摘 要：論文應(yīng)該采取將文字、圖片、視頻動畫等作為資料，將在現(xiàn)實(shí)中做工的過程為藍(lán)本的對現(xiàn)實(shí)虛擬化的技術(shù)，建立一個來自現(xiàn)實(shí)的環(huán)境卻又在現(xiàn)實(shí)環(huán)境之上的一個虛擬的平臺，涵蓋了相應(yīng)的做工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、做工平面的安排、素材的預(yù)備、放線、質(zhì)量驗(yàn)收、安全管理、成本控制等。而結(jié)合人機(jī)交互建立的虛擬系統(tǒng)能夠有效的幫助學(xué)生深入學(xué)習(xí)和掌握在施工過程中所需要面臨的問題的知識點(diǎn)和技術(shù)問題。而且應(yīng)該結(jié)合實(shí)景情況來證明這個系統(tǒng)的培訓(xùn)效果和在現(xiàn)實(shí)中取景所得到的效果是一樣的。

關(guān)鍵詞：路橋工程；試驗(yàn)檢測；虛擬仿真；開發(fā)；技術(shù)

中圖分類號：TP277

1 路橋工程試驗(yàn)檢測虛擬仿真系統(tǒng)研究目的

1.1 路橋工程試驗(yàn)檢測虛擬仿真系統(tǒng)概述

在我國每年都會建造很多的橋梁，這些橋梁樣式新潮、氣勢磅礴、各式各樣，不管是在難度較大的技術(shù)方面，我國橋梁建設(shè)技術(shù)水平已進(jìn)入世界先進(jìn)之列。相對于其它基礎(chǔ)措施，公路的成本高、投資大，并且在社會和世界上都有很大的影響力。想要驗(yàn)證和鑒定新建橋梁工程質(zhì)量最有效也是最干脆的方式和措施就是在工程施工完成時對那些樣式新潮、社會反響力較大、隱藏性較好的橋梁的橋基和預(yù)應(yīng)力做負(fù)荷承載試驗(yàn)，這樣也是為了充分的保障橋梁的質(zhì)量。與此同時也是為了總結(jié)和累積設(shè)計(jì)和技術(shù)等各方面的經(jīng)驗(yàn)，并且使橋梁從整體上有了很大的改變和提高，提供橋梁護(hù)理的科學(xué)根據(jù)。所以，橋梁的負(fù)荷承載試驗(yàn)是一項(xiàng)相當(dāng)緊要的并且有效的工作。

由于國家的經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人均生活水平的不斷提高，國家也越來越重視交通運(yùn)輸方式和基礎(chǔ)設(shè)備的安全性。為了加強(qiáng)管理和為了能夠更好地融合國際化管理，所以我國從上個世紀(jì)末就開始全面的推出和實(shí)施了三項(xiàng)關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)備的體制的改革，即實(shí)行“項(xiàng)目業(yè)主責(zé)任制”、“建設(shè)監(jiān)理制”和“招標(biāo)投標(biāo)制”進(jìn)行招標(biāo)投標(biāo)、施工、監(jiān)理等工作，從而達(dá)到責(zé)任明確、公平競爭、嚴(yán)格管理、節(jié)約資金、確保質(zhì)量的目的。所以這樣就要各施工部門、監(jiān)管部門以及業(yè)主部門采用好的監(jiān)管措施和監(jiān)管工具從而去提升監(jiān)管水平。

1.2 路橋工程試驗(yàn)檢測虛擬仿真系統(tǒng)意義

本課題用正在建的受到國家十分重視的吉林松原路段的“大廣高速公路”的公路項(xiàng)目作為研究對象，在此路段中的北段的松肇高速公路是第一個在黑龍江和吉林省界的公路項(xiàng)目工程，在2008年9月16日已通車，而其中尚未完成的部分還正處于建設(shè)的初級階段項(xiàng)目則是我在“7918工程”規(guī)劃網(wǎng)中的一段從黑龍江大慶到廣東省廣州市的高速公路。大廣高速公路則是我國《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中的第五條縱向路線，是連接我國南北方向的一條十分關(guān)鍵的縱向路線，其軍事及社會經(jīng)濟(jì)意義十分重大。

該科研題目所運(yùn)用的是和計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫相關(guān)的一些高科技并且與實(shí)際的項(xiàng)目建設(shè)相聯(lián)合，對公路項(xiàng)目實(shí)施過程的一些檢測試驗(yàn)和公路、橋梁的質(zhì)量的檢測的一些記錄進(jìn)行處理和保存，并且為了能夠更好地保障項(xiàng)目質(zhì)量，對項(xiàng)目工程的實(shí)施現(xiàn)場和施工質(zhì)量進(jìn)行著實(shí)時動態(tài)監(jiān)管，而且采用非常先進(jìn)的有3D效果的技術(shù)來檢測對施工現(xiàn)場和各項(xiàng)技術(shù)的完成情況是否符合樣板要求，并且可以在現(xiàn)場對完工的部分進(jìn)行質(zhì)量測評，還能夠很好的預(yù)測即將開始的下一步工作，而研發(fā)和運(yùn)用公路施工建設(shè)的質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)的宗旨是：

