五年級虛擬現(xiàn)實的科技論文2000字(2)
五年級虛擬現(xiàn)實的科技論文2000字
五年級虛擬現(xiàn)實的科技論文2000字篇二
虛擬現(xiàn)實技術在水文地質中的分析研究
1 前言
虛擬現(xiàn)實技術(virtual reality technology，VRT)是生成的虛擬環(huán)境逼真模擬人在自然環(huán)境中的視覺、聽覺、運動等等行為的人機界面的技術。其基本特征分為三個方面：一是沉浸，即借助于頭盔、數(shù)據(jù)手套等硬件設備，讓參與者有身臨其境的感覺：二是交互，通過使用虛擬交互接口設備實現(xiàn)人類自然技能對虛擬環(huán)境對象的交互考察與操作;三是構想，強調(diào)三維圖形的立體顯示。依據(jù)虛擬環(huán)境的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的發(fā)展可分為兩個基本方向，一是基于虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，二是基于因特網(wǎng)和萬維網(wǎng)的三維圖形環(huán)境的發(fā)展。若從參與者的投入感劃分，則基于虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展可稱為投入型虛擬環(huán)境和非投入型虛擬環(huán)境。
2 虛擬現(xiàn)實技術的優(yōu)點
2.1 它的實時表達功能可虛擬不同時間、不同條件的環(huán)境變化，能反映事物隨著時間的變化過程。
2.2 三維立體表達功能，虛擬技術可使其所表達的內(nèi)容從不同的角度展和進行研究。
2.3 它能反映研究物體的全貌和細微處的差別。
2.4 它不僅可以細致地表達已經(jīng)存在的事物。而且能虛擬現(xiàn)實世界不存但有可能發(fā)生的事情和事物的發(fā)展變化。
2.5 建立一個VRT系統(tǒng)，相當于建立一個虛擬現(xiàn)實實驗審，不僅可以事物的發(fā)生發(fā)展過程，還可根據(jù)不同的條件，虛擬出不同的結果。
3 VRT在水文地質中的應用
隨著計算機硬件的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術在近年逐步發(fā)展起來，在水文地質方面，目前剛剛起步，還沒有成型的軟件和相應研究成果。虛擬現(xiàn)實的主要功能是其沉浸感、三維立體表現(xiàn)事物的各個特征以及實時地表達，即虛擬現(xiàn)實技術具有表現(xiàn)現(xiàn)實存在的或不存在的事物在三維空間隨時間變化的功能，水文地質研究的也正是利用虛擬現(xiàn)實技術對不可或很難見到的事物在三維空間隨時間變化的特征。虛擬現(xiàn)實技術在水文地質研究中主要可以完成以下方面的工作。
3.1 VRT對含水層的表達
利用虛擬現(xiàn)實技術的三維可視化功能可以真實地再現(xiàn)地下含水層和隔水層的分布、含水層的厚度、空間的變化情況。以往工作中，僅能通過剖面圖展示含水層、隔水層的垂向分布特點，在平面圖中通過含水層厚度等值線表現(xiàn)含水層的空間分布狀況，總的來說不直觀也不全面。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中隨著資料的進一步完善，神秘的地下含水系統(tǒng)將真實地展現(xiàn)在人們的面前。
3.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)對地下水流的表達
水文地質研究中的主要部分是地下水流的運動規(guī)律，如果說含水層是水文地質研究中的一個不變的靜態(tài)因素，地下水流則是一個動態(tài)的變化過程，是目前水文地質研究中最為活躍的因素。
利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以研究的不僅是含水層的展布，同時利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的實時變化功能也可以對地下水流的運動變化特征進行虛擬表達，充分展現(xiàn)地下水流的特點，其流向、流速和流量乃至于儲存量的變化，特別是人類開采利用地下水對含水系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，邊
界條件對地下水流的約束和控制作用等。通過 應用過程中不斷地完善地下水流的虛擬模型，不僅可以對地下水進行科學可視化的 管理，而且可以設計不同的開采方案和管理模式，利用虛擬現(xiàn)實技術不僅可以對其進行演示和表達，還可以對其進行不斷的修改、補充和完善，使之成為比較完善的管理模型。
3.3 水文地質 環(huán)境問題
近些年，由于大量開采利用地下水誘發(fā)了區(qū)域地下水位持續(xù)下降、水資源枯竭、地面沉降、海水入侵、土壤沙漠化等一系列的環(huán)境地質問題，引地表水灌溉，導致地下水位上升而產(chǎn)生沼澤化等問題。這一系列問題的研究，由于地下水水流變化的不可見性、環(huán)境問題產(chǎn)生初期不可預知，形成機理無法模擬研究以及時間、場景不可再現(xiàn)等原因，水文地質環(huán)境問題的研究始終處于滯后的局面，也始終在環(huán)境問題嚴重了以后才開始進行分析研究。虛擬現(xiàn)實技術具有虛擬事物不同 發(fā)展過程的能力，可以虛擬已經(jīng)存在的事物，也可以虛擬不存在的事物，可以虛擬事物過去的存在狀態(tài)，也可以虛擬其發(fā)展過程。因此通過實時的動態(tài)的虛擬，可以對事物的發(fā)展作一個不斷完善的研究和展示，為由于地下水的開采而造成的環(huán)境問題的研究提供了一個很好的 工作平臺。
3.4 水資源規(guī)劃
虛擬現(xiàn)實技術在最開始主要用于小區(qū)的規(guī)劃方面，這種功能在目前及以后的水資源規(guī)劃和水源地建立時同樣為規(guī)劃設計提供了一個非常好的平臺。在水資源開發(fā)利用之初，利用虛擬現(xiàn)實技術建立水資源開發(fā)利用區(qū)的環(huán)境條件、水文地質條件等，在規(guī)劃開始，將各種規(guī)劃方案和由此而產(chǎn)生的環(huán)境變化結果虛擬出來，使水資源規(guī)劃方案能夠更完善，真正實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。
3.5 地下水水質的虛擬表現(xiàn)
(1)水質天然狀態(tài)的變化
目前，由于多方面因素的影響，地下水水質的變化較大。通過對地下水水質在天然狀態(tài)下逐漸變化過程的虛擬，可以確定對地下水水質影響最大的因素，從而更深刻地理解水質變化的機理，為控制水質的惡化，使之向良性循環(huán)轉化提供依據(jù)。
(2)地下水水質虛擬實驗室 目前，由于地表水體污染等多種因素的作用，地下水水質遭受到前所未有的污染，展示地下水中有關離子的運移、變化規(guī)律、變化趨勢等是對地下水水質進行研究的關鍵。以往在地下水水質方面，主要是通過野外試驗和模擬實驗對水質的運移機理進行研究，因此試驗在水質運移研究中占有極其重要的地位。但是實驗室的模擬實驗不能夠完全真實地再現(xiàn)野外的某些因素的影響，野外試驗受費用、場地等條件的限制，這些因素抑制了地下水水質運移機理、污染物彌散等方面的研究。目前利用虛擬現(xiàn)實技術，只要有足夠的、充分的資料，就可以真實地表現(xiàn)地下水流和含水層的特征，以及地下水流中溶質的運移規(guī)律和發(fā)展趨勢，這為地下水水質管理開辟了新的途徑和思路。
4 結語
綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術作為一種 計算機方面最新的研究成果，為研究地下水賦存條件、地下水水質變化、污染物運移機理和由地下水開發(fā)利用導致的環(huán)境地質問題等方面的研究提供了新的研究手段，為不可見的水文地質現(xiàn)象提供了三維立體表達、科學可視化開辟了一個新的方向。
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