第一篇：虛擬現實技術在煤礦安全中的應用研究

0-10-12;修訂日期: 2000-11-20 作者簡介:李珍香(1967-),女,現在陽泉煤炭專科學校從事教學與科研工作。

虛擬現實技術在煤礦安全中的應用研究

李珍香1, 杜紅兵1,2, 夏征義2(11山西陽泉煤炭專科學校,山西陽泉045001;21中國礦業大學北京校區,北京100083)摘 要:介紹了虛擬現實技術及該技術在煤礦安全中應用的必要性和可行性,并提供了該應用領域中編制虛擬現實軟件的工具。關鍵詞:虛擬現實;煤礦安全;應用

中圖分類號:TD7

文獻標識碼:A

文章編號:1008-8725(2000)06-0027-02 0 引言

多年以來,煤炭科技的發展,使得煤礦安全技術水平有了很大的提高,但是由于本身所處的自然條件,煤炭行業仍然被認為是比較危險的行業,各種事故(如頂板冒落、火災、瓦斯煤塵爆炸等)的發生嚴重威脅著礦工的生命安全和煤炭生產的正常進行。在各種災害事故中,礦井火災是煤礦主要災害之一,據統計,在全國統配煤礦和重點煤礦中,有自燃發火危險的礦井約占47%。當礦井火災發生后,火勢發展迅猛,變化復雜,影響范圍廣,往往造成人員傷亡和財產的損失,極易釀成重大災害事故[1]。在救災時,救災行動的成功與否取決于救災人員能否迅速、正確地決策并實施,而這些又取決于救災人員的素質和他們平時訓練水平。然而在礦山救護隊的平時訓練中,傳統的訓練方法很難給他們提供一個與真正的礦井災害相近的訓練環境,這樣他們在救災時,由于缺乏親身的感受和實踐經驗,面對井下災害時期極其危險復雜的場面,就很可能不知所措,而不能正確運用平時訓練中學來的理論和技術[2]。虛擬現實技術完全可以模擬一個真正的礦井災害和在火災時期礦井的風流和煙流流動情況,并實時采取一些救災措施,把救災措施的效果逼真地反映給參與者。救護人員可以通過進入這個虛擬的環境,嘗試采取各種各樣的救災措施,從而獲得訓練[3~4]。虛擬現實還可以模擬一個已發生 的事故,便于調查事故原因,吸取事故教訓。1 虛擬現實技術[5]

虛擬現實,作為一門新興的交叉學科,是當今計算機界廣泛關注的一個熱點。特別是VRML這一基于WWW上虛擬現實建模語言的出現和發展更推動了虛擬現實技術的發展。

虛擬現實來自于英文/Virtual Reality0(VR),它是利用計算機生成一種模擬環境(如飛機駕駛艙,分子結構世界等),通過多種傳感設備使用戶/沉浸0到該環境中,實現用戶與該環境直接進行自然交互的技術。實際上它就是一種先進的人機接口,通過給用戶同時提供諸如視、聽、觸等各種直觀而又自然的實時感知交互手段,最大限度地方便用戶的操作,從而減輕用戶的負擔,提高整個系統的工作效率。它是多年以來在實時圖像顯示技術、控制理論、數據庫設計、機器人技術、多媒體技術、立體聲、跟蹤定位技術、計算機輔助設計和影視技術基礎上發展的結果。它可以完全徹底地轉化人們的想象力,可以在計算機中產生另一種境界,然后將境界的有關信息傳給人的感覺器官,使人們獲得一種全新的感受,讓人覺得他的確是在另外一個三維世界中。

VR技術具有以下四個重要特征:(1)多感知性(Multi-Sensory)。所謂多感知,就是說除一般計算機技術所具有視覺感知外,還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知,甚至還應該包括味覺感知、嗅覺感知。(2)存在感(Presence)。又稱為臨場感(Immer-sion),是指用戶感到作為主角存在于模擬環境中的 真實程度。

(3)交互性(Interaction)。指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境中得到反饋的自然程度(包括實時性)。

