時間：2023-02-28 15:36:53
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇三維仿真論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
1評定對象
國內(nèi)高校在校全日制研究生（包括碩士研究生和博士研究生），獎學金面向國內(nèi)高校的全部對口專業(yè)，平等對待.
2獎學金額度
在全國高校評選出使用LMS Imagine.Lab AMESim一維仿真平臺和LMS Virtual.Lab三維仿真平臺進行課題研究的優(yōu)秀在讀研究生各5名，給予每人5 000元的獎學金資助.
3評定條件
（1）必須是國內(nèi)高校在校全日制研究生（包括碩士研究生和博士研究生），在讀期間的學年平均成績優(yōu)秀，無不及格科目.
（2）使用LMS Imagine.Lab AMESim一維仿真平臺或LMS Virtual.Lab三維仿真平臺進行研究生畢業(yè)論文相關的課題研究，且課題內(nèi)容具有實際工程背景支持，最好結合實際橫向項目的合作課題.
（3）論文命題能推動行業(yè)核心技術進步或具有明顯創(chuàng)新研究價值.
（4）應用領域包含但不限于汽車、航空航天、船舶、兵器、交通、能源、通信、電子、化工、工程機械、家用電器、輕工業(yè)、醫(yī)藥和IT等.
（5）論文完成后應署名LMS高校獎學金資助支持，并共享論文電子版.
（6）優(yōu)先考慮LMS Imagine.Lab AMESim或LMS Virtual.Lab軟件的高校正式用戶.
4申請流程
（1）對符合評審條件的申請人，根據(jù)申報項目填寫“LMS仿真解決方案高校獎學金申請表”，并必須經(jīng)負責導師簽字確認和學校認可.
（2）LMS會盡快與申請人確認，并根據(jù)書面資料組織評審.
（3）按照評審程序的規(guī)定公布評審結果并發(fā)放獎學金.
5評審程序
（1）具體評定工作由LMS負責，組織LMS公司專業(yè)技術人員和行業(yè)專家組成動態(tài)評定小組，進行綜合評審.
（2）評審結果將在LMS官方網(wǎng)站公布，并于每年的LMS用戶大會統(tǒng)一發(fā)放該獎學金.2013年LMS用戶大會將于6月24-25日在青島舉行.
（3）針對碩士研究生和博士研究生的論文差異進行適度把握，原則上碩士5篇、博士5篇，但暫不做硬性區(qū)分，即名額之間可適度調(diào)劑.
（4）對所有入選的在讀學生，LMS將采用租或借等形式給予最新版本LMS Imagine.Lab AMESim或LMS Virtual.Lab軟件的友情贊助支持，并歡迎獲獎者畢業(yè)后加入LMS公司.
6申請截止時間
本年度申請截止時間為2013年5月31日.
中圖分類號：TP391.9文獻標識碼：A文章編號：1007-9416（2012）04-0000-00
1、論文研究背景及意義
近多年來，由于計算機及網(wǎng)絡相關技術的迅猛發(fā)展，世界經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢就是數(shù)字化，數(shù)字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應用計算機技術來構建數(shù)字城市，近而實現(xiàn)城市的數(shù)字化已經(jīng)引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關注。城市仿真技術在構造數(shù)字城市過程中發(fā)揮著非常重要的作用，因此成為當前一個新的研究熱點。仿真(Simulation)技術是利用計算機軟件模擬實際環(huán)境進行科學實驗的技術，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真體驗中獲得直接參與和探索仿真技術對象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術就是仿真技術在城市規(guī)劃、建筑設計等領域中的應用，表現(xiàn)為人機交互、真實建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實時三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現(xiàn)實技術構造出來的城市視景仿真系統(tǒng)是數(shù)字地球的重要組成部分和支撐手段，已經(jīng)被廣泛應用在城市的規(guī)劃、建設以及管理當中，對于城市發(fā)展規(guī)劃的各個方面都具有相當重要的意義。
2、國內(nèi)、外的視景仿真工具
MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實時三維數(shù)據(jù)庫生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境，在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應用于實時視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實等領域的世界領先的軟件環(huán)境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發(fā)展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構基礎上的虛擬現(xiàn)實和視景仿真系統(tǒng)。我國在視景仿真系統(tǒng)開發(fā)的同時，也在進行仿真系統(tǒng)軟件平臺的開發(fā)。TrueSim v2.0 三維實時仿真軟件平臺是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國內(nèi)外多項最新三維仿真技術的研究成果以及多年來從事三維仿真研究所積累的多種經(jīng)驗的基礎之上推出的具有自主知識產(chǎn)權的仿真平臺。神州視景信息技術有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場景實時漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個實時三維虛擬現(xiàn)實編輯軟件，可將多種常用文件格式（三維模型、二維圖表、聲音等）整合到一起，并具備交互功能，能夠開發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂等多種3D產(chǎn)品。
3、本文的研究目的及重要內(nèi)容
