計算機三維仿真技術精選(九篇)

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第1篇：計算機三維仿真技術范文

關鍵詞：計算機仿真；三維模型；排水施工；應用

中圖分類號：G623文獻標識碼： A

前言

排水工程是我國經濟和社會發(fā)展過程中的一個重要的項目，不僅關系到我國的經濟發(fā)展，還關系到百姓的生活，是一項利國利民的工程項目。排水工程施工過程十分復雜，為了保證施工質量，應該要與時代接軌，引入更多先進的技術和手段。傳統(tǒng)的排水施工過程中，進行方案的設計，主要是依靠人工的設計方式，出錯率較高，效率比較低，隨著計算機技術的發(fā)展以及普及，計算機仿真技術的應用越來越廣泛，計算機仿真技術與排水工程領域之間的結合，推進排水工程建設的進度，也提高了施工的效率以及質量。隨著計算機仿真技術的不斷完善，在排水工程中的應用也會越來越普遍。

一、計算機仿真技術的特點以及優(yōu)勢分析

隨著互聯(lián)網以及計算機技術的不斷發(fā)展，各種先進的科學技術在我們的生產生活過程中的應用變得越來越廣泛，計算機仿真技術就是其中的一個重要方面。計算機仿真技術是借助于計算機技術及硬件設備，實現(xiàn)一種人可以通過一定感知方式所感受到的虛擬環(huán)境，它集成了計算機圖形技術、仿真技術、人工智能技術、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發(fā)展成果，由計算機圖形構成三維數(shù)字模型，提供給人們通過計算機對復雜數(shù)據(jù)進行可視化操作與交互的一種全新方式。這種技術在應用過程中最大的一個特點就是能夠實現(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境之間的一種交互，人類傳統(tǒng)的認知方式主要是通過親身接觸大自然來實現(xiàn)的，計算機仿真技術的應用，擴大了人們對自然環(huán)境的認知的范圍。

計算機仿真技術具有十分明顯的優(yōu)勢特征，第一，利用計算機仿真技術可以快速地對多種施工方案進行比較和分析，計算機仿真技術在排水工程施工中的應用，一個最重要的方面就是能夠快速地對各種方案進行比較分析，從而選出最合適的一個設計方案進行施工。在仿真階段，基于仿真的結果，可以進行相應的探討，從而決定出哪些因素對施工過程有較大的影響，哪些施工階段的影響最大，從而采取政策的預防措施。第二，計算機仿真技術的成本較低。與傳統(tǒng)的真實的原型實驗不同的是，計算機仿真技術是利用軟件的開發(fā)以及應用實現(xiàn)的一種模擬實驗方式，其中需要支出的費用主要是計算機硬件以及軟件的費用，相對于真實的模型實驗而言，成本比較低。第三，計算機仿真技術的可靠性比較高，計算機仿真技術的效率主要取決于系統(tǒng)模型以及軟件的正確性，在系統(tǒng)模型以及軟件編制是正確無誤的前提下，排水工程施工過程中的計算機仿真技術的應用，會對各種約束條件進行分析和考慮，與傳統(tǒng)的人工操作過程中的可靠性進行比較而言，可靠性和穩(wěn)定性更高。第四，計算機仿真技術的實用性更強。計算機仿真技術在很多方面都可以應用，只要是可以通過數(shù)學進行描述的模型，都可以利用計算機仿真技術進行仿真，比如在排水工程施工過程中的應用，可以對各個過程進行預測，對成本進行預測等，提高排水工程施工管理過程中的效率。

二、計算機仿真模擬技術在排水工程施工過程中的應用

（一）計算機仿真模擬技術的實現(xiàn)步驟

計算機仿真模擬技術是以數(shù)學理論為基礎的，就計算機本身而言，是不能對施工過程中的問題進行分析和處理，需要建立一個能夠反映出事物的本質特征的模型，在排水工程施工過程中的應用，主要分為四個步驟。

1、建立相應的模型

在建模的過程中，應該要對排水工程的實際問題進行分析，將施工過程中應該要注意的各種問題、限制條件、約束內容等進行考慮，然后利用數(shù)學、力學等理論將誰理工本工程施工過程中的數(shù)字模型描繪出來，利用計算機軟件技術，將各種預定的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中去，對于各種數(shù)據(jù)應該要保證建模的精確性。此外，還可以通過人工干預的手段在建立的模型中進行數(shù)據(jù)的修改，保證各種數(shù)據(jù)的完整性。各種數(shù)據(jù)應該要涉及到施工階段的總體場地布置情況、施工進度、材料用量等情況。

2、輸入模型

輸入模型指的是將建立起來的模型輸入到計算機系統(tǒng)中進行處理的一種方式，計算機仿真模擬的模型就是最終體現(xiàn)出來的模型內容，這個步驟是計算機模擬仿真過程中的一個十分重要的步驟和環(huán)節(jié)，模型就是把建立的模型通過計算機進行系統(tǒng)的處理，這種形式所體現(xiàn)的模型內容也就是計算機仿真模擬模型，同時也是進行計算機進行仿真模擬計算的關鍵環(huán)節(jié)。

3、計算機仿真模擬

將模型放置到計算機模塊中，從而可以實現(xiàn)對排水工程方案的模擬分析，是排水工程施工過程中的一個十分重要的步驟，這個環(huán)節(jié)是將排水施工過程中的各種數(shù)據(jù)進行分析的一個過程，通過對各種數(shù)據(jù)進行模擬，得到相應的模擬結果，從而為施工過程中的各種問題的預測奠定基礎，確保施工過程中的精確度。

（二）計算機仿真系統(tǒng)的設計

計算機仿真系統(tǒng)首先需要建立排水工程的虛擬環(huán)境，這是進行仿真的第一步，比如地形、施工場地、電站建筑物、擋水地下建筑物等，都需要進行模擬，同時還要對各種排水工程的設備進行模擬，當前的排水工程模擬過程中，三維仿真技術的應用，對于排水工程施工過程中的各種運行狀況進行動態(tài)監(jiān)控，有助于進行智能化以及可視化管理。

計算機仿真系統(tǒng)的設計過程中，需要建立相應的三維模型。建立三維模型，主要是以排水工程為研究的對象，利用對應的模擬軟件以及實時驅動軟件，將各種數(shù)據(jù)進行轉換，形成逼真的三維模型。三維幾何模型是整個工程虛擬場景中的一個基礎，模型的建立包括三維地形的建模以及建筑物的建模，比如在排水工程施工過程中會遇到很多擋水地下建筑物、管道等，模型建立的過程中應該要對各種建模任務進行劃分，建立一個比較完整的仿真系統(tǒng)，還需要對各種植物、橋梁、公路、碼頭等場景進行描述，利用仿真實驗，對各種參數(shù)進行設計和優(yōu)化。計算機仿真技術的虛擬建模軟件會根據(jù)二維平面文件，建筑物的立面圖、剖面圖建立三維模型，然后建立與模型相關的數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的各種屬性進行有機結合，促進三維模型的完善。

結語

隨著計算機和互聯(lián)網的普及，各種信息技術在我們的生產生活中應用越來越廣泛，計算機模擬仿真技術就是一種比較常見的計算機技術，對排水工程施工具有十分重要的意義。在模擬過程中，通過模型的建立、仿真以及仿真結果的分析，有助于對排水工程的施工進行高效管理，從而實現(xiàn)節(jié)約成本、提高施工效率的目的。

