阐述VR技术在水利工程上的应用
发表时间：2017-06-08T10:14:19.800Z 来源：《防护工程》2017年第2期作者：周辰平张国军周永丽
[导读] 一直以来，水利工程都是国家的重点工程建设项目，也切实地关系着国家的经济发展情况。
浙江诸暨 311800
摘要：VR技术已经成为当下研究的重点课题之一，且由于水利工程的特殊之处（如超长的施工期、艰难的施工环境以及冗杂的管理条件等），使得VR技术在水利工程上的应用尤为重要。这篇文章从VR技术的优缺点着手，对VR技术在水利工程上的应用进行摸索和探究。长时间的研究表明，随着VR技术的不断发展和完善，VR技术可以应用在水利工程设计施工和运行管理的各个方面。
关键词：VR技术；水利工程；设计施工；运行管理
一、研究背景
一直以来，水利工程都是国家的重点工程建设项目，也切实地关系着国家的经济发展情况。然而，其本身的工程建设之复杂、投资之大、运行管理之不易也是人们一直不断寻求改善和解决的难题。正因如此，随着现代社会经济、科技和计算机技术的快速发展，传统的系统仿真技术已经很难满足现代水利工程的设计规划、施工以及运营等方面的要求。也正是由于传统的系统仿真技术的局限越来越大，人们对新型技术的产生也越来越渴望。在之后，经过技术研究人员不断地探索，创新地将仿真技术与虚拟现实结合在了一起，从而形成了一种更加高级的技术产物，这就是现今人们所熟知的虚拟仿真技术。
VR技术与传统的系统仿真技术相比，很大程度地节约了工本，减少了人力财力上的损失。同时，虚拟仿真技术中的三维可视化监测管理，提高了工作人员对水利工程的运行管理的效率。
二、VR技术
（一）VR技术简介
VR技术具有3I特征：沉浸性、交互性、想象性，VR的3I特征是相辅相成的。其原理是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，在这个虚拟世界中，视觉、听觉、触觉、嗅觉等效果具有一体性、可交互、动态等特点。使用者戴上相关设备后，能仿佛置身于其中。
虚拟现实中的“现实”泛指存在于世间的生物以及环境，既可以是在实际中能够实现的，也可以是在现实中较难或无法实现的。“虚拟”指是由计算机生成。在一般情况下，典型VR系统主要由计算机，数据库、应用软件、输入和输出设备还有用户等组成。
（二）VR技术的应用
VR技术自20世纪80年代初由美国VPL公司提出以来，经过几十年的探索、发展以及检验，其应用领域从起初的军事方面逐渐向其他领域发展。在规划和建设方面，主要用于室内设计、房产开发、工业仿真、道路桥梁、轨道交通、水文地质等方面；在娱乐和旅游方面，主要用于文物古迹保护与复原、大型网络游戏、部分电视节目等方面；在训练和演练方面，虚拟现实及时也在军事航天、应急推演以及医学领域取得了巨大的成就；在培养人才方面，这几年，VR技术被广泛应用在教学方面，让课堂授课不再枯燥，为社会培养出一批又一批的人。
三、VR技术在水利工程上的应用
水利工程往往具有很大的规模，因此施工时间较长，即有很长的建设周期；水利工程因为受施工场地的影响，自然条件也是不可忽视的易影响设计及施工的因素之一；水利工程因其大规模性，需要的投资较大，因此在施工之前必须严格按照程序进行设计。VR技术可以应用在水利工程设计施工和运行管理的各个方面。
（一）规划阶段
水利工程的规划设计阶段往往要收集水文气象、整理地理地质等自然资料、设计多种方案并进行选优、确定工程规模。根据VR技术的虚幻性和逼真性，可利用它将收集来的水文气象资料进行模拟，将水文气象信息与地质条件结合，展示出实际施工及运行管理时可能会出现的天气情况。由于虚拟仿真技术具有视景仿真的功能，可以对工程进行各种模拟，比如洪水干旱模拟、防洪调度模拟，从而对比出最优方案。VR技术在规划上的应用，可以使工程更加具体，在可行性分析上更加直观。
（二）设计阶段
1.初步设计阶段
VR技术在初步设计阶段应用较多，以CAD数据作为根基，首先建立二维模型，利用数据转换，转换成三维模型，利用视景建模软件（常用软件MultiGenCreator）模拟水利工程虚拟环境，其后建立主要设备模型。通过VR技术对工程的整体模拟，可以直观的看到工程成果，以便从外观、施工难度等方面完善工程设计。
2.施工图设计阶段
施工图设计上的应用更趋于实用化，利用三维建模可以完美的随意的展示大工程的每一个小部件，可以模拟施工过程，零件安装顺序，与传统图纸相比，三维模型更直观更易于理解。完整的工程展示，在招标及后期宣传中都可以起到有效的作用。
（三）施工阶段
可以利用VR技术对施工前期的工人进行施工培训，更便于技术分工与施工安排。面对更加立体的、逼真的、交互的零部件，工人对工程的了解程度较高。工程操作步骤比较鲜明，从施工到验收都比较方便，在问题的排查上更快捷高效。
（四）运行管理阶段
1.人才培养
学生以及从业者在工程建成后进行参观学习的过程中，往往存在着单一媒体展示以及难以协同展示的弊端。学生以及从业者的动手能力是在实践教学过程中培养出来的，而实际教学与参观过程中，存在着由于各种局限性无法全面展示等问题。这些问题都可以通过VR技术的人机交互的特点，来提供更具个性化的指导，降低培养成本，亦不必担忧操作失误所引发的后果，以培养高素质的综合性人才。培养方式是整个水利水电工程人才培养过程的重要组成部分之一，是实现培养目的与完成培养任务的有效保证。VR技术应用于培养过程后，可以