分布式仿真技術精選(九篇)
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第1篇：分布式仿真技術范文
【關鍵詞】發電機；主保護測試系統；內部故障仿真計算；暫態測試
大型發電機已經成為電力企業發展中的主要組成部分，但是隨著發電機容量的不斷增大，故障問題越來越多，為了減少內部故障對發電機造成的損害，必須對故障產生的因素進行分析，提高故障保護靈敏性，給發電機提供合適的保護方案。本文主要借助理想數據完成發電機故障測試，構造價格低廉、操作便捷的測試系統，保證發電機保護裝置測試的順利開展。
1 系統內部結構和功能特點
此系統主要開發工具是VisualC++6.0，可以在Windows平臺上運行，利用ODBC接口實現數據庫訪問。該系統采用了分層結構模式，以前臺圖像界面和后臺數據庫管理為基礎，利用模塊拼接方式，實現各功能模塊連接，有利于系統功能的擴展和統一管理。系統具體結構主要由圖像參數管理、發電機參數管理、內部故障仿真計算、仿真數據COMTRADE格式轉換、D/A轉換和功率放大、測試發電機保護裝置等組成。
1.1 發電機參數管理
由于發電機定子繞組故障暫態仿真計算涉及眾多電子參數和外部系統參數領域，所以，直接在數據庫內部修改或輸入參數，容易因操作失誤造成仿真計算機問題。本系統利用圖形截面對各項參數進行管理。
1.2 發電機內部故障仿真計算
根據相關研究，本次研究根據回路相關理論，建立了發電機和無窮系統數學模型，并對發電機內部故障發生的暫態過程進行分析。該方法的研究優勢是：讓定子繞組故障的短路電流等效為一條獨立的支路，該支路可以按照非故障分支回路寫電壓和磁鏈方程。轉子繞組必須遵循正常繞組方法。例如，可以將阻尼繞組等效成橫軸和縱軸阻尼繞組。本仿真建立了基于正常電視的直軸同步電抗Xd、直軸電鈕反應電抗Xad、交軸同步電抗Xq和交軸電鈕反應電抗Xaq等故障電阻電感的計算方法，操作較簡單。該系統可以對同一分支匝間短路、同相不同分支繞組短路等故障情況進行仿真計算，獲得的分支電流、異相分支繞組短路電流和機端電壓暫態數值。
1.3 轉換數據格式
本系統可以將數據模式模塊轉化為標準系統暫態數據交換格式COMTRTADE。完成轉換后，主要由頭文件、配置文件、數據文件和信息文件等組成。由于COMTRADE91不能反映參數信息缺陷，所以必須對其進行改進。具體可從以下幾個方面進行操作：
第一，給每路模擬通道都增加反映TV和TA變化以及決定錄波數據的字段，保證軟件可以根據分析狀況實現錄波數據的轉換。第二，開關量通道全部增加了相位以及監視元件字段，保證了開關量變位信息的準確性。第三，對每個字段的格式、數據和字段類型等做了明確規定，可以幫助用戶更好的進行軟件編制和利用。
1.4 功率放大和D/A轉換
為了保證裝置可以進行測試，還必須利用D/A轉換和功率放大，將COMTRADE格式的數字量變化才能電流模擬量和二次側電壓，然后進行插件測試。D/A轉換和功率放大是系統關鍵環節，對測試精確度具有很大影響。目前使用的微機保護測試儀暫態回放都可以提供暫態回放功能，保證COMTRADE格式文件內部數據可以利用計算機傳給繼電保護測試儀，實現文件數字波形一直模擬輸出。此系統利用較先進的數字技術和特殊設計的無耦合直流功率放大器進行操作，其輸出頻率在1-3kHz之間，可以滿足短路時直流、諧波分量頻率輸出的要求，保證故障數據暫態回放的準確性和實時性。
2 測試方案
安置發電機保護測試系統裝置。根據發電機特點可知，該系統內利用開環方式操作。本次以某兩分支發電機A相1分支匝短路測試進行分析，詳細介紹了系統測試流程。首先，對保護裝置不完全縱差保護功能進行測試，保證所需電量是A相分支電流和A相電流，完成測試后，對作業指導書、測試儀裝置接線進行保護，開啟截面，輸入發電機相關參數，利用發電機內部故障仿真程序實施故障仿真計算，同時以COMTRADE格式儲存。測試儀讀入COMTRADE文件之后，可以將其轉化為二次側電流輸出。由于正常運行數據周期性變化，所以可以長時間反復輸出該周期內波的數據，發生故障后，按照順序輸出過程數據，然后對保護裝置實時系統號進行監視，并觀察保護情況，直到完成所有數據輸出，最后按照測試情況，完成裝置測試報告。發生匝間短路故障后，從相故障電流和A相分支故障電流回放的波形圖進行分析。該系統主要利用一臺PW30A微機型繼電保護測試儀和一臺主機完成了TF21-5M1發電保護測試，主要對發電機在各種故障下的動作狀況進行測試。經過分析發現，仿真故障主要包括定子繞組相見短路、同相不同分支繞組短路和同一分支繞組匝間短路等。
3 結束語
該測試系統探索是對動態模擬實驗的一種填補，可以支持USB接口測試儀和計算機的同步通信，提高了COMTRADE格式數據文件的傳輸速率，同時還可以實現多個測試儀同步驅動，模擬更多點變化，實現多節點電氣保護控制系統測試。隨著數字式接口新型保護系統的應用，省略了功率放大環節，使測試系統可以更加便捷。
【參考文獻】
[1]肖仕武.同步發電機定子繞組內部故障暫態仿真及其應用的研究[J].華北電力大學，2010（03）.
[2]胡浩.基于內部故障仿真數據的發電機主保護測試系統研究[J].上海交通大學，2014（03）.