參考文獻

[1] 程鵬軍，李海燕.計算機仿真模擬技術在水利工程中的應用[J].東北排水水電，2010（09）

[2] 齊兆春，馬剛琳.計算機三維仿真技術在水利工程中的應用[J].吉林排水，2007（01）

第2篇：計算機三維仿真技術范文

按照外科學教學大綱的要求，在臨床骨科教學中，骨折的類型和發(fā)生機制是骨科損傷疾病的教學重點。在傳統(tǒng)的教學環(huán)節(jié)中，這部分僅僅通過課本上的模式圖或典型的X線片來進行說明，學生在認知過程中缺乏對立體形象和發(fā)病機制的了解，僅僅掌握了一些概念性的名詞術語。我們科室通過采集正常人體不同部位的CT斷層影像，運用逆向工程與有限元的基本概念和理論，采用醫(yī)學專用的建模軟件Mimics讀取原始的股骨CT圖片的DICOM格式，利用閾值分割算法完成股骨的圖像分割，并利用面繪制算法對股骨及其內部的髓腔進行三維仿真，然后根據(jù)股骨髓腔幾何解剖狀態(tài)應用CAD軟件設計個性股骨假體(圖1)。在骨折這一內容的教學設計中，我們還結合Mimics軟件自帶的有限元分析模塊，計算模擬出不同應力狀態(tài)下骨骼的受力情況，利用不同的顏色分布，直觀地顯示出各個部位的受力分布，對其中的受力情況進行分析，幫助學生理解臨床椎體壓縮性骨折最易發(fā)生部位背后所涉及的力學機制(圖2)，進一步讓學生了解骨折的外科治療。另外，還可以利用Mimics基于灰度值賦材質，實現(xiàn)股骨有限元模型材料正確的非均勻及各向異性描述，模擬假體材料置換后股骨的應力情況。我們還結合科室課題研究，對諸如脊柱壓縮性骨折的骨水泥治療等對椎體的生物力學改善進行了延伸。通過這些方法，學生不僅學習了臨床的骨科治療方法，更為實際臨床工作奠定了基礎。

通過實際教學比較，學生對理解骨折的機制和治療方案有一個全新的認知。為了進一步滿足學生對運動系統(tǒng)軟組織的作用了解，我們還利用計算機對運動過程中復雜的肌肉和骨骼力學進行分析。Anybody是商業(yè)化軟件中唯一兼與人機工程學和生物力學的分析軟件，其可以通過導入完整的人體肌肉骨骼模型，用于產品的人機工程學設計?？梢杂嬎隳Ｐ椭懈鲏K骨骼、肌肉和關節(jié)的受力、變形、肌腱的彈性能、反抗肌肉作用和其它對于工作中的人體有用的特性等。在骨科教學中，關于骨腫瘤和骨關節(jié)炎癥的發(fā)展如果只給出臨床分型的圖片還是不能激起學生的學習興趣，采用動畫對骨科疾病的動態(tài)顯示，能夠更加直觀和良好地闡述疾病的演變過程。在實現(xiàn)方面，可以利用已經制作完成的三維影像，利用Flash等動畫制作軟件，合成四維的動畫，插入到課件中進行播放。通過計算機仿真技術，我們讓傳統(tǒng)的教學從二維變成三維，從靜止變成運動，從單一介紹結果到借助計算機分析機制，多層次地豐富了課堂教學內容。

計算機仿真技術解決了骨科學教學中人體組織結構復雜、立體形態(tài)難于表述的矛盾。在臨床教學中，從聲像、文字、動畫等多個角度刺激學生，對學生有較強的吸引力和感染力，極大地調動了學生求學、求知的欲望，激發(fā)了學生的學習積極性、主動性、創(chuàng)造性，加深學生對抽象知識的理解，促進學生綜合素質的提高。計算機仿真技術的一大優(yōu)勢在于將傳統(tǒng)的書本描繪的平面圖片轉換為仿真的三維模型，能精確地表達人體形態(tài)的各個器官、骨骼、肌肉、血管等組織，特別是關節(jié)解剖結構。它將學生置于具體真實的三維重建的多媒體環(huán)境中，學生在虛擬現(xiàn)實中探索、理解教學內容，從而在潛移默化中達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新素質和能力的目的［10-12］。另外，同學普遍接受計算機技術在課堂教學的應用，對計算機仿真技術的應用尤其是動畫很感興趣，提高了課堂參與的互動性。

與傳統(tǒng)的教學模式相比，計算機輔助教學模式存在著明顯優(yōu)勢，在信息技術發(fā)展的今天，教師必須將傳統(tǒng)教學經驗與現(xiàn)代科學技術相結合，充分利用計算機多媒體的優(yōu)勢，制作良好的課件及視頻，以更好地完善教學方法，提高教學質量［13］。計算機仿真技術(computersimulationtechnology，CST)超越了普通的多媒體技術，它利用計算機科學和技術的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在某些實驗條件下對模型進行動態(tài)實驗的一門綜合性技術。虛擬仿真技術應用于骨科學教學系統(tǒng)中后，可以對骨科的知識領域中涉及到的實物教學進行必要的補充、完善和擴展，能夠保證骨科教學系統(tǒng)具有良好的開放性和真實感的交互，促進骨科教學模式和理念的進一步變化，也必將成為整個教學改革的一個重要的發(fā)展方向。

第3篇：計算機三維仿真技術范文

關鍵詞 三維顯示；空中交通；管制；應用

中圖分類號：tp391 文獻標識碼：a 文章編號：1671—7597（2013）051-094-02

“空中交通日趨繁忙 ，日益增長的飛行總量與相對有限的空中交通管制能力之間的矛盾，已成為各國航空界急需解決的問題”。它迫切需要我們引進新技術來解決空中交通管制因航班流量增加，起降飛機數(shù)量日益增長帶來的新問題。

“目前通常的二維平面顯示在某些方面已不能滿足人類的需求，人們希望顯示器能真實地還原顯示出空間的三維信息?！比S顯示仿真技術具有廣泛的應用性，它逐步向分布式聯(lián)網仿真發(fā)展，具有很強的人機交互能力。將三維顯示仿真技術應用到空中交通管制中，可以創(chuàng)造出三維視景和空間立體環(huán)境，給空中交通管制員強烈的沉浸感。

1 三維顯示概念及運用意義闡述

1.1 三維顯示

“所謂真實空間三維顯示就是人們無需借助任何器具，能夠像平時觀看周邊景物一樣，圍繞著客觀景物觀看到該景物各個側面的三維信息?！彼柚F(xiàn)代計算機技術將立體圖像以平面投影圖或透視圖的形式在平面上表現(xiàn)出來。

1.2 三維顯示仿真技術在空中交通管制中應用意義

三維顯示仿真技術用于空中交通管制系統(tǒng)，它更關注于表示航空器相對于地面障礙的高度，以及相對于其他航空器的位置。計算機和電子技術模擬器的運用，可以實時的顯示三維運動實體，顯示效果很好，很逼真。能夠有效幫助空中交通管制員充分認識交通情況，有效的把握空中沖突，減少人為因素造成的空中交通飛行事故，增加空中運行的安全系數(shù)。

2 三維顯示仿真技術應用實踐

2.1 管制階段

1）機場和進近管制的顯示。

該顯示主要考慮這一管制區(qū)域的仿真實現(xiàn)。讓管制員了解各飛機之間、飛機與障礙物間的位置關系。通過地空數(shù)據(jù)鏈，將位置信息發(fā)送給飛機員，讓他了解具體情況，有效提升管制員指令的準確性。

2）區(qū)域管制的顯示。

飛機圖標對象：屏幕飛機圖標表示當前空中某架飛機，它用簡單的幾何圖形代表飛機被雷達探測的狀態(tài)。

背景地圖對象：背景地圖類似于某用戶查看飛機圖標的參考坐標系，顯示系統(tǒng)提供給航路、走廊、扇區(qū)、vor點、ndb點、基本測距圓環(huán)、機場、扇區(qū)報告點等地圖信息。

2.2 三維環(huán)境的生成

三維模型環(huán)境的建立：

系統(tǒng)軟件中，因三維仿真的需要，需要建立較多的三維模型。不同三維景物復雜程度與仿真需求各不相同，實現(xiàn)方法也各不相同。我們主要借助3dmax 與maya等軟件的強大功能，完成建模任務。

1）計算機系統(tǒng)三維地形圖構建。

三維地形是為了增加三維環(huán)境逼真度。其中地形是最復雜的景物，其三維真實感圖形能極大程度的反映外部客觀世界，它可視程度高，動態(tài)感強烈，存儲和查詢方便。