本文通過研究虛擬現(xiàn)實視景仿真技術的相關知識，實現(xiàn)以我們學院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過對虛擬場景的構建，能夠?qū)崿F(xiàn)視景漫游中的自動漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來構建虛擬場景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺和工具集對校園虛擬場景進行仿真，在VC++開發(fā)平臺下實現(xiàn)三維景觀及模型的交互式（以鼠標、鍵盤等交互方式）控制，實現(xiàn)了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。
本文主要研究內(nèi)容和所做工作總結如下：
(1)了解視景漫游技術以及虛擬現(xiàn)實的發(fā)展，對國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術應用現(xiàn)狀進行調(diào)研。
(2)對黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學院的視景環(huán)境數(shù)據(jù)進行搜集和整理，包括地形數(shù)據(jù)的獲取、建筑物數(shù)據(jù)的獲取、紋理數(shù)據(jù)的獲取等等。
(3)研究用虛擬現(xiàn)實建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術、模型真實感技術以及模型優(yōu)化技術等對地形、道路、教學樓和圖書館等建筑以及校園之中的花草樹木等進行建模，構建出虛擬場景模型庫，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對虛擬場景進行漫游和交互控制。
(4)研究模型數(shù)據(jù)庫建模和優(yōu)化技術問題，模型數(shù)據(jù)庫的建構、調(diào)整和優(yōu)化對提高實時仿真系統(tǒng)中運行的速度和流暢性起著至關重要的作用，成為目前重要的研究課題。
(5)碰撞檢測技術。開發(fā)虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)有一個主要目標就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構建的虛擬場景中的物體直接進行交互。要實現(xiàn)自然的、精確的人機交互功能首先要解決的是碰撞檢測的問題。碰撞檢測是虛擬場景中動態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動態(tài)物體與動態(tài)物體之間進行交互的基礎。在碰撞檢測中有兩個問題需要解決，一是檢測到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置，二是計算碰撞后的反應。而碰撞檢測是計算碰撞反應的先決條件，因此，碰撞檢測是虛擬環(huán)境中一個必不可少的部分。
(6)為保證虛擬場景的真實性、生動性及其對用戶的感染力，對基于粒子系統(tǒng)的虛擬場景環(huán)境特效技術進行研究。
校園視景仿真就是在計算機環(huán)境中對真實校園的景觀進行虛擬再現(xiàn)，采用虛擬現(xiàn)實相關技術，生成一個實時的、能給用戶各種真實感受的三維虛擬環(huán)境。利用計算機軟硬件及其相關輸入輸出設備，使用戶可以在虛擬的校園場景中進行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風景。利用這種方法可以讓更多的人來了解我們的學校，對本校園的環(huán)境及交通現(xiàn)狀等方面有更深刻的認識。
參考文獻
關鍵詞：建模，裝配仿真，干涉檢查
1 引言虛擬制造是實際制造工程在計算機上的映射，船舶建造仿真要求采用三維的模型來代替實際的制造工程，將在車間、船臺（塢）的工作在虛擬的環(huán)境下先運行一遍，從分段裝配、舾裝配合、動力學性能、流體力學性能等多方面進行系統(tǒng)的分析，從而得出船舶建造的邏輯順序與合理性，并為建造過程的優(yōu)化準備好數(shù)據(jù)基礎。
2 船舶建造數(shù)字建模及裝配仿真要求船舶的建造是一個復雜的系統(tǒng)工程，現(xiàn)代造船技術以中間產(chǎn)品為導向，采用成組技術和計算機集成制造技術，有層次的對整個建造工程實施分解，在不同的階段，對三維建模有不同的要求。在以進行船舶建造作業(yè)計劃編制為目的，同時滿足生產(chǎn)設計需要的情況下，對船舶數(shù)字化建模和裝配仿真技術的要求是[1,2]：（1）提供編制計劃所需要的產(chǎn)品特征信息，包括產(chǎn)品的幾何特征、物理特征、工程結構特征等。在實際建造前根據(jù)數(shù)學基礎與圖形學映射關系確定各個零件的配合情況；（2）對產(chǎn)品進行干涉檢查，確定整個裝配方案的可行性，在虛擬環(huán)境下消除產(chǎn)品的設計缺陷；（3）通過裝配仿真，給出產(chǎn)品的裝配信息與約束信息，確定生產(chǎn)計劃所需要的裝配邏輯順序；（4）以虛擬制造技術為基礎，通過仿真，構建裝配工藝路線，實現(xiàn)可行的裝配工藝規(guī)劃；（5）進行裝配工藝仿真后處理，給出適合生產(chǎn)實際的三維模型與工藝文件。
3 數(shù)字化三維模型的建立這里使用的是CATIA V5 軟件進行建模裝配仿真與干涉檢查。CATIA V5 是IBM 和達索系統(tǒng)公司共同推出的CAD/CAE/CAM 軟件，該軟件能夠在windows和Unix 等平臺上運行，具有較強的三維造型功能，還有較強的運動仿真功能模塊。
3.1 造船工程分解與任務包的確定
進行三維數(shù)字化建模，不能單純的為了建模而建模，如果只是將船舶按其二維圖紙做成三維物體，則失去了建模的意義。以生產(chǎn)計劃編制為目標的數(shù)字化建模通過船舶工程分解，來分清整個工藝過程，確立任務包，在此基礎之上，為后面的裝配仿真打下信息基礎。
船舶生產(chǎn)的過程實際上是制造零部件，即所謂的“中間產(chǎn)品”。免費論文。這些中間產(chǎn)品經(jīng)過幾個制造級的逐漸變大變復雜，終而形成一艘船，即最終產(chǎn)品。免費論文。因此從中間產(chǎn)品的角度來分解船舶的建造任務是理想的方案，這就是產(chǎn)品導向型分解。產(chǎn)品導向型工程分解的原理是：任何系統(tǒng)結構都是層次分明有序可循的，通過層層分解可以通過圖表的形式揭示其有序結構。