本課題主要是傳感器采集試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)采集與橋梁下部基礎(chǔ)隱蔽工程缺陷和橋梁上部預(yù)應(yīng)力施工控制檢測的仿真研究，主要是橋梁無損檢測技術(shù)的仿真及其應(yīng)用，無損檢測技術(shù)是一門新興的綜合性應(yīng)用學(xué)科，在被檢測對象不被破壞的基礎(chǔ)上，且在運(yùn)用材料本身的缺陷特性（即對光、熱、聲、電、磁等現(xiàn)象有所反映和變化），對橋梁的材料、零部件以及結(jié)構(gòu)件的表面和內(nèi)部缺陷進(jìn)行測量，并對這些缺陷進(jìn)行多方面的評價和判斷，包括其數(shù)量、位置、分布、形狀、類型、尺寸、性質(zhì)、變化等方面。如今的無損檢測技術(shù)發(fā)展迅速，在原本的無損檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，原來常用的一些方法有聲發(fā)射檢測、液體滲透檢測、射線探傷、磁粉檢測與漏磁檢測等，現(xiàn)今的新技術(shù)以紅外線、超聲波、激光等為基礎(chǔ)進(jìn)行創(chuàng)新，有了紅外線熱波無損檢測、超聲相控陣技術(shù)、激光無損檢測、微波無損檢測等，同時這些新的技術(shù)已經(jīng)開始運(yùn)用。

2 路橋工程試驗(yàn)檢測虛擬仿真系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

該項(xiàng)目的意義在于充分利用我院的行業(yè)及人員技術(shù)優(yōu)勢，是“產(chǎn)”、“學(xué)”、“研”的完美結(jié)合，隨著國家經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的快速發(fā)展，由于傳統(tǒng)的工作的管理受到了很大的影響，所以，擁有一套相對有科學(xué)性并且能夠高效的去來評定公路橋梁的質(zhì)量的系統(tǒng)，并和計(jì)算機(jī)方面的技術(shù)相輔相成來檢測和評定公路橋梁的質(zhì)量以及一些數(shù)據(jù)的處理和保存，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的項(xiàng)目工程質(zhì)量監(jiān)管。

該虛擬實(shí)訓(xùn)開發(fā)研究的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用可以進(jìn)一步加強(qiáng)公路工程技術(shù)專業(yè)的建設(shè)，推動我院在教學(xué)領(lǐng)域的虛擬技術(shù)方面的應(yīng)用與開發(fā)研究。同時，該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與技術(shù)接口表明，其可拓展性是相當(dāng)強(qiáng)大的，例如，將來可以拓展到公路工程相關(guān)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)虛擬仿真系統(tǒng)中，如工程測量、是、公路工程施工技術(shù)等專業(yè)，通過仿真系統(tǒng)的建立節(jié)約大量購買儀器設(shè)備的經(jīng)費(fèi)不足問題，是工程檢測學(xué)習(xí)以及實(shí)際檢測的必要的輔助手段之一，是一項(xiàng)具有重大現(xiàn)實(shí)意義的新課題。

現(xiàn)實(shí)運(yùn)用價值：就目前我國的技術(shù)而言，在計(jì)算機(jī)方面的虛擬化現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)是現(xiàn)在最為頂尖的技術(shù)，并且現(xiàn)在有不少的技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在許多的實(shí)踐和建設(shè)規(guī)劃中，并在里面有著不可或缺的含義。而現(xiàn)在之所以大多數(shù)都以仿真系統(tǒng)作為前提運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)，是因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)在很多的方面都有著十分相似的地方。

因?yàn)楣饭こ痰慕ㄔO(shè)和監(jiān)管具有施工時間長、資金投入大、人力和物力多、牽涉的專業(yè)涵蓋廣和、對生態(tài)環(huán)境破壞大等特征，所以，這項(xiàng)工作是一項(xiàng)巨大而又繁瑣的系統(tǒng)工程。針對公路工程進(jìn)行的各種前期實(shí)驗(yàn)、檢測，傳統(tǒng)的方法是采用縮小比尺的物理實(shí)體模型，通過施加各種條件來模擬測試公路工程的各種設(shè)計(jì)、試驗(yàn)檢測參數(shù)，這種方法雖然也很直觀，但存在實(shí)體模型一次成型后很難修改、占地面積大、浪費(fèi)資源等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的二維的平面設(shè)計(jì)無法直觀清晰地顯示設(shè)計(jì)者的思想，因此對公路設(shè)計(jì)中的機(jī)電、施工、樞紐等方面的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者不能夠進(jìn)行很好的徹底的具有針對性的交流，同時，在實(shí)際施工當(dāng)中，影響了質(zhì)量控制管理中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，對人工報表、手工編制和文檔傳遞等都有影響，這也就造成了現(xiàn)實(shí)中的技術(shù)要求不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展正好適應(yīng)了這種客觀需要，在公路工程中具有廣闊的應(yīng)用前景，它為解決上述問題開辟了新的途徑。主要表現(xiàn)在在計(jì)算機(jī)中真實(shí)地表現(xiàn)公路工程將要形成的整體面貌在虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)公路工程設(shè)計(jì)多專業(yè)的協(xié)調(diào)和聯(lián)合為工程完成后的運(yùn)行管理提供了三維可視化的虛擬平臺來為公路工程的提供一個良好全面的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量監(jiān)控、教學(xué)研究、實(shí)訓(xùn)等全方位仿真展示平臺，該實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)可移植到公路工程的相關(guān)專業(yè)中。