三維真實感地形圖構建，有這樣一些關鍵環(huán)節(jié)：格式即地形圖生成中的dtm數(shù)據(jù)中的dem，它是用系列等間隔的地形高程值來表示；坐標轉換：三維地形圖的生成需要進行空間三維坐標的變換；地形模型的簡化：dtm數(shù)據(jù)龐雜，使用計算機來處理，會降低計算機的運行速度，我們要對地形模型進行簡化與分層處理，要考慮顯示效果與顯示速度的平衡；地物模型建立：虛擬地形環(huán)境中的地物模型通常用實物模型表示，我們可以用3d max構建地物模型，然后進行轉換；地物疊加：三維真實地形圖dem數(shù)據(jù)中既要有地形表面的高程數(shù)據(jù)，也要有疊加在其表面的人工與自然地物。

2）仿真環(huán)境。

仿真環(huán)境的建立取決于對現(xiàn)實系統(tǒng)的全面分析。仿真環(huán)境要求計算機生成的飛機具有動作、感知、認知、行為等屬性，是一個“智能”實體。建模時面向對象進行分析，從低到高。仿真環(huán)境由環(huán)境、實體、管制設備等部分組成。空中交通管制員憑借管制設備參與仿真活動。自然環(huán)境、人與系統(tǒng)相互交互，構建成客觀世界模型。仿真環(huán)境借助以太網將仿真飛機的變化信息、位置數(shù)據(jù)、仿真自然環(huán)境變化信息等聯(lián)系起來，根據(jù)空中交通管制的要求來減增

仿真內容。

2.3 顯示終端系統(tǒng)

1）實時生成。

各雷達具體地理位置各不相同，旋轉周期也不同，造成系統(tǒng)獲得的目標報告的動態(tài)參數(shù)與時間先后不一致，分析與確定合理的周期非常關鍵。依據(jù)民航現(xiàn)有的雷達旋轉頻率我們把系統(tǒng)的處理周期t與計算機數(shù)據(jù)刷新率設為4.1秒經驗值。目標的出現(xiàn)先進行坐標系的轉換，從極坐標系到直角坐標系，然后將得到的航跡進行處理。再將得到的處理后的坐標的對應變量傳輸?shù)街醒胫鳈C。由中央主機進行處理，再通過網絡傳輸?shù)斤@示終端區(qū)。由其判斷與飛機位置相應的空間環(huán)境或者地形環(huán)境，數(shù)據(jù)加載的過程就完成了，最后通過計算機顯示出來。

2）顯示終端的體系結構。

顯示終端軟件邏輯組成與相互關系，如圖1所示。

空中交通管制自動化系統(tǒng)最主要的組成部分是三維顯示，管制員憑借雷達數(shù)據(jù)顯示終端傳輸?shù)膭討B(tài)與靜態(tài)的航圖數(shù)據(jù)，可以準確的對空中管制區(qū)域內的飛機提供管制服務。

3）數(shù)據(jù)庫生成。

仿真過程構建包括建筑、地形、機場等幾何模型，它的構建可以為空中交通管制人員提供逼真的三維環(huán)境。在進行異構仿真設備聯(lián)網時，我們可采用不同設備生成圖像，前提是數(shù)據(jù)庫必須一致。要達到這一要求，必須要先獲得仿真所需的所有源數(shù)據(jù)，包括滑行道、跑道、障礙物、停機坪位置等數(shù)據(jù)，包括物體的色彩、尺寸、外形、紋理、亮度等；然后依據(jù)原數(shù)據(jù)構建物體幾何模型；最后手工實現(xiàn)和調整無法自動完成的程序。

虛擬環(huán)境中常遇到模型一致性問題。即在虛擬環(huán)境中，各種模型必須要互相協(xié)調，要具有一致性，也即符合物理規(guī)律。那么在時間與空間上的不一致我們要通過各種方式表現(xiàn)出來。比如空中交通管制人員的二維圖形平面顯示器與三維視景之間。要使周圍場景與實體運動相一致，需要我們客觀的進行場景描述，提供地形、建筑物等實體數(shù)據(jù)，構建與視景相匹配的數(shù)據(jù)庫。

它主要由圖形繪制庫、窗口管理庫、菜單管理庫、地圖數(shù)據(jù)庫、消息隊列庫、網絡通信庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、配置函數(shù)庫、通用函數(shù)庫等函數(shù)庫組成。下面對各庫的具體功能與組成模塊進行簡述：

圖形繪制庫包括高級圖形繪制模塊、基本圖形繪制模塊、空域繪制模塊、航線繪制模塊、機場數(shù)據(jù)模塊、無方向性導航臺模塊、報告點繪制模塊、山峰繪制模塊、空中走廊模塊等多個模塊，主要在各窗口繪制各種圖形元素；地圖數(shù)據(jù)庫主要是保存各類航圖數(shù)據(jù)；窗口管理庫主要由子窗口模塊、主窗口模塊、著陸窗口模塊、系統(tǒng)狀態(tài)窗口模塊等組成，用于窗口的操作與顯示；菜單管理庫由單個模塊組成，主要提供系統(tǒng)菜單動態(tài)顯示；動態(tài)數(shù)據(jù)庫可以通過獨特的數(shù)據(jù)結構實現(xiàn)飛行計劃數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)的存儲與管理；消息隊列庫的功能主要是對消息隊列進行創(chuàng)建與維護等，為其他模塊創(chuàng)建、接收、發(fā)送與關閉消息隊列提供數(shù)據(jù)；網絡通信庫的功能是對操作系統(tǒng)網絡功能進行封裝，為其他模塊直接使用該庫函數(shù)進行網絡通信創(chuàng)造條件；配置函數(shù)庫主要是讀取和保存配置數(shù)據(jù)；通用函數(shù)庫主要提供一部分通用函數(shù)，像屏幕投影函數(shù)、球極平面投影函數(shù)、坐標系旋轉函數(shù)與坐標系平移函數(shù)等。

3 結論

現(xiàn)代計算機技術的快速發(fā)展，有力的促進了社會的發(fā)展，有效的解決了空中交通管制等多種問題。只要我們不斷的進行探索，相信計算機技術會給航空業(yè)帶來極大的便利，在社會主義現(xiàn)代化進程中提供更好的服務。

參考文獻

[1]楊振鵬，于寶峰，王行仁.空中交通管制仿真環(huán)境研究[j].北京航空航天大學學報，2002（04）.

第4篇：計算機三維仿真技術范文

關鍵詞：3D數(shù)字仿真技術；城市服務；應用

1 概述

3D數(shù)字仿真技術主要是通過計算機技術，為用戶創(chuàng)造一個逼真的虛擬環(huán)境，既可以是對現(xiàn)實環(huán)境的虛擬，也可以是對一些想象的物體的虛擬。目前在城市建設以及工業(yè)產品等領域中的發(fā)展比較廣泛。本文主要通過分析3D數(shù)字仿真技術的發(fā)展情況，探討其在當前的城市服務中的應用情況。

2 3D數(shù)字仿真技術概述

2.1 3D數(shù)字仿真技術概念及特點

3D（三維）數(shù)字仿真，一般也稱虛擬仿真，主要是通過計算機技術生成一個無限逼近現(xiàn)實的虛擬環(huán)境，該環(huán)境中存在視、聽、觸、味等多種感知，用戶則通過各種傳感器設備接收自身自然反應的行為、活動，從而實現(xiàn)與虛擬世界中的個體產生聯(lián)系的一種技術。

3D數(shù)字仿真技術一般具備三個特點：（1）沉浸感。由于3D數(shù)字仿真技術創(chuàng)造出了一個虛擬的現(xiàn)實世界，單從視覺效果上來看，用戶很容易產生一種置身于這種虛擬環(huán)境的感受。（2）多感知性。雖然目前的3D數(shù)字仿真技術能夠實現(xiàn)的感知只有視覺、聽覺發(fā)展的比較成熟。但是理想狀態(tài)下，3D數(shù)字仿真技術還應該具備味覺、嗅覺以及觸覺等在現(xiàn)實生活中存在的多種人類感知行為，為人類營造一個真正逼近現(xiàn)實的虛擬環(huán)境。（3）交互性。所謂交互性是指用戶可與虛擬環(huán)境中的實體進行交流、操作等行為，而且通過這些行為可以得到實時的反饋。