(4)自主性(Autonomy)。指虛擬環境中的物體依據物理定律動作的程度。2 國內外研究現狀

隨著虛擬現實技術的興起和發展,有關它的應用也得到了很大的發展,目前在軍事、航空航天、醫學、建筑工程、娛樂方面的應用研究比較多。比如,醫學上的虛擬解剖,建筑上的輔助設計,軍事上的虛擬現實飛行模擬訓練及聯網戰場模擬,以及各種各樣精彩的虛擬現實游戲等等。虛擬現實已經形成了一個很大的潛在市場。

但是在煤炭行業,虛擬現實的應用研究還不是很多。英國的諾丁漢大學礦產資源工程系的AIMS研究小組利用虛擬現實技術模擬了一個井下房柱式開采系統。人們可以隨時從真三維的各個方位觀察這個開采系統中各個設備的運轉情況及整個系統的運行狀況,還可以實時的改變開采系統的配置,系統自動給出各種情況下的效率參數,通過對比來獲得最佳的開采效率下的設備和人員配置。他們還模擬了露天礦的交通安全訓練與教育系統,井下礦車出軌撞人的場景[3,4]。現有國內的安全技術及工程的各種理論技術已經相當豐富并且還在不斷發展,但虛擬現實技術作為一門新技術在煤炭行業的安全技術中的應用研究可以說還是一個空白。3 礦井災害的虛擬現實技術模擬及意義

用虛擬現實技術來模擬一個真正的礦井災害,使人們更徹底更直觀地了解礦井災害的各方面因素,從而更有效地采取防災和救災措施。用Visual C++程序設計語言、Open GL程序設計語言、虛擬現實建模語言VRML、Visual J++程序設計語言、計算機圖形學等知識編制虛擬現實軟件,主要模擬采區的通風系統,當運輸巷皮帶跑偏與機架磨擦引起火災時,先是自動噴淋系統噴水滅火;如果火災發生蔓延,就模擬火的蔓延過程;工程人員關閉風門的過程;礦工撤退的過程;人員的巷道中行走時,煙流對人員造成的影響等。以及救護人員采用水龍頭噴水滅水時,如果在上風側滅火,發生的煙流滾退現象等。

為此,該虛擬過程的實現有著重要的意義:它可以減少礦山救護時的實際訓練費用,并大大減少訓練時的危險性,而且還可以不受時間、地點、天氣的影響,任意設置實際災害中可能出現的一些特殊情況。它也可以提高煤礦安全及生產管理人員的安全意識,提高管理水平,預防重大災害的發生,提高礦井救災人員處理災害的決策應變水平,并把礦井災害的傷亡和損失降到最低。同時可以協助調查事故原因。另外,通過軟件演示可以實現礦井安全救災防災的實際培訓。4 結束語

虛擬現實技術的應用具有巨大實用性、真實性和靈活性。隨著這種技術研究工作的不斷深入和相關技術的發展(I/O設備的普遍使用、視頻顯示質量的提高以及功能很強且易于使用的軟件的實用化),它在煤礦安全中的應用一定會有更廣闊的前景。參考文獻: [1] 周心權,吳兵1礦井火災救災理論與實踐[M]1北京:煤炭工業出版社,19961 [2] 戚宜欣,秦躍平1礦井通風安全技術與管理[M]1北京:煤炭工業出版社,19981 [3] Aims ResearchUnit.Board and Pillar SystemUserManual.Department of Mineral Resources Engineering University of Nottingham.[4] Aims Research Unit.VR System General User Manual.Department of Mineral Resorurce Engineering University of Nottingham1 [5] 俞志和,曾建超1虛擬現實技術[M]1大連:大連理工大學出版社,19961 Application of VR technology in mining safety

LI Zhen xiang1DUHong-bing1、2XIA Zheng-yi2(1.Yangquan Training Iustitute of Coal,Yangquan 045001 China;2.China Univ.of Mining&Tech.,Beijing Campus,Beijing 100083,China)Abstract:This paper introduces VR technology and its application in minning safety and presentes the programming tools of VR technology in this field.Key words:VR;minning safety;application

