为 stand primitie与 extended primitie两种创建方式为几何模型对象内部所固有的有着几何性质的可编辑的抽象模型，它们也可以作为基础模型辅助高级模型的创建，其精度线段细分都可以通过修改面板进行调节。几何模型所表现的属性性质可分为子层级，子层级内部可以分层编辑修改，最终完成基础模型的创建工作，修改包括三维几何体对象的基本点、线、面、多边形形态的子层级，反映几何体对象的面层级的特点；在三维仿真平台系统应用中体现要求的说明信息等。
2 三维建模的技术分类
我们通过不同的设计方案完成初步草图的设定,以及建筑模型的平面、立面设计,或是应用图形图像资源库中的标准几何体来完成初始模型的创建工作。细致模型的创建需要通过无缝编辑的生物模型来完成,或是根据不同的造型结构,通过物体合成命令来完成建筑模型的最终创建工作。建筑的不同环境效果和不同材质的划分以模型的不同面的表现来区分,并根据不同的分隔面来设置不同的ID号码,通过不同的ID号码由系统来区分不同的材质连接属性。
目前，根据模型的分类差异，三维建模在计算机仿真领域中技术上分为几何建模类型和动态建模类型。
3 静态三维模型库数据的获取
模型库建立的难度主要在三维模型建模的精模与低模的转化过程，在三维模型创建之前，首先需要数字资源的收集整理,主要包括 DWG地图和地形的测量数据、航拍、设计图纸、以及常用模型的数据资源等数据资料。三维仿真系统中建立模型资源库,针对静态三维模型而创建的,为了方便静态模型资源的重复利用,以及方便静态模型的资源管理和模型信息升级,因此设置模型信息分类存储。
静态模型资源库大致分为以下几类:建筑三维模型以及公共设施附属模型：地标性建筑模型；交通设施模型；公共模型设施；绿化植被模型；水体模型；景观及游乐设施；模型库资源的建立主要是由AutoCAD和3DSMAX来完成的。
在 AutoCAD中完成三维场景的平面图创建后，将其导入3 DSMAX中，进行地面模型的创建，并且分割地形、地势，以便之后三维模型的面数与贴图的赋予不产生面的轴向 UV问题。应用3DSMAX进行初使模型的创建，由于造型能力强，并且可以很好的与仿真软件进行模型的应用导入，因此常用于虚拟仿真的三维建模部分，模型有很强的仿真立体效果。植物模型的创建，一般植物建模通常面数很高，也就产生了数据量的问题，因此现今植物建模的各种效果展示中真正的植物模型应用比较少，通常是应用大量的以面为单位的植物贴图以达到场景中需要的视觉效果，尤其是应用通道透明贴图。三维模型创建完成后,通过三维仿真资源数据库进行管理和操作的。
三维模型资源库将模型分为：高精度模型、中精度模型、低精度模型,方便三维仿真场景中对于近景、中景、远景的不同需求,当摄影机跟随路径约束到视图远景时,所显示的模型为低精度模型,如此可以大量的节省场景中模型的计算量,以达到实时交互的刷新频率要求; 当摄影机跟随路径约束到视图近景时,所显示的模型为高精度模型, 保证了实时交互,对三维场景中的近景模型的高精度的视觉要求。三维场景数据库的模型资源表现了真实环境中的建筑模型合并到虚拟三维场景中的细节效果反应，包括三维场景中的天空作为一个球天模型的环境贴图对建筑模型群体的色彩影响。
4 粒子动态现象的建模
计算机仿真技术在虚拟环境中,创建静态的三维几何体模型的交互效果显示，对于实时仿真来说是无法满足用户的视觉显示效果要求的，三维物体的性质还涉及动态模型的应用,从三维物体运动的位置改变、以及物体之间的相互碰撞、三维模型的角度捕获、物体的缩放变形、以及三维模型的子层集表面变形等等。我们以视图坐标为中心，以运动的物体自身坐标进行轴向的运动变化。三维场景中的每个对象都有一个自身坐标，物体可以以自身为轴向进行运动，这样的坐标称为自身坐标系统。这个坐标系统的位置随物体的移动、旋转、缩放而改变。通过关键帧的设置,完成需要的动态模型创建。
