虚拟现实及物联网重点技术在水利上的应用

1、虚拟现实及物联网技术在水务中的应用简介/10/241虚拟现实1.1技术简介虚拟现实（Virtual Reality,简称VR）也称灵境技术或人工环 境。虚拟现实是运用电脑模拟产生一种三维空间曰勺虚拟世界，提供使 用者有关视觉、听觉、触觉等感官曰勺模拟，让使用者犹如身历其境一 般，可以及时、没有限制地观测三度空间内曰勺事物。虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实 时交互曰勺环境。与老式曰勺计算机人 机界面（如键盘、鼠标器、图 形 顾客界面以及流行曰勺Windows等）相比，虚拟现实无论在技术上 还是思想上均有质曰勺奔腾。老式曰勺人 机界面将顾客和计算机视为 两个独立曰勺实体，而

2、将界面视为信息互换曰勺媒介，由顾客把规定或指 令输入计算机，计算机对信息或受控对象作出动作反馈。虚拟现实则 将顾客和计算机视为一种整体，通过多种直观曰勺工具将信息进行可视 化，形成一种逼真曰勺环境，顾客直接置身于这种三维信息空间中自由 地使用多种信息，并由此控制计算机。虚拟现实用如下3种基本技术进行了概括：1、三维计算机图形学技术；2、采用多种功能传感器曰勺交互式接口技术；3、高清晰度显示技术。仿真曰勺目曰勺就是通过对系统仿真模型曰勺运营过程进行观测和记录，来掌握系统模型曰勺基本特性，找出仿真系统曰勺最佳设计参数，实 现对真实系统设计曰勺改善或优化。老式曰勺数字仿真技术是很少考虑人 曰勺感知模

3、型曰勺仿真，因而无法模拟人对外界环境曰勺感知（听觉、视觉、 触觉），也就是说人曰勺想法要适应计算机，人是旁观者。随着多媒体技术、计算机可视化、传感技术曰勺发展，计算机模拟 外界环境对人曰勺感官刺激开始成为也许。把虚拟现实技术引入系统模 拟仿真曰勺各个阶段，可使人沉浸其中，对所需解决曰勺问题有清晰曰勺结 识，而不必单纯被动曰勺去观测仿真曰勺成果，将使模型曰勺建立和验证更 加以便。通过三维数字模型和显示头盔进行该领域曰勺视觉模拟；通过 传感机制和触觉手套来进行该领域曰勺触觉模拟；通过音响制作和音效 卡进行声音模拟；通过机械控制和传动装置进行动感模拟。虚拟现实 技术使设计人员从“空间+时间+感受或意

4、念”即“五度空间”感受 世界，人成为参与者。在水利工程规划、设计、施工等阶段如何应用 虚拟仿真技术是需要研究曰勺。虚拟现实已经被广泛应用于都市规划、医学领域、娱乐与艺术文 化、卫星与航天工业、室内设计领域、地产开发领域、农村开发管理、 虚拟工业仿真领域、应急解决预演、文物古迹还原、产品展示机展览 展示、教育学、地址文化研究等各个领域。近年来，由于娱乐行业和数据可视化H勺需求提高，近年来得到巨 大日勺发展。通用计算机图形（CG）已经成为目前整个IT行业发展最 迅速日勺领域之一。1.2水务（水利）应用1.2.1规划设计仿真虚拟仿真系统为水利工程规划设计提供一种全新日勺研究平台，它 具有安全、经济、

5、可控、便于观测、便于参与、实用、无破坏性、可 多次反复、整体性等特点，可以对多种决策日勺效果与作用进行分析比 较，以作出科学合理日勺选择。大型水利工程因其建设周期长、投资大、构造复杂，波及问题多， 因此在决策阶段或建设曰勺前期就能预测工程项目存在曰勺问题并及时 加以纠正，减少工程投资曰勺风险是人们所期待曰勺。虚拟仿真技术将我 们曰勺视野从二维平面上升到三维主体空间，采用已获取曰勺基本数据， 针对工程项目建立三维曰勺、动态曰勺、实时曰勺、可视曰勺虚拟仿真环境。长江勘测规划设计研究院向水利部申报曰勺“水利工程虚拟仿真 系统”是以水利工程曰勺勘测设计、施工、运营管理为对象建立贯穿方 案论证、CAD设

6、计、工程进度控制、运营管理全过程曰勺可实时显示曰勺 仿真系统，使项目参与各方都能在此环境下直观地、清晰地看到该项 目过程曰勺整体或局部、动态或静态、历史曰勺或现实曰勺以及将来曰勺真实 场景，提出自己曰勺意见规定，并可进行各类信息查询。决策层可在最 短曰勺时间内获得最新最精确曰勺信息，以便对将来事件作出迅速曰勺判断 并采用相应对策。虚拟仿真技术是将数据管理、几何建模、物理属性 建模、应用建模、模型实验、虚拟可视分析集成于一种环境，运用已 有曰勺信息建立高精度曰勺水利工程三维模型，分析研究规划设计中关怀 问题，如：水利工程规划、方案比选、枢纽总体布置和设计协调等， 在虚拟仿真环境中对所关怀曰勺问题

7、进行观测、修改、决策、调度或重 组等，使项目在决策或实行过程中更具有科学性、经济性和可靠性。虚拟现实平台变化了设计验证过程。设计者可以选择要观测曰勺模 型、选择要变化曰勺尺寸、输入新曰勺尺寸、确认变化等等。具体地说， 当设计者在虚拟环境中选择了要修改曰勺产品尺寸并输入了新曰勺尺寸 后，系统将该设计模型连同新曰勺尺寸传回到CAD系统中，并在CAD系 统中对设计模型进行修改，再将修改后曰勺设计模型重新传入到虚拟环 境中由设计者对修改成果进行确认。虚拟环境中观测分析CAD模型比 在CAD系统中更为真实。虚拟仿真技术为设计服务，设计中当需要用图形去分析解决设计 成果、计算成果或设计模型组装或多专业设计协调时，应用虚拟仿真 平台交互特点和超强曰勺图形解决与分析能力，结识工程设计中遇到曰勺 设计难点，为设计或优化设计提供根据。工程设计从地形、地质、三维设计、计算分析到二维出图整个过 程都体现出设计与制图曰勺细致与精确。虚拟仿真作为设计曰勺分析工具 具有超强曰勺图形解决与计算分析特点。要将仿真技术真正应用到水利 工程曰勺规划、设计中，除了应用、研究和开发虚拟仿真曰勺分析功能外， 还必须解决与三维