虛擬仿真技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

黃志劍

摘 要：工程測量作為應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的技術(shù)學(xué)科之一，主要應(yīng)用在各種工程項(xiàng)目建設(shè)施工中，隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，我國城市建設(shè)的進(jìn)度也在逐步加快，這也促進(jìn)了工程測量技術(shù)的發(fā)展。虛擬仿真技術(shù)則是利用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和硬件的仿真技術(shù)模擬出實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不受儀器價(jià)格、體積和天氣的影響，虛擬仿真技術(shù)可以從理論和實(shí)踐上都促進(jìn)工程測量的發(fā)展，本文介紹虛擬仿真技術(shù)在工程測量上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；工程測量；無人機(jī)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程建設(shè)項(xiàng)目成為現(xiàn)代社會的主流，其中包括城市建設(shè)項(xiàng)目、土地整理項(xiàng)目、土地增減掛鉤試點(diǎn)項(xiàng)目等一系列建設(shè)項(xiàng)目，工程測量都是其中必不可少的一項(xiàng)，為了對工程項(xiàng)目更好的勘測、規(guī)劃和設(shè)計(jì)，第一步測量工作必須做到精益求精，但是不同地方的地理?xiàng)l件各不一樣，再加上天氣和人為因素，測量工作會變得困難一些，工程項(xiàng)目建設(shè)的發(fā)展也面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為提高建筑施工的進(jìn)度和質(zhì)量，保證工程項(xiàng)目安全順利的實(shí)施，就需要考慮結(jié)合虛擬仿真技術(shù)來對工程測量進(jìn)行完善和提高，用其技術(shù)來提升工程測量的質(zhì)量，給工程施工提供準(zhǔn)確、科學(xué)的信息數(shù)據(jù)，[1]本文概括工程測量結(jié)合虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，并分析虛擬仿真技術(shù)對工程測量的利弊。

1 虛擬仿真技術(shù)

1.1 虛擬仿真技術(shù)的概念

虛擬仿真又稱模擬技術(shù)或虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其本質(zhì)就是用一個虛擬的系統(tǒng)來模仿另一個真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。[2]作為21世紀(jì)才步入社會的新技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)主要利用三維圖形構(gòu)造技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及可視化技術(shù)，生成三維的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，使用者利用鍵盤、鼠標(biāo)頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備作為輸入設(shè)備，進(jìn)入虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時交互，同時能夠感知和操作三維虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的各種對象，獲得身臨其境的體驗(yàn)和感受。[3]

1.2 虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展

近幾年來虛擬仿真技術(shù)主要向兩個方向發(fā)展：（1）高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目：為提高信息化背景下高等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和實(shí)踐培養(yǎng)人才的水平，教育部從2017年起開展示規(guī)范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作，以推動高等院校積極探索線上線下相結(jié)合的個性化、智能化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式，形成專業(yè)布局合理、專業(yè)突出、開放共享的高等教育信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目示范新體系。（2）工程訓(xùn)練項(xiàng)目：虛擬仿真技術(shù)一直有效地應(yīng)用在人類認(rèn)識自然界客觀規(guī)律的歷程中，在計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展中，其漸漸形成自己獨(dú)有的體系，為人類未來科技發(fā)展開辟新的發(fā)展路線。在工程測量、施工設(shè)計(jì)、施工人員培訓(xùn)都有逐步加深的應(yīng)用。在國內(nèi)國外、工程測量使用虛擬仿真技術(shù)的例子屢見不鮮。上海浦東正大廣場的修建，通過建立三維模型，使用虛擬仿真技術(shù)對建筑施工測量實(shí)現(xiàn)可視化模擬，并提供相應(yīng)的施工和安全控制參數(shù)?？梢姮F(xiàn)代工程訓(xùn)練項(xiàng)目中，虛擬仿真技術(shù)可以說是高速發(fā)展。

2 工程測量

2.1 工程測量的概念

工程測量學(xué)是測量學(xué)的一個分支，主要應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)這一領(lǐng)域，工程測量作為一門應(yīng)用學(xué)科，它從古代人們利用一些簡單的工具來記錄長度、寬度、面積等這些簡單的測量方式發(fā)展到現(xiàn)在，國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，在一定程度上工程測量促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時工程測量也經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從手工操作到測量的自動化、從一般測量到精密測量的發(fā)展過程。