2.2 3D數(shù)字仿真技術發(fā)展

進入21世紀以來，隨著計算機技術的大量普及，3D數(shù)字仿真技術也隨之進入了快速的發(fā)展時期。而美國作為該技術的發(fā)源地，目前在該技術領域依然處于世界領先地位，于2007年率先提出六方沉浸體驗虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，并期望達到1億像素的顯示效果。然而目前最大的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中能夠提供的像素僅為4300萬，且只有五方沉浸體驗效果。因此，這項技術被美國業(yè)界認為是下一世紀重要競爭技術，一些大型的公司，像波音、福特等公司均有對應的大型研發(fā)中心。我國雖然起步較晚，但是許多高校、企業(yè)也都在積極研制3D數(shù)字仿真技術，目前也都取得了十分顯著的進步。

3 3D數(shù)字仿真技術提供的城市服務探究

3.1 城市建設領域

隨著房地產行業(yè)的競爭越來越激烈，房地產廠商主要宣傳的要點包括：地理位置、社區(qū)規(guī)劃、戶型設計等。然而目前對于戶型的空間設計等方面發(fā)展已經很難再有革命性的突破，一些廠商的宣傳手段還僅限于條幅、實物模型等。但是隨著社會的發(fā)展，人們希望能夠更加直觀、快捷、方便地看到整個樓盤的詳細信息。傳統(tǒng)的手段是無法滿足這些需求的，而3D數(shù)字仿真技術，這一專注于營造仿真環(huán)境的技術就得到了廣泛的應用。房地產廠商通過制作一些建筑動畫，直觀地展現(xiàn)小區(qū)虛擬場景、樓盤樣式、以及三維虛擬樣板房等。通過使用這些3D動畫作為宣傳手段，能夠讓居民非常直觀的體驗、感受到住房的樣子，因此取得了非常好的宣傳效果。

3.2 工業(yè)領域

現(xiàn)如今，隨著經濟的快速發(fā)展，人們的生活也因為各種工業(yè)產品的快速發(fā)展而變得非常方便。像汽車、醫(yī)療器械等一些與人們生活息息相關的工業(yè)產品，一般在最終上市之前都會進行嚴格的檢驗。之前由于技術水平有限，只有等到產品研發(fā)出來之后才能進行相關的檢驗，一旦產品出現(xiàn)問題勢必造成大量資源的浪費。

隨著3D數(shù)字仿真技術的產生，技術人員可將設計出來的產品進行虛擬實驗，既可以將設計出來的產品整體、空間構造都非常詳細地展現(xiàn)出來，而且還可以通過虛擬現(xiàn)實技術，在虛擬的環(huán)境中對，對這些產品進行安全、事故模擬實驗。像汽車行業(yè)，一般會利用3D數(shù)字仿真技術進行車輛撞擊事故模擬；在煤礦產業(yè)，一般利用3D數(shù)字仿真技術進行安全生產實驗，確定最終的安全挖掘方案等。

3.3 事故模擬

傳統(tǒng)的事故分析都是通過事故現(xiàn)場照片或者是現(xiàn)場遺留下來痕跡等來進行相P的判斷，但是這種缺乏動態(tài)模擬過程的分析方式缺乏直觀性。而事故一旦發(fā)生，通常會伴隨著賠償、處罰等后續(xù)事件，如果能夠完全還原當時的情景，有助于相關負責人十分方便、快捷、準確的處理相關事故。目前已經開展的研究內容包括：橋梁坍塌事故分析、交通事故分析、煤礦事故分析等。其中交通事故分析發(fā)展相對的較為成熟，而且現(xiàn)在已經有很多交通管理部門引進這些技術，對交通事故進行模擬還原，從而對發(fā)生當事人進行相關責任判斷。

3.4 施工演示

目前國家各項基礎設施建設正在如火如荼的進行中，面對這些大型的工程項目，以前只能通過工程圖紙或簡單的模型等形式進行展示。對于缺乏足夠的空間想象能力或者項目新手來說，很難去想象到整個工程中每個實物的具體樣式，而3D數(shù)字仿真技術大到整體效果，小到部件的構造等，可以非常逼真的展示工程項目實景。不僅方便進行施工演示，而且在進行工程匯報時，也可以非常具體的展示當前的具體施工狀況，以及與完整項目之間的差距等。

4 結束語

3D數(shù)字仿真技術，隨著計算機技術的快速發(fā)展，正處在高速發(fā)展的階段，而且正在以其獨特的方式改善人們的生活、學習和工作方式。除上述提到的一些應用領域之外，3D數(shù)字仿真技術還有許多其它的應用領域，而且隨著5D時代的到來，還會產生更多的現(xiàn)在還無法想象的應用領域。但同時還應該意識到，由于一些技術難點，比如說在虛擬空間中實現(xiàn)嗅覺、味覺等技術，目前還沒有攻克，3D數(shù)字仿真技術未來的發(fā)展道路還有很長。

參考文獻

[1]張晶.淺談三維動畫的應用領域[J].山東工業(yè)技術，2013（11）：151.

[2]周飛，孫超.論三維動畫在產品設計中的運用和價值[J].藝術科技，2013（05）：179.

第5篇：計算機三維仿真技術范文

關鍵詞:仿真;虛擬樣機;計算機輔助設計

以信息技術、計算機技術、系統(tǒng)理論、通信技術為基礎的系統(tǒng)仿真技術得到了前所未有的發(fā)展。特別的是,系統(tǒng)仿真技術在機械設備制造領域也得到了廣泛的應用。比如世界上的許多大飛機制造公司(如美國波音、洛克希德?馬丁、法國空中客車等公司)和大汽車制造公司(如通用、福特、戴姆勒-奔馳、豐田、寶馬、大眾等公司)都在產品的開發(fā)設計、實驗分析、制造和管理的各個階段大量地、充分地使用仿真技術,不僅大大地縮短了產品的開發(fā)周期,極大地減少了人力。

一、機械設備制造仿真技術概論

仿真技術的迅猛發(fā)展,為機械產品的設計開發(fā)、性能分析與制造提供了強有力的利研手段,逐漸形成了專業(yè)的機械系統(tǒng)仿真技術。主要的仿真技術包括cAD三維建模、結構有限元分析、多體系統(tǒng)動力學分析、優(yōu)化設計。應用它們可以解決從零件到裝配件的結構剛強度和產品的各項性能要求等問題,這些技術作為機械系統(tǒng)仿真技術中的幾個最為關鍵的部分,相互滲透,相互關聯(lián),大有一體化和集成化趨勢。

二、設備仿真技術發(fā)展

(一)加工設備布局仿真

設備布局是構造一個有效車間系統(tǒng)最為重要的環(huán)節(jié),相同車間地址、相同的人員、相同的技術和設備,僅僅由于布置方式的不同,生產系統(tǒng)的功能可產生天壤之別。高效率的設備布局作為提高企業(yè)生產效率和效益的手段之～,越來越受到人們的重視。在工業(yè)發(fā)達國家,除了降低原材料和能源消耗外,已把改進物料搬運、改善工廠中的物流組織看作是減少和節(jié)省開支以獲取利潤的重要方面。現(xiàn)代生產管理理論減少企業(yè)內部生產物流的具體途徑可以概括為以下三點:

一是通過最優(yōu)的工廠布局,建立順暢的物流線路,或者采用加工中心,實現(xiàn)工序集中,減少運輸次數(shù),縮短物流距離;二是成組搬運,直接減少搬運次數(shù);三是確定最優(yōu)的運輸路線和運輸速度,建立連續(xù)短捷的運輸路線,減少運輸?shù)耐ｎD、路線交叉和倒流現(xiàn)象。

(二)多學科優(yōu)化理論在仿真中的應用

機械設計技術及設計方法學的研究大都開始于工程應用問題的研究,再隨著研究工作的進展逐步上升為獨立的理論,然后反饋應用于產品設計的實踐。多學科設計優(yōu)化理

論的研究也遵循了同樣的規(guī)律。在航空航天領域發(fā)展起來的MDO技術是當前國際上一個最活躍的研究課題。MDO問題涉及到的變量數(shù)目較多,學科之間的信息交換極為復雜,直接搜索目標函數(shù)和約束值的計算量令人難以忍受,某些學科分析會產生一些無法預計的失真,難以采用效率較高的梯度算法進行設計空間搜索,影響處理速度。因此,優(yōu)化過程中一般不將設計空間搜索程序與多學科分析直接禍合起來,而是對目標函數(shù)和約束給予近似的表達,將直接搜索和這些易于計算的近似表達禍合起來,得到近似問題的最優(yōu)解后,通過最優(yōu)解處的重分析來修正改進近似模型,避免頻繁的多學科全分析。