產(chǎn)品導向型工程分解用于造船時，首先按照任務本質(zhì)的不同將造船全過程分為船體建造、舾裝和涂裝三大類，每一大類又分為加工和裝配兩種作業(yè)。例如，將船體建造分為零件加工、零件裝配、部件裝配、小分段裝配、分段裝配、大分段裝配和船體合攏7 個制造級。
3.2 分段模擬建模
（1）船體外板的建模
本文是在具有船殼曲面型值表的基礎上進行船殼曲面的三維建模。由于型值表中的數(shù)據(jù)有間隔，在生成型線后，還進一步對其進行了光順。在具體建模過程中環(huán)境的設置如下：以X 正方向為船艏方向，Y 正方向為船右舷方向，Z 正方向為船高方向。只需XZ 平面一邊建立一半船殼曲面，另一邊映射即可。在生成所有曲面之后，如果還有局部的地方出現(xiàn)棱角，還可以充分利用CATIA 中的曲面修改功能，對于有棱角的地方可以把帶有棱角線兩邊的曲面連接（Join）成一大塊，然后在棱角線兩邊分別用兩個參考面把這塊大面截斷（Split）成兩塊面，去掉中間有棱角線的曲面。再由這兩塊Split面通過Blent（or Fill）命令連接起來，Blend（or Fill）命令中有保證曲面光順連接的選項，可以保證曲面的光順連接。對于凹凸不平的小塊曲面也可以用這種方法來修改。
（2）零件的建模
零件的建模，其目的是為了在以后的裝配仿真和生產(chǎn)計劃編制中提供必要的信息。其應具備下列基本策略：
（a）特征設計與特征提取的綜合利用。特征是產(chǎn)品建模的強有力支持。建模時應將特征設計與特征提取結合起來，充分利用現(xiàn)有的CAD 系統(tǒng)所提供的特征造型功能，盡量從有關內(nèi)部數(shù)據(jù)庫直接提取，同時要充分的利用人機交互共功能，通過交互輸入定義。
（b）面向?qū)ο蟮慕７绞?。面向?qū)ο蟮慕７绞?，具有先粗后精，由抽象到具體的特點，符合產(chǎn)品設計時的自然思維習慣，應在建模中得到充分應用。
（c）模型的層次化組織。免費論文。在建模過程中，應該具有大局觀，不能只盯著一個構件，而是應該考慮整體的層次性，在經(jīng)過詳細科學的分解以后，分層有計劃的建模。
模型不僅要處理設計系統(tǒng)的輸入信息，還應能處理設計工程中的中間信息和結果信息，因此模型的信息應隨著設計過程的推進而逐步豐富和完善。
4 裝配仿真與干涉檢查船舶裝配仿真與干涉檢查是在虛擬的環(huán)境下確定船舶的作業(yè)邏輯順序，提供生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)資料，檢驗工藝與設計的可行性。它是船舶虛擬制造和生產(chǎn)作業(yè)計劃的至關重要的一環(huán)，是進行生產(chǎn)規(guī)劃的基礎。裝配仿真包括了零件裝配、部件裝配和分段裝配三個制造級的任務包。在進行裝配仿真的過程中，應該按照工藝順序依次進行虛擬，其作用如下：(1) 擬定裝配方案，優(yōu)化裝配結構。從設計和制造工藝出發(fā)，在各種約束中尋求裝配的合理性與最優(yōu)性；(2) 改進裝配性能，降低裝配成本。船舶裝配所涉及的零件種類繁多，數(shù)量巨大，裝配仿真的任務首先要確保產(chǎn)品的裝配到位，然后要求裝配能夠比較容易實現(xiàn)，盡量降低成本；(3) 產(chǎn)品可制造性的基礎。由于目前詳細設計一般還是二維的，必須在虛擬三維環(huán)境下檢查產(chǎn)品的可行性；(4) 為計劃提供必要的信息數(shù)據(jù)。
4.1 裝配仿真
裝配仿真的覆蓋范圍很廣泛，這里具體來說包括裝配順序、裝配路徑和裝配工藝三個方面的內(nèi)容，其中裝配順序與裝配路徑是最為核心內(nèi)容。
4.2 干涉檢查
船體分段有很多組件構成，肉眼很難發(fā)現(xiàn)可能的干涉情況，利用CATIA 所提供的干涉檢查函數(shù)，可以自動的檢查所有的干涉情況。下面通過實例來說明。
在構件中有一工字梁與角鋼交叉，要進行干涉檢查，看兩者是否有接觸而不能裝配，應用Compute Clash 命令，將兩個零件同時選中，即可分析這兩個零件的干涉情況。當對話框Result 出現(xiàn)Clash 表示兩個組件發(fā)生了干涉，出現(xiàn)Contact 則表示選定的兩個組件相接觸，如果No interference 則表示沒有干涉。
5 結語本文以編制生產(chǎn)計劃為目的，研究了基于虛擬制造下的三維數(shù)字化建模的方法。在CATIA 環(huán)境下，研究了怎樣通過對工藝合理性分析結合裝配分析，虛擬干涉檢查、產(chǎn)品裝配、生產(chǎn)工藝仿真，最后得到適合生產(chǎn)計劃編制的數(shù)字化模型。
關鍵詞：三維建模，分形理論，山體，仿真
0.引言
隨著信息技術的逐步發(fā)展和社會要求的逐步提高，虛擬現(xiàn)實的研究領域開始轉(zhuǎn)向山體、水域等不規(guī)則形態(tài)的實體。而由于計算機處理能力有限，地形數(shù)據(jù)獲取困難，可視化處理復雜，三維顯示效果缺乏真實感等問題逐漸顯現(xiàn)。本文以山體為例就不規(guī)則形體的可視化過程進行研究，探討一種不需要實體數(shù)據(jù)，計算機可視化技術與數(shù)學分形理論相結合的三維地形可視化的處理方法。
虛擬地形的可視化具有隨機性和復雜性，在對山體的三維建模過程中，首先對山體的實際形態(tài)進行研究，針對虛擬地形數(shù)據(jù)的特點進行參數(shù)設置和紋理映射，利用計算機可視化技術，創(chuàng)造性的融入分形技術，實現(xiàn)對山體的建模。同時利用分形理論實現(xiàn)山體表面樹木的覆蓋，達到仿真的效果。
本文探討的山體的三維建模方式，是基于筆者題為《連云港地區(qū)虛擬現(xiàn)實研究》的基礎上的，在對其虛擬現(xiàn)實的研究過程中對山體的建模采用的是3Ds MAX與VRML相結合的方式進行的。
1.分形理論概述
隨著社會科技的進步，分形理論從最初的研究自然界和非線性系統(tǒng)中的不光滑和不規(guī)則的幾何形體逐漸發(fā)展為研究人類社會經(jīng)濟活動中存在大量的現(xiàn)象。分形理論著重研究自然界和社會活動中普遍存在的無規(guī)則而具有自相似性或統(tǒng)計自相似性的系統(tǒng)或現(xiàn)象，如彎彎曲曲的海岸線，起伏不平的山脈，粗糙不堪的斷面等。這類客體不具備特征尺度，用不同倍數(shù)的放大鏡去觀察它們，其相貌是相似的，并且這個性質(zhì)不隨觀察位置的變化而變化。自相似性普遍存在物質(zhì)系統(tǒng)的多個層次上，物體或幾何圖形的維數(shù)的變化可以是連續(xù)的，即其維數(shù)可以不是整數(shù)[2]。
而以山體、河流等不規(guī)則幾何形體為主要內(nèi)容的地球系統(tǒng)，其時空展布具有分形的特點。普通的數(shù)理理論中的均勻、連續(xù)及光滑邊界條件下的問題求解方法遠不能滿足地學問題的研究需要，分形理論的出現(xiàn)為研究類似地球系統(tǒng)這樣的復雜系統(tǒng)提供了一種新的研究方法。
