虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用前景分析論文

時(shí)間：2024-06-15 18:51:40 其他類論文

　　摘要：地質(zhì)往往難于直接觀察，而仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可把內(nèi)部過程展現(xiàn)出來，根據(jù)已知地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)模擬仿真地質(zhì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘測(cè)等等活動(dòng)的便利性和可操作性。本文作者分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用前景。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用前景分析論文

　　關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);仿真;三維建模;地質(zhì)勘探

　　虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)是一種模擬人們?cè)谧匀画h(huán)境中感官行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)，是一門新興的高新技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造出一個(gè)模擬的三維環(huán)境，實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象在三維環(huán)境中視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等的逼真體驗(yàn)，使參與者產(chǎn)生沉浸感，仿佛置身于現(xiàn)實(shí)世界中。

　　一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展大致分為三個(gè)階段：技術(shù)準(zhǔn)備階段(20世紀(jì)50年代到70年代)，實(shí)際應(yīng)用階段(80年代);迅猛發(fā)展階段(90年代初)。

　　VR是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域。至今，它經(jīng)歷了思維模型與邏輯分析以及計(jì)算機(jī)仿真等階段。目前很多國家的組織機(jī)構(gòu)都在開展虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)和研究工作，現(xiàn)有的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)絕大多數(shù)是基于平面的二維層面，三維虛擬實(shí)驗(yàn)的研究僅僅停留在框架探索以及關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)層次上，對(duì)于三維仿真技術(shù)，還處于起步階段。

　　二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值剖析

　　(一)學(xué)術(shù)價(jià)值

　　我國是一個(gè)發(fā)展中國家，有著大量繁重的基本建設(shè)任務(wù)，特別是在十五計(jì)劃綱要中，提出進(jìn)一步加強(qiáng)水利交通、能源等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和西部大開發(fā)戰(zhàn)略。這一大好形勢(shì)，為結(jié)構(gòu)工程高新技術(shù)的信息化和集成化，為結(jié)構(gòu)工程學(xué)科及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為結(jié)構(gòu)工程高新技術(shù)之一，開創(chuàng)了結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的新紀(jì)元，其技術(shù)潛力巨大、應(yīng)用前景十分廣闊。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)的運(yùn)行趨勢(shì)為單機(jī)桌面和互聯(lián)網(wǎng)兩種主要方式，因此，它對(duì)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也有很大的刺激作用。

　　(二)應(yīng)用價(jià)值

　　地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，需要地質(zhì)勘查資料數(shù)據(jù)，包括鉆孔、地質(zhì)界線、地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)與產(chǎn)狀、斷層等，進(jìn)行三維地質(zhì)建模，通過一系列的縱向地址剖面圖組成的斷面序列來表達(dá)三維地質(zhì)體，建立模型，同時(shí)利用三維圖形可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建，仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可把內(nèi)部過程展現(xiàn)出來，有很大實(shí)用價(jià)值。虛擬地質(zhì)化仿真在現(xiàn)實(shí)生活中可以應(yīng)用于煤礦開采、隧道挖掘、地基建筑、古墓內(nèi)部土壤環(huán)境模擬等等一系列問題，對(duì)所有地質(zhì)內(nèi)部環(huán)境的模擬，有助于進(jìn)行更好的地質(zhì)勘測(cè)，建筑等一系列研究。

　　(1)在工程結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用

　　工程結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的反應(yīng)，其破壞特征和極限承載力是人們所關(guān)心的。如果采用計(jì)算機(jī)模擬仿真試驗(yàn)，則可觀察其破壞的全過程，便于破壞機(jī)理的研究。對(duì)于長期的續(xù)變過程則可在模擬中加快其變化過程，讓人們清楚地看到其過程，實(shí)時(shí)修改各種數(shù)據(jù)，以便對(duì)各種方案及結(jié)果進(jìn)行比較，這樣就使工程師的思維更加形象化，概念更易于理解。

　　(2)在巖土工程中的應(yīng)用

　　巖土工程處于地下，往往難于直接觀察，而仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可把內(nèi)部過程展現(xiàn)出來，有很大實(shí)用價(jià)值。例如，地下工程開挖經(jīng)常會(huì)塌方冒項(xiàng)。根據(jù)地質(zhì)勘察，我們可以知道斷層、裂隙和節(jié)理的走向密度，通過小型試驗(yàn)，可以確定巖體本身的力學(xué)性能及巖體夾層界面的力學(xué)特性、強(qiáng)度條件，并存入計(jì)算機(jī)中。

　　(3)防災(zāi)工程中的應(yīng)用

　　長期以來，人類一直與洪水、地震等自然災(zāi)害進(jìn)行著堅(jiān)持不懈的斗爭(zhēng)。目前已有不少抗災(zāi)、防災(zāi)的模擬仿真系統(tǒng)制作成功。

　　(4)在模擬施工過程中的應(yīng)用

　　建筑施工是復(fù)雜的大型的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它通常包括立模、架設(shè)鋼筋、澆注、振搗、拆模、養(yǎng)護(hù)等多道工序，而這些工序中涉及的因素繁多，其間關(guān)系復(fù)雜，直接影響著混凝土澆筑的進(jìn)程。模擬施工過程是為了通過仿真手段，去發(fā)現(xiàn)實(shí)際施工中存在的問題或可能出現(xiàn)的問題，這就需要對(duì)實(shí)際施工進(jìn)行仿真。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展比較迅速，尤其是近幾年，國內(nèi)的研究在某些領(lǐng)域在國際上已具有先進(jìn)水平。但是對(duì)于地質(zhì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究相對(duì)要少得多，無論是理論還是應(yīng)用都還不成熟。為此，需要投入更多研究力度，把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到地質(zhì)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘探的模擬化操作，讓地質(zhì)研究更加安全可靠。

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