(三)基于虛擬樣機的機械仿真

在機械設計領域,虛擬樣機技術作為一種嶄新的產品開發(fā)方法,更是一種十分重要的綜合仿真式開發(fā)手段。機械系統(tǒng)虛擬樣機是基于虛擬樣機的機械系統(tǒng)仿真技術,是指在制造的一臺物理樣機生產出來之前,利用計算機技術建立該機械系統(tǒng)f產品)的三維數(shù)字化模型(即虛擬樣機);對其進行靜力學、運動學和動力學分析,較好地仿真該機械系統(tǒng)的運動過程,以預測機械系統(tǒng)的整體性能。該技術以機械系統(tǒng)運動學、動力學和控制理論為核心加上成熟的三維計算機圖形技術和基于圖形的用戶界面技術,將分散的零部件設計和分析技術集成在一起,提供一個全新的研發(fā)機械產品的設計方法。它通過設計中的反饋信息不斷的指導設計,保證產品尋優(yōu)過程的順利進行。

三、sOILDwROK建模導入ADAMS

ADAMS軟件具有強大的動力學解算器,但其實體建模功能相對比較薄弱。對于比較復雜的零部件,如用ADAMS建模模塊進行三維實體建模,不能保證模型的尺寸精度和裝配的位置精度。應用SoildWorks軟件對設備進行整機建模,按工程圖紙將其變?yōu)橐粋€數(shù)字樣機,然后將其轉換并導入到ADAMS壞境中使用。由于SoildWorks和ADAMS是兩個完全不同的系統(tǒng),所以各自的數(shù)據(jù)都難以被對方識別。要將SoildWorks中創(chuàng)建的三維實體模型導入到ADAMS環(huán)境中,必須兩種軟件具備某一相同的幾何數(shù)據(jù)轉換模塊,先將SoildW01.ks的數(shù)據(jù)轉換成中性(不依賴于SoildWoI_ks系統(tǒng)),然后將中性數(shù)據(jù)通過幾何數(shù)據(jù)轉換模塊轉換成AI)AMS數(shù)據(jù)。

(一)虛擬設備的裝配

經上面步驟零部件導入AI)AMS后,各構件之間還只是毫無聯(lián)系地獨立存在于ADAMS中。這種狀態(tài)下即使全部零部件都己導入,也不能構成一臺具有現(xiàn)實意義的虛擬樣機。這就如一堆拆散的零件擺在地上不能構成一整的機器。下面的工作就是要將這些分散的零部件"裝配"成一整的機械,并賦予一定的工作環(huán)境,使其能夠模擬現(xiàn)實的工況工作。

(二)仿真實驗

所謂仿真就是在模型上進行實驗,它是將被研究的對象及其特征抽象成模型,通過對模型的實驗操作及實驗結果的分析,探討和推斷對象本身所具有的性質及其運動變化規(guī)律。

四、結束語

機械設備制造中的仿真技術,其本質也是一種計算機輔助設計。但是與以往技術相比,它更形象、更先進。需要看到的是,與發(fā)達國家我們的路還很漫長,只有迎頭趕上才能滿足國家經濟發(fā)展的要求。

參考文獻:

[1]殷國富.楊隨先計算機輔助設計與制造技術原理及應用[M].成都:四川大學出版社.

[2]劉德貴.動力學系統(tǒng)數(shù)字仿真算法[M].北京:科學出版社,2000.

第6篇：計算機三維仿真技術范文

【關鍵詞】仿真技術 機械設計制造 模型創(chuàng)建 應用

仿真技術是伴隨著計算機的普遍應用而興起的，它結合了多門學科及理論，充分利用計算機和相關軟件對所需要的設計展開虛擬實驗，是一種綜合性技術。在早期的計算機仿真技術中，通過隨機數(shù)實驗的方法解決問題，也被稱之為蒙塔卡羅方法。仿真技術的成熟與穩(wěn)定是在科技與工業(yè)的發(fā)展中進行的，對人們的生產生活產生了不可磨滅的影響。它從出現(xiàn)到應用普及主要經歷了三個主要階段：模擬機仿真、模擬數(shù)字混合機仿真以及數(shù)字機仿真。

1 仿真技術對機械設計制造行業(yè)的作用

仿真技術指的是設計人員以計算機為載體，通過利用相關軟件建立數(shù)據(jù)模型，對各性能參數(shù)進行分析從而選擇最優(yōu)的設計方案，與傳統(tǒng)的設計方法相比安全可靠、使用靈活，大大節(jié)約了資金，也節(jié)約了反復制造實物的時間，因其不需要制造實物而又被稱為虛擬樣機技術。現(xiàn)代的機械設計制造行業(yè)中，因為很多系統(tǒng)設計非常復雜，數(shù)據(jù)量龐大，在實驗中存在很多難題，因此需要在計算機中建立相對應的模型對其進行仿真，對其各項參數(shù)性能等進行分析。在機械設計制造的初期，設計人員只要根據(jù)不同的方案在仿真軟件中建立虛擬樣機，便可以完成對不同假設的虛擬實驗，選擇最優(yōu)方案或者對方案進行改進都非常方便。在機械設計制造行業(yè)中使用仿真技術不僅可以使計算更加精確，提升研發(fā)質量，而且也在一定程度上提升了研發(fā)效率，節(jié)約了研發(fā)資金。

2 仿真過程的實現(xiàn)

2.1 模型的建立

在機械設計制作的過程中，若要使用仿真技術，首先就要設計編輯條件和約束條件，確定研究目標，進而建立一個可以滿足系統(tǒng)要求的仿真運行系統(tǒng)。系統(tǒng)初步建立之后，便要求設計者根據(jù)相應的學科知識對該系統(tǒng)進行數(shù)字化表述，也就是對系統(tǒng)建立數(shù)學模型。通常狀況下，數(shù)學模型由于時間不同可分為動態(tài)和靜態(tài)兩種，其中動態(tài)模型又可以分為離散、連續(xù)和混合時間三種。

2.2 模型的變換

這一步驟指的是把初步建立的模型通過數(shù)學表達式的作用變換成計算機能夠識別的樣式，這一過程運用了部分合適的計算機算法及語言，是仿真的基礎，也稱之為仿真模型。若要實現(xiàn)模型的變換，設計者可以使用現(xiàn)有的仿真軟件，也可以根據(jù)系統(tǒng)需求自行開發(fā)。

2.3 模型的實驗

模型的實驗指的是通過在計算機中運行仿真模型能夠得到相應的仿真結果。做好了模型的建立和變換這兩大步驟，也就為模型的實驗打下了基礎，只要是按照預期設計目標來展開的前幾個步驟，那么這一步驟的實現(xiàn)并不困難。在對仿真結果進行衡量時，要對其可靠性進行分析，通常使用的方法有以下兩種：置信通道法以及仿真過程的反向驗證法。

3 仿真技術在機械設計制造中的應用

3.1 在齒輪設計中的應用

在機械裝備中，齒輪可謂是最重要的零部件之一，因此，在設計中對其性能進行仿真意義重大，并且不少設計者也針對此問題做了大量研究。其中包括：使用visual lisp語言對齒輪端面的建模和仿真，從任意幾何角度對其性能進行評估；用計算機仿真技術展開對圓弧針齒行星傳動的研究；對影響正交齒輪傳動接觸點的主要參數(shù)進行研究等等。此外，計算機仿真技術在齒輪泵的齒輪設計中應用也十分廣泛。

3.2 在機械結構件設計方面的應用

一個機械系統(tǒng)的完成需要各部分機械Y構件的組合，共同發(fā)揮它們的綜合作用。因此，在對一個新產品進行設計時，各零部件的性能能否正常發(fā)揮、它們之間的配合是否得當、如何選取組合方案等問題，都離不開事先用仿真技術進行模擬優(yōu)化?，F(xiàn)在市場主流的大型三維設計軟件都對結構運動仿真功能進行了開發(fā)，根據(jù)在該軟件中設計的裝配體的性能，對演示結構的運動展開模擬，如果需要運動學仿真，只需要提前設置好主運動件，具有極大的便利性。此外，在這些大型三維設計軟件的仿真運動過程中，設計者能夠從任意角度觀察運動結果，還能幫助設計者檢查結構的運動干涉等問題，功能十分強大。

