2025年虚拟现实VR及物联网技术在水利上的应用研究.pdfVIP

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

虚拟现实及物联网技术在水务中的应用分析

海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则徐

1虚拟现实

1.1技术介绍

虚拟现实（VirtualReality，简称VR)也称灵境技术或人工环

境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使

用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一

般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实

时交互的环境。与传统的计算机人――机界面（如键盘、鼠标器、图

形用户界面以及流行的Windows等）相比，虚拟现实无论在技术上

还是思想上都有质的飞跃。传统的人――机界面将用户和计算机视为

两个独立的实体，而将界面视为信息交换的媒介，由用户把要求或指

令输入计算机，计算机对信息或受控对象作出动作反馈。虚拟现实则

将用户和计算机视为一个整体，通过各种直观的工具将信息进行可视

化，形成一个逼真的环境，用户直接置身于这种三维信息空间中自由

地使用各种信息，并由此控制计算机。

虚拟现实用以下3种基本技术进行了概括：

1、三维计算机图形学技术；

2、采用多种功能传感器的交互式接口技术；

3、高清晰度显示技术。

仿真的目的就是通过对系统仿真模型的运行过程进行观察和统

计，来掌握系统模型的基本特征，找出仿真系统的最佳设计参数，实

饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》

现对真实系统设计的改善或优化。传统的数字仿真技术是很少考虑人

的感知模型的仿真，因而无法模拟人对外界环境的感知(听觉、视觉、

触觉)，也就是说人的想法要适应计算机，人是旁观者。

随着多媒体技术、计算机可视化、传感技术的发展，计算机模拟

外界环境对人的感官刺激开始成为可能。把虚拟现实技术引入系统模

拟仿真的各个阶段，可使人沉浸其中，对所需解决的问题有清晰的认

识，而不必单纯被动的去观察仿真的结果，将使模型的建立和验证更

加方便。通过三维数字模型和显示头盔进行该领域的视觉模拟；通过

传感机制和触觉手套来进行该领域的触觉模拟；通过音响制作和音效

卡进行声音模拟；通过机械控制和传动装置进行动感模拟。虚拟现实

技术使设计人员从“空间+时间+感受或意念”即“五度空间”感受

世界，人成为参加者。在水利工程规划、设计、施工等阶段如何应用

虚拟仿真技术是需要研究的。

虚拟现实已经被广泛应用于城市规划、医学领域、娱乐与艺术文

化、卫星与航天工业、室内设计领域、地产开发领域、农村开发管理、

虚拟工业仿真领域、应急处理预演、文物古迹还原、产品展示机展览

展示、教育学、地址文化研究等各个领域。

近年来，由于娱乐行业和数据可视化的需求提升，近年来得到巨

大的发展。通用计算机图形（CG）已经成为目前整个IT行业发展最

迅速的领域之一。

穷则独善其身，达则兼善天下。——《孟子》

1.2水务（水利）应用

1.2.1规划设计仿真

虚拟仿真系统为水利工程规划设计提供一个全新的研究平台，它

具有安全、经济、可控、便于观察、便于参与、实用、无破坏性、可

多次重复、整体性等特点，可以对各种决策的效果与作用进行分析比

较，以作出科学合理的选择。

大型水利工程因其建设周期长、投资大、结构复杂，涉及问题多，

因此在决策阶段或建设的前期就能