虚拟现实技术在项目管理中的应用

1、一、立项依据1、国内外本项目领域科技创新发展概况和最新发展趋势;虚拟现实技术目前在国外的建筑设计和工程建设中的应用已趋于成熟，与本课题较 为相关的研究情况如下：荷兰的虚拟现实应用起步较早，如Eindoven大学的Calibre研究院已用虚拟现实技术 进行设计和咨询，已用该系统模型化了一座小城市；在美国洛杉矶和费城的虚拟建筑三 维模拟系统被认为是全球最成功的虚拟建筑模拟系统之一；美国Keith R. Molenaar、 Heesom D.等人专门研究了如何使用 4D的虚拟现实技术来进行施工现场的组织； Messner, John I （美国）等人引入了虚拟现实技术来改进建筑工程学教学；在韩国，如

2、 Kim W等人在土木工程的建设中使用了 4D的虚拟现实技术来模拟工程的施工过程；英 国的Adjei-Kumi在工程施工计划方面也应用了虚拟现实技术。实际上，国外在虚拟现实技术方面的研究近些年来发展较快，在交通土木工程领域 中有所应用，不过根据调研情况看，大部分的研究主要基于小型工程方面的尝试。国内对虚拟现实方面的研究及应用相比发达国家而言，有所缓慢。但也逐渐出现在 一些研究性论文和工程应用中，如较大型的成功应用有北京的虚拟故宫、苏州的虚拟拙政 园、北京地铁盾构机切土虚拟现实系统等。北京交通大学开发了一套基于自主知识产权的PKPM3D图形平台的应用虚拟现实 技术的桥梁构件参数化建模系统一一城市

3、立交桥虚拟现实系统；李宇等探讨了虚拟现实 技术在城市规划中的应用领域，阐述了将虚拟现实技术引入城市规划领域中，为城市的规 划和设计提供了一种全新的手段；廖明军等人展望了虚拟现实技术在土木工程规划设 计、施工管理、成果展示、教学培训等方面有广阔的应用前景；北方交通大学的刘影等 人探索性地把虚拟现实技术引入铁路线路的管理中，通过建立线路及桥隧设备的三维模 型，形成一个仿真的、可交互的铁路线路虚拟场景，并进行信息集成，实现工务线路及 桥隧设备的查询、管理、维护和辅助决策支持等功能；马非等人从人机交互的角度出发， 对土木工程领域的虚拟现实技术应用做了深入的探讨，开发了用于土木规划领域的仿真 显示程序，

4、并通过对虚拟一大学校园的仿真说明了虚拟现实技术的独特功能和广阔的应 用前景；严均等人研究了虚拟现实技术在土木工程、建筑工程中的应用，具体在成果演 示和验证、科学研究、计算机辅助设计、计算机辅助教学、可视化计算等领域进行了探 索，并取得一些相应的成果；华中科技大学李斌等人针对目前公路桥梁设计的现状，提 出采用虚拟现实技术，用桥梁的虚拟原型代替桥梁的模型对桥梁设计的总体效果进行仿 真，从而为设计评价提供新的手段，达到缩短设计周期、提高设计质量的目的，开发了 一面向桥梁场景设计的原型系统，并对系统中的一些关键技术与算法进行了探讨。随着近几年国内城市化进程的加快，国家科学发展观的提出，虚拟现实越来越多

5、 的被工程界所接受，如2008年北京奥运会场馆的网上展示，2010年上海世博会的网上 世博会等，都大量采用了虚拟现实技术进行成果的展示。但在这些大型项目中，虚拟 现实所发挥的作用还仅局限在单方面的互动展示方面，而在工程设计施工及工程项目的 管理方面还未有涉及。苏通大桥的虚拟现实系统，不仅是在设计验证方面、提供辅助决 策，及成果的宣传展示方面作出了初步的尝试，但仍然没有在工程项目的管理方面发 挥出应有的优势。2、项目研究的目的、意义；虚拟现实技术在项目管理中的应用，对于各种大中型工程建设、管理的需要，拓展 虚拟现实技术的应用领域，创新大型交通土木工程决策、设计、表现和管理的手段等方 面都具有积极

6、、现实的重要意义。1）服务于工程建设、管理对于大型复杂性交通工程而言，建立一个全面、直观、可交互、如实反映设计的三 维虚拟模型，对于更直观、全面了解设计，为各系统间的统筹协调提供共同的虚拟平台， 为各项工程等提供决策参考，以及在工程建设完毕后向大众展示建设成果都具有积极、 现实的意义。具体体现在以下几个方面：（1）在工程的重大技术决策中，利用虚拟现实系统的可视化的动态数字模型将能 起到加速有效沟通与交流的目的。（2）通过虚拟现实技术的研发与应用，可以对景观、房建及交通标志、外场设备、 路灯造型等有关结构进行多种方案的模拟和实时切换，在实景模型中展示不同方案的实 际效果，通过多方案模拟仿真的直观

7、比较，为有关决策提供科学的依据和手段。（3）利用虚拟现实项目的最终成果，观看者将可以不受时间地点限制，能“身临其 境”地多角度、全方位地浏览整个工程；无须驾驶汽车、飞机就能在实景中行进和飞翔， 360度地浏览工程项目的完整外部构造。2）拓展虚拟现实技术的应用领域虚拟苏通是高科技应用于大型工程的一项开拓性工作，无论在国内还是在国际上都 是一个创新，就工程建设信息化、数字化来说也是一个历史性的跨越，这一课题的研发 和应用，不但对工程的建设和发展有着重大而现实的作用，而且对推动整个工程的信息 化和数字化发展都有积极而深远的意义。虚拟现实技术所涉领域十分广泛，技术潜力巨大。我国的十一五规划、国家自学科