针对三维场景还有一个世界坐标，场景中的所有建筑模型都遵从于这个世界坐标。通常动态现象建模应用粒子系统，以及动力学系统，表现水景、云雾、风、火焰等，水体模型建造在地形变化中起着重要的作用，同时是建筑表现效果的重要内容，场景实时渲染的要求，通常应用粒子系统完成水景动态特效后输出动态文件，再将其以贴图纹理的方式附予场景中的建立好的面片中。虚拟对象 reactor的空间绑定,这是配合粒子系统的动力学系统,属于物理建模方式,通过对于虚拟物体的空间绑定,确定 reactor的质量、重量、摩擦力、惯性,以及物体的反弹参数值等等，这些特性与三维建模及其虚拟仿真平台结合起来，形成一个虚拟模型空间。
5 结论
三维场景中的物理建模涉及到动力学系统,是虚拟现实系统中比较高层次的模型创建，因为它需要物理学中动力学和重力系统与计算机图形学相结合，涉及到动力学系统中力的作用问题，主要是三维模型的重力、摩擦力、反弹值。
除了人机交互中相互作用的系统程序应用外,还有在计算机模拟三维仿真系统平台中所呈现的粒子系统和动力学系统，创建粒子系统的动画运动行为模型。使得虚拟仿真系统平台可以自主性控制，也就是设定场景的动态信息后,用户不与之交互,指三维物体的活动变化以及周围环境和其它运动实体模型之间的动态关系，比如风效、雨景特效等，它们不受用户的输入控制（也就是说用户不与之交互）。
参考文献
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建筑虚拟仿真技术范文第6篇
关键词：工科院校；三维仿真技术；虚拟现实技术；教学应用
1.引言
随着时代的进步，科技的要求。工业生产及其制造业愈发显得重要。伴随着德国工业4.0的提出，所谓的第四次工业革命已经蓄势待发。为了时代的需求，世界各国相继推出了工业改革计划与发案，共同推动世界工业化的再一次升级。这不仅是时代的挑战与机遇，也是国家的挑战机遇。
在工业4.0的背景下，工科院校在人才培养方面显得极其重要。这不仅是国内工科院校的机遇更是挑战；社会对工科类人才的要求，不仅仅在理论知识方面，更重要是能掌握先进技术，拥有实际操作能力及工程经验。工科教学要以实践为基础，培养其动手能力[3]；首先优化教学方式，根据学校的实际情况，将三维仿真技术运用到实际教学中，改善传统的教学方式，使学生从课堂上获得实际的操作能力，如同在工厂一般，不仅是理论知识的获得，更是实际能力获得，充分体现工科学生的最基本素质：主动思维判断与综合分析能力、解决实际问题的能力、工程设计能力、创新与创造能力、复合能力[4]。通过三维仿真技术将实际的模型、设计、实验等实际场景与效果展示给学生，从而真正的实现解放课堂，优化课堂，培养出真正的工科类的杰出人才。
2.三维仿真技术的发展现状
2.1.国外
自从1962年，Morton？Heilig发明实感全景仿真机以来，三维仿真技术便在美国、欧洲、日本等一些国家和地区迅速开展起来。随着科技的进步，时代的发展，三维仿真技术与虚拟现实技术越来越受到世界各国的关注，以三个I为代表，即Immersion（沉浸感）、Interaction（交互性―）、Imagination（思维构想性），作为三维仿真技术与虚拟现实技术最本质的特点，在发展的过程中融入了其它相关的先进技术。近些年，三维仿真技术结合虚拟现实技术在世界各国普遍应用，不仅在军事、航空航天、地理地形、工业领域[1]，更在生活、交通、教学研究、旅游等领域普遍运用起来；如英国路虎汽车采用人性化的仿真虚拟技术向客户提供模拟车型体验；美国先灵葆雅公司生产的抗过敏药开瑞坦在广告中将三维虚拟技术应用于广告人物形象等。