煤 炭 技 術

2000年

第二篇：虛擬現實技術在會展實驗教學中的應用研究

虛擬現實技術在會展實驗教學中的應用研究

【摘要】虛擬現實技術所具有的沉浸性、交互性、構想性和全息性，使它在實驗教學領域顯示出獨特的優勢。將虛擬現實技術應用在會展實驗教學中，改變了傳統會展實驗教學的模式，給教學過程帶來劃時代的變革，這為培養專業的會展應用型人才起到了重要的促進作用。

【關鍵詞】虛擬現實會展實驗教學

【基金項目】廣西高等教育教學改革工程項目(項目編號:2013JGA292)；桂林旅游高等專科學校重點項目（項目編號:2013JGA292）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）05-0225-02

一、引言

會展專業是一門實踐性和應用性較強的專業，會展實驗教學是會展專業教學的重要組成部分。目前，除一些教學條件較好的高校擁有自己的會展實訓室外，很多高校的會展實驗教學還只是局限于教師講解、幻燈片演示、視頻播放和實地參觀的教學模式，很難發揮學生的主觀能動性。當前我國會展業發展迅速，對會展專業人才需求迫切，而會展業的競爭對會展從業人員的質量會提出更高的要求，現階段高校中的會展專業學生都偏重于書本知識，學生的實踐能力相對欠缺。如何更大、更好地發揮會展實驗教學的作用，提高學生的實踐能力，使知識積累和實踐能力相結合，培養出真正的會展專業應用型人才，滿足會展業發展的需要，是今后會展實驗教學的改革和發展方向。

隨著信息技術的飛速發展，虛擬現實技術得到不斷成熟和完善，這是一門利用計算機對真實世界進行仿真的一項技術，用戶借助一些專業設備就可以利用虛擬現實系統融入虛擬空間，成為虛擬環境的一員，實時感知和操作虛擬世界中的各種對象。虛擬現實技術的出現改變了以往一些教學觀念和教學方式，對現代教育產生了深遠的影響。它打破了時間和空間的限制，使用學生處于一種虛擬的環境之中，使之成為課堂主角，發揮主觀能動性，學生在虛擬的多信息的環境中主動探索，能夠真正培養他們的實踐能力[1]。

二、虛擬現實技術概念及特點

（一）概念

虛擬現實技術最早由美國學者J.anier提出，他將虛擬現實定義為：用計算機運算生成一個逼真的鼠標、鍵盤等設備“進入”虛擬世界，在“虛擬世界”中瀏覽和交互。虛擬現實技術是融合計算機圖形學、智能接口技術、傳感器技術、模式識別、多媒體技術和網絡技術等綜合性高新技術，虛擬現實系統應具備與用戶交互、實時反映所交互的結果等功能[2]。虛擬現實技術是一項計算機圖形技術、人機接口技術、傳感技術、顯示技術、心理學及人工智能等技術相結合的綜合技術。

（二）虛擬現實技術的特點

1.沉浸性

沉浸性是虛擬現實技術的最主要特點，是指使用者利用交互設備能夠沉浸到計算機所創造的虛擬環境中，所體驗到的真實程度。在虛擬環境中用戶不但能夠聽到和看到，還可以觸到及嗅到這個虛擬環境中所發生的一切，如同真實的世界一樣，這是虛擬現實的最主要特點。

2.交互性

交互性是指用戶與計算機構建的虛擬場景進行交互，產生一種參與感。在虛擬世界中用戶可以使用鼠標、鍵盤、立體顯示頭盔、數據手套、立體眼鏡、嗅覺傳感器等設備進行交互，依據用戶的頭、手、腳等身體的動作和語言的變化，虛擬現實系統能夠給用戶呈現出不同的聲音與圖像，同時用戶通過調節自身動作和語言，就可以輕松實現對虛擬世界中各種物體的觀察與操作。

3.構想性

構想性是指用戶借助虛擬現實技術，能夠在虛擬世界中感知使抽象概念具像化的程度。例如在要建造一座體育場館或博物館，那么首先在設計階段要對外形和內部結構進行詳細的構思，如果讓一般的外行人來讀懂復雜的設計圖紙是非常困難的，借助虛擬現實技術人們可以直觀的看到建筑的外形以及內部結構，這比看圖紙更加形象和生動。

