虚拟现实技术在地质学中的应用前景分析论文

时间:2020-09-28 12:49:13 其他类论文 我要投稿

虚拟现实技术在地质学中的应用前景分析论文

  摘 要:地质往往难于直接观察,而仿真与虚拟现实技术则可把内部过程展现出来,根据已知地质勘测数据模拟仿真地质结构,实现地质勘测等等活动的便利性和可操作性。本文作者分析了虚拟现实技术在地质学中的应用前景。

虚拟现实技术在地质学中的应用前景分析论文

  关键词:虚拟现实;仿真;三维建模;地质勘探

  虚拟现实(VR)技术是一种模拟人们在自然环境中感官行为的高级人机交互技术,是一门新兴的高新技术。虚拟现实技术创造出一个模拟的三维环境,实时反映实体对象在三维环境中视觉、听觉、嗅觉、触觉等的逼真体验,使参与者产生沉浸感,仿佛置身于现实世界中。

  一、虚拟现实技术的发展历程及应用现状

  虚拟现实技术的发展大致分为三个阶段:技术准备阶段(20世纪50年代到70年代),实际应用阶段(80年代);迅猛发展阶段(90年代初)。

  VR是网络技术、多媒体技术发展的产物,广泛应用于教育领域。至今,它经历了思维模型与逻辑分析以及计算机仿真等阶段。目前很多国家的组织机构都在开展虚拟实验系统的开发和研究工作,现有的虚拟实验系统绝大多数是基于平面的二维层面,三维虚拟实验的研究仅仅停留在框架探索以及关键技术的实现层次上,对于三维仿真技术,还处于起步阶段。

  二、虚拟现实技术在地质学中的应用价值剖析

  (一)学术价值

  我国是一个发展中国家,有着大量繁重的基本建设任务,特别是在十五计划纲要中,提出进一步加强水利交通、能源等基础设施建设和西部大开发战略。这一大好形势,为结构工程高新技术的信息化和集成化,为结构工程学科及相关学科的发展提供了良好的机遇。仿真与虚拟现实技术作为结构工程高新技术之一,开创了结构工程学科的新纪元,其技术潜力巨大、应用前景十分广阔。

  虚拟现实技术系统的运行趋势为单机桌面和互联网两种主要方式,因此,它对计算机硬件技术和网络技术的发展和应用也有很大的刺激作用。

  (二)应用价值

  地质构造比较复杂,需要地质勘查资料数据,包括钻孔、地质界线、地质观测点坐标与产状、断层等,进行三维地质建模,通过一系列的纵向地址剖面图组成的断面序列来表达三维地质体,建立模型,同时利用三维图形可视化技术,实现三维虚拟场景的构建,仿真与虚拟现实技术可把内部过程展现出来,有很大实用价值。虚拟地质化仿真在现实生活中可以应用于煤矿开采、隧道挖掘、地基建筑、古墓内部土壤环境模拟等等一系列问题,对所有地质内部环境的模拟,有助于进行更好的地质勘测,建筑等一系列研究。

  (1)在工程结构分析中的应用

  工程结构在各种荷载作用下的反应,其破坏特征和极限承载力是人们所关心的。如果采用计算机模拟仿真试验,则可观察其破坏的全过程,便于破坏机理的研究。对于长期的'续变过程则可在模拟中加快其变化过程,让人们清楚地看到其过程,实时修改各种数据,以便对各种方案及结果进行比较,这样就使工程师的思维更加形象化,概念更易于理解。

  (2)在岩土工程中的应用

  岩土工程处于地下,往往难于直接观察,而仿真与虚拟现实技术则可把内部过程展现出来,有很大实用价值。例如,地下工程开挖经常会塌方冒项。根据地质勘察,我们可以知道断层、裂隙和节理的走向密度,通过小型试验,可以确定岩体本身的力学性能及岩体夹层界面的力学特性、强度条件,并存入计算机中。

  (3)防灾工程中的应用

  长期以来,人类一直与洪水、地震等自然灾害进行着坚持不懈的斗争。目前已有不少抗灾、防灾的模拟仿真系统制作成功。

  (4)在模拟施工过程中的应用

  建筑施工是复杂的大型的动态系统,它通常包括立模、架设钢筋、浇注、振捣、拆模、养护等多道工序,而这些工序中涉及的因素繁多,其间关系复杂,直接影响着混凝土浇筑的进程。模拟施工过程是为了通过仿真手段,去发现实际施工中存在的问题或可能出现的问题,这就需要对实际施工进行仿真。

  虚拟现实技术的发展比较迅速,尤其是近几年,国内的研究在某些领域在国际上已具有先进水平。但是对于地质虚拟现实技术的研究相对要少得多,无论是理论还是应用都还不成熟。为此,需要投入更多研究力度,把虚拟现实技术引入到地质领域,实现地质勘探的模拟化操作,让地质研究更加安全可靠。

  参考文献:

  [1]曹军义,刘曙光.虚拟仪器技术的发展与展望[J].自动化与仪表. 2003(01).

  [2]罗孟.虚拟现实技术在网络实验室中的应用[J].电脑知识与技术. 2010(26).

  [3]VRT FOR WINDOWS USER GUIDE.Third Edition..1998.

  [4]马薇.三维多功能动态GC虚拟实验室新构建模式的研究[D].大连理工大学 2010.

  [5]李勇.基于插桩技术的可视化操作系统虚拟实验室研究与实现[D].中南大学 2010.

  [6]刘井丽.三维场景中实时渲染算法的研究与应用[D].大庆石油学院 2007.

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