3.3 在復雜機械加工研究方面的應用

作為機械設計制造行業(yè)的生產基礎，用仿真技術對機械加工尤其是復雜機械加工能夠幫助設計者研究深層次機理，在理論程度上提升了這一步驟的性能與質量。在數(shù)控加工的過程中，可以使用仿真技術編寫CNC機床的零件加工程序，然后轉換成為對應的圖形信息，通過這些信息設計者很容易對加工參數(shù)進行設置。在磨削加工中，通過磨削時間的不同展開對這一步驟的建模，以此建立的仿真模型可以對磨削的性能和質量進行預測，促使磨削步驟的最優(yōu)化。

4 結語

隨著經濟規(guī)模的擴大，現(xiàn)代工業(yè)技術得以迅速發(fā)展，各生產步驟和工藝越來越復雜，因此，必須借助自動測試和仿真等計算機技術幫助設計者對設計方案進行優(yōu)化。尤其是伴隨著仿真技術在機械設計制造中的使用，實現(xiàn)了設計者從復雜龐大的信息中對機械部件或者加工過程的最優(yōu)化控制，解決了傳統(tǒng)機械設計制造過程中無法實現(xiàn)的問題。

參考文獻

[1]張小亞.淺談虛擬現(xiàn)實技術在機械設計與制造中的應用[J].企業(yè)導報，2011（16）：276-277.

[2]崔松華.CAD/CAM技術在機械設計制造中的應用研究[J].考試周刊，2014（35）：99-100.

[3]張曉霞.遺傳算法在機械設計優(yōu)化中的應用及運動學仿真技術研究[D].太原：中北大學，2008.

作者簡介

熊勇（1974-），男，四川省內江市人。工程碩士學位。現(xiàn)為內江職業(yè)技術學院機械工程系講師。研究方向為機械工程。

第7篇：計算機三維仿真技術范文

關鍵詞：三維仿真；城市規(guī)劃；應用

Abstract: This paper from the basic concept and the significance of the development of 3D simulation technology, 3D platform to establish Shaoguan surveying and Mapping Institute as an example, the auxiliary city planning decision using three-dimensional simulation technology, can be in the city of real-time interactive scene simulation evaluation and analysis plan, provide more intuitive and scientific basis for planning management. In the application of engineering to promote the 3D simulation technology, how to build a good standard, database and platform system and discusses in detail to have great influence on the overall operating structure, construction method of updating maintenance measures and other supporting mechanism. Finally, several typical cases to illustrate the practical application of 3D simulation technology application in city planning work.

中圖分類號：U412.1+2 文獻標識碼：A 文章編號：

1.引言

近年來，三維及相關技術得到了訊速發(fā)展，過去無法突破的城市復雜性描述、海量信息管理等技術瓶頸相繼被攻克，計算機硬件不斷提高，以虛擬現(xiàn)實技術、三維展示技術為核心的內容的技術得到快速發(fā)展。

三維仿真技術在規(guī)劃中的應用主要是通過對城市地形、建筑及其它人工設施進行三維地理建模，形成覆蓋全市的數(shù)字城市立體場景，同時結合虛擬仿真等技術，實現(xiàn)城市的三維可視化管理，是提高城市規(guī)劃編制技術水平，實現(xiàn)科學規(guī)劃的有效手段，是推進“數(shù)字城市”、“和諧城市”建設，實現(xiàn)公共事務可視化管理的基礎保障，可以促進經濟社會的全面可持續(xù)發(fā)展。

2.基本概念和意義

城市三維仿真是城市空間信息在計算機環(huán)境中的三維直觀表達，是數(shù)字城市概念城市規(guī)劃、建設、管理領域的延伸，同時也是數(shù)字城市建設的重要基礎內容。城市三維仿真技術在規(guī)劃中的應用前景主要有以下幾個方面：

⑴ 完善韶關市數(shù)字化規(guī)劃控制體系，實現(xiàn)城市規(guī)劃精細化管理

實現(xiàn)從總規(guī)-控規(guī)-修規(guī)的全面三維數(shù)字化控制目標，在以往基于控規(guī)的城市規(guī)劃統(tǒng)一管理平臺的基礎上進一步細化、深化和優(yōu)化規(guī)劃管理工作，使韶關市城市規(guī)劃管理進入精細化管理階段。

⑵ 創(chuàng)新規(guī)劃理念和技術方法，提高規(guī)劃編制的科學水平

利用三維數(shù)字城市、GIS等信息化技術，為規(guī)劃編制過程中的信息采集、指標分析、方案決策、成果展示等工作提高新方法，實現(xiàn)控規(guī)編制的技術方法信息化和過程管理信息化，體現(xiàn)規(guī)劃編制“科學性”、“過程性”、“動態(tài)性”特點。

⑶ 實現(xiàn)城市規(guī)劃可視化管理，邁入規(guī)劃管理數(shù)字化時代

城市三維仿真技術將全面突破傳統(tǒng)二維空間系統(tǒng)諸多限制，建成三維全景數(shù)字規(guī)劃支持系統(tǒng)，為有關領導和管理部門對城市規(guī)劃、建設、管理的重大問題決策，提供準確、實時的信息支撐及直觀、真實的可視化和互動操作環(huán)境。

3.工作內容及應用

韶關城市規(guī)劃三維輔助決策支持系統(tǒng)利用三維仿真技術建立城市三維虛擬環(huán)境，在城市規(guī)劃、建設的各階段進行城市現(xiàn)狀及規(guī)劃的三維模擬描述，為決策者提供直觀、科學、準確的城市規(guī)劃宏觀決策支持，滿足規(guī)劃業(yè)務審批管理的應用、成果的展示及規(guī)劃方案管理和評審的需要。

韶關城市規(guī)劃三維輔助決策支持系統(tǒng)項目主要包含軟件和三維數(shù)據(jù)建模兩方面的工作。項目共投入280萬，計劃在三年內完成。2011年6月開始進行系統(tǒng)開發(fā)和三維建模，2013年5月份，系統(tǒng)主要體系結構開發(fā)完成，并完成韶關主建城區(qū)三維模型數(shù)據(jù)生產制作。

（1） 數(shù)據(jù)建設內容

數(shù)據(jù)建設主要包括數(shù)據(jù)標準制定和三維數(shù)據(jù)建模兩部分。

制定數(shù)據(jù)標準和技術規(guī)范是實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)互通、資源共享的重要基礎工作，也是后期數(shù)據(jù)更新、管理、維護的依據(jù)。數(shù)據(jù)標準建設主要包括：三維數(shù)據(jù)采集與制作標準、三維數(shù)據(jù)更新規(guī)范。

三維數(shù)據(jù)建模是系統(tǒng)建設的基礎，以及各種應用和分析的依據(jù)。初次項目建設覆蓋范圍為主城區(qū)50平方公里的基礎模型建設工作（建筑物約有30平方公里）：其中包括約15平方公里的精細模型、10平方公里的標準模型、50平方公里的地形及市政配件模型。

（2）系統(tǒng)特色及基礎功能

體現(xiàn)三維場景的美觀和真實性；是一套安全、可靠、穩(wěn)定，功能強大的系統(tǒng)。在應用于實際規(guī)劃工作中，發(fā)揮輔助決策作用，系統(tǒng)的布局合理、操作簡便?？蛇M行場景瀏覽漫游、重點導航、路徑導航、圖層控制、場景輸出等。三維數(shù)據(jù)應用廣泛，可廣泛應用于規(guī)劃、市政、城管、公安、交通、旅游、房產等行業(yè)領域。

（3）城市規(guī)劃輔助決策

提供直觀的三維可視化環(huán)境；提供多種空間數(shù)據(jù)、規(guī)劃專題數(shù)據(jù)的疊加分析功能；三維輔助設計、建筑信息查詢。規(guī)劃地塊查詢、用地紅線查詢、空間量測、地形分析、規(guī)劃輔助分析。方案比對、日照分析、控高分析，視域分析、通視分析、指標分析，三維標注、圖形繪制、路網繪制、規(guī)劃元素庫、三維模型庫，管網查看、管網查詢、管網統(tǒng)計、管網分析等。4.在城市規(guī)劃中的應用實例