4.全息性

全息性是指虛擬現實系統能提供的感覺通道和獲取信息的廣度和深度。虛擬現實旨在提供多維感覺通道和類似現實的全面的信息，讓參與者通過全息傳感及反應裝置，在虛擬環境中獲得視覺、聽覺、觸覺及嗅覺等多種感知，從而達到身臨其境的感受。全息性是人們全身心沉浸到虛擬現實最基本的前提條件和技術基礎[3]。

三、虛擬現實技術在會展實驗中的應用形式

（一）構建了虛擬會展知識學習系統

虛擬會展知識學習系統是指在利用虛擬現實技術所構建虛擬環境中，學生進行會展相關知識學習的系統。該系統為學生提供了網上學習的服務技能，學生可在任何一臺聯網的計算機上進行課程學習，可幫助學生進行課前預習和課后的分析檢驗，課上實踐不了的內容可在課下通過網絡繼續完成。

（二）構建了虛擬會展實驗教學系統

虛擬現實技術構建了虛擬的實驗場所，學生可以通過網絡“走進”會展中心、會議中心和展覽館，使學生產生身臨其境的效果；同時學生可以像在現實中一樣，與虛擬世界中的各種對象進行交互；教師可以像在真實的場景里上課一樣，進行課程的講解和布置作業。不受空間和時間的限制，而更好地完成實驗教學。

四、虛擬現實技術在會展實驗教學中的應用優勢

（一）節省教學成本

實驗教學最重要的目的是讓學生能夠親自實踐，這樣才能對理論知識有深刻體會，達到理論與實踐相結合，從而為學生在今后的工作中能夠快速進入角色，盡快適應工作崗位打下基礎。在以往的會展實驗教學中，教師必須要帶領學生到會展中心、會議中心和展覽館等去實地上課，但受到教學經費，以及各種天氣、安全等條件的限制，不可能多次上這樣的實驗課，特別是外地以及外國的會展中心等場所那更加是不能去的，這嚴重制約了會展實驗課的教學效果。而虛擬現實技術構建的虛擬教學環境，可以突破時間和空間的限制，讓教師和學生足不出戶，隨時隨地通過網絡走便可以“走進”會展中心、會議中心和展覽館，在虛擬的教學環境中，虛擬的場地和虛擬的設備可以重復使用，而不會產生損耗，虛擬的實驗地點可以隨意前往，這最大程度上節省了教學成本。

（二）實現體驗式教學

目前國內高校會展專業實驗教學中，大多還是采用單一的圖像、視頻展示和走訪參觀的教學手段，而虛擬現實技術的應用，使教學手段向互動啟發式教學、發現式教學和協同工作式教學發展，從而推動了教學手段的科學化和智能化。采用虛擬現實技術可以使學生完全沉浸到教學所需要的會展場館和會議室中去，實現“體驗式”學習，身臨其境地熟悉整個會展場館和會議室其周圍環境，從而可以針對具體的內容進行體驗學習。虛擬現實技術通過逼真的聲音、圖像構建真實的學習場景，從而幫助學生獲得示范性知識、把握概念原理的實質，展現了學生不能直接觀察到的事物[4]。

如圖1所示，在模擬回旋式會議室與課桌式會議室布置中，學生可以全角度、全方位地了解兩種會議室的區別，不僅能在學生頭腦中建立這兩種會議室的構成，而且可以讓學生看得見、聽得見，從而全方位地了解兩種會議室中桌子和椅子擺設的位置等。這種類似于游戲式的沉浸感會使學生對相關知識點記憶深刻。體驗式的教學方式完全區別于傳統的授課方式，是一種教學方式的革新，適合其他學科領域推廣。

（三）實現互動式教學

虛擬現實技術的沉浸性、交互性、構想性和全息性等特征，可以使學生融入到虛擬的世界中，實現教師、學生與計算機的互動、教師和學生的互動以及學生與學生之間的互動。

圖2特裝展臺

在如圖2中所示的特裝展臺布置課中，通常情況下，老師只能告訴學生如何布置展臺，但在虛擬現實中，學生可以根據身臨其境的體驗，自行設計布置展臺，然后在計算機上共享，教師和同學之間還可以就此方案進行討論。在這樣實驗教學環境中，從而充分激發與調動每一位學生學習的熱情和主動性。

