虚拟仿真技术论文范文篇1

【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）.

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关键字：虚拟仿真技术；建筑施工；应用

中途分类号：TU7文献标识码：A

系统仿真是以多种学科理论为基础，以计算机及其软件为工具进行试验研究的理论和方法论体系。仿真技术顾名思义，是把自然界中的物理现象通过一定的物理和数学模型在计算机上模拟来得到实际场变量的分析，有助于预知关心的物理现象。简单的说，仿真技术是对系统模型的一种试验技术(是对系统动态模型的一种实验手段)，在安全性和经济性方面有较大的优越性。

一、虚拟仿真技术的应用现状

目前，虚拟现实技术在国际上是一个热门研究课题，其应用已取得引人注目的成效，在国内也引起了广泛的重视。当人们需要构造当前不存在的环境、人类不可能到达的环境或构造虚拟环境以代替耗资巨大的现实环境时，虚拟现实技术是必不可少的。随着计算机硬件、软件技术的发展以及人们越来越认识到它的重要作用，虚拟仿真技术在各行各业都得到了不同程度的发展，并且越来越显示出广阔的应用前景。虚拟现实的广泛应用前景使之成为目前最具影响力的技术之一。军事领域、航天技术、建筑设计、工业设计、教育培训、医学领域、石油化工等等，虚拟战场、虚拟城市、甚至“数字地球”，无一不是虚拟技术的应用。虚拟仿真技术将使众多传统行业和产业发生革命性的改变。虚拟仿真技术在建筑方面的应用主要有：大型建筑先期演示和论证；建筑设计领域；结构工程领域(工程结构分析、岩土工程分析)；房地产展示领域(全方位的数字化沙盘、数字化投标领域、房地产展示、施工流程的数字化模拟)。本文主要阐述虚拟仿真技术在建筑施工中的应用。

二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用方式

（一）用当前流行的三维动画软件3DSMAX、虚拟现实软件3DVRI、多媒体编排软件NeoBook、编程工具C#来实现模拟施工和虚拟建筑场景漫游。

3DVRI制作出来的虚拟仿真系统主要功能有：全方位互动漫游功能；即时输出功能；数据实时查询及修改功能；语音定位功能；导航图功能。

事先用3DSMAX软件做好建筑场景及主体的3D模型以及各施工模块的3D模型，然后用3DVRI虚拟现实软件对动画场景进行处理转换为3DVRI实时三维系统，最后用NeoBook软件在3DVRI实时三维系统中按照需求写入不同的指令，为实时三维系统添加交互功能，可以利用专业编程工具如C#等软件对实时三维系统中的模型及动画进行精确控制，并可编写更复杂的交互功能程序，最终为可独立运行的3DVRI施工模拟虚拟现实系统。此方案对于多种施工方案的展示、施工工序的编排比较有用，但无法对于施工方案进行预见性的模拟。

（二）用专业的建筑虚拟现实软件(如奔特力Bentley、Multigen、Veger等)，结合部分编程技术，实现具有较强人机交互能力、模拟建筑施工过程，以选择合理的设计方案以及合理的施工方案。

本方案更为专业和智能，能预见性地发现施工方案中的不足，便于指导施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隐患、防止施工事故、减少施工成本与时间。此方案的软件购置费用比较高。

比较著名的是英国Bentley建筑工程系列软件公司提供的系列建筑仿真软件，目前已经在中国建筑、工程以及建造领域得到一些应用，主要在各建筑设计院使用，在施工中企业的应用还属于起步阶段。Bentley工程软件系统公司首席执行官GregBentley宣布了两项新的中国计划，以支持中国的大规模基建投资。首先，Bentley亚洲总部将进驻北京，为中国的基建领域提供全面配套的软件产品；其次，即将启动的BentleyPower计划，使中国用户可在初期免费注册专业的计算机辅助制图／设计(CADD)软件服务。

三、建筑施工中应用虚拟仿真系统的意义

（一）建筑工程施工方案的选择和优化。

建筑工程施工的施工方法及施工组织的选择和优化主要是建立在施工经验的基础上，存在一定局限性。同时，现代建筑基本都具有鲜明的个性，建筑工程施工成为不可完全重复的过程。使用施工虚拟仿真技术将可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果，可以定量地完成方案的对比，有助于施工方案的选择和优化，真正实现最优施工。

（二）施工技术革新和新技术引入。

施工虚拟仿真技术一方面能使广大施工技术人员低成本地试验施工新工艺和革新思路，有助于创造性的充分发挥，同时能真切展示新技术的成效，缩短建筑业新技术的引入期和推广期，降低新技术、新工艺的实验风险。

（三）施工管理

施工虚拟仿真技术能事先模拟施工全过程，能提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患，因而可以采取有效的预防和强化措施，提高工程施工质量和施工现场管理效果。