2.虛擬現(xiàn)實三維山體建模方法初探
在對山體進行三維建模時可以使用強大的三維建模工具3Ds MAX或是虛擬現(xiàn)實建模語言（VRML）進行。對于地形數(shù)據(jù)，還可以借助VRMAP進行拉伸從而實現(xiàn)三維實體的可視化仿真。
筆者在進行《連云港地區(qū)虛擬現(xiàn)實研究》時考慮采用強大的三維建模工具和虛擬現(xiàn)實建模語言相結合的方式進行，所收結果不盡如人意（如圖1所示）。為此，探索更加符合地形數(shù)據(jù)特征的三維建模方式有助于更加清晰地對地理實體進行分析研究，從而真正實現(xiàn)地形數(shù)據(jù)的三維可視化。在可視化的基礎上借助虛擬現(xiàn)實建模語言VRML強大的擴展性能，結合JavaScript腳本實現(xiàn)三維實體的放大、縮小、漫游、查詢等人機交互功能。
考慮到地形數(shù)據(jù)的復雜性及其獲取的難度，在進行山體的三維建模時還可以采用三維建模軟件SketchUp對場景進行三維建模，使用遙感圖作為底圖，在底圖的基礎上對相應的山體進行拔高，利用等高線形成基于現(xiàn)實的虛擬場景圖（如圖2所示），在SketchUp軟件中可同樣對所選場景進行放大縮小漫游等操作，但是實現(xiàn)場景僅能對山體底部的輪廓相對應，與山體實際自相似的“層次”結構不相吻合。科技論文。
【關鍵詞】三維仿真;地理信息系統(tǒng);環(huán)境決策
1、引言
隨著數(shù)字環(huán)保概念和虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務領域的應用日益成為人們關注的焦點。三維仿真系統(tǒng)全方位、多角度、高效率的管理方法和技術特性奠定了其在環(huán)境業(yè)務領域的多方面應用優(yōu)勢。三維仿真系統(tǒng)以直觀、形象的可視化表達方式[1]，真實展現(xiàn)三維環(huán)境要素，為環(huán)境監(jiān)控、環(huán)境執(zhí)法監(jiān)察、環(huán)境影響評價（戰(zhàn)略環(huán)評、規(guī)劃環(huán)評、項目環(huán)評）、行政審批、環(huán)境應急、環(huán)境日常業(yè)務管理及環(huán)境生態(tài)領域提供很好的“所見即所得”的平臺。
2、三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領域中的應用分析
2.1基于三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領域中的應用優(yōu)勢分析
目前環(huán)境業(yè)務多是基于二維地理信息系統(tǒng)，對環(huán)境現(xiàn)場的分析多是使用現(xiàn)場平面圖和現(xiàn)場圖片等相關資料進行分析，缺乏直觀性。難以對環(huán)境地域進行三維綜合研究和空間分析，無法使領導部門及時得到對空間清晰、直觀的認識[2]。同時環(huán)境領域涉及地形地貌，如地形起伏較大、管網(wǎng)密集、排口眾多等，用二維的表示方法很難準確描述和進行信息精確管理。
三維仿真系統(tǒng)通過對大范圍海量環(huán)境數(shù)據(jù)進行一體化管理，實現(xiàn)無縫三維實時漫游、空間多媒體信息查詢、表示、分析和輔助決策，為環(huán)境管理部門進行更加清晰、直觀、準確的管理環(huán)境信息提供技術支持，如：靈活漫游全面巡視重點污染源；真實的還原事故現(xiàn)場用于應急決策[3]；真實的模擬重要治污設施的日常運作狀態(tài)。
三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務領域的應用優(yōu)勢：
（1）重點風險源工藝管線跟蹤分析，為企業(yè)環(huán)境安全提供可視化監(jiān)控支持
三維仿真系統(tǒng)可對環(huán)境重點風險源如石油石化企業(yè)工藝管線進行模擬，動態(tài)顯示管線內(nèi)物質(zhì)流向，便于管理者實時查看管線運行情況，為查堵泄漏點提供可視化技術支持。
（2）全方位展示重要治污設施運行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供基礎保障
通過三維仿真系統(tǒng)，可實現(xiàn)全廠區(qū)漫游，全面展示重要治污設施分布情況及其運行狀態(tài)。當某一設施出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會進行異常報警，使管理者不必親臨現(xiàn)場即可了解治污設施運行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供保障。
（3）快速還原環(huán)境事故現(xiàn)場，為環(huán)境應急提供科學決策支持
環(huán)境突發(fā)事故現(xiàn)場具有不可再現(xiàn)性。為了對事故進行更準確的分析，可通過三維仿真系統(tǒng)對事故現(xiàn)場進行模擬還原，再現(xiàn)事故發(fā)生過程，為領導提供更詳盡的現(xiàn)場信息，為環(huán)境應急提供科學決策支持。
（4）更真實表現(xiàn)地形地貌，輔以模型分析，為指揮調(diào)度、優(yōu)化路徑提供輔助支持
三維仿真系統(tǒng)既有地理信息系統(tǒng)的圖形展示功能，又有真實模擬地貌的優(yōu)勢。在環(huán)境應急中可以通過三維仿真系統(tǒng)展現(xiàn)事故現(xiàn)場及周邊敏感區(qū)分布情況，真實展現(xiàn)地勢起伏及路況信息，通過模型分析為應急指揮調(diào)度及路徑優(yōu)化提供輔助支持。
2.2三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)控領域中的應用分析
目前環(huán)境監(jiān)控領域中采用視頻、紅外、數(shù)采儀等形式將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控中心，無法對整個監(jiān)控場所進行全面、多角度的監(jiān)控。三維仿真系統(tǒng)可通過對監(jiān)控場所的真實模擬實現(xiàn)對環(huán)境的日常監(jiān)控，包括：重大風險源企業(yè)廠區(qū)漫游仿真；圍繞風險單元多角度查看周邊地貌信息；真實模擬工況運行狀態(tài)；真實模擬設備運行狀態(tài)；全面立體展現(xiàn)三維空間污染源分布；對環(huán)境空間及風險單元等進行屬性查詢等。