五、結束語

虛擬現實技術是二十世紀末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術，將虛擬現實技術應用于會展實驗教學，是對傳統教學的有力補充，虛擬現實技術將展覽館、會議室等“搬進”了教室，實現學生足不出戶就能體驗實景的效果，大大提高了學生的實踐能力，節省了教學成本。目前已有一些院校將虛擬現實技術應用于會展實驗教學，并取得了不錯的效果，這為培養專業的會展應用型人才起到了重要的促進作用。

參考文獻：

[1]湯躍明.虛擬現實技術在教育中的應用[M].北京:科學出版社,2007.[2]高矚;吉曉民.基于虛擬現實技術的工業設計方法論的探尋[J].機電產品開發與創新,2009(1).[3]叢海勃.淺析虛擬現實技術在旅游實驗教學中的應用[J].遼寧教育行政學院學報,2013(1).[4]張玉茹,楊鏡.虛擬現實技術在實驗教學中的應用[J].軟件導刊,2013(2).作者簡介：

董彥佼（1980-），男，廣西桂林人，碩士研究生，講師，研究方向：會展信息化。

第三篇：虛擬現實技術在博物館中的應用探討

虛擬現實技術在博物館中的應用探討

摘要：虛擬現實技術是利用計算機科技，將編輯好的三維數據通過各種不同的傳輸途徑呈現在人們面前的新興科技。博物館是征集、典藏、陳列和研究代表自然和人類文化遺產的實物的場所，是對公眾開放的非營利的，為社會發展提供服務，以學習、教育、娛樂為目的的永久性機構。本文將從虛擬現實技術的特點和博物館應用方面探析二者的結合。關鍵詞：虛擬現實技術；博物館；技術應用

一、虛擬現實技術

虛擬現實技術（簡稱VR），又稱靈境技術，是以沉浸性、交互性和構想性為基本特征的計算機高級人機界面。將編輯好的三維數據輸入到虛擬現實軟件的程序中，然后用直觀的方式將信息展現到人們眼前，使人們能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，讓人們可視、可知、可感，甚至是可嗅。

虛擬現實技術可跨越地域的限制，將人們無法親臨的景物呈現在人們的眼前，更可直觀的剖析很多無法拆卸和展示的事物。使人們更深入的了解事物的本質和內涵。

二、虛擬現實技術的應用

虛擬現實技術已經廣泛應用在我們生活的各個角落。應用在商業上，可以縮短開發周期，減少投資費用。應用在醫學研究上，可以數字化人體結構，虛擬手術過程，很好的解決了人體實驗對象資源匱乏的問題。應用在娛樂行業，虛擬滑雪場、4D電影等更是豐富了消費者的娛樂生活。

現在虛擬現實技術更進一步深入到了教育行業。虛擬校園、虛擬教學、虛擬博物館的出現，改善了傳統語言教學的略顯枯燥的教育方式。使人們更直觀、更深刻的獲取知識信息。

三、虛擬現實技術在博物館中的應用

博物館是人們學習知識、參觀文物、感受文化的地方，其社會意義強、教育功能直接，國家重視博物館建設，主張更多的博物館向社會開放。把虛擬現實技術應用到博物館中，不僅能夠加強博物館的社會功能和教育功能，同時也為博物館新的運作模式提供了可實踐的方式，轉變傳統博物館隨走隨看、走不到看不見的情況。故宮文化資產數字化應用研究所利用虛擬現實技術制作了四部大型虛擬現實作品，利用虛擬現實打造的互動展示、自主選取視角等技術，讓人們感受到了虛擬現實博物館的奇妙。

虛擬現實技術可以應用到博物館數字技術的各個層面，它可用于館內展品和古建筑的數字展示與數字保存、也可用于展品和古建筑的虛擬修復與文化遺產監測、還可用于博物館展品隨展以及博物館之間的展覽合作。虛擬現實技術應用到博物館中意義重大，能夠在保護文化遺產不受損害的同時，更好的滿足觀眾和游人的參觀游覽需求。