与此同时，众多世界名校也运用三维仿真技术与虚拟现实技术，开展教学与科技研究，如：美国北卡罗来纳大学（UNC）、麻省理工学院（MIT） 、华盛顿大学、乔治梅森大学；日本奈良尖端技术研究生院大学、东京大学等世界名校早已在上个世纪就开始了相关方面的技术研究。几十年的发展使美国、德国、英国、日本等一些发达国家，在这个领域已走在世界前列，并迅速融合到生活的各个方面。不仅使国家经济有所提升，更从科技及教学等众多方面有了极大的突破。
2.2.国内
随着国际间的竞争日益激烈，国家对科技的重视更加重视，国内部分研究机构开始发展中国的三维虚拟仿真技术。由于国情的原因，中国在这方面的技术与世界的发展水平有一定的差距[1]，但近些年的努力使我国在三维虚拟仿真技术也取得了一些相应的成就，建立以一些科技研究机构，将三维虚拟仿真技术运用到工业设计与科学教研工作中。逐步走进其它领域：比如教学课堂，将三维虚拟仿真技术与理论教学只是相结合，进一步提升教学的质量。
尤其一些工科类的大学，根据学校的具体情况与实际能力，制定相关的工作计划，融入教学工作与研究中例如：北京航空航天大学的计算机系根据自身特点，实现了分布式三维虚拟环境网络设计，可以创造实时三维动态数据库、虚拟现实演示环境、适用行员训练的虚拟现实系统、虚拟现实应用系统的开发平台；浙江大学CAD&CG国家重点实验室研发了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统；清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究；一些相关高校取得了很大的成果，但在国内众多学校中还未广泛运用。传统的教学体系依旧存在于很多高校中。
3.教学中的应用
随着科技的进步，技术的竞争，工科院校传统的教学方式已经不满足现代化工业对人才的要求，培养高素质的工科类学生是学校的目标，也是当代工科院校的责任与义务。传统课堂以老师讲授为主，教授理论知识[2]，由于教学设备的不足、学生众多、实践地点不足、实验室不足等一些问题制约之教学，使学生实际操作能力不足[3]，直接影响学生的创新与工程设计能力。
利用计算机作为基本工具，将三维仿真技术运用到实际教学工作中，把抽象的概念与模型用电脑展示给学生，直观感受与真实的效果。将实践课程运用三维虚拟仿真技术，创造虚拟空间，使学生感觉如同真实环境一般[2]，同时能进行实际操作，锻炼学生操作能力，展开学生立体化想象空间，培养学生创造力与想象力更加便于创造与创新[4]。例如机械设计，通过三维软件如solidworks等创造模型，通过设计、模拟、分析等各方面的仿真的出实际效果。通过有限元分析，展示零件实际运用过程中效果。使学生更加清晰、具体的了解实际现实中的特点，同时学生能自作，培养其动手能力，提升实际操作经验。
如图1 LED 灯受热分布
如图2 受热后位移变化
运用三维仿真技术（solidworks软件），对模型进行实体分析，通过模拟把抽象的现象直观的展示在课堂上，避免只有理论没有实际的模拟的教学课堂，同时解决了实验室不足的问题。
如图3 聚氯乙烯的悬浮聚合的模拟仿真流程图[2]
如图4 热电厂生产框架图
图3、4是传统教学课堂上的讲授化工操作的实际流程图与电力大学讲授电厂发电过程的机构框图，学生不能深入了解其实际过程中的现象。
