TBook (12)虚拟现实VR

在地下工程中, 长期以来人们不得不用抽象的概念表示非常丰富的内容, 如用平面图、剖面图、立面图等平面图形加一些规定的符号来表示三维的立体建筑, 用比较抽象的图形和精练的语言来描述复杂的场景, 以传递大量的信息。但这一种信息处理与传递方式受到信息接受者所从事的职业、知识结构及理解能力的影响, 交流起来非常困难。VR技术的发展为我们克服这一困难提供了极其有效的手段。可视化计算将是今后一个重要的发展方向。对科学计算取得的数据进行可视化加工或三维图形显示, 通过交互改变参数来观察计算结果的全貌及其变化, 实现参数化及可视化计算, 虚拟现实技术产生了飞跃式的发展。在运用计算机进行结构有限元分析时, 利用虚拟现实技术则可以通过颜色的深浅给出三维物体中各点力的大小, 用不同颜色表示出不同的等力面;也可以任意变换角度, 从任何点去观察;还可以动态显示结构的变形、力的变化历程等。对于地下工程而言, 还可以通过单元来模拟隧道开挖的力学动态变化过程, 进行实时动态地控制结构的重分析和获取施工控制数据。这样就使工程师的思维更加形象化, 概念更易于理解。而且有一些现象即使在实验室中也是很难观察到的, 比如徐变和瞬间加载, 而在计算机里可以任意地将时间加快和减慢, 对其进行分析, 得到各种重要参数, 由计算机演算出任意时刻结构的破坏过程, 推导出破坏机理和计算公式。地下工程作为结构实体与自然界、人类环境紧密相连, 因此可以利用虚拟现实技术来模拟虚拟环境 (自然环境、社会环境) 。由于虚拟现实技术可以在事前模拟各种环境和活动, 实现分析各种方案的合理性, 修改不同方案参数的功能, 所以可以对规划、设计和施工进行优化。目前, 虚拟现实技术在地下工程中的应用还有很多不完善的地方, 我们应努力建设虚拟现实技术实验室, 面向工程, 开发有价值的虚拟现实工程系统, 使其在地下工程设计、施工、管理和可视化计算等方面得到更广泛应用。