（一）.基于文物保護目的的虛擬現實技術應用

基于文物保護的目的，博物館內的展品都收藏在展柜中，受到展柜空間的限制，觀眾無法近距離觀看展品細節，也看不到文物被展柜遮擋的部分，虛擬現實技術解決了這一難題。它將文物的信息利用計算機數據化展示，逼真的呈現在觀

眾面前。更可外接感應終端，模擬文物形態、重量等外部特征。觀眾可通過對感應終端的操作，實現對虛擬文物的旋轉、放大縮小等操作。從而實現了真實文物無法提供的新穎的交互式參觀模式。

（二）.基于古建筑保護與內部展示的虛擬現實技術應用

基于古建筑保護的目的，很多時候，觀眾只能在圍欄外或者隔著玻璃參觀古建筑內景，受到室內光線和參觀距離的限制，室內陳設模糊不清，往往無法達到理想的參觀效果。虛擬現實技術引入后，可將文物古跡用數字化形式展現給觀眾，故宮博物院出品的《天子的宮殿》系列大型虛擬現實作品可帶領觀眾在太和殿、中和殿、保和殿、養心殿和倦勤齋等實際游覽中無法進入的著名宮殿建筑中無憂暢游，讓觀眾零距離觀賞宮殿內部陳設和古建筑原貌，在保護文物古跡不被損傷的同時滿足了人們的求知欲。

（三）.基于文化內涵展示的虛擬現實技術應用 內涵是指事物內部包含的實質和意義，在眾多博物館中文物古跡中蘊涵的是中華上下五千年的歷史積淀。利用虛擬現實技術可以將文物古跡背后的歷史背景、宗教文化、傳統制作工藝等文化內涵傳達給觀眾。利用虛擬現實技術的特點，將這些文化內涵形象化、具體化，并配合動畫、解說等后期效果，帶給觀眾超越視覺感受的文化體驗。

（四）.基于博物館合作的虛擬現實技術應用 隨著我國國際地位的提升，越來越多的外國友人了解并癡迷于中國的傳統文化。我國各大博物館也與許多國際知名博物館建立了友好的往來關系。在共同探討研究相關文物保護知識，交換展覽展示經驗的同時，博物館之間會定期舉辦專題性的借展展覽，以此來滿足廣大觀眾對異國文化的渴望。但是受到時間、距離以及相關條例的限制，每次參展的文物等級和數量都受到嚴格的控制，大型展品和宮殿建筑更是無法參展。虛擬現實技術掙脫上述種種束縛，它能將不可移動的宮殿建筑帶到展覽現場，也可以把宮殿建筑的建造過程和文物的制造工藝以交互式方式傳遞給觀眾。虛擬現實技術在隨展中的應用豐富了借展內容，把更多的知識信息帶給觀眾，吸引了更多參觀者，更好的完成了博物館文化傳播的社會職能。

（五）.基于文物虛擬修復與數據保存的虛擬現實技術應用

光陰荏苒，博物館中的大量文物古跡都出現脆化、脫色、剝落等現象。保護和修復這些文物古跡也是博物館日常工作的重中之重。利用虛擬現實技術可以數字化記錄文物古跡的現實狀態，跟蹤監測受損程度，還可以制定出相應的虛擬修復方案，預先模擬修復過程，檢驗修復技術和手段的可行性，從而避免直接人工操作帶來的不必要的文物損傷。同時，這些高精度的數據可以保持起來，以便日后開展更精密的研究工作。總結：

虛擬現實技術的發展前景十分樂觀，它在博物館界的應用也會越來越廣泛，越來越深入。它能更好的發揮博物館的社會功能和教育功能，不斷為博物館的發展注入新的活力。參考文獻：

[1]呂曉剛.從文化遺產地的表象還原到內涵表達[J].中國傳媒大學出版社，2012 [2]姜學智，李忠華.國內外虛擬現實技術的研究現狀[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2004(23)