三維仿真系統(tǒng)可為環(huán)保系統(tǒng)領導提供了多角度、可視化的監(jiān)控平臺，不用親臨現(xiàn)場，即可掌控所有環(huán)境監(jiān)控區(qū)域的風險源及工況等多種信息，提高工作效率，為決策的質(zhì)量和效率提供保障。
2.3三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境應急領域中的應用分析
目前的二維信息平臺由于立體表現(xiàn)不完整，無法整體直觀反映環(huán)境事故現(xiàn)場情況，容易導致宏觀分析、決策的偏差[4]。三維仿真系統(tǒng)能夠全面分析事故現(xiàn)場及周邊情況，進行三維擴散模型分析，包括氣象應急模型、地質(zhì)應急模型、水應急模型（水淹模型、泥沙模型、水污染模型）及化學/核污染應急模型，通過模型分析直觀立體展現(xiàn)污染擴散趨勢及周邊敏感源，為應急監(jiān)測、指揮調(diào)度及現(xiàn)場處置提供重要依據(jù)；可依據(jù)地勢，通過路徑優(yōu)化分析，為應急疏散提供直觀、可視化指導，為領導決策提供全方面、直觀、真實的決策支持。領導不必深入事故現(xiàn)場就能掌握現(xiàn)場真實情況，并組織專家討論并制定正確的應急措施，發(fā)出正確的調(diào)度指令，保證應急指揮和應急調(diào)度的科學性和正確性。
同時，通過三維仿真系統(tǒng)可進行事故應急演練及事故回放[5]，真實模擬事故應急演練，直觀展示應急流程，為完善應急預案體系、強化應急指揮體系提供參考依據(jù)；事故回放是針對事故現(xiàn)場不可保存性，進行事故現(xiàn)場還原，通過仿真事故發(fā)生過程，為領導提供應急決策支持，并為事故后評估提供有力依據(jù)。
2.4三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務領域中的應用分析
三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務領域的應用包括：與12369結合，快速定位事故現(xiàn)場，直觀查看事故現(xiàn)場地勢地形三維景觀，為準確預警提供更為詳盡的可視化三維信息；建設項目審批，通過三維仿真系統(tǒng)進行區(qū)域地形地貌查看，將設計方案導入三維場景中進行審查，在真實再現(xiàn)規(guī)劃現(xiàn)狀的前提下，用戶可以從任意路徑，以任意視點、任意視角考察設計方案，對方案進行從全局到細部的推敲和修改；環(huán)境監(jiān)察、移動執(zhí)法，通過三維仿真系統(tǒng)可真實模擬環(huán)境監(jiān)察、移動執(zhí)法車輛的出勤路徑，為執(zhí)法監(jiān)督提供可視化督查功能。
2.5三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境生態(tài)領域中的應用分析
環(huán)境生態(tài)日益受到人們重視，如何有效保護生態(tài)，形成良好生態(tài)人文環(huán)境已成為人們關注的熱點。三維仿真系統(tǒng)為生態(tài)保護、生態(tài)規(guī)劃提供三維仿真技術支持，領導無需到達現(xiàn)場即可通過三維仿真系統(tǒng)漫游重要生態(tài)區(qū)域并進行分析，如漫游引用水水源地、防洪堤壩、庫區(qū)防洪堤拆除后對周邊生態(tài)的影響分析等。對環(huán)境生態(tài)區(qū)域的規(guī)劃也可通過三維仿真系統(tǒng)進行模擬展示，將規(guī)劃前及規(guī)劃后的場景進行真實模擬對比，為領導進行正確、科學的生態(tài)規(guī)劃提供直觀可視化的科學依據(jù)。
3、結語
隨著數(shù)字環(huán)保的推進、物聯(lián)網(wǎng)技術及三維仿真技術的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務領域的應用越來越顯現(xiàn)出無法替代的優(yōu)勢。通過三維仿真系統(tǒng)可真實展現(xiàn)環(huán)境業(yè)務領域現(xiàn)時情景，并可漫游于場景之中，為環(huán)境業(yè)務領域提供立體化、全方位展示，為領導進行科學的環(huán)境決策提供支持。因此，應加強三維仿真技術的研究，使其在環(huán)境業(yè)務領域的應用更為深入，為環(huán)境管理部門更加清晰、直觀、準確的管理環(huán)境信息提供技術支持。
參考文獻
[1]李云花.虛擬現(xiàn)實技術綜述[J].重型機械科技,2004年04期
[2]謝義林,汪云甲.利用虛擬場景實現(xiàn)3DGIS的研究與應用[J].測繪工程,2006年06期
[3]鄒志文.環(huán)境污染應急系統(tǒng)中虛擬場景的研究與實現(xiàn)[D].江蘇大學碩士學位論文,2006
關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術，網(wǎng)絡會展，發(fā)展，展望
一、虛擬現(xiàn)實技術的概述
虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，簡稱VR技術），又稱靈境技術，是以浸沒感、交互性和感知性為基本特征的計算機高級人機界面[1]。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的核心設備仍然是計算機，即通過計算機圖形構成的三維數(shù)字模型，以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界，并通過頭盔顯示器(HMD)、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設備，給用戶提供一個觀測與該虛擬世界交互的三維界面，使用者可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，使人和計算機很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制，感受到真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗。
作為尖端科技，虛擬現(xiàn)實綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網(wǎng)絡技術、并行處理技術和傳感技術的最新發(fā)展成果，是一種由計算機生成的高技術模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術的應用前景十分廣闊，已廣泛應用于工業(yè)、模擬軍事演習、工程、教育、醫(yī)學、字化酒店、商品展示、娛樂等領域，也同樣適用于網(wǎng)絡會展。