第2篇：分布式仿真技術范文
[關鍵詞]計算機 仿真技術 研究與發展
中圖分類號：V448.15+3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）36-0229-01
引言
仿真是對現實系統的某一層次抽象屬性的模仿，人們利用這樣的模型進行試驗，從中得到所需的信息，然后幫助人們對現實世界中某一層次的問題做出決策。計算機仿真就是建立系統模型的仿真模型進而在電子計算機上對該仿真模型進行模擬實驗的研究過程。計算機仿真技術即以計算機仿真為手段，通過仿真模型模擬實際系統的運動來認識其規律的一種研究方法，也稱計算機仿真方法。在科技飛速發展的今天，它已經成為控制系統分析、研究、設計不可缺少的重要工具。
一、仿真的定義和分類
1.仿真定義
計算機仿真技術是以數學理論、相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域有關的專業技術為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗研究的一門綜合性技術。
仿真是在數字計算機上進行實驗的數字化技術，它包括數字與邏輯模型的某些模式，這些模型描述某一事件和經濟系統，在若干周期內的特征。
系統仿真是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術和計算技術等理論基礎之上的，以計算機和其它專用物理效應設備為工具，利用系統模型對真實或假想的系統進行試驗，并借助于專家經驗知識、統計數據和信息資料對實驗結果進行分析研究，進而作出決策的一門綜合性的和試驗性的學科。
二、計算機仿真技術的特點
1.模型參數可根據要求任意調整、修改和補充。人們可以得到各種可能的仿真效果，為進一步完善研究方案提供了可能。與傳統的實物實驗相比，具有運行費用低、無風險、方便靈活等優點。
2.系統模型求解快速。運用計算機仿真，能夠在較短的時間內得出仿真運算的結果，為生產實踐提供最及時的指導。
3.仿真運算結果可靠、準確。在機器沒有故障的前提下，只要系統模型、仿真模型、仿真程序科學合理，那么計算機的運算結果是準確無誤的。
4.實物、實時仿真直觀、逼真。這一特點使它在一些復雜工程系統中例如核電、航天等領域得到了廣泛應用。
傳統的仿真技術是一個迭代過程，即針對實際系統某一層次的特性（過程），抽象出一個模型，然后假設態勢（輸入），進行試驗，由試驗者判讀輸出結果和驗證模型，根據判斷的情況反復修改模型和有關的參數，不僅效率低，也存在環境、安全等因素的限制，所以很難達到實驗者滿意的仿真效果。而計算機仿真技術是利用計算機科學和技術的成果建立被仿真的系統的模型，并在試驗條件下對模型進行動態實驗，它具有高效、安全、受環境條件的約束較少、可改變時間比例尺等優點，已成為分析、設計、運行、評價、培訓系統尤其是復雜系統的重要工具。
三、計算機仿真技術的研究現狀
計算機仿真技術的發展與計算機的發展是密不可分的。20世紀50年代的計算機仿真大部分是以電子模擬計算機為主機實現的，在部分特殊應用領域內也有以液壓機、氣壓機或阻抗網絡作為主要模擬設備的。由于電子模擬計算機的精度較差等缺點，從70年代初開始，數字模擬混合計算機仿真得到發展。從70年代末起，以數字機為主機的各種各樣的專用和通用計算機仿真得到了普及和推廣。由于高性能工作站、巨型機、小巨機、軟件技術和人工智能技術取得了引人矚目的進展，在80年代人們對智能化的計算機仿真寄予了希望，也在綜合集成數字仿真和模擬仿真優勢的基礎上，設計出了在更高層次上的數字模擬混合仿真技術，在一些特定的仿真領域內，這種智能計算機仿真和高層次的數字模擬計算機仿真都取得了令人鼓舞的結果。特別是近幾十年來，隨著系統工程與科學的迅速發展，計算機仿真技術也得到了蓬勃發展，已經從傳統的工程領域擴展到非工程領域，在社會經濟系統、環境生態系統、生物醫學系統、能源系統、教育培訓系統等得到了廣泛應用。
四、計算機仿真技術的展望
隨著計算機應用技術和網絡技術的發展，計算機仿真技術也在不斷地發展。未來的發展主要有兩個方向：
1.仿真技術的網絡化
眾所周知，現在已經開發研制出來的仿真系統有很多，它們不能互相兼容，可移植性差，實現共享困難，與開發的高成本、低效率、長時間不成正比，更不能充分加以利用。要想解決這些問題，首先要解決的是采用兼容性好的計算機語言來編寫仿真系統，其次是采用網絡化技術實現仿真系統的共享。尤其是后者，在將來的仿真系統開發中具有重要的意義。實現仿真系統的網絡共享，不但可以在一定程度上避免不必要的社會資源的浪費，而且可以通過適當的收費來彌補開發成本的不足。
2.仿真技術的虛擬制造
計算機仿真技術發展的另一個大方向是在虛擬制造技術領域的深入應用。虛擬制造技術是20世紀90年展起來的一種先進的制造技術，它利用計算機仿真技術和虛擬現實技術的結合，在計算機上實現了從產品設計到產品出廠以及企業各級過程的管理與控制。這使得制造技術不再主要依靠經驗，便可實現對制造的全方位預測，為機械制造領域開辟了一個廣闊的新天地。
五、計算機仿真技術的支撐技術
計算機仿真技術的支撐技術主要有分布式計算機仿真技術、協同式計算機仿真技術、沉浸式計算機仿真技術、基于網絡的環境計算機仿真技術。
計算機仿真技術分布式，既是由于數據分布的需要，也是應用分布式計算環境進行并行計算，以達到實時顯示目的的重要手段，分布式計算平臺有互聯網的異構機組成，包括高性能的SMP和DSM多處理器、工作站/PC機機群系統。
來自不同地區、不同學科的學者過去式通過出差或開會等方式進行交流的，現在，隨著高速網絡投入使用，采用多媒體技術支持下是、的CSCW技術可以達到快捷、高效協同工作的目的。
計算機仿真技術采用傳統上為虛擬環境所裝用的投影式顯示設備，標志著這兩個研究方向融合的發展趨勢。由于沉浸式顯示設備能使用戶獲得臨場感，更有利于用戶獲得對數據的直觀感受，有助于結果的分析。
六、仿真系統的作用和意義
隨著軍事和科學技術的迅猛發展，仿真已成各種復雜系統研制工作的一種比不可少的手段。尤其是在航空航天領域，仿真即使已是飛行器和衛星運載工具研制必不可少的手段。在研制、堅定、和定形全過程必須全面的應用先進的仿真技術。否則，任何新型的、先進的飛行器和運載工具的研制都將是不可能的。
計算機仿真技術在軍事的應用是很廣泛的，如運用交戰模型進行的計算機仿真，新型武器裝備發展過程中的仿真、部隊作戰訓練方面的仿真、高層論證和規劃計劃中的仿真、軍事作戰理論和學術研究中的仿真、作戰指揮和戰爭計劃中的仿真，以及戰后后勤保障的仿真等。