理论过程与实际现实总是有一定的差别[2]。通过三维虚拟仿真技术，运用Solidworks、 3Dmax、Flunent等软件模拟实际场景效果，创造立体环境，将实际过程的每个用动画场景展示，避免工厂实践和一些实践过程存在的问题[2]，更加直观了解生产的环节，从而达到理论与实践相结合的效果。培养出具有创新与创造能力以及实践经验的工科类人才，适应社会的需求，显示工科类院校的特点。
4.结束语
本文简单阐述了三维仿真技术国内外的发展现状，以及在工科教学中的应用及相关成果。三维仿真技术应用于工科教学中，优化教学资源，极大的提高教学的质量，同时解决院校资金不足与教学设备不齐全的问题。解放了学生思想空间，在教学中从分的发挥了学生的主体地位与作用[1]，激发学生积极、主动地参与教学过程中；培养其独立创新素质与实践的能力。将工业生产过程中流程及原理，通过三维仿真技术直观、具体的展示给学生，发挥其优势。
然而三维仿真技术在国内教育领域还处于自发状态，尚未形成完善的、良性循环的、自觉开发和应用的体制[1]，这将是教学改革的机遇与挑战。
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作者简介：
建筑虚拟仿真技术范文第7篇
【关键词】建筑仿真;虚拟现实技术;三维图形
随着计算机技术和信息技术等高新技术的快速发展,仿真技术也得到迅速的推动,并在高技术的发展中越显其重要作用,能够应用在各个领域。近三十年来视景仿真环境与技术发展历程展望了视景仿真环境与技术进一步发展的趋势。
虚拟现实(Virtual Reality,简称 VR)是指为用户提供一种模拟现实的操作环境,利用计算机生成逼真的三维视觉、听觉、触觉的感观世界,使人们对所研究的对象和环境获得身临其境的感受,从而提高人类认知的广度和深度,拓宽人类认识客观世界的“认识空间”和“方法空间”,最终达到更本质地反映客观世界的实质。视景仿真是仿真动画的高级阶段,也是虚拟现实技术的最重要的表现形式,它是使用户产生身临其境感觉的交互式仿真环境,实现了用户与该环境直接进行自然交互。其中,作为表现三维视觉仿真中的建筑技术就显得非常重要了。
一、建筑仿真有三个非常鲜明的特征
1、运动是实时的,计算机呈现给人们的图形图像所表现的场景运动是与人们在现实生活中所见的一样,运动节奏光滑平稳;
2、建筑是三维的。能够允许观察者从不同的角度来浏览建筑特征,细节丰富、逼真,满足人们的视觉感受,使人们产生身临其境的感觉;
3、它是可交互的。允许通过键盘、鼠标或其它计算机输入设备、计算机程序对建筑浏览过程进行实时控制,对其中的物体进行规划和操作。
二、建筑仿真与虚拟现实技术的应用范围
建筑仿真与虚拟现实技术可以表现大型工程漫游,展示各种拟建设的工程项目,为国际和国内工程设遨游计投标建立多种层次、细节丰富的虚拟模型,真实再现工程竣工后的情况。用户可选择不同路径进入
该项工程的任意部分;也可为已建设或正在建设的各种工程项目展示其周边环境、内部、固定设施的配套情况。又可以应用于名胜古迹的仿真旅游,展现名胜古迹的景点,可以任意选择路径装修各景点,乐趣无穷。
三、制作逼真的建筑模型的实现方法
三维计算机表现是采用计算机模拟现实中的三维空间物体。在计算机中构造三维的几何造型,并赋予表面材料、颜色、纹理等特性,然后,设计造型的运动、变形,灯光的种类、位置、强度及摄像机的位置,焦距,移动路径等,最终生成图象,并可以将制作的动画输出到其他硬件录制设备,三维计算机动画不仅可以模拟真实的三维空间,而且还可以产生现实世界不存在的特殊效果。建筑仿真可以使用3DMAX软件制作。3DS MAX是美国著名软件开发公司 AUTODESK 继 AUTOCAD 后推出的又一力作。该系统软件在三维造型、场景模拟、视觉效果、动画制作等各方面具有强大的功能。