二、虛擬現(xiàn)實技術在會展業(yè)中的應用現(xiàn)狀
隨著迅速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實技術與計算機多媒體展示技術的結合，在展覽方面也不斷涌現(xiàn)出一些結合虛擬現(xiàn)實技術的網(wǎng)絡會展。如今國外的虛擬會展業(yè)已經(jīng)十分成熟，如著名的德國漢諾威展，在網(wǎng)絡上運用虛擬現(xiàn)實技術建立三維立體的展示系統(tǒng)；國外一些城市宣傳也開始采用虛擬現(xiàn)實技術，如網(wǎng)上新加坡、虛擬龐貝古城、虛擬巴黎圣母院等，運用三維虛擬現(xiàn)實技術展示一些有價值的文物、展品和三維場景，使用戶能夠通過Internet遠程連接去體驗。
國內(nèi)的虛擬會展目前還基本屬于界面包裝，主要通過二維平面靜態(tài)地網(wǎng)頁展示，如中國茶葉博覽會，采用虛擬現(xiàn)實技術對茶具和茶文化進行網(wǎng)上瀏覽，還有虛擬現(xiàn)實環(huán)球網(wǎng)站（www．vwww．com）利用虛擬現(xiàn)實技術進行網(wǎng)上展銷；再如武漢國際機電博覽會，采用網(wǎng)上虛擬武博會和武博會同期開幕，未到展會現(xiàn)場的客戶通過點擊該網(wǎng)站，就可像親赴現(xiàn)場一樣，可在場館內(nèi)每一個展位前流連，任意觀看各種產(chǎn)品，了解它們的性能和用途，甚至突破實際參觀過程中的限制，深入了解展品的內(nèi)部結構，瀏覽武博會的即時信息。
虛擬展覽系統(tǒng)按其表現(xiàn)形式可分為三類：①運用圖文聲像以及環(huán)視圖展示物品和場景。這類系統(tǒng)因表現(xiàn)形式的局限，不能更生動、更全面的展示。②單純的三維場景展示，用戶可以隨意漫游，但只提供展覽會的表面形式，不提供展覽內(nèi)容與展覽場景的關聯(lián)。③既提供三維場景，也提供實際展覽內(nèi)容，并與三維場景結合在一起[3]。
三、基于虛擬現(xiàn)實技術的網(wǎng)絡會展發(fā)展的展望
在綜合考慮現(xiàn)有技術條件及未來虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展前景的情況下，網(wǎng)絡會展的發(fā)展將會呈現(xiàn)出兩種模式，即現(xiàn)階段的實物會展+網(wǎng)絡會展+電子商務模式和未來的實物會展+網(wǎng)絡會展模式，具體理念如下：
（一）實物會展+網(wǎng)絡會展+電子商務模式
網(wǎng)絡會展作為會展業(yè)一種新的發(fā)展形勢，有著廣闊的發(fā)展前景。但目前網(wǎng)絡會展還只是實物會展的補充和配角，網(wǎng)絡會展只有作為實體展覽的輔助，才能逐漸地被人們認識而發(fā)展起來。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。就目前情況而言，線上展會和線下展會二者可相互補充，二者有機融合會相得益彰的。當然雙方會有部分重疊，但不可輕言取代，否則就是昏了頭了，若干年后或許會的，但至少目前不會。因此，我們不能夸大網(wǎng)絡技術的作用，基于傳統(tǒng)會展的傳統(tǒng)優(yōu)勢，傳統(tǒng)會展仍然起著主導作用。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。同時，隨著會展業(yè)的蓬勃發(fā)展，促進了電子商務技術向會展業(yè)的滲透，在某種程度上彌補了網(wǎng)絡會展技術的不足，促進著網(wǎng)絡會展的發(fā)展。
總之，在目前甚至今后相當長的一段時間內(nèi)，我國會展將遵循實物會展+網(wǎng)絡會展+電子商務模式，即充分利用電子商務技術大力發(fā)展網(wǎng)絡會展，實物會展和網(wǎng)絡會展并舉，實物會展結束后，網(wǎng)絡會展作為實物會展的延伸和補充，繼續(xù)實行“永不落幕的會展”，并不斷更新、豐富和完善，使實物會展和網(wǎng)絡會展相互促進，共同發(fā)展壯大。
（二）實物會展+網(wǎng)絡會展模式
由于網(wǎng)絡展會的模式模糊和傳統(tǒng)展會的主導地位，中國會展業(yè)進入網(wǎng)絡時代還有很長的一段路要走。但從長遠來看，網(wǎng)上會展前景不可限量，隨著虛擬現(xiàn)實技術的進一步發(fā)展，必將成為現(xiàn)代展覽業(yè)的重要組成部分，必將代替部分實物會展，從而實現(xiàn)實物會展和網(wǎng)絡會展并存的局面，這是一種必然的趨勢。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。因為網(wǎng)上會展有不受時空限制、節(jié)省展覽交易成本等優(yōu)勢，很多商品和服務都適合在網(wǎng)上進行展覽和銷售。如網(wǎng)絡圖書展就有絕對優(yōu)勢，因為圖書沒有過多的質(zhì)地的要求、尺寸的要求，在網(wǎng)上看到的這本書和書店買到的書幾乎沒有差別。另外，從目前網(wǎng)絡交易的商品清單看，網(wǎng)絡交易的對象正從數(shù)碼產(chǎn)品迅速擴展到服裝、電器、日用品、玩具、個人護理品等眾多產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品正是我國制造的優(yōu)勢所在，也是目前辦展頻率最高的產(chǎn)品。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。這些產(chǎn)品將來都可以作為網(wǎng)絡會展展示的對象，市場前景好。免費論文，虛擬現(xiàn)實技術。
此外，會展業(yè)的發(fā)展與土地資源供給瓶頸的矛盾已見端倪。政府不可能無止境的耗費大量土地進行場館建設，同時場館建設投入大、周期長、風險大，而在互聯(lián)網(wǎng)上建立虛擬展館，舉辦網(wǎng)絡展覽卻可以節(jié)省大量時間和金錢，大大提高展會的效益?？梢?，我們既要看到目前實物會展的優(yōu)勢，也要前瞻性的看到網(wǎng)絡會展的優(yōu)勢，尤其是網(wǎng)絡會展的后發(fā)優(yōu)勢和趨勢，為大力發(fā)展網(wǎng)絡會展，共創(chuàng)低碳會展經(jīng)濟做好一切準備。
參考文獻
[1]劉偉.基于虛擬現(xiàn)實技術的企業(yè)展項的設計[J].現(xiàn)代電子技術，2009（24）：49.
[2]許亞丹，王野.網(wǎng)絡會展的傳播與經(jīng)濟比較[J].當代傳播，2006（5）：66.
[3]顧林，劉連芳，高偉峰，蘇繼坡.基于虛擬實現(xiàn)的展覽平臺的研究與實現(xiàn)[J].計算機應用研究,2005(10)：202.