第3篇：分布式仿真技術范文
關鍵詞：仿真技術；液壓挖掘機；聯合仿真
液壓挖掘機是一種功能典型、工況復雜、用途非常廣泛的工程機械，特別是在中國這樣一個發展中國家，幾乎在所有的基礎建設中都要用到挖掘機。節能型挖掘機就成為發展的方向和趨勢，利用計算機仿真技術進行液壓挖掘機的設計開發成為目前主要的先進設計手段之一。
1 計算機仿真技術產生的背景
1.1傳統技術的缺陷
傳統批量產品的開發過程通過單件產品的模型試驗來獲取信息，然后再制造物理樣機來核查設計要求是否達到。要加快設計周期，滿足市場需求，可以采用“并行設計”的思想，但是產品有實質性變化時設計需要反復試驗和修正，影響了并行設計的效果。要有效地加快設計進程，最合理的方法是加快樣機的試制。由于物理樣機的試驗和改進延長了設計周期，多個樣機的制造更導致成本高昂，可見傳統的基于物理樣機的產品開發設計模式有待改進。
1.2市場競爭的需要
隨著世界經濟和科學技術的飛速發展，企業為了提高競爭力，必須縮短新產品研制和開發，降低產品的研發成本，進行創新性設計.計算機仿真技術就是在這種迫切需要的驅動下產生的。
1.3仿真技術實現的可能性
計算機軟硬件的發展，為計算機仿真技術的實現提供了良好的支持和技術環境。仿真技術的產生和發展與CAD技術的成熟及大規模推廣應用分不開。此外，機械系統動力學建模理論的計算機實現使得參數化機械系統動力學數學“軟模型”得以很好實現。計算機硬件的發展，加上數值算法的進步，加快了復雜的數學模型仿真運算速度，促進了計算機可視化技術及動畫顯示技術的提高，為虛擬樣機技術提供了良好的用戶交互界面。
2 計算機仿真技術發展趨勢
雖然現有的仿真工具可以有效輔助產品某個功能單元的設計開發，但隨著產品規模和復雜程度的不斷增長，分系統問的關系也越來越復雜。僅靠傳統的單領域仿真已經很難滿足對整個產品或其某個復雜子系統的功能和行為分析。目前，有不少商用仿真軟件本身里邊有好多模塊，它既可以對一個產品進行聯合仿真，同時也提供了與其他仿真軟件之間的接口。通過這些接口，實現多領域建模，并提供聯合仿真運行功能。
3 聯合仿真技術的特點
傳統的設計思想是串行的過程，從設計到產品的批量生產按照從前至后的順序進行。在整個過程中各個小組往往把注意力集中在各自的細節上而忽略了整機性能，最終產品集成后存在沖突缺陷。
聯合仿真技術采用數字仿真的形式進行虛擬產品設計開發，仿真模型的參數就是物理樣機的設計參數，虛擬樣機因為參數修改方便，相比物理樣機而言是“軟模型”，能輕易地實現原型的多樣化，柔性好。無需制造實物樣機就可預測產品的性能.節省了物理樣機制造時間，降低了開發成本，減少了風險。
4 仿真技術與液壓挖掘機開發
4.1復雜產品仿真技術研究現狀
復雜產品通常涉及眾多學科領域，其每個子系統都可能是由各學科領域的零部件組成。眾多的子系統相互作用，組成一個有機的整體，展示出產品的外觀和功能。
仿真通過對所要研究系統模型的開發，幫助人們了解系統的行為，使人們在產品設計階段即可對產品行為進行全面的分析，并有可能根據產品行為進行優化設計。復雜產品由于自身的復雜性，開發難度大、時間長、成本高，因此要求將仿真應用于其設計中，使企業能以更短的時間、更好的質量、更低的成本推出自己的產品。在過去的10—20年內，隨著計算機軟、硬件技術的飛速發展，仿真技術已在復雜產品設計中得到大量應用。
4.1.1系統動力學仿真現狀
虛擬樣機是一種新型的設計、開發和評估手段，其在工程中的應用是通過商業化軟件實現的。由于系統仿真技術能夠滿足真實產品設計要求，通過建立機械系統的虛擬樣機。使得在物理樣機建造前便可分析出它們的工作性能，因而其日益受到國內外機械領域的重視。目前，國際上有20多家公司在這個日益增長的市場上競爭，比較有影響的有美國MSC.Soflware公司的ADAMS、比利時LMS公司的DADS等。
4.1.2液壓控制系統仿真現狀
從20世紀70年代初開始，國外開始進行液壓系統和元件的計算機數字仿真研究，經過幾十年的研究開發，液壓仿真軟什的性能實現了從原先的精度低、速度慢，發展到精度高、速度快：從只能處理線性系統發展到能處理非線性系統；從復雜的編程和輸入發展到交互友好的圖形用戶界面等。隨著計算機技術的發展，液壓系統仿真技術得到了迅速發展，近幾年來，各款老牌的液壓仿真軟件公司紛紛推出了面目一新的版本，例如，英國的Bathfp、瑞典的Hopsan等。
4.1.3聯合仿真現狀
目前。人們已經開始將機械、控制、電子和軟件等多領域的聯合仿真應用于汽車、鐵路車輛、作戰系統等復雜產品的設計中，例如：福特公司將整車多體動力學仿真和汽車姿態控制系統仿真集成，通過機械、控制的多領域聯合仿真，使機械設計人員和控制系統設計人員能夠更好地進行通信和協同工作，極大地縮短了產品開發時間。
雖然聯合仿真已經在很多領域得到應用，但目前的應用還存在諸多局限，主要體現在：通常只能做到機械、控制和液壓等少數領域的聯合仿真。通常只能局限于單臺計算機上集中進行，分布式協同建模和分布式仿真運行幾乎不可能。
4.2仿真技術在液壓挖掘機領域的應用
4.2.1國內應用現狀
國內液壓挖掘機行業近年來雖有很大發展，但與國外挖掘機行業發達國家相比仍存在許多不足，設計水平與發達國家相比有較大的差距。國內眾多的研究人員和單位對液壓挖掘機工作裝置設計進行了不少研究，開發了設計軟件，他們的研究基本上局限于某些問題的解決，關于工作裝置設計參數分析和在CAD上其自動設計的綜合研究文獻還沒有。因此，開發出的軟件缺少通用性，不能用于挖掘機一些通用問題的解決，對液壓挖掘機進行分析的大型通用軟件目前市場上還很少。
4.2.2國外應用現狀
仿真技術在國外工程機械的很多方面都得到應用，如車輛懸架設計、發動機設計和沖擊特性預測、駕駛員行為特性仿真、挖掘功率預測及工作效率預測等多方面都成功地應用了仿真技術。
第4篇：分布式仿真技術范文
【關鍵詞】虛擬現實 仿真實驗教學 應用
實驗教學工作在理工科教學活動中扮演了重要的角色，有利于鞏固學生的理論知識學習成果、深化學生掌握及理解知識的能力，培養并強化學生分析及解決問題的能力。現階段，受實驗室條件的限制，在實際的理工科實驗教學活動中，學生們往往借助虛擬現實技術在相關模型上開展實驗研究工作。目前，虛擬現實技術在仿真實驗教學中廣泛應用，收到了顯著的成效，極大地推動了仿真實驗教學的進步。
1 虛擬現實技術的內涵及主要語言