（四）安全、生产培训

施工虚拟仿真技术能实时、直观地显示施工过程的实际情况，有助于操作人员全面了解操作流程，优质安全地完成施工任务。

（五）大型工程设计

施工虚拟仿真技术可以考察建筑设计是否合理，可以方便地对拟改进部位进行修改，从而得到满意的设计结果。设计的仿真也有利于设计单位与业主、施工单位进行设计交底。

（六）建筑市场管理

施工虚拟技术在招投标过程中能直观对比各方的施工方法和成效，增加评标的透明度和公正性，有利于建筑市场的规范管理。

（七）其它方面

开发施工虚拟仿真技术必然带动虚拟现实技术广泛地应用于建筑业其它方面，带动以下几方面的进步：城市和市政规划的优化；投资者的投资意图及市场推销；建筑机械设计；仿真和虚拟现实技术。

四、总结：

总而言之，随着信息技术的高速发展，各种新型技术都已经开始投入实践。建筑业也必须敢于创新，勇于尝试，这是建筑行业发展自身、壮大自身并适应时展的唯一途径。

参考文献：

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关键词：生命科学；技术虚拟；实践教学；实验教学体系

伴随着互联网技术的不断发展，现阶段我国教学模式在各个阶段、各个领域均呈现出了信息化和数字化。从小学到大学，从社会研究到企业研究。教学模式的信息化，标志着教育体制的发展迈向了一个新的发展高度，其中，信息化的教学方式是提高受教者享受技术教学的根本。所以，要不断挖掘传统教学模式中的弊端，不断将信息化与数字化的教学模式引入教育中去。其中技术虚拟仿真实验作为推动信息化教学的重要模式，不仅能够弥补传统“填鸭式”教学模式的不足，更能够通过互联网技术来满足智能类和通讯类的专业的试验需求。借此来推动教学质量的提高。

一技术虚拟仿真教学体系建设的必要性

（一）满足信息类与技术类专业的需求

互联网技术的发展与信息化生产市场的形成都是相关技术知识普及的结果，为此，便与教育中的知识推动技术的发展和技术反推动教学的进步形成了相互作用的关系，为此，强化技术虚拟仿真实验教学体系的建设，便可以对现阶段高校的技术类专业进行支持。例如，计算机专业、通讯专业、智能化专业、电子元件专业等。现阶段我国高校在进行信息与自动化专业的教学时，必须要结合相应的教学器材和教学设备进行，只有让学生摆脱传统的课本理论学习方式，将理论付诸于实践才能促进实用性价值的提升。为此，部分高校在对相关专业进行教学时，便采购了相关的大型设备，如中央空调和交直流电机等。值得注意的是，这些设备的应用率并不高，加之高额的经费需求，便形成了资源浪费的状况[1]。而且，许多高校的经费紧张。为此，就要大力推广技术虚拟仿真实验教学，该教学模式不仅能够让学生在学习的过程中，通过分组实验的方式加强学生的理论应用能力，更能够提升教学质量和学生的探究能力。通过技术虚拟仿真实验教学与实验室中的试验实物进行结合，让学生在仿真试验教学中体会相关知识的原理结构，进而满足相关专业的需求以及避免教学资源浪费。

（二）提高教学的时空范围

技术虚拟仿真实验教学已经成为了现阶段我国对相关智能化与信息化专业教学的必备方式。这不仅是学校自身经济条件限制所决定，而是教学模式科学化、高效化的要求[2]。为此，在对计算机专业和电子设备类的专业进行教学时，为了能够加强学生的理论研究能力和实践操作能力，就必须加强技术虚拟仿真实验教学的应用，唯有如此，才能真正实现教学信息化和智能化。技术虚拟仿真实验教学是以互联网技术为依托的。众所周知，互联网技术的互动性和时效性极强。为此，通过技术虚拟仿真实验教学，不仅能够提高相关专业教学的时空范围，更能够促进学生对所学知识的良好“消化”。

（三）培养学生对试验教学的自主性与积极性

在传统的试验教学课程中，学生的实验经常受到仪器数量的限制而不能高效的对所涉及的知识与理论进行了解。很多学生在课程中缺乏详细的指导而对相关知识点产生抵触情绪，对教学质量的提高产生了消极影响。而技术虚拟仿真实验教学不仅能够让学生通过虚拟的试验进行随心所欲的实践操作，更在每一步的试验过程中添加了详细的指导。让学生在试验学习的过程不断形成自主实验、自主学习的习惯[3]。能够让学生在学习中体会到实践学习的乐趣，进而提高学习的积极性。