（1）規(guī)劃方案對比分析

利用虛擬的三維場景，使城市的規(guī)劃工作不在于僅僅建立在平面圖上做規(guī)劃，三維的場景模型使規(guī)劃變得更簡單直觀。一般人都能參與到城市的規(guī)劃中去。如某個小區(qū)的三舊改造工程，通過三維仿真模型，規(guī)劃前后的場景就一目了然了，為設計者提供了思路。規(guī)劃前后的場景如圖1所示：

圖1

（2）日照分析的功能

在城市建筑規(guī)劃設計時，日照分析是必不可少的一個環(huán)節(jié)。通過對待規(guī)劃建筑物的高度、形狀進行模擬，應用TerraExplorer Pro 提供的接口，在系統(tǒng)中很容易就繼續(xù)日照分析。如在城市的某個小區(qū)旁欲修建一座建筑物，建筑物對小區(qū)附近的樓房的日照影響分析情況如圖2、3所示：

圖2建筑物上午八點鐘的日照情況

圖3建筑物下午15點鐘的日照情況

（3）地下管線信息的查詢功能

在舊城區(qū)的改造中，決策者需了解地下管線的狀況?？梢灾苯尤S系統(tǒng)中反應出來，如圖4所示：

圖4

（4）建筑信息的查詢功能

將前期測繪的建筑物數(shù)據(jù)屬性信息輸入數(shù)據(jù)庫中，使用戶點擊具體的建筑物時能夠顯示其詳細的屬性信息，在表達上更加直觀。如圖5所示：

圖5

5.結語

三維仿真技術能夠促進規(guī)劃工作從“定性分析”到“定量分析”，從“平面規(guī)劃”向立體規(guī)劃“的轉變，實現(xiàn)城市規(guī)劃的精細化、科學化管理。三維仿真技術的應用，明顯的提高規(guī)劃審批的效率和方案設計的科學科學性，避免了傳統(tǒng)規(guī)劃評審采用大量設計文稿的方式，極大提高了設計單位、業(yè)主單位和管理單位的溝通效率，協(xié)調了與周圍建筑群的空間、色彩、材料，有利于體現(xiàn)城市的特點，促進城市的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]彭一剛著，建筑空間組合論，北京；建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]朱禮俊，《論建設三維虛擬城市的決策依據(jù)》。2006年綜合性測繪學會研討會論文集，寧波測繪學會，2006.

第8篇：計算機三維仿真技術范文

【關鍵詞】醫(yī)學信息 虛擬仿真 實訓方法 圖像分割

1 引言

隨著我國對醫(yī)學技術的要求逐步增高，傳統(tǒng)的醫(yī)療實訓方法已經無法滿足如今的醫(yī)療人力資源的匱乏，因此越來越多的醫(yī)療中心選擇用虛擬仿真技術來對醫(yī)護人員的實訓進行訓練。目前，在國內，虛擬仿真技術已經逐步受到我國醫(yī)學界和科學界的重視和研究興趣。虛擬仿真技術具有模擬手術場景復雜，人機溝通力強，手術現(xiàn)場多元化等特點。其所包含的技術領域也十分廣泛。虛擬仿真技術通常包含傳統(tǒng)的計算機技術，計算機圖像處理技術，現(xiàn)代生物技術，現(xiàn)代醫(yī)學信息技術，仿真技術和科學計算技術等?；卺t(yī)學信息技術的虛擬仿真實訓不僅可以對醫(yī)療人員的臨床實驗進行仿真模擬訓練，同時也可以在醫(yī)生手術過程中，全程對醫(yī)生操作進行實時指導，是目前醫(yī)學界一項炙手可熱的培訓技術。

2 基于醫(yī)學信息技術虛擬仿真技術

虛擬仿真技術是指利用計算機技術對臨床手術進行模擬訓練的一種醫(yī)療培訓技術。它包含了許多醫(yī)學技術領域，包括現(xiàn)實手術的培訓技術，計算機全程指導手術技術，醫(yī)學圖處理技術，醫(yī)生通過圖像引導進行手術技術，手術導航技術，醫(yī)療圖像重建和虛擬手術技術等。傷口切割處仿真是指在虛擬仿真手術中模擬外殼手術的傷口切割技術，該技術可以訓練外科醫(yī)生的傷口切割手法與技能熟練度，虛擬仿真技術充分的模擬了手術時傷口切割的效果，以及醫(yī)療人員切割傷口的平滑程度。

在進行傷口切割仿真技術的試驗中，傷口切割時間和傷口切割效果是制約模擬實驗真實性的保障。手術碰撞仿真是指在進行虛擬仿真手術過程中，患者器官與手術器械的碰撞至關重要，在外科手術中，手術器械與患者器官的碰撞往往會決定一場手術的效果或是一個人的生命，因此，對手術器械碰撞的模擬實驗是醫(yī)學仿真試驗中十分重要的板塊。由于患者的軟組織器官，與模擬的醫(yī)療器械都呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，因此，在進行模擬實驗時，針對不規(guī)則幾何體是否會發(fā)生碰撞的實驗，是確保模擬實驗的真實性和仿真高效性的關鍵。醫(yī)學圖像處理技術是指對于醫(yī)學圖像技術的模擬和數(shù)據(jù)分析模擬等。包括三維，X光，血液流動等的圖像模擬。對于手術場景的仿真包括對手術時的燈光，器械，設備，手術室的背景顏色，手術器材材質的模擬等。為醫(yī)療人員在進行培訓時提供一個較為真實的手術場景。仿真系統(tǒng)配置內核則包括仿真模擬板塊的監(jiān)測與更新，手術資源配置的維護，操作板塊的模擬等。

3 虛擬仿真實訓方法研究

為了驗證虛擬仿真實驗的有效性，我們對其實訓方法進行了深入的分析和研究。根據(jù)目前仿真系統(tǒng)的開發(fā)形式，我們對其系統(tǒng)按照功能性的不同，進行了模塊劃分。模塊劃分后，我們開始對系統(tǒng)實訓方法進行研究。首先，我們需要構建一個虛擬仿真實驗的程序編程，該編程包括虛擬實驗數(shù)據(jù)，虛擬實驗對象，虛擬實驗圖像和虛擬實驗場景。虛擬實驗的程序編程是整個虛擬仿真實驗的基礎。對虛擬仿真實驗進行編程后，需要對實驗的硬件設備進行選擇。通常我們所采用的實驗硬件設備包含瑞士公司生產的Pmryer力度觸覺反饋設備，該力度觸覺反饋設備包括有7個力度反饋度，可以對模擬手術過程中的手術力度進行全方位的模擬。包括擠壓力，拉扯力，摩擦力，抓取力等。硬件選擇完畢后，我們就可以對虛擬仿真實驗的具體任務進行設計。仿真實驗的具體任務包括一，虛擬醫(yī)學圖像處理技術，我們需要對虛擬的醫(yī)學圖像進行處理，保證其頻率波動的穩(wěn)定和二維，三維圖像的識別。二是建立三維的軟組織模型，對手術過程中軟組織可能發(fā)生的變化進行模擬，以保證模擬實驗的真實性。三是對實驗力度反饋數(shù)據(jù)進行處理。在手術進行過程中，醫(yī)護人員的手術力度有著至關重要的作用，因此，我們需要對手術過程中的力度進行模擬。四是對手術時的血液流動進行模擬。手術時，醫(yī)護人員需要隨時對患者的血液流動進行控制，因此對血液流動進行模擬在虛擬仿真實驗中是十分重要的。隨著我國醫(yī)療技術的發(fā)展，虛擬手術仿真系統(tǒng)在醫(yī)療領域的應用將越來越廣泛。