虛擬現實技術簡稱VR，其是一類可以體驗及創建虛擬世界的計算機仿真系統，借助計算機生成相應的模擬環境并使用戶沉浸至該環境之中。虛擬現實技術是仿真技術研究與發展的一個重要方向，其是計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人機接口技術及網絡技術的高度融合，是一門復雜程度極高、應用空間廣闊的新型技術。
就目前狀況而言，VBML語言是虛擬環境構建工作所使用的主要語言，其能夠有效靈活地將二維圖形、三維圖形、視頻及音頻等效果調和于一起，從而創造出一個綜合性極強的虛擬場景，并為虛擬場景賦予較強的實時感及空間感。用戶可以在虛擬場景中隨意巡行，而且能夠對場景中的相關對象進行交互式的操作。
2 虛擬倒立擺三維場景的構造
VRML是重要的虛擬現實建模語言，人們利用VBML語言能夠快捷、有效地建立虛擬三維場景。作為虛擬空間的文本性描述，VBML文件可以由任意一個記事本生成，而“.wrl”是VBML文件的擴展名。經驗表明，在建模工作中運用VBML較為困難，需要經歷大量的必要程序，不僅無法實現所見即所得，還要編寫大量的程序代碼，工作量極大。
MATLAB中自帶了一個三維物體構造軟件包，軟件包的名稱為V-Realm Builder，該軟件包的功能十分強大，其能夠提供一個優質的集成開發環境，支持VBML的瀏覽器能夠看到該軟件包所生成的虛擬世界及三維物體。V-Realm Builder既能夠簡化三維物體的創造工作，同時還可以提供極為強大的三維物體編輯功能。使用者能夠直接對界面中的每一個域及節點進行開展編輯工作，而且相應的場景立刻得到顯示與修改。使用者能夠輕松、便捷地進行節點修改、編輯與增加操作，絕大部分編輯功借助鼠標即可完成。V-Realm Builder的VBML的構造能力極其強大，基于此，可以在仿真實驗教學中構建虛擬的三維倒立式擺模型。
3 虛擬現實技術在仿真實驗教學中的應用
3.1 分布式開發
在仿真實驗教學中應用相應的虛擬現實技術而得到分布式虛擬環境系統，該系統不僅可以最大化地滿足分布式仿真對共享虛擬環境的各類要求，同時還能夠適應復雜虛擬實驗環境對計算工作的需要。互聯網技術是分布式虛擬現實系統的重要核心，隨著互聯網技術的不斷進步，分布式虛擬現實系統的先進性與完善性逐漸增強，該系統能夠促使不同的實驗者在不同區域，同一時間內進入分布式虛擬環境中，為異地實驗者提供了共同學習理論知識、分享實驗經驗的機會。
3.2 虛擬現實實驗教學中的集成技術
軟件系統集成是虛擬現實技術集成的前提條件及重要基礎，而系統的集成被視作虛擬現實系統集成的關鍵表現。由虛擬現實技術建立的實驗系統中軟件的高度集成能夠確保系統集成的靈活性，這種靈活性往往表現在不同層面之上，能夠促進仿真實驗教學的進步。虛擬現實實驗環境中囊括了大量易被系統感知的信息，也含納了三維立體模型，因此，虛擬實驗系統的集成技術能夠在縮減實驗成本的基礎上提升實驗教學的質量。數據識別、實驗對象的同步、實驗模型的標識及數據形態轉換技術是虛擬現實系統集成技術的主要組成成分。
3.3 生成實時三維圖形
F階段，虛擬現實技術中的三維立體圖形生成技術已較為成熟，對實驗效果的同步技術是三維圖形生成技術的核心技術之一。通常情況下，若要實現實時生成實驗效果的目標，則需要保證三維立體圖形的刷新速率不低于16幀每秒。在一定的范圍內，三維立體圖形刷新速率越快越好，一般認為最佳的三維立體圖形刷新速率應不低30幀每秒。虛擬現實技術在仿真實驗教學的應用過程中，應當在不降低三維立體圖形的質量及數量的基礎上適當地提升圖形的刷新速率。
3.4 動態環境建模
在應用虛擬現實技術的過程中應當做好動態建模工作。應用動態建模技術的主要目的是構建與仿真實驗教學相對應的環境模擬模型，借助來源于現實實驗環境中的建模數據，緊密結合實際仿真實驗教學的具體需要來建立合適的模型。在三維數據信息采集過程中，需要用到計算機輔助設計技術等技術。在實際的動態環境建模工作中，應當考慮到相關實驗設備及實驗流程的復雜程度，遴選最合適的建模軟件來開展實物三維造型的構造工作。
4 結語
得益于科學技術的高速發展，虛擬現實技術逐漸成熟并在諸多行業中成功應用。新的發展形勢下做好虛擬現實技術在仿真實驗教學中的應用工作具有重要的現實意義，有利于縮減實驗成本、提升實驗質量。在實際的虛擬環境構建過程中要注意相關技術要點、遴選最恰當、先進的建模軟件開展建模工作，廣大教師要不斷地提升自身的綜合素質，善于總結借鑒優秀的建模經驗，從而最大程度地強化虛擬現實技術在仿真實驗教學中的應用質量。
參考文獻
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[3]孫超.淺談虛擬現實技術在智慧城市領域的應用[J].中國公共安全，2017（01）.
作者簡介
董艷雯（1970-），女，河南省鄭州市人。碩士學位。現為鄭州市技師學院講師。主要研究方向為電子、教育。
第5篇：分布式仿真技術范文
（北京理工大學軟件學院，北京100081）
摘要：在信息時代，網絡交流無論在深度還是在廣度上都顛覆了傳統意義上的交流，成為人們生活的重要組成部分，它不但滿足了人們的內在需要，擴大了人們的社交范圍，而且改變了人們的生活方式。計算機仿真技術作為一門專門利用計算機軟件模擬實際環境進行科學實驗的技術，為促進網絡社會的交流提供了較好的技術基礎。本文通過對計算機仿真技術和網絡虛擬交流平臺的研究，對仿真技術在促進網絡交流方面的技術突破點進行了詳細的介紹。
關鍵詞 ：仿真技術；網絡交流；虛擬；關鍵突破
DOI：10.16083/j.cnki.-1296/G4.2015.02.066
中圖分類號：O245文獻標識碼：A文章編號：1671—1580（2015）02—0151—02
本文受國家科技支撐計劃項目（2012BAH38F01-05）資助。
收稿日期：2014—09—12
作者簡介：張福泉（1975— ），男，福建福州人。北京理工大學軟件學院在讀博士，閩江學院計算機科學系，副教授，研究方向：流媒體智能存取技術，智能化數字表演與仿真技術。
一、虛擬網絡交流的重要平臺及其發展趨勢
隨著網絡技術的發展，人們的交流方式發生了巨大的變化，低效率的傳統交流方式逐漸被網絡交流方式所取代。網絡交流以網絡作為信息的載體，將互聯網作為交流分享的平臺，極大地提升了交流的即時性和效率。