2.2 工程測量的發(fā)展

工程測量經(jīng)過長時間的不斷發(fā)展和完善，我國的工程測量技術(shù)獲得了非常大的進(jìn)步與升華，同時逐漸朝著數(shù)字化的方向進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，許多具有突破性的工程測量測繪技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，例如數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、全球定位系統(tǒng)實(shí)時動態(tài)測量技術(shù)以及數(shù)字化測圖技術(shù)。在當(dāng)今以創(chuàng)新為主題的時代背景下，工程測量的一體化發(fā)展趨勢逐漸顯露出來，通過實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的自動化獲取與處理，來可以提高測量過程的智能化程度，從而獲得數(shù)字化的工程測量結(jié)果。

3 虛擬仿真技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

3.1 虛擬仿真技術(shù)在工程測量教學(xué)中的應(yīng)用

工程測量作為一門應(yīng)用型學(xué)科，傳統(tǒng)的工程測量包括控制測量、地形測量、施工測量、竣工測量和變形監(jiān)測五大部分。現(xiàn)代化的工程測量技術(shù)主要包括3S技術(shù)（GPS、GIS、RS）、數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)等，近年來，我國高校也慢慢建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心，以武漢大學(xué)測繪地理信息虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)試驗(yàn)為例：無人機(jī)是當(dāng)今攝影測量工程作業(yè)中應(yīng)用最廣泛的搭載平臺，能便捷高效地完成中低空航攝影像的獲取。由于測繪專用無人機(jī)操作門檻較高，且需要國家認(rèn)證的資質(zhì)才能合法飛行，不利于在校學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)操作知識。虛擬無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)能提供基本的無人機(jī)模擬操作功能，讓每個學(xué)生有機(jī)會進(jìn)行模擬操作、學(xué)習(xí)基本原理和數(shù)據(jù)處理。此外，虛擬無人機(jī)系統(tǒng)還能直觀地展示攝影測量中的幾何概念和原理，用于輔助教學(xué)。

3.2 虛擬仿真技術(shù)在工程測量實(shí)踐中的應(yīng)用

近年來，國內(nèi)大力發(fā)展虛擬仿真技術(shù)，南方測繪技術(shù)有限公司和徠卡測量系統(tǒng)有限公司合作開發(fā)國內(nèi)外著名品牌的GPS全球定位系統(tǒng)測量仿真技術(shù)并開始實(shí)踐，以GPS動態(tài)測量為例，為結(jié)合虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行動態(tài)測量并繪制地形圖。

4 工程測量結(jié)合虛擬仿真技術(shù)的利弊

在工程測量中，虛擬仿真技術(shù)有效克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的一些難以解決的問題，提升了技術(shù)人員實(shí)驗(yàn)操作的參與度，將虛擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段進(jìn)行緊密結(jié)合，全面促進(jìn)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)的綜合發(fā)展。但是工程測量在結(jié)合虛擬仿真技術(shù)后也會帶來一些弊端，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)后數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化都會成為一個問題，還有部分人群不習(xí)慣一種虛擬的環(huán)境，這樣虛擬仿真技術(shù)只能起反作用，這是我們都不愿意看到的，還有工程測量中最重要的就是用數(shù)據(jù)來反應(yīng)該工程項(xiàng)目的可行性和建設(shè)性，[4]如果沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)都會導(dǎo)致該工程項(xiàng)目的失敗。

5 結(jié)語

在現(xiàn)代化社會建設(shè)過程中，工程建設(shè)是至關(guān)重要的部分，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是可以提高建設(shè)質(zhì)量的重要技術(shù)手段，對工程測量的作用是巨大的，為了促進(jìn)我國的現(xiàn)代化工程建設(shè)質(zhì)量的提升，必須不斷研發(fā)全新的虛擬仿真技術(shù)，明確工程測量中虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展方向，才能使我國的工程建設(shè)行業(yè)穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展，從而提高國民經(jīng)濟(jì)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐則中，莊燕濱.三維建模系統(tǒng)的綜述[J].測繪通報(bào)，2008（2）：1619.

[2]劉倩宏.虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2017，8（21）：124125.

[3]李翠超，凌芳.虛實(shí)結(jié)合的虛擬仿真技術(shù)在工程訓(xùn)練中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2015，18（2）：128131.

[4]王晏民，洪立波，過靜珺，等.現(xiàn)代工程測量技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用[J].測繪通報(bào)，2007（4）：15.