第四篇：虛擬現實技術在教學中的應用

虛擬現實技術在教學中的應用

虛擬現實技術在教學中的應用主要集中在桌面虛擬現實和分布式虛擬現實,沉浸型虛擬現實由于所需設備昂貴,在教學中的應用較少。虛擬現實技術在遠程教育中的應用主要有制作三維網絡課件、開設網絡實驗課程和建構虛擬教室。

1.制作三維網絡課件

在教學中,基于HTML的網絡課件在不斷地發展完善,但卻始終不能擺脫二維平面的約束。在課件中加入虛擬現實技術,能掙脫這一枷鎖。將虛擬現實和文字、聲音、圖片、視頻等各種媒體有機結合,可以彌補二維平面課件的不足。如,用VRML設計各種三維的模型、物質結構等,可以讓學生多角度地觀察和學習,更好地理解學習內容。虛擬現實技術還可以再現現實生活中無法觀察到的自然現象或事物的變化過程,為學生提供生動、逼真的感性學習材料,幫助學生解決學習中的知識難點。如學習物理知識時,利用虛擬現實技術,向學生展示原子核裂變、半導體導電等復雜的物理現象,供學生觀察學習。

2.開設網絡實驗課程

虛擬實驗在網絡教育中有著巨大的優勢,它可以彌補遠程教學條件的不足。虛擬現實實驗環境的開發可以真正打破空間、時間的限制,促進網絡實驗課程的開展。利用虛擬現實技術,還可以建立各種虛擬實驗室,如物理、化學、地理、生物等實驗室,在“實驗室”里,學生可以自由地做各種實驗,獲得真實的體驗。學生還可以通過虛擬實驗驗證所學的各種理論知識,提出各種假設模型進行虛擬,并通過虛擬系統觀察這一假設所產生的結果或效果。例如,在虛擬的化學系統中,學生可以按照自己的假設設計某一化學反應,通過虛擬實驗,可以看到相應的反應現象。通過這種探索式的學習方式,可以培養學生的學習興趣,有利于激發學生的創造性思維,培養學生的創新能力。

3.建構虛擬教室

目前,在網絡教育中,學生大部分是通過網絡課程來學習的。學習時,學生能在網頁上看到課程的相關文字材料和一些靜止的圖片。當然,好一點的網絡課程,還提供了教學視頻。但是不管是文本還是視頻,師生之間都缺乏一種靈活的交互。應用虛擬現實技術,構建虛擬教室,能使這個問題得到一定程度的解決。虛擬教室是指運用分布式虛擬現實技術構造的一個虛擬真實的教學環境,分布在各個不同地方的學生,可以通過網絡參與到虛擬課堂中。虛擬教室模擬了真實多媒體教室的整個場景,是師生共同活動的一個空間,在這里,可以完成教學、答疑等各種教學活動。借助網絡通訊技術,視音頻采集、處理技術以及交互代理等技術,參與到課堂的各個對象可以看到彼此,學生可以看到老師的板書,聽到他的講解。教師也能看到學生的表情和動作,可以聽到學生的提問,并隨時解答。這種教學方式,可以增強師生之間的實時互動,激發學生的學習興趣,提高教學效率。

第五篇：虛擬現實技術在風景園林設計中的應用

摘要：風景園林設計中運用虛擬現實技術，可以為民眾帶來極大方便，提高工作效率，還可以為風景園林設計帶來新的發展模式。因此，本文深入探究了風景園林設計中虛擬現實技術的具體應用，希望能夠為廣大的風景園林設計人員提供一定的理論參考和借鑒。