關鍵詞：電磁場；波導；有限元；HFSS
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）35-0043-02
1 引言
電磁場的教學向來是高校電子類專業(yè)教學改革的重點和難點。在電磁場理論中，波導的特性和模式分布是重要的教學內(nèi)容，學生們普遍認為學習難度較大。特別是很多高校不具備實驗條件，學習波導理論就顯得非常抽象。這嚴重影響了教學質(zhì)量和學生的學習積極性。為了解決這些矛盾，筆者使用有限元分析軟件HFSS進行形象化教學，取得了較好的教學成果。
HFSS（High Frequency Structure Simulator）是原美國Ansoft公司開發(fā)并推出的三維電磁仿真軟件，2008年7月被ANSYS公司收購，是世界上第一個商業(yè)化的三維結構電磁場仿真軟件[1]。HFSS提供了簡潔直觀的用戶設計界面、精確自適應的場解器，并擁有空前電性能分析能力的功能強大后處理器，能計算任意形狀三維無源結構的S參數(shù)和全波電磁場[2]。HFSS軟件采用的是有限元法（Finite Element Method，F(xiàn)EM），計算結果準確可靠，是業(yè)界公認的三維電磁場設計和分析的工業(yè)標準。
2 基本教學問題描述
2.1 基本波導理論
2.1.1 矩形波導簡介
通常將由金屬材料制成的、矩形截面的、內(nèi)充空氣介質(zhì)的規(guī)則金屬波導稱為矩形波導，它在電磁兼容測試[3]和微波技術[4]中最常用的傳輸系統(tǒng)之一。
由于矩形波導不僅具有結構簡單、機械強度大的優(yōu)點，而且由于它是封閉結構，可以避免外界干擾和輻射損耗；因為它無內(nèi)導體，所以導體損耗低，而功率容量大。在目前大中功率的微波系統(tǒng)中常采用矩形波導作為傳輸線和構成微波元器件。利用麥克斯韋方程和矢量恒等式，可得到波導中電場和磁場的波動方程如下所示：
方程式中E和H不僅有橫向分量，還有縱向（z方向）分量，而且E和H不僅是z的函數(shù)（e-rz），還是x和y的函數(shù)。Kc為矩形波導TM波的截止波數(shù)，顯然它與波導尺寸、傳輸波型有關，其表達式如下：
m是電、磁場量沿x軸[0，a]出現(xiàn)的半周期（半個純駐波）的數(shù)目，n是電、磁場量沿y軸[0，b]出現(xiàn)的半周期的數(shù)目。對于TE波，m和n中任意一個可以為0，但是不可以同時為0；而對于TM波中任一個都不可以為0，否則全為0。在波導內(nèi)壁處電力線垂直于邊壁，且波導壁的內(nèi)表面上只能存在磁場的切向分量，法向分量為零，電力線與磁力線相互正交[5]。
2.1.2 矩形波導的傳輸特性
（1）截止波數(shù)、截止波長、截止頻率。
如前所述，矩形波導TEmn和TMmn模的截止波數(shù)均為：
對應的截至波長和截至頻率為：
在導行波中截止波長λc最長的導行模稱為該導波系統(tǒng)的主模，波導能夠進行主模的單模傳輸。
（2）波導波長和相移常數(shù)。
矩形波導TEmn和TMmn模的波導波長和相移常數(shù)表達式相同，式中？姿是工作波長：
（3）相速和群速。
矩形波導TEmn和TMmn模的相速和群速表達式相同：
（4）波形阻抗。
矩形波導TEmn和TMmn模的波形阻抗表達式分別為：
2.2 HFSS數(shù)值求解
在HFSS中建立如下圖1所示矩形波導，其在x、y和z軸尺寸分別為4in、0.8in和0.5in。結構圖如圖2所示。
按照已知參數(shù)，帶入（6）式可計算出此波導模型的截止頻率fc約為7.3GHz。下面利用HFSS仿真計算此矩形波導的截止頻率，仿真結果如圖2所示?？梢钥闯?，矩形波導的S21參數(shù)在7.35GHz，與理論計算誤差不到1%，說明HFSS在仿真矩形波導的教學中具有很高的可靠性。
在日常教學中電磁波是怎么樣在矩形波導中傳輸?shù)?，理論知識不易理解，這里我們可以結合HFSS軟件來仿真電磁波在矩形波導中的傳輸，尤其是在HFSS中我們還可以看到動態(tài)的電磁波傳輸過程[6]，并且HFSS中的仿真數(shù)據(jù)還可以和Matlab兼容，互相可以導入。
由矩形波導的截至頻率fc定義可知：當入射波的頻率小于矩形波導的截止頻率時，電磁波是不能夠通過矩形波導來傳輸?shù)?；當入射波的頻率大于矩形波導的截止頻率時，電磁波是完全能夠通過矩形波導傳輸?shù)摹?/p>
下面我們就通過HFSS仿真演示入射波頻率分別小于和大于矩形波導截至頻率時，電磁波在矩形波導中的傳輸過程。在HFSS中，上述所建模型截至頻率為fc=7.35GHz，這里我們分別設定入射波頻率為7GHz和9GHz，仿真結果如圖3和圖4所示。
由圖3和圖4可知，當入射波的頻率為7GHz（7.35GHz）時，電磁波是完全能夠以其特有的傳輸方式不斷向前傳輸?shù)讲▽У牧硪欢恕?/p>
3 結論
本文利用HFSS的有限元求解法，以矩形波導為例，對矩形波導三維矢量靜電場問題進行了求解，并使用三維圖形進行可視化，仿真矩形波導的參數(shù)。通過本文的工作，可以更加直觀地理解電磁波在矩形波導中的傳輸過程以及波導的各參數(shù)，相對于傳統(tǒng)解析學習方法而言，計算量大大減少且更直觀形象。本文對矩形波導三維矢量靜電場利用HFSS仿真求解的計算方法可以推廣應用在天線仿真設計、大學電磁教學和低頻電磁干擾分析等領域。
參考文獻：
[1]李明洋，等.HFSS電磁仿真設計從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社，2012.
[2]王揚智，等.基于HFSS新型寬頻帶微帶天線仿真設計[J].系統(tǒng)仿真學報，2007，19（11）：2603-2606.
[3]郭丹丹，程健，魏學峰.HFSS天線仿真在電磁兼容預測中的應用[J].儀表技術，2011，（8）：50-53.
[4]劉國強.Ansoft工程電磁場有限元分析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.
[5]常宏宇.典型電磁現(xiàn)象的可視化實現(xiàn)[J].數(shù)學的實踐與認識，2007，37（13）：52-56.