將路橋工程試驗(yàn)檢測技術(shù)與計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)結(jié)合，開展虛擬實(shí)訓(xùn)的開發(fā)研究，實(shí)現(xiàn)路橋?qū)I(yè)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的無縫銜接，可以在以下方面得到很好應(yīng)用：

（1）提高教學(xué)、科研技術(shù)水平、改善實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境。

（2）有利于解決道路與橋梁相關(guān)專業(yè)實(shí)訓(xùn)設(shè)備缺乏以及實(shí)訓(xùn)場地等問題，未來可以解決實(shí)訓(xùn)設(shè)備型號落后、陳舊等問題，節(jié)省大量試驗(yàn)檢測設(shè)備的資金。

（3）本課題的技術(shù)實(shí)現(xiàn)為其他專業(yè)課程實(shí)訓(xùn)課程留有編程接口，其可移植和擴(kuò)展功能非常強(qiáng)大，如將來的測量實(shí)訓(xùn)虛擬仿真系統(tǒng)、橋涵水力水文實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)、路橋施工技術(shù)虛擬仿真系統(tǒng)。因?yàn)樘摂M培訓(xùn)實(shí)踐的教學(xué)體制的建立的特征是投入資金較少、效果明顯，是高等職業(yè)學(xué)校用來教育和實(shí)訓(xùn)學(xué)生所建設(shè)的新思路、新途徑、新方向。將公路工程相關(guān)專業(yè)的虛擬培訓(xùn)和非虛擬培訓(xùn)兩者有效的聯(lián)合起來，實(shí)現(xiàn)資金、資源、規(guī)模、結(jié)構(gòu)、功能的最優(yōu)化配置，節(jié)約試驗(yàn)檢測、測量等儀器等設(shè)備的資金投入，未來有著廣闊前景。

（4）隨著我國技術(shù)的不斷革新，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)因?yàn)樽鳛橐环N新類型的教學(xué)方式而使教育界對其產(chǎn)生了的極大關(guān)注。并且隨著時間的推移，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的軟件和硬件的制作成本也大幅度的下降。目前我國已有3～5萬元之間的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)問世。就目前形勢來看，在未來虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的發(fā)展趨勢是性能將會更高，更穩(wěn)定，成本卻會下降。而且，現(xiàn)在存在著軟件的發(fā)展不能跟上硬件的發(fā)展的現(xiàn)象。但是，虛擬現(xiàn)實(shí)必然會在某一天完全滲透到我們的現(xiàn)實(shí)生活。

在21世紀(jì)，這個虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會廣泛運(yùn)用的社會，虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用會涉及許多問題，如虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的基礎(chǔ)理論、虛擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)模式和教學(xué)策略、學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)中會扮演什么角色、采用什么方法對學(xué)生進(jìn)行控制、教學(xué)內(nèi)容如何呈現(xiàn)、教師在虛擬現(xiàn)實(shí)中會起教師會扮演著一個怎樣的角色、發(fā)揮著怎樣的作用、怎樣對學(xué)生的學(xué)習(xí)和技能的運(yùn)用進(jìn)行指導(dǎo)而虛擬現(xiàn)實(shí)會在學(xué)生中又怎樣的影響等諸多問題，探究和解決這些問題對怎樣保障虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育上運(yùn)用的效果有著很重要的影響。虛擬化現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生和在教育上的運(yùn)用是一場跨時代的變革。教育工作者尤其是教育技術(shù)工作者應(yīng)在這場變革中勇?lián)厝?，為提高教育質(zhì)量與教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化服務(wù)。

3 結(jié)束語

在軟件資源和計(jì)算機(jī)硬件的集成技術(shù)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建了虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，讓用戶根據(jù)自己的感受在實(shí)時、三維的虛擬環(huán)境，通過傳感設(shè)備對虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行實(shí)時操作和觀察，用戶可以通過這個虛擬環(huán)境獲得真實(shí)的感知，譬如視、聽、觸感等，對虛擬環(huán)境進(jìn)行全身心的感受。因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上建立的，既可以說是虛構(gòu)世界又可以說好是現(xiàn)實(shí)世界的另一種體現(xiàn)。因此虛擬環(huán)境是具有雙視點(diǎn)和實(shí)時這兩種特性的三維立體的視圖景象。

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作者簡介：張旭（1972.09-），吉林臨江人，副教授，主要從事道路與橋梁工程教研工作。

作者單位：吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長春 130012

基金項(xiàng)目：全國教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃國家課題，課題名稱：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用（項(xiàng)目編號：BCA11002）。