當前，網絡交流平臺主要包括即時通信交流平臺、信息互動平臺、網絡商品交易平臺和在線交流平臺。無論人們在哪一個平臺進行網絡交流，對交流過程的快速、真實、便利的追求都永無止境，這極大地推動了仿真技術等計算機網絡技術的進一步發展，也為仿真技術的發展指明了方向。首先，雖然網絡交流平臺的種類越來越多，網絡交流的方式越來越繁雜，但是，單一的網絡交流平臺無法滿足人們的需要，未來網絡交流平臺不僅能實現“現實人”與“虛擬人”的交流，還將實現“現實人”、“虛擬人”以及“虛擬物”之間的交流。其次，網絡交流平臺畢竟都是虛擬環境下的交流，無法滿足人們相互之間真實的精神情感交流的需要。隨著計算機網絡技術的發展，網絡交流的可視化、智慧化以及無障礙交流必將成為新的發展趨勢，追求虛擬現實世界成為計算機仿真技術的發展方向。
二、可視化仿真技術在虛擬網絡交流中的技術突破
可視化仿真技術指的是將仿真中的數字信息變為直觀的、以圖形圖像形式表示的、隨時間和空間變化的仿真過程呈現的技術手段。可視化仿真技術是仿真領域的重要研究分支，包括了可視化算法、實時繪制、圖像生成、多通道及多視點顯示、人機交互、分布式與并行計算、軟件工程學、效果評估等理論技術以及各行業相關的建模技術，等等。
（一）可視化仿真軟件的智能化、自動化。隨著網絡交流的不斷深化和發展，實體動態、智能視點選取成為可視化軟件的發展潮流。1.實體動態生成。在仿真開始前先在想定仿真節點編制好態勢變化的想定文件，在仿真過程中通過節點的仿真軟件對想定文件進行動態解析，從而實現對不同仿真節點的動態匹配。實體動態生成技術的優點在于將網絡交流的不同需求進行分散化建模，簡化了仿真建模的復雜性。2.視點智能選取。Vega是可視化視點選取使用較為廣泛的工具，帶有靜止、運動模式等多種視點方式，但是，Vega等工具的固定觀看模式無法充分體現復雜系統仿真過程中各個實體、事件、環境、場景、系統的實時運動變化情況，要實現對虛擬環境的實時、動態的視點管理，就需要全局漫游、俯視以及智能眼視點等模式。
（二）可視化仿真建模的三維實體柔性技術。智能視點實現了對具有固定實體的動態實時仿真，對于沒有固定形狀，并且隨著時間和過程不斷變化的實體，例如云、風、煙霧彈等柔性體，則需要采用柔性仿真技術，通過對物體的運動特性、機理以及作用建立起這些柔性體特殊的動力學和運動學模型，進行可視化繪制，實現對柔性體的三維仿真。
（三）可視化仿真實時性和逼真度的技術實現。實時和逼真是虛擬網絡交流追求的兩個重點，在技術進步的基礎上實現兩者的最大突破成為可視化仿真技術不斷進步的動力。在硬件方面，通過提升計算機運行芯片的計算性能和處理模式來實現快速繪制；在軟件方面，借助網絡技術以及網格技術的并行計算、分布式計算，可以逐步優化軟件結構和代碼，減少計算量，從而提升繪制速度。
（四）非視覺物理量的可視化技術。在現實社會中不僅存在看得見、摸得到的實體，還存在不可見的非視覺物理量
（例如磁場、溫度場、水聲場、電場等）
。要實現虛擬社會交流的真實性，非視覺物理量的可視化技術也是非常重要的突破。非視覺物理量可視化仿真的關鍵技術是三維數據場仿真，一般通過兩個途徑來實現：1.對三維數據生成的等值面進行繪制，這是基于面的可視化，主要方法有切片技術、幾何變形曲面法以及網格劃分法等。2.將三維數據投影到計算機，再通過體繪制技術進行繪制，這是基于投影的可視化。
三、虛擬現實技術在促進虛擬網絡交流中的關鍵突破
虛擬現實（VR）技術通過虛擬的“現實人”體驗來表達、獲取信息，集合了多種計算機技術，例如人工智能、控制論、數據庫、計算機圖形學、實時計算技術、人機接口技術、電子傳感技術、機器人、多媒體以及遙現技術，等等，是一種最有效模擬“現實人”在自然環境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術。通過VR技術，創造出一個“現實人”可以與虛擬世界進行對話、虛擬世界對“現實人”的行為作出反應的人機交互環境，同時，表現出虛擬世界的自律、臨場感，使得“現實人”具有身臨其境的感覺，這也正是人們在進行虛擬網絡社會交流時所極力追求的體驗。
（一）VR的視覺表現技術。真實感以及圖形圖像實時繪制是實現VR視覺感知的重要手段之一，也是構造虛擬環境的核心，更高、更強的真實感和實時性不但保證了VR系統的沉浸感和交互性，而且也是VR視覺表現技術所追逐的重要目標。圖形圖像繪制是VR視覺表現的基礎，一般可以分為：1.圖形繪制技術，主要研究真實感光照計算、自然景物繪制以及紋理映射等；2.場景繪制技術，包括全光函數、光場計算、同心拼圖、全景拼圖等研究內容；3.圖像與圖像相結合的繪制技術，包括幾何一致性以及光照一致性等方面的內容。
（二）VR的聽覺表現技術。聽覺是人類感知世界的重要信息來源，虛擬社會中的每一個發聲體都是“現實人”感知虛擬社會信息的一個重要來源。事實上，我們在網絡上感知的聲音素材大部分都是數字化音頻，由于不具有空間信息，無法體現虛擬社會聽覺空間的真實感和立體感，而通過描述人的聽覺系統對不同方位聲音的不同頻譜特性（頭部相關傳輸函數：HRTF），例如雙耳時間差、聲級差等，可以建立起虛擬聽覺空間（VAS），其中的聲音定位技術是實現三維逼真音效的關鍵技術。
（三）VR的力/觸覺表現技術。VR通過力/觸覺設備對力/觸覺信息（主要包括碰撞檢測和碰撞響應）進行高效處理，在客戶操作力/觸覺設備時，碰撞檢測算法對“現實人”與虛擬對象的碰撞情況進行檢測，并在發生碰撞后運行碰撞響應策略。
（四）VR的嗅/味覺表現技術。在現實社會，人的嗅覺是由化學刺激產生的，而且氣味間細微的差別都會引發不同人的不同反應，顯然，要對虛擬社會的嗅/味覺進行高仿真，現在還存在一定的困難，這也將成為未來VR技術研究的重要方向，現階段有許多科學家進行了有益的探索。例如：Amoore J.E就曾想用基本的七種氣味來進行合成，但真實度不高。
雖然仿真技術為促進虛擬網絡交流進行了各種關鍵技術的突破，實現了虛擬社會的可視化和可交流，但離現實社會中人與人的真實交往還存在一定的差距，而且虛擬社會中“現實人”、“虛擬人”以及“虛擬物”的相互交流還存在一定的障礙，需要進行進一步的仿真技術研究才能更好地實現。
［
參考文獻］
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［2］王平，陳智剛，郭光全，孫玉振，李益強.基于Vega的爆炸毀傷視景仿真技術研究［J］.爆破器材，2013（4）.
［3］王濤.基于UDK的數字校園虛擬現實引擎關鍵技術的研究［J］.軟件工程師，2014（4）.