論文摘要：工程圖學課程是理論性和實踐性都較強的課程，在理論教學中由于缺乏真實感受，學生聽課時常會感到枯燥乏味、內(nèi)容很難理解，因此，在教學中進行虛擬仿真實驗教學，不但在一定程度上可以彌補實驗資源的匱乏，而且可以提高學生觀察問題、分析問題和解決問題 的能力。因此，在《工程圖學》教學中應用“虛擬仿真實驗教學”進行教學改革的探索。
0 引言
工程圖學課程教學理論與實踐相結合是非常重要的特別是學生的動手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是理論性和實踐性都較強的課程，因此實驗教學環(huán)節(jié)對學好這門課程至關重要。通過加強實踐教學環(huán)節(jié)，才能使學生真正理解和掌握該學科的理論知識。
工程圖學課程的教學是很具體形象的，它注重機構的運動及動作 ，在理論教學中由于缺乏真實感受，學生聽課時常會感到枯燥乏味、內(nèi)容很難理解；機械類課程 中的實驗設備大多很昂貴，有些情況下，不能完全滿足相應的實驗要求，尤其是對每個學生而言，學生實驗通常是分組 ，對有些實驗，實驗設備很少時，分組的人數(shù)會很多，這樣學生在做實驗時會沒有很多機會熟練掌握 ；因此，如果能在教學中進行虛擬仿真實驗教學，不但在一定程度上可以彌補實驗資源的匱乏 ，而且可以提高學生觀察問題、分析問題和解決問題的能力，以求達到掌握一門專業(yè)技術技能。
1 虛擬仿真實驗應用于教學中的現(xiàn)實意義
目前國內(nèi)大多數(shù)高校的實驗還是采用傳統(tǒng)方式，即老師講解、演示，再由學生自己動手。而國外已經(jīng)從傳統(tǒng)實驗轉(zhuǎn)為實物實驗與虛擬實驗相結合，充分利用先進的計算機設備進行虛擬仿真實驗教學，取得了較好的效果。
傳統(tǒng)的教學模式以教師為中心，知識的傳遞主要靠教師對學生的灌輸，作為認知主體的學生在教學過程中自始至終處于被動狀態(tài)，其主動性和積極性難以發(fā)揮，不利于培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維、批判性思維和創(chuàng)造性思維，也不利于創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。虛擬仿真實驗突破了傳統(tǒng)教學手段上的局限。學生自己動手操作，親身參與整個實驗過程的操作，通過將實際生產(chǎn)的工藝過程以影像、動畫等生動的形式表示，從而增強學生的感性認識和學習興趣，提高教學效果，使其實踐能力、觀察能力及歸納能力等都得到很好的鍛煉。虛擬實驗技術創(chuàng)設了一個人性化的學習環(huán)境 ，使學生能夠在自然、互動的氣氛中進行學習?；谝陨纤伎?，嘗試在《工程圖學》教學中應用“虛擬仿真實驗教學”進行教學改革的探索。
2 虛擬仿真實驗設計目標
虛擬實驗的開發(fā)工具主要是網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實建模語言(VRML)和三維建模軟件。VRML是一種用于建立真實世界的場景模型或人們虛構三維世界的場景建模語言。VRML的基本目標是建立因特網(wǎng)上的交互式虛擬對象、場景、三維模型，基本特征包括分布式、三維、交互性 、多媒體集成、境界逼真性等，是 目前 Intenet上基于“www”的三維互動網(wǎng)站制作的主流語言。
虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設計要達到以下目標 ：
a)要使參與者有“真實”的體驗。這種體驗就是“沉浸”或“投入”，即全心地進入，簡單地說就是產(chǎn)生在虛擬世界中的幻覺。理想的虛擬環(huán)境應達到用戶難以分辯真假的程度，甚至比真的還“真”。這種沉浸感的意義在于可以使用戶集中注意力。為了達到這個 目標，就必須具有多感知的能力，理想的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)應具備人類所具有的一切感知能力，包括視覺 、聽覺、觸覺 ，甚至味覺和嗅覺。
b)系統(tǒng)要能提供方便的、豐富的、主要是基于自然技能的人機交互手段。這些手段使得參與者能夠?qū)μ摂M環(huán)境進行實時的操縱，能從虛擬環(huán)境中得到反饋信息 ，也能便系統(tǒng)了解參與者的關鍵部位的位置、狀態(tài)、變形等各種系統(tǒng)需要知道的數(shù)據(jù)。實時性是非常重要的，如果在交互時存在較大的延遲，與人的心理經(jīng)驗不一致 ，就談不上以自然技能的交互，也很難獲得沉浸感。
3 零、部件測繪實踐虛擬輔助教學
《工程圖學》課程為機械類專業(yè)一門主要技術基礎課，是一門理論性和實踐性都較強的課程，因此實驗教學環(huán)節(jié)對學好這門課程至關重要。通過加強實踐教學環(huán)節(jié)，才能使學生真正理解和掌握該學科的理論知識。本項目的實施內(nèi)容主要是采用 inventor 2008，3D max，AutoCAD及 vrml軟件系統(tǒng)設計虛擬實驗系統(tǒng)，使之能夠?qū)X輪油泵(圖1)、減速器(圖2)、虎鉗 (圖 3)的裝配進行動態(tài)模擬 ，通過影像、動畫等生動的形式對裝配過程進行動態(tài)模擬 ，可以充分發(fā)揮學生的主觀能動性，有利于學生獲得豐富的感性認識，激發(fā)學生進一步提出問題與尋求解決問題的興趣 ，有助于拓寬學生的知識面，有效地支持理論學習。
零部件測繪實踐虛擬輔助教學技術的做法是，以實物模型為基本要素、以實物模型測繪為主線，用計算機虛擬現(xiàn)實的方法，制作圖畫和動畫形式為主的直觀形象，去解析零部件的形狀結構和測繪過程。
將虛擬輔助教學融于測繪實踐教學的過程是：布置測繪任務；觀測分析實物模型；教師依據(jù)實物模型通過虛擬輔助教學課件集中指導；學生依據(jù)實物模型，參照虛擬輔助教學課件自主測繪；教師集中講評。
虛擬輔助教學主要構件是以虛擬圖象為主，配有少量文字說明的電子文檔。分別是：以動畫為主去表達零部件形狀結構的圖畫集，以對零部件形狀結構分析和視圖分析為主的圖畫集，以對零部件測繪方法和過程指導為主的圖畫集，以對尺寸、技術要求、圖樣、作業(yè)要求指導為主的圖畫集。
4 零、部件測繪實踐虛擬輔助教學技術的特點
a)基于實體的虛擬。計算機虛擬現(xiàn)實、虛擬三維圖與構形思維和視覺及視覺心理密切相關。實踐表明：沒有實體模型做基準沒有構形思維和視覺及視覺心理的支持，計算機虛擬現(xiàn)實、虛擬三維圖就會成為沒有意義的作品；另一方面，沒有構形思維和視覺及視覺心理知識去指導計算機虛擬現(xiàn)實、虛擬三維圖的創(chuàng)作，也不能獲得效果良好的作品。
b)基于圖學素質(zhì)對測繪對象 (零、部件)的選擇。選擇好測繪對象是保障零、部件測繪實踐教學效果的首要條件。簡單化和過度復雜化都不可取，都可能給大學總體教學帶來損害。選擇測繪對象 (零、部件)的第一因素是考慮對學生圖學素質(zhì)培養(yǎng)的要求，其次是考慮后續(xù)課的需求。閥類、泵類、夾具類(虎鉗)、減速器類是常選測繪對象，其主要原因是便于教學。按圖學素質(zhì)培養(yǎng)的要求考慮，所選零、部件的測繪內(nèi)容應當盡量多的涵蓋圖學主要的核心內(nèi)容。例如，表達方法典型、全面，結構具有代表性。按后續(xù)課的需求考慮，所選零、部件的測繪內(nèi)容要含有后續(xù)課的主要要素。
5 結語
開發(fā)零、部件虛擬測繪裝配實驗是為了拓寬實驗教學平臺，改進測繪方法，提高測繪效率和品質(zhì)，減輕教學負擔。這一教學技術的核心涉及到傳統(tǒng)測繪的方方面面，也涉及到現(xiàn)代教育技術的深層理論和技術問題。當然虛擬仿真實驗不能完全替代實物實驗，但可以探索將其作為實物實驗及課堂理論教學的補充。
參考文獻