8、学 基金会、国家高技术研究发展计划等都已把虚拟现实列入了重点发展的研究项目。在国 家中长期科技发展规划纲要（2006年至2020年）中也被列为重点发展的前沿技术之一。 而该技术在大型复杂工程中的应用条件也已成熟把虚拟现实技术应用到大型交通和土木工程中，无论对海量数据的处理还是对重大 土建工程的直观表达和展示，都具有积极的意义。通过对虚拟现实系统的构建、海量数 据的建模与渲染、展示内容的描述，都为虚拟现实技术在大型土建工程建设中的应用进 行了有益的尝试。有关将虚拟现实技术应用到交通和土木工程中的目的与意义，除了设 计表现和成果展示之外，用于辅助决策也是一个非常重要的应用方向。另外，当前大型 桥梁

9、的健康监测是一个研发重点，如果把健康监测所测试的实时数据通过虚拟的桥梁结 构表现出来，形成依据于数字模型的实时动态模拟，这对两个前沿技术将是一个巨大的 跳跃式发展。3）创新大型交通土木工程决策、设计、表现和管理的手段借助虚拟现实技术的特点，将其应用到交通工程和土木工程的建筑领域，如苏通大 桥建设工程等，不仅可以拓展对大型交通和土木工程的表现与展示方法，还可以提高工 程设计的表现手法，尝试关键复杂工程或工序的局部三维表现，以及工程设计的系统协 调，特别是能够推动交通和土木工程建设管理和大型工程计划进度管理的信息化、数字 化和模拟化。与几种传统的表现方法相比，有着许多非常重要的特征与意义，它们包括

10、：（1）把纸质平面施工图和效果图转化为三维动态、可交互的立体影像，不仅适合 于大众的了解、欣赏，也便于非专业工程管理人员很快熟悉掌握工程特点和要求，有利 于工程专业技术人员对工程决策的系统把握。（2）与实体模型不同，虚拟现实是在计算机中建立足尺的数字模型，每个可视构 造物都被表现出来，而且可以把结构进行分解来观察内部构造，真实、形象、直观。（3）从表面上看，虚拟现实与计算机三维动画有着一定的类似。但就其本质，二 者截然不同。虚拟现实中可以实现用户与整个工程的交互，用户只需点击鼠标或键盘就 可以到达工程的每一个可以进入的位置、甚至每个建设工况进行浏览。而动画却只能按 照预定的规定线路进行浏览。（

11、4）沉浸在虚拟工程中，将可以不受时间地点限制，能“身临其境”地多角度、全 方位地浏览和熟悉整个工程，包括许多在现实工程空间所不能到达位置或相关隐蔽性工 程。（5）结合时间引擎技术，可以将项目管理和施工进度用虚拟现实技术以可视化的 手法表现出来，有利于整个项目工程的管理。3、本项目研究达到的科技水平通过将虚拟现实技术应用到大型市政工程项目的管理中，实现工程数字模型的快 速化建模以及可视化表现，能够辅助完善设计并优化设计，辅助项目建设者，管理者 进行决策，实现质量及进度的可视化管理，探索如何更好的将虚拟现实技术全方位的 应用于大型市政工程的建设及管理中。本项目研究成果拟达到国际先进水平。4、应用推

12、广前景及预期的社会经济效益1）应用推广前景通过本课题的研究，能提出一整套将虚拟现实技术全过程的应用于大型市政工程项 目管理的方法及途径，将大型市政工程的设计、施工及管理全面实现可视化及信息化管 理。为工程项目的设计完善及优化，辅助决策提供一套完整的系统。2）预期的社会及经济效益本项目以大型市政建设项目为依托，通过本课题的研究，提出大型市政项目建设中 采用虚拟现实技术进行项目管理的整套方案，整体提升大型市政项目的项目管理水平， 推动项目管理模式优化升级。利用虚拟现实技术，通过辅助决策、优化设计等手段实现 节约工程投资及缩短项目建设周期的目的，为城市建设创造更大的经济和社会效益。二、研究内容和目标

13、1、主要研究内容、技术经济指标主要研究内容如下：1）市政工程道路、桥梁设计图纸的快速化三维数字建模：利用初步设计、施工图 设计的设计CAD图纸，快速建立虚拟现实的数字化三维模型。同时，在精度及尺寸比 例上，完全符合CAD图纸的精度，实现设计成果的三维可视化。2）真实的环境及绿化表现：利用先进的虚拟现实技术，真实表现市政工程项目中的 绿化及景观中植物的效果，如一年四季的效果，不同成长阶段的树种，不同绿化方案 的直接比对。3）与项目管理信息系统结合，形成一套可视化的集成信息数据库，其中包含工程 项的进度、投资、质量等重要信息。2、关键技术、技术创新及研究方法和技术路线1）关键技术a）将CAD设计图纸，快速精准的转换为三维数字模型。b）真实效果的绿化，植物表现c）与项目管理信息系统结合，实现投资、进度、质量等信息的无