一、通过几何体和二维图形利用编辑命令完成模型的建立,创建出形象比例精确的建筑模型。3D Studio MAX还可制作出山、水、波纹、波浪、颗粒及非规则形体,如:人体、植物等。利用3D Studio MAX 中丰富的材质和质感,可以对整个实体或部分实体进行颜色、明暗、色裹、反射,凹凸和透明度等进行编辑,再通过设定物体、相机、光源和路径来制作动画。物体可进行变位、旋转、缩放、伸压等变形,光源可为环境光、泛光灯、聚光灯,并可设置任意多个相机的位置,方向和角度,方便进行灵活调整,在动画实时预演功能中,及时观察物体效果。另外,还可以利用3D Studio MAX 中淡入淡出,模糊,光晕,星光闪烁,雾雨,声等,很多特殊效果,制造特技处理,可产生超乎现实生产的变幻莫测的神奇效果。
二、使用“纹理贴图”图片,用来替代详细的模型。3DMAX软件中丰富的材质贴图技术用纹理、不透明、法线凹凸贴图、光照等技术而不是增加几何造型复杂度来提高逼真度。用来创建低多边形数的模型来简化和减少实时应用的程序要求。在对应位置的多边形表面上这样处理可以减少模型的多边形数目和复杂程度,提高图像绘制输出时的显示速度。达到使用较少的多边形创建更现实的细节的能力。只要视点不过于靠近实体,纹理贴图并不会降低场景的逼真程度。比如制作天安门城楼,用相机对五个方向(上、、左、右、前、后) 共拍摄五张照片,通过“展平的UVW贴图”命令处理成大图像。计算机可以从这些图像里产生任意方向的图像,从而使用户有身临其境之感。
三、利用“全景导出器”进行360 度球形全景的渲染。这样渲染出来的建筑模型,可以从任意的方向观看建筑。其视点和视角是任意可变的,视点可推进,也可拉远,可上升,也可降低,视角和转动的速度完全由用户自己控制,这跟用户观察实景的过程是完全一致的。给人以身临其境的视觉满足感。
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作者简介:
建筑虚拟仿真技术范文第8篇
仿真技术能够给环境艺术设计教学带来诸多好处例如，在建筑装饰构造的教学方面，我们可以建造出各种装饰构件的模型，设置成一个个可以互动的教学小游戏，提供一定的文字说明等指引学生去完成其工作过程，这样既可以节约学生实际操作带来的教学成本，又打破了学校与施工场地之间的空间限制，为学生提供了一个可以重复进行的、不受时间地点限制的、生动逼真的学习环境，从而加速学生学习知识的过程，提高学生学习的质量。再比如，在室内设计的空间组织和灯光设计等方面，我们可以利用一些容易运行、操作简单的设计软件，如建筑草图大师SketchUp，让学生自己亲自动手去试验各种空间组织方式的变化对空间感觉带来的影响；通过各种跟真实生活中完全一致的灯光类型的选择和各项照明参数的控制，仿真出各种灯光组合的真实效果，从而让学生更好地理解灯光设计的意义和设计要点。这种让学生亲身去经历、亲身去感受的教学方法，无疑比空洞抽象的说教更具有说服力，趣味性更强，很受学生的欢迎，教学效果也会更好。还有在室内装饰设计方面，我们可以利用仿真技术建造出各种常见室内空间的虚拟模型，如家居空间中的客厅、主卧，办公空间中的会议室、老板房，餐饮空间中的大堂、包间，酒店空间中的大堂、客房等，设计成一个个可以互动的系统小游戏，让学生可以进入内部进行任意角度的观察，并允许他们更改或重新组合里面的绝大多数内容，比如，更换墙面或地面的材质，更换天花板造型或灯饰，更换家具和陈设品等。