4 結論

基于醫(yī)學信息技術的虛擬仿真實訓是一個包含著眾多復雜技術的一款醫(yī)療手術模擬實訓系統(tǒng)。本文對其實訓方法進行了深入的分析和研究。首先我們對仿真實驗系統(tǒng)進行了系統(tǒng)編程，之后對其硬件設備進行選擇，最終確立仿真實驗任務。系統(tǒng)實驗包括了模擬軟組織模型的建立，保障了虛擬實驗時，能夠了解手術過程中患者軟組織結構的變化情況。模擬圖像處理技術，對醫(yī)療圖像進行二維，三維的建模，并對其圖像數(shù)據(jù)進行分析。模擬手術力度反饋，更好幫助醫(yī)療人員在進行手術時的力度控制進行訓練。虛擬仿真系統(tǒng)不僅可以對醫(yī)療人員的手術經驗進行培訓，同時也可以利用仿真模擬系統(tǒng)，在真實手術操作時，進行手術實時的引導?；卺t(yī)學信息的虛擬仿真實訓不僅為我國醫(yī)療人員的手術經驗提供了訓練的平臺，也為我國醫(yī)學技術的發(fā)展奠定了基礎。

參考文獻

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作者簡介

李曉莉（1980-），女，河南省西華縣人。碩士學位。副教授。主要研究方向為臨床醫(yī)學。

第9篇：計算機三維仿真技術范文

關鍵詞：城市人民防空計算機仿真系統(tǒng) 模型設計 仿真技術 體系結構

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）01-0149-01

1 人民防空計算機仿真系統(tǒng)結構

防空計算機仿真系統(tǒng)以仿真建筑模型和三維場景仿真等技術，建立三維動態(tài)演示的演習場景，并進行各類預案演練以及評估檢測為主要內容。該系統(tǒng)的主要技術手段為HLA技術，并輔佐以高速LAN作為信息傳輸基礎、城市場景三維顯示效果和三維模型制作等技術，系統(tǒng)總體結構設計由三維場景與管理模塊、專業(yè)數(shù)據(jù)查詢模塊、地理信息系統(tǒng)查詢模塊、標繪模塊、預案演示模塊、輔助決策模塊組成。

（1）三維場景與管理模塊。該模塊是利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)、航空影像、數(shù)字模型和其他3D信息源，快速建立一個交換式三維平臺。該模塊最大的特點是可以融合數(shù)據(jù)后更新現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫，展現(xiàn)實時3D效果的地理空間影像，幫助使用者得到所需要的地理數(shù)據(jù)。（2）專業(yè)數(shù)據(jù)查詢模塊。專業(yè)數(shù)據(jù)查詢模塊是用于存儲演練需要的各類專業(yè)信息和評測信息等內容的模塊。該模塊最大的特點就是可以對各種基本數(shù)據(jù)進行加工處理，并對相關數(shù)據(jù)進行綜合編輯和系統(tǒng)分析，并且還具有增添、刪除和修改數(shù)據(jù)，自動檢驗當前數(shù)據(jù)和提示操作的功能。（3）地理信息系統(tǒng)查詢模塊。本模塊提供了最基本的地理查詢功能，可以提供地圖放大縮小、地理坐標定位、高度量算、距離量算、坡度量算，路徑分析等技術支持。（4）標繪模塊。該系統(tǒng)主要用于靜態(tài)情況下的指揮作業(yè)，也可以為動態(tài)演示模擬提供最基礎的勢態(tài)圖，而且在該系統(tǒng)中存儲了大量三維符合，例如重點目標、人民防空專業(yè)隊、地下工事等等。（5）預案演示模塊。本系統(tǒng)根據(jù)預案進行可視化3D模擬預案進行系統(tǒng)之后，然后根據(jù)不同的預案類型進行分類存儲于管理。（6）輔助決策模塊。該模塊不僅可以動態(tài)展現(xiàn)指揮行動，還可以建立多個輔決策模型，例如人民防空警報器優(yōu)化模型、智能選擇疏通與隱蔽路線模型、重點防護目標、行動部署模型等。

2 人民防空計算機仿真系統(tǒng)的關鍵性技術

2.1 城市場景三維顯示效果

由于建立城市人民防空計算機系統(tǒng)是為了保護人民的生命與財產的安全，那么主要行動的重點就應當放在城市地域上，所以城市場景三維顯示效果是該系統(tǒng)開發(fā)的一項重要研究指標。在三維場景效果下進行演示，可以達到最真實的演練效果，使得仿真過程更加形象、逼真、直觀，現(xiàn)場富有感染力，增強現(xiàn)場感的真實效果。

該技術的系統(tǒng)主要由三維矢量模型、DEM、紋理影像和屬性數(shù)據(jù)組成，系統(tǒng)采用矢量一體化的數(shù)據(jù)組織策略和細層次LOD技術，來控制場景復雜度和真實度，快速可視化三維模型系統(tǒng)，并且隨時準備簡化物體模型。

城市場景環(huán)境主要可包括為自然環(huán)境、氣象環(huán)境、電磁環(huán)境和核化環(huán)境等。在該系統(tǒng)中，可根據(jù)可視化處理的場景數(shù)據(jù)實施實時交換顯示。其中針對不同的地形場景、環(huán)境場景、武器裝備以及聲效特征，運用了矢量數(shù)據(jù)一體化的組織策略。

2.2 HLA技術

HLA是目前最新型的分布仿真框架，特點是可支持互操作和可重用，能夠提供更多大型規(guī)模的結構仿真、數(shù)據(jù)分發(fā)管理和實況仿真等于一體的綜合環(huán)境。

（1）HLA技術的分析。HLA包含了6種管理服務，而且關于HLA包含數(shù)據(jù)分發(fā)管理服務與時間管理服務由于其自身的復雜性，成為了當下研究的熱點。（2）HLA組成部分。HLA主要由規(guī)則、對象模型樣本、運行支撐結構構成。（3）HLA的主要作用。HLA是該系統(tǒng)技術框架的核心內容，其作用在于促進模型資源的高效開發(fā)，解決仿真系統(tǒng)設計上的集成問題。HLA作為系統(tǒng)總體規(guī)劃的標準，可以實現(xiàn)系統(tǒng)內各個部件的獨立開發(fā)，使得系統(tǒng)具備了更高的可擴展性能。并且，HLA對建立仿真系統(tǒng)的效率和質量等方面提高標準做出來重大的貢獻。

2.3 三維模型制作與分析

該技術最大的優(yōu)點是從實際應用需求出發(fā)，通過人民防空專業(yè)知識進行歸納與總結，并且根據(jù)不同的類型模式實施分類，統(tǒng)共可分為如下幾類：城市人民防空地下工程和專業(yè)隊伍、城市人民防空警報通信系統(tǒng)、疏散路線、隱蔽區(qū)域、重點防護目標、物質儲備、可能的危險源等。最后按照設計得來的人們防空專業(yè)符號體系，制作系統(tǒng)所需的三維模型庫。

3 城市人民防空計算機系統(tǒng)的實現(xiàn)

該系統(tǒng)采用COM技術與TCP協(xié)議開發(fā)，利用SQL Server數(shù)據(jù)庫平臺，實現(xiàn)了城市人民防空預案的三維動態(tài)演習，系統(tǒng)通過模擬空襲場景、模擬城市人口疏散和隱蔽路線、模擬重點防護目標等來實現(xiàn)預案的網上模擬，并且配以視頻演示，其中地形仿真要求與被模仿地區(qū)外形相近，而戰(zhàn)場地形則以合理選用典型戰(zhàn)術訓練場為藍本，逼真的模擬戰(zhàn)斗中的聲音以及火力攻擊等效果，然后根據(jù)作戰(zhàn)情況仿真的進行變化，伴隨敵軍襲擊我軍重點防護目標時，系統(tǒng)會自動根據(jù)有關數(shù)據(jù)進行計算損失，得到精確的損傷結論，同時將會根據(jù)部署情況進行及時調用，得出最優(yōu)化的行動方案。并且還可以對某些難以進行實際操作研究的軍事行動進行模擬，得到相應的估算評測結果，以達到體現(xiàn)敵我雙方實力對抗和交戰(zhàn)情況的隨機性。這樣一來，可以增強我軍人民防空指揮人員的組織指揮能力，綜合判斷防空能力是否達到相應水平，并且還可以提高機會機關人員之間的合作協(xié)調能力和有效檢驗專業(yè)技能是否達標，從而得到最精確的評測結果。