第6篇：分布式仿真技術范文
1 專用數字仿真計算機的特點
1.1仿真計算機的用途和發展
圍繞著對仿真計算機的計算速度、內存容量、接口等基本特性要求，在半實物仿真系統中先后采用了模擬計算機，數模混合計算機、專用數字仿真計算機等類型的仿真計算機。尤其是以ADl00及國產YF一2為代表的專用數字仿真計算機在國內、外的一些制導武器半實物仿真系統中得到了廣泛的應用。
1.2專用數字仿真計算機的優點
以ADl00及國產YF-2為代表的專用數字仿真計算機主要優點有：①采用異構同步并行多處理機、廣播式數據總線方案解決了計算速度和存儲容量問題；②設計專用仿真語言，該語言簡潔、編程方便，而且還集成了常用的數值積分算法模塊，方便使用。同時還能夠實現精確仿真計算幀時的定時。
1.3專用仿真計算機存在的不足
①數字接口能力不足：該型仿真計算機雖然提供了較全面的接口形式，但主要還是以模擬量接口為主，數字接口儀能適用幾種非主流總線形式(Q-bus等)，而且在傳輸距離、傳輸速度等方面性能不佳，數字接口能力不足；②維護性不方便：這類專用數字仿真計算機采用專用設計結構，與通用計算機有著較大的差別，硬件維護和軟件管理需要配置專人。而且出現故障不象通用計算機那樣容易替換，易影響試驗進度。從人力資源配置和快速維護性上看有不足之處。
1.4仿真計算機的新要求
隨著仿真系統間的信息交換已開始轉入以數字信號為主，專用數字仿真計算機在數字接口方面能力的不足就顯示出來了。仿真設備控制、管理使用的計算機都是通用犁的微機(含工控機)，應用廣泛且有著豐富的應用軟件和接口形式，各種高速數字接口各具特色。因此系統應用的關鍵是迫切需要找到一個仿真計算機的新方案，既能保持專用數字仿真計算機的優點又能滿足高速實時數字接u的需求。這個需求就是對航空制導武器半實物仿真系統中仿真計算機的新要求。
2 仿真計算機和實對罔絡技術的新發晨
2.1實時網絡技術
高速數字接口的形式雖然很多，但在仿真系統中的應用還要考慮到系統中信息的共用性，即多個設備共用某些信息。如對目標信息來說，目標特征信號生成裝置、目標運動仿真器、數據鏈傳輸仿真設備都要用。這是因為系統本身復雜，信息交換多和相應仿真系統設備規模大，耦合多。
考慮到仿真系統信息共用性特點，那些點對點的接口形式不易采用，而網絡式、廣播式的接口形式更容易滿足要求。同時半實物仿真系統信息變換還要求各信息節點的信息要同步更新，換句話說，就是信息傳輸延遲要小。經過綜合比較分析．光纖反射內存影射式實時網絡(RT—net)比較符合半實物仿真系統的技術要求。它們的共同特點是利用映射式的信息傳送方法，某一節點的內容自動映射到所有節點， 這種映射是由硬件完成的，系統延遲小。高速、延遲小和信息更新同步的特點適合仿真的需要。這種網絡一般有兩種拓撲結構，一種是環行嘲，另一種是通過實時HUB連接的星型網。理論上，IEIB結構的網絡數據到達各個節點的時間沒有延遲，能做到信息同步更新。而且一個節點故障只影響本節點，不影響整個網絡。這一特性對進行系統局部聯試時非常有用，不必所有設備均開機。RTnet的運行機制很簡單，分布式計算機系統內，每臺結點機上插一塊RTnet卡，卡上有雙端口讀寫內存，通過驅動軟件可以讀寫這些內存，當數據被寫入一臺機器的內存中后，RTnet卡自動地通過光纖傳輸到其他連在網絡上的RTnet卡的內存里，通常只需幾百納秒的時間延遲，所有RTnet卡上的內存將寫入同樣的內容。各成員在訪問數據時，只要訪問本地的RTnet卡內存即可。RTnet適應的計算機總線形式一般都有PCI、FadtiBus、V壯等，在常用的操作系統，如DOS、WindowsXP、Windows2000環境F都可正常工作。
2.2綜合應用
仿真工作站替代專用數字仿真計算機本身難度不大，二者的軟件內核基本一致，經過軟件移植．幾乎所有先前做過的工作都可以繼承下來。仿真系統集成的關鍵是實時網絡在系統中的配置和二次應用開發．有這樣幾方面的工作要做：
真工作站同實時網絡的接口檢查：雖然仿真工作站是基于通用工作站基礎上設計的。但這種通用工作站與通用微機之間還會有些微小的差別。②各仿真設備控制計算機的適應性修改：仿真設備功能各異，研制情況不同，其控制計算機的操作系統不統一，有DOS，Windows XP、Windows2000等版本。因此相應的設備驅動板卡等不相同。為了保證網絡系統穩定運行，簡化應用開發工作，有必要對能夠升級的設備控制計算機進行統。配置．還要對相應設備驅動卡、驅動程序進行更改。③共享內存分配表的建立：由于是共享內存機制，所以應對數據存儲地址的統一分配，明確各個信息的讀寫地址。對系統中注冊信息．節點狀態標志，同步時鐘等信息使用的地址也要進行規定。
3 結束語
總之，隨著分布式計算=機仿真系統、虛擬樣機分椎仿真系統的廣泛開發和應用，實時網絡技術傲為一種快速的信息交換手段會得到更廣泛的應用．
參考文獻：
[1]劉曉寧，基于m^的多目標攻擊綜合仿真系統開發，彈箭與制導學報，2006(2)．
[2]李剛．仿真機與仿真網絡相結合的仿真系統框架研究，徽處理機，2007(3J．
第7篇：分布式仿真技術范文
關鍵詞：虛擬制造技術；建模；仿真；發展趨勢
中圖分類號：S220.6 文獻標識碼：A
0 引言
隨著全球化經濟和計算機技術的高速發展，傳統制造業開始了根本性變革。虛擬制造技術應運而生。它通過計算機建立虛擬和仿真環境對產品的設計開發、制造、裝配等各方面進行模擬運行并實現，預先發現各種問題，完成產品的一次性制造成功。因此虛擬制造技術是現代制造技術發展的必然趨勢。
1 虛擬制造技術的國內外研究現狀
虛擬制造技術應用前景誘人，以美國為首的西方工業國家在95年前已基本完成應用基礎技術的研究，正向實際應用全面過渡。目前已在飛機、汽車等領域獲得了成功的應用，如波音777全面采用虛擬制造技術，其整機設計、部件測試、整機裝配以及各種環境下的試飛均是在計算機上完成的，使其開發周期從8年時間縮短到5年。福特和克萊斯勒公司與IBM合作開發的虛擬制造環境用于其新型車的研制，開發周期由36個月縮短至24個月。由此可見，國外的研究已經趨于成熟。
我國科研機構、高等院校和企業目前正處于理論體系初步研究階段，與國外相比還有很大差距。
2 虛擬制造技術的內涵
2.1 虛擬制造技術的定義
虛擬制造技術是以虛擬現實和仿真技術為基礎，在計算機上實現產品從設計、加工和裝配、檢驗、使用整個生命周期的模擬和仿真。這樣可以模擬出產品及其性能和制造過程，優化產品的設計質量、制造過程、生產管理和資源規劃，以達到產品開發周期和成本的最小化[1]。
2.2虛擬制造技術的特點
虛擬制造技術可以對生產制造對象以及企業管理過程進行全面的模擬。特點如下所示[3]：
（1）模型為本
虛擬制造采用計算機仿真建模，所以必然涉及到產品模型，環境模型，過程模型。產品模型包含全部的產品信息；環境模型包括各種工裝，廠房以及對產品起支撐及支持作用的信息；過程模型包含研發設計、工藝路徑、加工參數、裝配可行性、干涉檢查、靜動力學分析等信息。
（2）信息集成為本
虛擬制造技術的根基是仿真技術，所以它必須實現各種仿真軟件的兼容，包括產品模型、環境模型、過程模型之間的信息集成。
（3）高精度仿真為本
高精度的仿真需要必然要求實現高準確度、高可信度、仿真結果的生成主要是依靠模型的VVA（Verification Validation and Accreditation）技術來實現。
2.3虛擬制造技術的關鍵技術
建模技術[2]
虛擬制造技術首先要通過對制造過程的統一建模才能用計算機仿真，所以建模技術是虛擬制造技術的基礎支撐技術。
仿真技術
仿真就是將制造過程中建立的模型用計算機分析優化。包括產品性能仿真、生產規劃仿真、實際制造過程仿真等。
控制技術[4]
控制技術指建模過程、仿真過程所用到的各種管理、組織與控制的技術和方法。包括模型部件的組織、調度策略及交換技術，仿真過程的工作流程與信息流程控制，成本估計技術。動態分布式協作模型的集成技術沖突求解及基于仿真的推及技術模型及仿真結果的驗證和確認技術。
3 虛擬制造技術的發展趨勢
隨著制造戰略的發展， 虛擬制造技術在產品制造、設計、裝配等方面的應用已經越來越廣泛。它也逐步從局部應用轉化成向集成應用發展，在復雜的高科技產品的開發設計過程中逐步加大對基于虛擬現實技術的虛擬制造技術的應用。
4 結語
虛擬制造技術是一項極具發展前景的技術，它是多學科、多技術的綜合產物，可以提高產品質量，縮短生產周期，提升企業的效益，從而增強企業的競爭力。隨著我國對虛擬制造技術研究的深入，其廣泛應用的趨勢會日益明顯，終將成為企業發展的必由之路和必然選擇。
參考文獻
[1]文明珠.淺談虛擬制造技術及發展應用[J].信息與電腦·理論版,2010，(3)：21.