關鍵詞：風景園林；設計；虛擬現實技術；研究

1風景園林設計中，虛擬現實技術的運用特征

第一，全方位展現風景園林的設計空間。現存的二維空間和三維空間的表現方式，只能夠向人們傳達出風景園林空間要素中的部分訊息。而虛擬現實技術則可以將風景園林的整體空間精準地展現出來，即使是極小的部分和微小的要素，也絕不會被遺漏。第二，利用網絡技術，進行遠程瀏覽。通過虛擬現實技術，風景園林設計師可以先在自身的計算機設備上創建出設計作品，然后通過vrml的方式發送給建筑施工單位，施工單位接收以后便可在網絡上進行遠程作品瀏覽。第三，極大地方便了風景園林設計師的作品設計。利用虛擬現實技術，設計師能夠在每一設計階段，創建虛構的風景園林環境。并且通過漫游觀察的方式，體驗自身的作品，預先感受空間要素、尺度要素、材料要素，有利于風景園林設計師及時發現作品中存在的問題和不足，并實時修改和調整。第四，方便公眾參與，實施輔助性決策。要想風景園林的設計和建設能夠順利完成，需要設計、建設、管理及決策部門與公眾有效合作，虛擬現實技術就為其提供了一個極佳的合作平臺。

2風景園林設計中，虛擬現實技術的具體應用

2.1開始階段的可操作性分析

首先，明確設計條件，實地勘察現場情況。了解現場的基地情況、氣候情況、環境情況、業主造價情況等。通過收集資料、分析資料，列出設計中可能遭遇的困難和難題。其次，將收集到的文字信息輸入到虛擬現實系統中進行初步的模擬和探索，讓設計師在思維上對該場地形成總體認識。最后，利用gis技術，根據現實環境進行模擬，分析場地中的各個道路情況、樹木情況、河流情況等，為形成設計概念提供科學的判斷。在這一過程中主要利用虛擬現實技術中的模型建構技術，對現場情況進行綜合分析和整體規劃。

例如，在建造園林水景時，首先，設計師就必須調查選址地的水文情況，做出相關的水文調查表。其次，設計師結合其它重要因素信息，利用虛擬現實技術對其進行綜合分析，將選址區域劃分成不同的屬性。再次，根據區域本身的特性，利用auto技術完成園林水景的平面圖設計，接著再將其導入到3dmax技術中，針對彎曲起伏的地形，可以對其進行線形彎曲的水體模型。

2.2概念設計階段中的概念設計分析

設計師在通過現實虛擬技術建構模型以后，就可擺脫二維圖紙的制約性。設計師可以沉浸和漫游在自身構建的虛擬環境中，從而全方位地研究和分析相關情況，獲得感官信息。在多重感官信息的刺激性，設計師的思維處于活動狀態，就能夠不斷地對場地形成設計概念。如果此時設計師的思維形成的是不穩定的圖形信息，那么將其輸入到虛擬現實系統中，就可以實時地修改和調整相關設計元素，讓設計師抓住一瞬即逝的設計靈感，有利于設計師篩選和深化各種設計概念。對于計算機三維造型經驗豐富的設計師來說，利用虛擬現實技術，還有利于通過計算機的視覺體驗，產生新的設計思想，形成新的圖像情景。

2.3設計發展階段的主體構思工作

一方面，通過虛擬現實技術，設計師可以準確地刻畫場景，實時成為三維圖像。通過改變場景中的各項特征、造型，刺激設計師的感官和創作思維。另一方面。風景園林設計內容具有復雜性和多維復合性。設計師在進行方案設計時，不僅要考慮物體造型本身，還要對周圍的文化因素、社會因素、自然因素、空間因素等緊密結合，從空間環境和社會環境的大背景下，進行風景園林的設計。利用虛擬現實技術中的交互功能，有利于設計師實時控制場景，為其提供更有效的交互平臺，方便設計師及時調整和更換園林中的要素模型，通過比較與審查，使設計出來的方案更加合理。

例如，在建設某城市展覽館時，將選址定于體育場北邊，緊靠繁華路口的坡地邊，并且市政府要求展覽館的高度不得高于20m。在設計方案時，設計師首先摘選出來模擬該區域的重要建筑物。其次，將設計好的方案置入到虛構場景中進行模擬。再次，根據建設進度，將設計師設計好的2個方案再次置入虛擬場景中進行模擬和調整。最后，把多個設計方案整合在一個場景中進行比較。最終經過方案比較，確定采用方案二進行展覽館的建設。

3結語

風景園林設計中，虛擬現實技術的具體應用主要表現在模型的建構、三維圖像的實時生成以及交流和互動的方便性3方面。將虛擬現實技術廣泛應用到風景園林設計中，將是未來設計行業發展的必然趨勢。