让设计变化的结果可以在很短的时间内快速呈现出来，这对教师演示室内装饰的作用和意义很有帮助，对学生快速掌握室内装饰设计的要点和搭配技巧也很有帮助。这些小系统的应用，还对解释如何才能形成特定的室内设计风格或氛围，也起到了很好的现场演示作用。这种教学模式的启用和它将产生的良好的教学效果，是传统的教学方法所无法企及的。综上所述，仿真技术不管是应用于环艺专业的设计工作上来说，还是应用于其教学工作上来说，都拥有传统设计方法和教学方法难以比拟的优势。但是，仿真技术也有其自身的局限性，并非任何时候都是最适宜的教学手段，不可盲目推崇。
2仿真技术的局限性
2.1仿真技术能够制作高精度仿真图，但是它耗时长，结果固定，无法即时沟通
同样以环境艺术设计教学来讲，利用计算机仿真手段制作的效果图可以更加逼真细腻准确，但是它耗时很长，无法做到即时交流，能够反映的空间内容也很有限，角度固定，无法反映出全方位的内容和所有细节，也不能跟业主产生互动。但是手绘的表达方式却可以，对业主提出的问题，可以当场快速地表现出它的形状、结构和大概的比例关系和效果，达到即时沟通的目的。那我们就可以在时间允许的前提下，挑选几个主要的空间进行计算机效果图的精细刻画，而其他没有涉及到的地方或者业主临时提出的一些疑问，则通过手绘的方式进行解释和沟通。
2.2仿真技术有时需要大量的时间、金钱投入，产生的效果却未必是最好的
例如，环艺专业中现场施工技术部分，学生只需要了解其过程和要点，能够判断其对错好坏，便于将来把关即可，并不需要亲自进行操作。那么，采用直接播放施工现场录像的方式来进行教学，不仅更加直观，对教学效果没有不利影响，而且在时间和经济成本上来说也是最有利的，那就没有必要非得去开发仿真系统帮助学生来掌握这方面的知识。所以，选择这种教学手段时要考虑到时间和经济投入的大小，系统的延展性如何，以及是否有更简便的方法同样可以实现教学目的等问题。总结得出仿真技术主要在哪些地方应用其优势才能最大化地显示出来，而其他方面并不一定合适。
3仿真技术是教学手段而不是目的
教学目的决定教学手段。我们应该以能否更好地实现教学目的为根本出发点，合理选择适当的教学手段，不应该处处强调新技术的应用。就仿真技术来说，每个专业都有众多的知识环节和技能环节，他们在专业中的重要性和需要学生掌握的程度是不一样的，有些知识很重要，但主要是靠脑部思考来领悟和理解，不需要仿真技术；有些知识或者技能，需要学生了解但没必要掌握，如果有更好的教学手段达到目的，也没必要非要用仿真技术来实现。对于专业核心技能中，需要学生熟练掌握其操作，真正的现场实操难以实现，或者实操成本过高，或者实操过程危险性较高，应用仿真技术又确实可以逼真模拟其场景和操作过程与要领时，应用仿真技术才是最好的选择。例如，计算机仿真效果图可以让业主直观地看到设计结果，效果满意了再进行设计制图与施工，避免了时间、人力和资源上的浪费。但是，如若不然，就不应该勉强。
4在教育中应用仿真技术需要注意的一些事项和应该避免的误区
4.1教师是应用者，不是系统开发者，不要把每位教师都变成软件开发人员
我们使用一个工具的时候，只需要明白这个工具如何使用就可以了，没必要还得知道它是如何生产出来的。仿真技术的应用也是如此。
4.2要衡量教学投入和教学效果
之间的绩效关系，避免高投入而低效果没必要仿真的非要仿真，同样可以实现教学目的、比仿真技术更好的教学手段的非要用仿真技术，或难以仿真的地方也很牵强的要用仿真技术虚拟一下。
5结语