二构建生命科学与技术虚拟仿真实验教学体系的流程

在生命科学与技术虚拟仿真实验教学中，其具体体系的构建要遵从一定的流程。为此，笔者对相关过程做了整合，具体如下：

（一）内容建设

实验教学中要对相关的教学内容做出具体的分类。因为，不同专业的学生所涉及的知识点差异极大，将不同学科的知识进行分类才能有针对性的进行教学，技术虚拟仿真实验教学的应用从外在的形式上看就是对不同专业的学生进行“因材施教”。通过新媒体的虚拟技术来为学生搭建生命科学实验学习平台，进而提升针对性的知识教学。

（二）加强对实验教学的预判

在这部分内容上，旨在加强学生对所学知识点的预习。学生在进行技术虚拟仿真实验之前，首先通过计算机对相关的知识结构和理论体系有一个明确的认识[4]。例如，红白细胞病变过程中，要在实验进行之前就对相关的内容进行预习。进而避免在实践操作的过程中产生理论上疑问。

（三）提高实验项目的标准

技术虚拟仿真实验教学要具备良好的直观性和立体性。为此，在对专业化的数据进行分析研究时，让学生在实验的过程中多添加一些表格和图形。避免通篇的文字理论，若条件允许，还可以通过红外探测等设备来作辅助教学器材，让学生在实验中体会到更好的视觉效果。

（四）方式建设

在进行技术虚拟仿真实验教学时，要充分将人物和场景进行有机结合，打破“传统信息化教学”模式的单一性，积极利用电子显示屏来对相关内容进行讲解。

（五）增加协同实验研究性

技术虚拟仿真实验教学中，增加学生之间的协同工作能力是其中重要一项。虚拟实验中，学生无论是时间还是空间，都处于同时进行的状态。为此，通过加强学生之间的协同配合来完成实验，便对学生合作能力的培养具备重要意义。技术虚拟仿真实验教学的过程中，要积极调动学生之间的互动，学生分组进行试验研究，并对学习中所产生的问题通过共同探讨的方式解决。增加协同配合学习的能力。

（六）“软件”与“硬件”兼施

技术虚拟仿真实验教学的过程中，要重视对试验器械的选择，对实验中所运用新媒体设备要过关，避免学生操作的过程中出现硬件意外事件。否则会打乱学生实验的进度，影响学生学习的连续性，对教学质量产生消极影响。此外，还要强化软件场景的建设，在对血红蛋白分离纯化的实验进行研究时，要对实验学习的内容进行“模块化”，将学生要研究和实验的领域进行不同模块的构建，让学生从不同模块中挑选出对自己实验有帮助的数据[5]。这样不仅能够让实验针对性强，更能让学生自主的对不同知识点进行安排分析，形成有序的研究学习过程，提高学生的逻辑能力和综合运用能力。

（七）教学评估

在生命科学与技术虚拟仿真实验教学的体系中，教师在教学中所呈现的引导作用被逐渐弱化。为了能够明细教学质量标准，就必须对相关的教学评估进行体系化的建设。第一，要对方案的流程进行评价，学生在进行实验学习的过程中，其提供的方案选择，必然会存在一定的差异性。为此，要对其中的优秀方案进行整理；第二，虚拟试验教学中的交互环节评估[6]。在这部分，旨在评估学生是否在学习中建立完善的理论知识储备，在实验进行的过程中，对每一步的试验弹出一个相关问题，只有答对才能进行下一步的操作。

三结语

伴随着教学模式的不断完善，信息化教学模式的兴起衍生了技术虚拟仿真实验教学模式，该教学模式不仅符合现阶段高校教学的标准，更是教育在时展下的必然产物。该教学模式能够充分提高教学质量，促进学生的均衡发展。目前，我国部分大学已经逐渐实施生命科学与技术虚拟仿真实验教学。这种“虚实结合”的教学模式标志着我国教育体系迈向了一个新的发展高度。

参考文献

[1]李彬彬，苏明周.土木工程虚拟仿真实验教学体系探索与构建[J].西安建筑科技大学学报(社会科学版)，2015，01（02）:96-100.

[2]刘亚丰，吴元喜，苏莉，刘凌.生命科学与技术虚拟仿真实验教学体系的构建[J].实验技术与管理，2015，02（09）:120-123.

[3]吴涓，孙岳民，雷威，徐春宏，秦艺洢，宋爱国.东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心建设规划思路与进展[J].实验技术与管理，2014，06（10）:5-9.

[4]钱猛，崔瑾，成丹，杨娜，何琳燕，何健，沈振国.南京农业大学微生物学虚拟仿真实验教学模式的探索[J].微生物学通报，2016，05（04）:861-866.

[5]路勇，马修真，高峰，李淑英，费景洲.船舶动力技术虚拟仿真实验教学资源建设与实践研究[J].实验技术与管理，2016，02（03）:117-119.