[2] 米寶山,李雪莉.淺析虛擬制造技術及應用[J].科技信息,2011，(21)：70,150.
第8篇：分布式仿真技術范文
關鍵詞：多媒體；建筑專業；信息技術
建筑專業是一門以學習如何設計建筑為主，同時學習相關基礎技術課程的學科。主要學習的內容是通過對一塊空白場地的分析，同時依據其建筑對房間功能的要求、建筑的類型、建筑建造所用的技術及材料等，對建筑物從平面、外觀立面及其內外部空間進行從無到有的設計。隨著社會的發展，信息技術為我們提供了諸多的便利，本文就現代信息技術為手段的現代教育技術在建筑專業的應用進行了探討。
一、利用多媒體技術進行理論教學
多媒體技術是使用計算機對文字、數據、圖形圖像、聲音動畫等媒體信息進行綜合處理和管理，制作成有序的播放媒體，對用戶進行多感官的刺激。多媒體技術以其豐富的內容、生動的形象、動靜結合、聲形并茂的特點，已經越來越多地被廣泛應用到教學中。使用多媒體技術主要有以下優勢：
1.激發學生興趣
多媒體課件色彩豐富、動靜結合、聲像并茂，這些特點可以對學生的視聽等感官產生有效的刺激，使學生提高對課堂的感興趣度，吸引學生的注意力，促使他們的思維跟上教師的節奏，有效提高他們參與教學的積極性，激發其對學習的興趣。
2.降低學習難度
在建筑專業中，很多抽象的概念和理論知識單靠教師的講解學生是很難理解的。如果利用多媒體，將抽象的事物形象生動地展現出來，可以有效地降低教學難度，提高學習效率。
3.拓展教學內容
多媒體技術信息容量大，兼容性強，更新快，可以有效地拓展教學內容，使學生在有限的課堂時間里獲得更多的知識和方法。在建筑專業教學中，我們可以利用多媒體技術，向學生展示更多的建筑設計樣板，讓學生能獲得更多的比較，從而加強對知識的理解和拓展。
二、利用虛擬現實仿真技術進行實操教學
虛擬現實仿真技術是在多媒體技術、虛擬現實技術和網絡通信技術迅猛發展的基礎上，將仿真技術與虛擬現實技術相結合的產物，源于仿真技術，高于仿真技術。
虛擬現實仿真技術的主要特點有：①高度綜合化；②給人身臨其境的感覺；③環境大規模集成化；④數據表示可以實現多樣化和標準化，數據存儲容量大，傳輸速度高，數據處理具有分布式和并行化的特點。正是這些特點的存在，可以使操作者沉浸其中，并通過來自于多媒體的多感官刺激，對要解決的問題有了更清晰直觀的認識。
虛擬現實仿真技術現在已經在各個領域得到應用，如影視、建筑設計、室內設計、數字城市、工業仿真等很多方面。在職高建筑專業教學中，通過虛擬現實仿真技術，對實景進行模擬再現，給學生更直觀的視覺刺激，能有效提高學生對實操內容的掌握。在教學中，我們可以通過虛擬現實仿真技術模擬建筑的整體風格、內部構造、設計理念等，讓學生足不出戶就可以感受到建筑的實際情況，還能觀察到肉眼看不到的內部構造，從而有效促進教學。
三、利用網絡技術促進學生學習
隨著網絡技術的迅速發展，網絡所帶來的便利也越來越多。
在教學方面，利用網絡技術可以達到擴展學生知識、促進交流、輔助教學的目的。
1.利用網絡技術，擴展學生知識
互聯網包羅萬象，各方面各學科的知識以及最新動態都包含在內。建筑專業也是如此，通過讓學生使用互聯網，可以讓他們查找自己所需要的知識，了解行業的最新動態，從而更有效地掌握知識，提升教學效果。
2.利用網絡技術，促進學科交流
網絡通信技術的發展，尤其是即時通訊技術的發展，為學科交流提供了諸多便利。師生或者學生之間可以通過QQ的即時通訊來交流知識，答疑解難；也可以通過QQ群功能實現一對多、多對多的討論，還可以通過電子郵件功能來布置作業；也可以通過論壇等功能學習心得，供需要者查閱；還可以通過QQ的遠程協助功能，教師遠程連接到學生的電腦，幫助其解決實時的問題。
3.利用網絡技術，實現輔助教學
教師可以從網絡上摘選符合教學內容的文章，對網址進行整理，發給學生，讓他們自行選擇學習的內容；還可以通過QQ群功能，將學習的重點、難點等出來，讓學生加深對這方面知識的學習和記憶；還可以通過QQ視頻功能，實現課后的一對一或一對多的指導。
總之，現代教育技術在職業高中建筑專業的應用，能給學生更加直觀形象的學習方式，讓學生對知識的理解和記憶更加深刻，教學效果也能得到有效的提升。我們應該切實樹立現代化的教育思想和觀念，掌握現代教育技術和信息處理能力，為社會培養合格的人才。
參考文獻：
第9篇：分布式仿真技術范文
關鍵詞：三維仿真 城市規劃 城市仿真技術
中圖分類號：TU98 文獻標識碼： A
前言
隨著三維建模與可視化技術的不斷發展，尤其是隨著虛擬現實(Virtual Reality—VR)技術研究的不斷深入開展，當前技術水平已能通過計算機整合圖像、聲音、動畫等將三維現實環境、物體等模擬成二維形式表現的虛擬現實，再由數字傳媒通過視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產生猶如身臨其境的交互式視景仿真，并可選擇任何一個角度，觀看任何一個范圍內的虛擬現實場景。正是由于對身臨其境的真實感和對超越現實的虛擬性追求，以及個人能夠沉浸其中，超越其上進出自如交互作用的多維信息系統的出現，進一步推動了虛擬現實技術在城市規劃中的應用與發展。
三維仿真技術的概述
三維仿真技術是利用計算機軟件模擬實際環境進行科學實驗的技術，以模擬的方式為使用者創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環境中，獲得一種身臨其境的感受。例如《重慶市三維數字規劃管理系統》，利用地理信息系統、三維空間建模、遙感等現代信息技術，以數字地形數據、遙感影像數據、數字高程模型數據以及三維城市要素模型等數據為基礎，在三維虛擬空間內實現局部的規劃和建筑設計方案與區域景觀的實時、多方案綜合分析與決策。
二、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境中的三維直觀表達，是數字城市概念城市規劃、建設、管理領域的延伸，同時也是數字城市建設的重要基礎內容。城市三維仿真技術在規劃中的應用前景主要有以下幾個方面：
2.1 實現城市規劃精細化管理
實現從總規-控規-修規以及從項目的初步方案-正式方案-工程許可的全面三維數字化控制目標，在以往基于控規的規劃電子政務管理平臺的基礎上進一步細化、深化和優化規劃管理工作，運用可視化的圖、表、文一體化界面配置工具，實現多個展示組件的互動包含：統計圖、表格、文書、GIS、三維仿真等內容的綜合展示模型，使圖表展示工具、規劃業務文書展示工具、GIS展示工具、三維仿真展示工具之間通過配置實現動態調用和信息傳遞，完成從文到圖、從圖到表、從表到文的圖、表、文關聯互動，使各種統計分析結果融為一體，使城市規劃管理進入精細化管理階段。
2.2 提高規劃編制的科學水平
利用三維數字模型、GIS等信息化技術，為規劃編制過程中的信息采集、指標分析、方案決策、成果展示等工作提供高效，直觀，便捷的新方法，實現控規編制的技術方法信息化和過程管理信息化，體現規劃編制“科學性”、“過程性”、“動態性”特點。
2.3 展示現狀及規劃情況
通過利用計算機仿真和虛擬現實技術形成的三維數字規劃管理系統，將現狀與規劃成果帶入城市景觀的電腦虛擬環境中，提供一個逼真的模擬環境，從而很好地向規劃管理者和市民展示該地區的現狀及規劃建設情況。此外，利用空間信息可視化技術可以實現分析、查詢大量數據信息并以直觀的方式顯示結果，將傳統的數據庫帶入到可視化空間中，以對各個方面的情況有一個全面的了解。
2.4 提高規劃項目的管理效率
通過制作項目模型或者提供靜態的三維效果圖來展示項目的整體規劃過程，這具有很大的局限性，無法完成規劃對象的修改和管理。城市三維仿真技術可以設計一個可操作的三維仿真系統，為開發機構或城市規劃單位提供高精度的數據服務和視覺質量。在需要修改或增減項目工程的過程中，可以直接導入或更新相關的數據信息，可以及時做出方案調整和實施，提高規劃項目的整體管理質量和效率。
2.5 多樣化的數據服務
利用三維仿真技術進行三維模擬和三維仿真系統的設計，可以利用三維仿真系統查詢相對對象的信息資料，為規劃管理者提供城市單位或部門的信息資料。在重慶市三維數字規劃管理系統中，運用城市三維仿真、地理信息系統、空間數據庫、關系數據庫、工作流、系統集成、網絡、多媒體等技術，以現有的規劃電子政務平臺為框架，以分布式數據庫應用為基礎，實現了網絡環境下多數據源海量精細化城市三維仿真數據的高效管理和服務，通過強大的三維仿真，GIS分析和輔助審批功能，為現狀調查、規劃編制、項目方案審批、行政決策提供了直觀、高效和科學的技術手段，實現了精細化建筑管理，提升了重慶市規劃局規劃管理技術水平。
三、仿真技術在重慶市規劃管理的應用
3.1通過建立建筑物及周邊環境的三維仿真模型，規劃管理人員可以在三維可視化環境下觀察和研究建筑物與周邊環境的協調狀況，還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計算陰影面積來研究建筑物的高度對周邊建筑物的日照的影響等（圖1）。對于規劃新區的建筑設計方案，由于沒有實際的周邊環境，可以用規劃的周邊環境來進行仿真模擬，還可以通過三維空間環境下的實時建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調整等功能，來進行多方案的比較(圖2)。此外，還可以進行特定視點的景觀圖生成、空間坐標查詢、距離量算、屬性數據管理、實時的規劃指標統計等，實現對建筑方案的全面的審查（圖3）。
（圖1）
（圖2）
（圖3）
3.2 城市景觀設計的應用。城市景觀設計反映城市的整體風貌，城市的整體風貌依靠科學的環境資源布局來實現。利用仿真技術對城市景觀進行設計和環境模擬，可以對城市建筑的空間形態、建筑形式、城市天際線、城市景觀、城市色彩等多方面進行綜合考慮，做出更為準確的、直觀的設計方案。仿真技術的應用有助于城市規劃管理人員進行多功能技能操作，從整體上把握城市空間形態的展示要點和亮點的設計，體現出城市的整體風貌和城市特色之處。同時，仿真技術利用計算機軟件進行實際景觀設計的環境模擬，創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，將設計的內容和效果展示在大眾面前，實現人機交互，讓大眾和客戶有一種身臨其境的感受。對于城市規劃評審、公示、展覽、規劃項目的宣傳及招商引資等各方面都有著重要的指導意義和經濟效益。（圖4）
（圖4）
3.3城市規劃需要把握整個城市土地利用的決策動向，就需要對城市土地利用現狀信息資料進行完整的把握，所以城市土地利用現狀信息資料尤為重要。規劃管理人員可以依靠當地的航空衛星影像、DEM 高程數據等基礎地理數據，構建仿真三維模型，通過三維模型，可以更廣泛的了解和把握整個城市的土地利用范圍、現狀以及城市周邊的概況，對城市的整體信息資料的掌握和城市規劃設計方案的確定有著重要意義。仿真技術還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計算陰影面積來研究建筑物的高度對周邊建筑物的日照的影響等，通過三維空間環境下的實時建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調整等功能，來進行城市土地利用現狀和規劃設計方案的篩選。
四、小結
總而言之，三維仿真在城市規劃中的應用前景是廣闊的。我們有理由相信，三維仿真技術會使城市規劃的產生一次技術革新，會極大地拓展和豐富城市規劃的工作思路。三維仿真技術的應用，明顯的提高規劃審批的效率和方案設計的科學科學性，避免了傳統規劃評審采用大量設計文稿的方式，極大提高了設計單位、業主單位和管理單位的溝通效率，協調了與周圍建筑群的空間、色彩、材料，有利于體現城市的特點，促進城市的可持續發展。
參考文獻：
[1] 楊建國，黃玲，高劍鋒.三維仿真技術在城市規劃中的應用[J]規劃信息化，2007
